Анализатор перегрева изоляционных материалов Советский патент 1992 года по МПК G01K1/02 

ческую конструкцию, образованную ко|эпусом 2, фланцем 3с входом ввода газа и защитным кожухом 4 с выходом вывода газа. Внутри конструкции детектора 1 аэрозолей последовательно по ходу потока газовой пробы размещены злектроиони атор 5 с регулируемой интенсивностью ионизации, цилиндрический злектрод 6 рекомбинации ионов газа и измерительный электрод 7. Электроионизатор 5 представляет собой держатель 8 из изолированного материала со сквозными отверстиями, в которых закреплены полые коронирующие иглы 9, острые концы которых вводят в конусообразные сквозные отверстия пассивного электрода 10, соединенного с корпусом устройства. Измерительный электрод 7 выполнен в виде полого конуса, заполненного электропроводящим материалом 11, например металлической крошкой. Остроконечная часть измерительного электрода 7 имеет отверстия для отвода проанализированной газовой пробы и электрический вывод к измерительной схеме. Для периодической очистки или замены электропроводящего материала 11 предусмотрена сетчатая крышка 12. Из всех коронирующих игл 9 одна игла постоянно подключена к высоковольтному выходу блока 13 питания, а остальные ( - 1) иглы

объединены в (k + 1) секциях по 1, 2, 42

игл; каждая секция игл подкл1рчена к высоковольтному выходу источника 13 питания через коммутатор 14. Коммутатор 14 представляет собой два последовательно включенных блока: блок 15 ручной коммутации и блок 16 автоматической коммутации. Блок 15 ручной коммутации содержит (k + 1)двухпозиционных переключателей с нейтральным положением: перевод подвижного контакта в левое крайнее положение - управление коммутацией осуществляется через блок 16 автоматической коммутации; перевод подвижного контакта в нейтральное и в правое крайнее положение - ручная коммутация цепей питания коронирующих игл 9. Блок 16 автоматической коммутации содержит(k+ 1) электронных ключей. Управляющие входы ключей, коммутиру,ющих цепи питания секций коронирующих игл 9, содержащих 1, 22 игл, соединены соответственно с выходами 2°( электронного блока 17 управления. В состав электронного блока 17 управления входят (п + 1)-разрядный двоичный счетчик 18 и (k + 1)-разрядный запоминающий регистр 19. Выходы

параллельного кода двоичного счетчика 18 соединены соответственно с входами установки кода 2°, , 2 запоминающего

регистра 19, выходы которого являются и выходами электронного блока 17 управления. Счетный вход электронного блока 17 управления - счетный вход счетчика 18 соединен с выходом генератора 20 импульсов. Измерительный злектрод 7 соединен с одним входом электрометрического порогового усилителя 21 и через электронный ключ 22 - с корпусом устройства. Выход электрометрического порогового усилителя 21 непосредственно соединен с управляющим входом электронного ключа 22 и с входом Разрешение записи запоминающего регистра 19, а через элемент задержки 23 - с входами Сброс двоичного счетчика 18 электронного блока 17 управления и результирующего счетчика 24. Счетный вход результирующего счетчика 24 соединен через делитель 25 частоты с выходом генератора

20 импульсов. Выходы О, 2,2 2 2

электронного блока 17 управления соединены с входами установки коэффициента делителя частоты 25 соответственно на 32,16, 8,..., 2, 1. Выходы параллельного кода 2 2 результирующего счетчика 24 соединены с входом 2°,..,,2 запоминающего регистра 26, выходы которого через дешифратор 27 соединены с информационными входами панели индикатора 28 уровней перегрева. Управляющий вход 29 ручной установки интенсивности ионизации соединен с управляющими входами блока 15 ручной коммутации и с входом установки коэффициента деления делителя 25 частоты. Второй вход сравнения электрометрическогб порогового усилителя 21 соединен с входом 30 установки порогового уровня, управляющие входы дешифратора 27 соединены с аходом 31 установки относительных значений уровней перегрева.

