Устройство отбора и формирования средней газовой пробы Советский патент 1989 года по МПК G01N1/10 G05D27/00 

т

LM

г

ь.Изобретение относится к отбору и формированию средних газовых проб и может быть использовано, в частности, для контроля качества природного газа при взаимных расчетах между поставщиками и потребителями ,а также в системе охраны окружающей среды для получения контрольных средних проб, например, атмосферного воздуха или воздуха про- мышленных зон, характеризующих уровень загрязнения и фактические валовые выбросы вредных веществ источниками загрязнения за продолжительный

пеоиод (месяц, квартал и более).

Целью изобретения является увеличение продолжительности пробоотбо- ра газовой среды и повышение достоверности формируемой средней пробы.

На фиг. 1 приведена функциональная блок-схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - временная диаграмма работы устройства.

На фиг. 2 обозначены: Vj(V),..., V - фиксированные постоянные, заполняемые пробой объемы емкостей первой (V), второй (V j) , .. ., (п-1)-й ступеней формирования, V- - объем дозы газовой пробы, Q - расход газовой пробы, поступающей в устройство.

Т

т.. - время заполнения пробой

до фиксированных объемов емкостей первого,..., п-го формирователей средней пробы.

На входе устройства в месте отбора пробы установлены регулятор 1 расхода пробы, представляющий собой последовательно соединенные регулирующий вентиль 2 и расходомер 3, соединенные через переключающий клапан с входами первого 3 и второго 6 формирователей средней пробы, включенных параллельно между собой. Третий 7, четвертый 8,..., п-й 9 формирователи

5

0

5

0

5

0

ля потока пробы на два потока, для чего содержит два регулирующих вентиля 13 и Т, входы которых объединены и соединены с входом дозатора, вы- i ход одного из регулирующих вентилей 13 соединен с магистралью сброса пробы, а выход второго регулирующего вентиля И соединен с входом соответствующего формирователя. Первый 5 и второй 6 формирователи образуют первую ступень формирования средней пробы, третий 7, четвертый 8,..., п-й 9 формирователи образуют вторую, третью,...(п-1 ) -ю ступени формирования средней пробы. Каждый из формирователей 5,...,9 представляет собой герметичный сосуд 15 с клапанами 1б напуска и клапаном 17 стравливания жидкости, установленными в донной . Верхняя полость герметичного сосуда 15 соединена через штуцер крышки 18 с управляющим входом клапана 17 стравливания жидкости и через вертикально установленный на крышке 18 газоход 19 с входным 20 и выходным 21 газовыми клапанами. Внутри газохода 19 на его концах установлены верхний 22 и нижний 23 концевые выключатели и подвижная газозаборная трубка 2k с отверстиями по всей ее длине, опирающаяся нижним концом на поплавок 25. Длины газохода 19 и газозаборной трубки 2 выбраны такими, чтобы при нахождении поплавка 25 в крайних нижнем и верхнем положениях (опорожнен или заполнен сосуд 15 жидкостью) в результате перемещения газозаборной трубки 2k концебые выключатели 22 и 23 находились во включенном или выключенном состояниях.

I

Входы всех клапанов 16 напуска жидкости соединены через магистрал ь

Изобретение относится к отбору и формированию средних газовых проб и может быть использовано, в частности, для контроля качества природного газа при взаимных расчетах между поставщиками, а также в системе охраны окружающей среды для получения контрольных средних проб. Целью изобретения является увеличение продолжительности пробоотбора и повышение достоверности формируемой средней пробы. Устройство отбора и формирования средней газовой пробы содержит в своем составе регулятор 1 расхода пробы, регулирующий вентиль 2, расходомер 3, переключающий клапан 4, первый и второй формирователи 5 и 6 средней пробы, формирователи 7 - 9 средней пробы, дозаторы 10 - 12, регулирующие вентили 13 и 14, герметичный сосуд 15, клапаны 16 и 17 напуска и стравливания жидкости, крышку 18, газоход 19, входной и выходной газовые клапаны 20 и 21, верхний и нижний концевые выключатели 22 и 23, подвижную газозаборную трубку 24, поплавок 25, напорный и сливной резервуары 26 и 27, насос 28, источник 29 питания, переключатель 30 и релейный блок 31. 2 ил.

