Устройство для дискретного измерения концентрации твердых частиц в газах Советский патент 1992 года по МПК G01N15/02 

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано при контроле выбросов твердых частиц с газами.

Известно устройство для измерения концентрации твердых частиц в газах, содержащее излучатель с приемником электромагнитной волны, размещенным с возможностью оптического контакта на стенках газохода, преобразователь с регистрирующим прибором.

Недостатком устройства является невозможность измерения концентрации весовым методом, что определяет зависимость точности измерений от оптической плотности, т,е. низкую точность измерений.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для дискретного измерения концентрации твердых частиц, содержащее заборную трубк-у, фильтровальный патрон, измеритель расхода газа, воздуходувку с регулирующим элементом, весоизмерительный узел.

Недостатками устройства являются невозможность проведения измерений в автоматическом режиме и низкая точность метода.

Цель изобретения является повышение точности и автоматизации измерений.

На фиг. 1 показано устройство для измерения концентрации твердых частиц в га2

сь

hO

Л

00

зах; на фиг.2 - циклограмма работы элементов устройства.

Устройство содержит заборную трубку 1, введенную в газоход 2, весоизмерительный узел 3, расходомер 4, воздуходувку 5, блок 6 управления и фильтрующий элемент, который выполнен в виде электромагнитной катушки 7, подключенной к блоку 8 питания и охватывающей вертикальную осадительную камеру 9 в нижней части которой установлена решетка 10с размещенным на ней слоем магнитных элементов11. В верхней части камеры 9 установлена магнитная катушка 12 с решеткой 13 и размещенным на ней слоем магнитных элементов 14. Решетка 10 выполнена из электропроводного материала и подключена к чыходу блока 15 высокого напряжения. Блок 6 управления выполнен в виде электронного ключа 16, входом подключенного через первый вход блока б управления к весоизмерительному узлу 3, выходом - к регистрирующему прибору 17, а управляющим входом - к выходу порогового элемента 18 и через схему 19 задержки к входу реле 20 времени и сбросовому входу сумматора 21, выход которого подключен к входу порогового элемента 18, а вход-через второй вход блока 6 управления к расходомеру 4, причем выход реле 20 времени соединен с управляющим входом схемы НЕ 22.

Устройство работает следующим образом.

Место установки заборной трубки 1 выбирают согласно существующей методике. После подключения схемы НЕ 22 к 220 В (линии питания воздуходувки 5 и блока 15) воздуходувка 5 начинает отсасывать объем контролируемых газов из газохода через заборную трубку 1. Решетки 10 в совокупности со слоем магнитных элементов, например, выполненных в виде шариков 1-3 мм, являются фильтрующим элементом для твердых частиц, содержащихся в прокачиваемом через него газе. Частицы механически осаждаются на поверхностях решетки 10 и магнитных элементах 11, а также заряжаются от поверхности решетки 10 и магнитных элементов 11. Не осевшие частицы на решетке 10 и магнитных элементах 11, но получившие заряд величиной и полярностью, определяемой блоком 15, поступают в полость верхней решетки 13 и магнитных элементов 14 (заземленных). В этой полости происходит практически полное осаждение частиц, так как механический эффект осаждения усиливается электрически. Очищенный от твердых частиц газ пропускается через расходомер 4, который выдает инфор мацию об объеме прокачанного газа на сумматор 21. После достижения расчетного объема (например, 60 м3} срабатывает пороговый элемент 18 (момент ti), включающий ключ 16, и на регистрирующий прибор 17

(U17 на фиг.2) поступает информация о весе осажденных частиц с весоизмерительного узла 3 на фильтрующем элементе. Через схему 19 задержки сформированный сигнал (ШО поступает на сброс сумматора 21 (мо0 мент ta) и запуск реле 20 времени (Uao), отличающего подачу питающего напряжения на управляющий вход схемы НЕ 22 (U22) и блока 15, включающего блок 8 питания, который формирует импульсы питания элект5 ромагннтных катушек 7 и 12. Причем последними создается импульсное перемещение магнитных элементов 11 и 14 (кипящий слой). В результате упомянутого перемещения твердые частицы отделяются

0 от поверхностей решеток 10 и 13 и магнитных элементов и уносятся отсасывающим потоком в газоход, что определяет очистку фильтрующего элемента и его готовность к следующему циклу измерений. Время очи5 стки фильтрующего элемента устанавливается на реле 20 времени (tpe) и соответствует экспериментально подбираемой величине, например, 3-5 мин,

На регистрирующем приборе 17 (Ui)

0 фиксируется измеренное значение веса осевших твердых частиц на фильтрующем элементе, содержащихся в измеренном расходомером 4 объеме газа. Величину последнего выбирают из условия точности

5 измерения веса порции тверды частиц в осадительной камере 9. Например, если вес последней 30-40 г, целесообразно при средней концентрации твердых частиц в контролируемом газе 0,8 г/м выбирать объ0 ем прокачиваемого газа « 50 м3. В этом случае вес осадительной камеры 9 и вес порции твердых частиц соизмеримы, что определяет высокую точность измерений весоизмерительным узлом 3.