В табл. 1 приведены логические связи управляющих и информационных сигналов в анализаторе в общем случае; в табл. 2 логические связи в действующем макете анализатора: количество коронирующих игл 2 32, k 4, старший разряд результирующего счетчика 2 32168, п - 15, количество- индицируемых уровней перегрева р 15.

Устройство работает следующим образом.

Работа устройства может быть рассмотрена на конкретном действующем макете анализатора со следующими параметрами: количество коронирующих игл 32(), одна из которых постоянно подключена к высоковольтному входу (V -5 к В) блока 13 питания, а остальные пятью секциями, в каждой из которых электрически соединены 1, 2, 4, 8 и 16 игл, подключаются через коммутатор

14, имеющий пять управляющих входов 2 , 2 2, 2, 2 соединенные с аналогичными выходами запоминающего регистра 19. Счетчики 18 и 24 и результирующий регистр 26 имеют по 16 двоичных разрядов, старший разряд 2 2 , максимальная емкость каждого счетчика Ммакс 2 + 1 65535. Панель индикатора 28 уровней перегрева имеет табло с пятнадцатью ячейками, индицирующими пятнадцать уровней перегрева относительно контрольного уровня, принятого за 1,0.

Перед началом работы в зависимости от специфики эксплуатации анализатору определяют, количество и соотношение между уровнями перегрева, которые необходимо заложить в устройство, для чего через вход 31 в дешифраторе 27 устанавливают свяёи, обеспечивающие включение на табло индикатора 28 соответствующих ячеек уровней перегрева при формировании результирующим счетчиком 24 соответствующих кодов (табл. 2).

Подлежащая анализу газовая проба поступает в детектор 1 аэрозолей через фланец 3 во входную полость электроионизатора 5. где газовая проба распределяется на равных по расходам потока, прохрдящих через полые коронирующие иглы 9 и конусообразные сквозные отверстия в пластине пассивного электрода 10, При подаче на коронирующие иглы 9 высоковольтного напряжения -5 кВ от блока 13 питания в межэлектродных зазорах, образованных остриями коронирующихигл и внутренними полостями конусообразных отверстий в пассивном электроде 10, происходит ионизация истекающих из концов игл струй газовой пробы, причем происходит ионизация только тех струй потоков газовой пробы, которые истекают из коронирующих игл 9, подключенных к высоковольтному выходу источника 13 питания. Далее после прохождения через электроионизатор 5 ионизированные и неионизированные струи потока газовой пробы объединяются в общем потоке и проходят между обкладками электрода 6 рекомбинации ионов газа, где основная масса газа, как наиболее легкой по отношению кзаряженным частицам аэрозолей (на порядка), силами электрического взаимодействия вырывается из потока газовой пробы и нейтрализуется на положительно заряженных (+100 В) обкладках электрода 6. Затем поток газовой пробы, в котором ионизированная фракция представлена в основном уже только заряженными частицами аэрозолей, проходит через внутреннюю полость измерительного электрода 7, заполненного электропроводящим

материалом 11, и далее, через отверстия в остроконечной части измерительного электрода 7 и защитного кожуха 4 - в магистраль сброса газовой пробы. Проходя через внутреннюю полость измерительного электрода 7, заряженные частицы аэрозолей разряжаются через электропроводящий материал 11 на стенки электрода 7. При накоплении на измерительном электроде 7 величины заряда, соизмеримого с величиной уставки порогового уровня электрометрического порогового усилителя 21, последний срабатывает и формирует на своем выходе -импульсный управляющий сигнал, в

5 результате чего происходит срабатывание электронного ключа 22 и разряд через него измерительного электрода 7 на корпус, а также запись значений кода разрядов 2 счетчика 18 в запоминающий регистр

0 19 электронного блока 17 управления и кода разрядов 2°,...,2 результирующего счетчика 24 в результирующий запоминающий регистр 26.