средней пробы включены последователь- напуска жидкости с выходом напорного

но через первый 10, второй 11,..., (п-2)-й 12 дозаторы так, что вход третьего формирователя 7 соединен через первый дозатор 10 с выходами первого 5 и второго 6 формирователей, вход четвертого формирователя 8 соединен через второй дозатор 11 с выходом третьего формирователя 7, вход п-го формирователя 9 соединен через (п-2)-й дозатор 12 с выходом (п-1)- го формирователя (на блок-схеме не показан).

Каждый из дозаторов 10, 11,..., 12 выполнен в виде регулируемого делите50

55

резервуара 26, выходы всех клапанов 17 стравливания жидкости соединены с входом сливного резервуара 27, выход которого через насос 28 соединен с входом напорного резервуара 26. Выход источника 29 питания соединен че рез переключатель 30 и контактные группы концевых выключателей 22 и 23 с питанием обмоток реле в блоке 31 реле, а через В1ыходные контактные группы этого блока - с цепями питания клапанов А, 16, 20 и 21. Кроме того, цепи питания клапанов 16 и 21 могут соединяться с источником

напуска жидкости с выходом напорного

резервуара 26, выходы всех клапанов 17 стравливания жидкости соединены с входом сливного резервуара 27, выход которого через насос 28 соединен с входом напорного резервуара 26. Выход источника 29 питания соединен через переключатель 30 и контактные группы концевых выключателей 22 и 23 с питанием обмоток реле в блоке 31 реле, а через В1ыходные контактные группы этого блока - с цепями питания клапанов А, 16, 20 и 21. Кроме того, цепи питания клапанов 16 и 21 могут соединяться с источником

29 питания непосредственно через переключатель 30.

Устройство функционирует следующи образом.

Перед началом работы в соответствии с заданным непрерывным контролем параметров газового потока Тр. и предполагаемым диапазоном изменения расхода газа в месте отбора пробы устанавливают регулирующим вентилем 1 оптимальную величину Q расхода отбираемой пробы, а регулирующими вентилями 13 и 1 дозаторов 10, 11,..., 12 устанавливают коэффициент деления газового потока - дозу. Регулировкой клапана 17 стравливания жидкости устанавливают необходимое давление газовой пробы, постоянно поддерживаемое в сосудах.

Подготовка к пробоотбору заключается также в заполнении жидкостью герметичных сосудов 15 всех формирователей 5,...,9 и вытеснения на сбро остатков газовых смесей, для чего переключателем 30 отключают питание от блока 31 реле и подсоединяют непосредственно выход источника 29 питания ко всем клапанам 16 напуска жидкости и выходным газовым клапанам 21 .

После полного заполнения жидкостью всех формирователей 5,...,9 переключателем 30 подсоединяют вход блока 31 реле к выходу источника 29 питания - начинается режим непрерывного автоматического пробоотбора.

Последовательность заполнения и перекачивания пробы из формирователя в формирователь определяется си|- налами с выходов блока 31 реле и показана на временной диаграмме (фиг.2)

Первоначально заполняется газовой пробой сосуд 15 первого формирователя 5 через открытый входной газовый клапан 20. По мере поступления газовой пробы в сосуд 15 из последнего через клапан 17 стравливается жидкость, и газозаборная трубка , опирающаяся на поплавок 25, перемещается вниз по газоходу 19, отключая сначала верхний концевой выключатель 22, а затем, заняв крайнее нижнее положение, отьспючается и нижний концевой выключатель 23 - в сосуде 15 первого формирователя 5 сформирован заданный объем V с заданным давлением газовой пробы. По сигналу с блока 31 реле переключающий клапан k подключает

15275

0

5

выход регулятора 1 расхода к второму формирователю 6, клапан 20 напуска пробы первого формирователя закрывается, а клапан 20 напуска пробы второго формирователя 6 открывается - осуществляется аналогичное формирование пробы объемом , вторым формирователем 6. Одновременно открываются клапан 1б наг1уска жидкости и выходной газовый клапан 21 первого формирователя 5 основная часть газовой пробы объема V, вытесняется через регулирующий вентиль 13 первого дозатора 10 на сброс, а часть пробы, доза Vg, через регулирующий вентиль 1 if и открывшийся входной газовый Клапан 20 третьего формирователя 7 поступает в его герметичный сосуд 15.

