Устройство отбора проб для анализа промышленных выбросов Советский патент 1986 года по МПК G01N1/24 

Изобретение относится к приборостроению, а именно к устройствам для отбора и подготовки проб газа из расходов для анализа промышленных газообразных выбросов, и может найти применение в нефтехимической, химической, металлургической и .других отраслях народного хозяйства при :контроле окружающей среды. Цель изобретения - повышение точности пробоотбора. На чертеже представлена блок-схема устройства отбора проб для анализа промышленных выбросов. Устройство состоит из побудителя 1 расхода с регулятором производительности (не показан), воздушного эжектора 2 и линии 3 эжектнруемого газа, в которой установлена диафрагма 4. Соосно с диафрагмой со стороны эжектора 2 установлен термочувствительный элемент 5 аэродинамически обтекаемой формы (шарообразной, конусообразной, каплеобразной и т. д.), с максимальным поперечным сечением, превышающим сечение проходного отверстия диафрагмы 4. Линия эжектируемого газа с двух сторон диафрагмы соединена с пневматическими усилителями 6 и 7. Выходы пневматических усилителей 6 и 7 связаны между собой пневматической линией 8, разделенной перегородкой 9, жестко связанной с диафрагмой 4. Участки пневматических линий, на которых установлена перегородка 9, и участок линии эжектируемого газа, в котором размещена диафрагма 4, выполнены в виде сильфонов 10 и II. Термочувствительный элемент 5 через преобразователь 12 сигнала, размещенный вне потока, соединен с входом регулятора производительности побудителя I расхода. Для питания усилителя предусмотрены входы 13 и 14 питания. Для подачи рабочего воздуха используется линия 15 побудителя 1 расхода. Выход 16 эжектора 2 служит для отбора подготовленной пробы на анализ, выход 17 эжектора 2 служит для сброса воздуха из эжектора 2. Устройство имеет также штуцер для подключения калибровочных газов и узел ручного регулирования коэффициента разбавления (не показаны). Для предотвращения перекосов при движении мембраны она может быть выполнена в виде кольца, охватывающего линию эжектируемого газа вместе с диафрагмой. Термочувствительный элемент 5 представляет собой термистер (термосопротивление) с отрицательным температурным коэффициентом, например, типа MMT-I или ММТ-14. С увеличением температуры сопротивление падает, сигнал, поступающий с термочувствительного элемента 5 в преобразователь 12 сигнала (т. е. напряжение, снимаемое с элемента 5), уменьшается. Уровень снимаемого напряжения составляет 0,5.30 В в диапазоне температур потока 10 300°С. В качестве термочувствительного элемента 5 могут быть использованы термопара, проволочный терморезистор и т. п. измерители, помеш енные в капсулу аэродинамически обтекаемой формы. Блок 12 представляет собой соединенные последовательно измерительный мост, в одно из плеч которого включен элемент 5, и усилитель мощности, выполненный на транзисторе типа КТ805. Таким образом,, входным сигналом для блока 12 является маломощный сигнал постоянного тока с уровнем напряжения до 30 В, а выходным сигналом - сигнал управления побудителем I расхода, имеющий уровень напряжения до 30 В и ток до 2 А. Выходной сигнал из блока 12 поступает на регулятор производительности побудителя I расхода, которым, например, для мембранного побудителя расхода с приводом от двигателя ДПМ является обмотка возбуждения двигателя ДПМ. В качестве пневматических усилителей 6 и 7 мощности используются унифицированные пневматические усилители мощности типа П2ПЗ, входящие в систему элементов промышленности пневмоавтоматики. Устройство работает следующим o6j3a30M. Рабочий воздух поступает по линии 15 в побудитель I расхода и под избыточным давлением 0,5 кг/см попадает в эжектор 2, где при его истечении создается разрежение. Разрежение в эжекторе 2 создает поток дымовых газов по линии 3 эжектируемого газа через диафрагму 4. В установившемся режиме соотношение расходов через побудитель 1 и линию 3 эжектируемого газа с диафрагмой 4 обеспечивает требуемый коэффициент разбавления дымовых газов. Разбавленные в нужном соотношении дымовые газы через выход 16 отбираются на анализ. Через выход 17 остальная часть смеси сбрасывается в газоход. При отклонении параметров потока от номинальных (за которые, например, могут быть приняты: температура дымовых газов 100°С и статическое давление в потоке, равное атмосферному) устройство работает следующим образом. При повышении