Этим же управляющим сигналом после

5 прохождения его через элемент 23 задержки производится сброс показаний счетчиков 18 и 24 - счетная схема подготовлена и начинает измерение следующего временного интервала, обратно пропорционального

0 концентрации аэрозолей и т.д.

При временных интервалах, характеризующихся числовыми значениями кода счетчика 18, меньшими (большие концентрации аэрозолей), все ключи блока

5 16 автоматической коммутации находятся в разомкнутом состоянии, а, следовательно, и все (k + 1) секции, рбъединяющие (2 - 1) коронирующие иглы 9, отключены от блока 13 питания, под высоковольтным напряжением находится только одна из 2 игл, подключенная к блоку 13 питания напрямую, минуя коммутатор 14. В этом случае интенсивность ионизации газовой пробы составляет 1/2 часть от максимальной.

5 Аналогично при временных интервалах, характеризующихся числовыми значениями кодов результирующего счетчика, больших (малые концентрации аэрозолей), относительные значения количества игл 9, подключенных к блоку 13 питания, к общему количеству игл изменяются в пределах от 1 /2 до 1,0 (от 1 /32 до 1,0). Для сохранения единства измерений при различных интенсивностяхионизациив

5 соответствующее число раз изменяется коэффициент деления импульсной последовательности, поступающей с выхода генератора 20 импульсов через делитель 25 частоты в результирующий счётчик 24, а именно от до 1,0. Окончание каждого

временного интервала фиксируется импульсной посылкой, разрешающей считывание кодов из счетчиков 18 и 24 в запоминающие регистры 19 и 26 соответственно. Результат измерения фиксируется в результирующем запоминающем регистре 26 до вычисления следующего временного интервала и через дешифратор 27 индицируется на панели индикатора 28 индикации уровней перегрева (большему числовому значению кода результирующего счетчика 24 соответствует меньшее относительное значение уровня перегрева и наоборот, см. табл. 2).

В анализаторе предусмотрена также и ручная установка интенсивности ионизации, выполняемая с условно обозначенного входа 29. В этом случае подвижные контакты всех ключей блока 15 первоначально устанавливаются в нейтральные положения, а затем, в зависимости от необходимой степени ионизации, подвижные контакты соответствующих ключей устанавливают в крайние правые положения.

Изменение интенсивности ионизации в зависимости от концентрации аэрозолей выполняет функцию автоматической установки диапазоне изменений, что расширяет функциональные возможности устройства.

Уменьшение интенсивности ионизации при измерении больших концентраций позволяет растянуть соответствующие им временные интервалы, что значительно снижает относительную погрешность измерений, вызываемую размыванием границ временного интервала порога срабатывания.

Возможность ручного и автоматического дозированного разбавления входной газовой пробы (реакция выходного сигнала детектора.аэрозолей однозначна на разбавление входной газовой пробы газом, не содержащим аэрозоли, или уменьшение интенсивности ионизации в одних и тех же отношениях) позволяет выполнять настройку и калибровку шкалы прибора по одной контрольной смеси; при широком диапазоне измеряемых концентраций использовать наиболее оптимальный режим работы измерительного тракта измерительный электрод - электрометрическое пороговое устройство.

Формула изобретения 1. Анализатор перегрева изоляционных материалов, содержащий детектор аэрозолей, включающий в себя последовательно установленные электроионизатор, электрод