0При полном вытеснении газовой пробы из сосуда 15 первого формирователя 5 оказываются включенными оба его концевых выключателя 22 и 23, в результате чего клапан 1б напуска

5 жидкости закрывается - первый формирователь 5 готов к формированию нового объема V газовой пробы, что начинается лишь после сформирования аналогичного объема вторым фор0 мирователем 6, т.е. с момента, когда

газообразная трубка 2 второго формирователя 6 занимает крайнее нижнее положение и переводит оба его концевых выключателя 22 и 23 в выключенные

5 состояния. Происходят аналогичные вытеснения газовой пробы из сосуда второго формирователя 6 через первый дозатор .10 на сброс и напуск дозы Vo пробы в сосуд третьего формирователя

0. 7 и так далее до его полного заполнения объемом Vj. В дальнейшем аналогично происходит формирование объемов V , ..., V в четвертом,..., п-м формирователях 8,...,9. Процесс фор5 мирования средней пробы прекращается, когда полностью заполняется емкость формирователя последней ступени.

Выбор конструктивных и регулирующих параметров определяется соотноше50

нием между ними

V

отБ Q.)

Наиболее оптимальными минимальными значениями являются Q 0,5л/мин, V. 7/ 0,1 л. При меньших значениях Q (например, используя микротечи) возникает опасность зякупорки магистрали пробоотбора взвешенными частицами, значение Y менее 0,1 л. затрудняет стабильное ее воспроизведение, что отрицательно сказывается на точности приготовления средней пробы в особенности для такого широко распро- стр- ненного варианта, когда контроли- газовый поток не постоянен по своим параметрам во времени.

Для оптимального варианта устройства с параметрами Q 0,5 л/мин, V CJ л, V ...,0 л, количеством формирователей (общая емкость накопительных сосудов 62,0 12 л) максимально достижимая продолжительность контролируемого периода составляет 64 X 10 мин Ц сут, Формула изобретения

Устройство отбора и формирования средней газовой пробы, содержащее пробоотборник, регулятор расхода пробы, первый дозатор, магистраль сброса, первый формирователь пробы, насос, напорный и сливной резервуары, причем пробоотборник и регулятор расхода пробы соединены последовательно, выходной патрубок сливного резервуара через насос соединен с входным патрубком напорного резервуара, выходной патрубок которого соединен с выходом напуска жидкости первого формирователя пробы, выход стравливания жидкости которого соединен с входным патрубком сливного резервуара, регулятор расхода пробы состоит из последовательно соединенных первого регулирующего клапана и расходомера, выход которого соединен с переключающим fcnanaHOM, выход первого дозатора соединен с магистралью сброса, дозатор состоит из второго и третьего регулирующих клапанов, входы которых соединены с входом дозатора, а выходы соединены с первым и вторым выходами дозатора соответственно, отличающееся тем, что, с целью увеличения продолжительности пробоотбора и повышения достоверности формируемой средней пробы, в его состав дополнительно введены второй - п-й формирователи, второй - (п-2)-й дозаторы, первые газовые входы перво

5

0

5

0

5

0

5

0

го и второго формирователей средней пробы соединены с первым и вторым выходами переключающего клапана, вторые газовые выходы первого и второго формирователей средней пробы соединены с входом первого дозатора, первые выходы второго - (п-2)-го дозаторов соединены с магистралью сброса, вторые выходы второго - {п-2)-го дозаторов соединены с газовыми входами третьего - п-го формирователей средней пробы, газовый выход п-го формирователя средней пробы соединен с выходом устройства, каждый формирователь состоит из герметичного,вертикально установленного сосуда в виде цилиндра с клапанами напуска и стравливания жидкости, расположенными в донной части герметичного сосуда и соединенными с напорным и сливным резервуарами соответственно, верхняя полость герметичного сосуда соединена через штуцер в крышке с управляющим входом клапана стравливания жидкости, а через вертикально установленный на крышке герметичного сосуда газоход соединена с клапанами напуска и выпуска газовой пробы, выходы которых соединены с газовыми входом и выходом формирователя средней газовой пробы, внутри газохода на его концах установлены верхний и нижний концевые выключатели и введена подвижная газозаборная трубка с отверстиями по всей ее длине, опирающаяся нижним концом на поплавок в виде плоского диска, длины газохода , и газообразной трубки выбираются из условия управления концевыми выключателями подвижной газозаборной трубкой при изменении уровней жидкости в герметичном сосуде, от минимального до максимального, контактные группы концевых выключателей соединены последовательно в цепи питания обмоток реле релейного блока, выходные контактные группы которого включены в цепи питания, выход источника питания через переключатель соединен с релейным блоком и с управляющими входами клапана напуска жидкости и выходного газового клапана.