температуры потока (в соответствии с известными соотношеянями для массового расхода через диафрагму) расход воздуха через диафрагму 4 должен уменьшиться, что приводит к увеличению коэффициента разбавления пробы рабочим воздухом. Однако при повышении температуры потока уменьшается сигнал, поступающий от термочувствительного элемента 5 через преобразователь 12 сигнала на управляющий вход побудителя I расхода. При этом уменьшается расход рабочего воздуха через побудитель 1 к скорость истечения рабочего воздуха в эжектор 2, что вызывает увеличение давления в эжекторе. При этом давление на Р ыходе пневматического усилителя 7 увели 1ивается, перегородка 9, установленная между сильфонами 10, сдвигается в сторону пневматического усилителя б, жестко связанная с ней диафрагма 4 удаляется от чувствительного элемента 5. При удалении диафрагмы 4 от элемента 5, имеющего аэродинамически обтекаемую форму и установленного соосно с диафрагмой, увеличивается площадь проходного отверстия диафрагмы, что компенсирует влияние увеличения температуры потока дымовых газов и влияние увеличения давления в эжекторе 2 при регулировании расхода через побудитель I. При уменьшении температуры потока устройство, работая аналогичным образом, компенсирует увеличение расхода за счет уменьшения проходного отверстия диафрагмы 4. При увеличеини статического давления дымовых газов в соответствии с известными-соотношениями расход газа через диафрагму 4 аюлжен увеличиться, что приводит к изменению коэффициента разбавления. Однако увеличение статического давления дымовых газов вызывает увеличение давления на выходе пневматического усилителя 6, перегородка 9, установленная между сильфонами 10, сдвигается в сторону усилителя 7, жестко связаиная с ней диафрагма 4, установлеиная между сильфонами П, сдвига-ется в сторону чувствительного элемента 5, п.роходное отверстие диафрагмы уменьшается, снижая расход. Таким образом, перемещение диафрагмы 4 и как следствие уменьшение проходного отверстия диафрагмы компенсирует увеличение расхода, вызванного повышением статического давления дымовых газов. При уменьшении статического давления дымовых газов устройство работает аналогично, компенсируя уменьшение расхода за счет увеличения площади проходного отверстия диафрагмы 4. Формула изобретений Устройство отбора проб для анализа промышленных выбросов, содержащее побудитель расхода рабочего воздуха с регулятором производительности, подключенный к воздушному эжектору, связанному с линией эжектируемого газа, в которой установлена диафрагма,, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности пробоотбора, оно дополнительно содержит термочувствительный элемент аэродинамически обтекаемой формы с поперечным сечением, превышающим сечение проходного отверстия диафрагмы, установленный за диафрагмой соосно с ее отверстием, соединенный с термочувствительным элементом преобразователь, подключенный к регулятору производительности побудителя расхода, и пневмоусилители, входы которых соединены с линией эжектируемого газа до и после диафрагмы, а выходы связаны между собой пневматической линией, разделенной перегородкой, жестко соединенной с диафрагмой, при этом участки пневматической линни и линии эжектируемого газа, примыкающие к перегородке и диафрагме, выполнены в виде сильфонов.

Изобретение отиосится к области приборостроения, в частности к устройствам для отбора и подготовки проб газа и анализа промышленных газообразных выбросов, может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности и позволяет доздух питания усилите/ieu повысить точность пробоподготовки при изменении температуры и давления эжектируемого газа. Устройство содержит побудитель 1 расхода с регулятором производительности, воздушный эжектор 2 (Э), диафрагму 4 (Д), установленную на линии эжектируемого газа (ЭГ), термочувствительный элемент (ТЭ) 5 аэродинамически обтекаемой формы, установленный соосно с Д 4 со стороны Э2. ТЭ 5 имеет максимальное поперечное сечение, превышающее сечение проходного отверстия Д 4. Линия ЭГ с двух сторон Д4 соединена с пневматическими усилителями 6 и 7 (ПУ). Выходы последних связаны между собой линией 8, разделенной перегородкой 9 (П), жестко связанной с Д4. Участки, где устанлена П 9 и о расположена Д4, выполнены в виде сильфонов 10, 11. Выход 16 Э 2 служит для (Л отбора подготовленной пробы на анализ, а его выход 17 - для сброса воздуха из Э2. с 1 ил. у Рабочий ffoidi/K