рекомбинации ионов газа, соединенный с одним выходом блока питания детектора аэрозолей, и измерительный ;электрод, а также индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей анализатора, в него введены коммутатор, блок управления, электронный ключ, генератор импульсов, делитель частоты, пороговый усилитель, элемент задержки, счетчик, запоминающий регистр и дешифратор, причем электроионизатор содержит 2 полых коронирующих игл, подключенных через коммутатор к высоковольтному выходу блока питания детектора аэрозолей, измерительный электрод соединен через электронный ключ с шиной общего потенциала устройства, а непосредственно - с первым входом электрометрического порогового усилителя, второй вход которого соединен с входом установки порогового уровня, выход электрометрического порогового усилителя соединен с управляющим входом электронного ключа и с входами разрешения записи празрядного запоминающего регистра и блока управления, счетный вход которого связан с-выходом генератора импульсов, подключенного к первому входу делителя частоты, выход которого связан со счетным входом счетчика, выходы которого подключены к входам запоминающего регистра, вход Сброс счетчика связан с входом Сброс блока управления и через элемент задержки подключен к выходу электрометрического порогового усилителя, выходы запоминающего регистра подключены через дешифратор к индикатору, управляющие входы коммутатора и делителя частоты соединены с выходами параллельного кода блока управления и с входом ручной установки интенсивности ионизации.

2. Анализатор по п. 1, от л йч а ю щи и с я тем, что в блоке управления счетный вход является счетным входом (п + 1)-разрядного

двоичного счетчика, выходы 2 ,

параллельного кода (п + 1)-разрядного двоичного счетчика соединены соответственно с входами 2, (k + 1)-разрядного запоминающего регистра, выхода 2 , 2...,2 которого являются выходами параллельного кода блока управления, вход разрешения записи электронного блока управления соединен с аналогичным входом (k + 1)-разрядного запоминающего регистра, а вход Сброс блока управления является входом сброса (п + Т)-разрядного двоичного счетчика.

Логические связи уалов анализатора

Таблица 1

Изобретение предназначено для обнаружения возникающих перегревов узлов машин и энергоустановок по выделению аэрозолей с целью своевременного предотвращения развития перегрева и выхода из строя оборудования. Цель изобрете1«1я - повышение точности и расширение функциональных возможностей устройства. Первичный измерительный преобразовательанализатора представляет собой ионизационный детектор аэрозолей, выполненный в виде герметичного корпуса, в котором последовательно по ходу потока газовой пробы установлены электроионизатор, камера рекомбинации ионов газа и измерительный электрод. Электроионизатор выполнен с возможностью ручного и автоматического регулирования интенсивности ионизации в зависимости от концентрации аэрозолей, что позволяет значительно расширить диапазон измерения, а также осуществлять са- моконтроль и градуировку шкалы в относительных величинах уровней перегрева или в концентра'циях аэрозолей при наличии в качестве поверочного средства лишь одной контрольной газовой пробы, в анализатор также включены коммутатор с электронным блоком управления, через которые осуществляется высоковольтное питание коронирующих игл электроионизатора, генератор импульсов с управляемым делителем частоты, результирующий счетчик с запоминающим регистром и дешифратором и панель индикации уровней перегрева. 1 з.п. ф-лы, 2 табл. 1 ил.-5^Изобретение относится к технике газового анализа и может быть использовано, в частности, в электроэнергетике, для обнару-, жения возникающих перегревов узлов машин и энергоустановок по выделению аэрозолей с целью своевременного предогг- вращения развития перегрева и выхода Из строя оборудования./Изобретение может использоваться также как анализатор аэрозолей для контроля и управления технологическигли пррцеЬ- сами, сопровождающимися выделениями аэрозолей, наличие и величина концентр^-,ции которых характеризуют достижение соответствующей стадии технологического процесса, качество промежуточного или конечного продукта и npiЦель изобретения - повышение точности и расширение функциональных возможностей анализатора.На чертеже представлена блок-схема анализатора' перегревов изоляционных материалов.Первичным измерительным преобразователем анализатора является детектор 1 аэрозолей, представляющий собой гермети-I^ю

Числовыезначения результирующего счетдика 2)Немее 10 11-20 - i 256-511 512-76 768-1023 Относительные значения уровней перегреваБолее too 59 Z.O1.51,0 Индицируемые на панели индикатора 28

Упр..де/1ения . 102l(-i279 1280-20i7 ... l638i|-l(915I Более 49152 0,80,5...0,05менее 0,02