5 Решетки возможно выполнить из сетки Х18Н10с размером окна 500 мкм. В качестве магнитных элементов возможно использовать шарики 1,5 и 3 мм из ст.3. Основная масса шариков (70%) имеет диаметр 10 1,5 мм, а остальные 3 мм.

В этом случае используются мелкие шарики для увеличения фильтровальной поверхности уменьшения пор , крупные шарики для разрушения агрегатов из мел5 ких шариков, возникающих при воздействии на них электромагнитного поля.

При взвешивании фильтрующего элемента в измерения вводится погрешность от уменьшения истинного веса последнего за счет его отсасывания воздуходувкой 5.

Эта погрешность зависит от производительности воздуходувки и корректируется выводом нуля на весоизмерительном узле при включенной воздуходувке при наладке устройства. Изменение степени отсасыва,- ния в результате осаждения твердых час- тиц на поверхности магнитных элементов вводится в погрешность измерений, которая не превышает 1-2%.

Таким образом, за счет введения фильтрующего элемента в виде магнитных элементов и блока управления с электромагнитной катушкой достигается повышение точности измерения концентрации твердых частиц в газах. .

Формула изобретения 1. Устройство для дискретного измерения концентрации твердых частиц в газах, содержащее заборную трубку, фильтрую- щий элемент весоизмерительный узел, расходомер и воздуходувку, причем заборная трубка входным концом введена в газоход, а выходом сообщена через фильтрующий узел, расходомер и воздуходувку с атмосфе- рой, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и автоматизации измерения, в него введен блок управления, а фильтрующий элемент выполнен в виде двух электромагнитных катушек, подклю- ченных к блоку питания и охватывающих вертикальную осадительную камеру, под каждой электромагнитной катушкой поперек осадительной камеры установлена

решетка с размещенным на ней слоем магнитных элементов, причем осадительная камера закреплена с весоизмерительным узлом, выход которого подключен к первому входу блока управления, второй вход которого подключен к выходу расходомера, а первый и второй выходы - соответственно к управляющим входам воздуходувки, блока высокого напряжения и блока питания электромагнитной катушки, при этом выход блока высокого напряжения подключен к нижней решетке, выполненной из электропроводного материала, а верхняя решетка заземлена.

2. Устройство по п. 1,отличающееся тем, что блок управления выполнен в виде электронного ключа, входом подключенного через первый вход блока управления к весоизмерительному узлу, выходом- к регистрирующему элементу, а управляющим входом - к выходу порогового элемен-, та и через схему задержки к входу реле времени и сбросовому входу порогового элемента, а вход - через второй вход блока управления к расходомеру, причем выход реле времени соединен с управляющим вхоом схемы НЕ и через второй выход блока управления с управляющим входом блока питания электромагнитной катушки, вход схемы НЕ подключен к линиям питания воздуходувки и блока высокого напряжения, а выход - через первый выход блока управления к управляющим входам воздуходувки и блока.высокого напряжения.

Йл.Ј

Изобретение относится к технической физике и позволяет повысить точность и автоматизировать измерения. Сущность: в устройство введены фильтрующий элемент в виде электромагнитной катушки, подключенной к блоку питания и охватывающей вертикальную осадительную камеру. В нижней части камеры установлена решетка с размещенным на ней слоем магнитных элементов. К решетке подключен блок высокого напряжения, поэтому частицы заряжаются от ее поверхности и магнитных элементов, последователь но осаждаются на их поверхности и поверхностях решетки .с магнитными элементами, размещенными в верхней части камеры. Для очистки осади- тельной камеры твердых частиц блоком управления выдается сигнал на блок питания, магнитные элементы под воздействием импульсного электромагнитного поля хаотически перемещаются, соударяясь, очищаются от твердых частиц, которые увлекаются в газоход за счет перепада давления. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. | & е