Способ непрерывного автоматического контроля температуры точки росы Советский патент 1980 года по МПК G01N25/68 

Изобретение относится к измерительной технике,.в частности к измерению влажности газов. Известен спо.соб непрерывного авто матиче-ского контроля температуры точ ки росы путем поддержания температур конденсационной поверхности датчика равной точке росы, в котором регулирование температуры .конденсационной поверхности осуществляется по двум каналам: позиционно по каналу охлаждения и пропорционально по каналу подогрева 1. Однако ЭТОТ способ не обладает необходимым быстродействием в диапазоне высоких температур точки росы из-за большой инерционности обоих каналов. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ непрерывного автоматического контроля температуры точки росы путем поддержания температуры - конденсационной поверхности датчика, равной температуре точки росы, осуществляемой ее охлаждением с постоян ной интенсивностью и пропорциональным подогревом 2. Этот способ не позволяет получить ВЫСОКОЙ точности контроля температуры конденсационной поверхности, равной точке росы в диапазоне высоких значений влажности (выше +20С по точке росы), из-за раскачивания системы, следящей за наличием пленки конденсата, вызываемого значительной инерционностью самой следящей системы. Это не позволяет быстро отсле.живать изменения в толщине пленки конденсата, постоянно поддерживаемой на конденсационной поверхности. Снижение точности контроля вызывается также наличием значительных градиентов температуры по объему датчика из-за постоянной интенсивности охлаждения во всем диапазоне контролируемых значений температур точки росы. Целью изобретения является повышение быстродействия и точности контроля в диапазоне высоких температур точки росы. Для этого по предлагаемому способу задают интервал номинальных значений теплоподвода по каналу подогрева, осуществляют теплоподвод к конденсационной поверхности дополнительно пропорционально скорости изменения толщины .слоя конденсата, а при выходе величины теплоподвода за установл.енный интервал компенсируют это количество тепла путем соответствующего изменения количества тепла, отводимого от конденсационной поверхности по ка налу охлаждения до момента возврата величины теплоподвода по каналу подогрева в установленный интервал, прекращают в этот момент изменение количества тепла, отводимого по каналу охлаждения и поддерживают его постоянным до очередного выхода величины теплоподвода по каналу подогрева за пределы установленного интервала. На Лиг. 1 представлены кривые изменения теплоподвода по каналу подогрева, подвода холода по каналу охлаждения и характер изменения соотношения между количеством .подводимого тепла и холода в процессе поддержания температуры конденсационной поверхности, равной температуре точки росы, при изменении влажности газа, вызвавшем, например, увеличение значения температуры точки росы на фиг. 2 - диаграммная запись процесса контроля температуры конденсационной поверхности, полученная одним из устройств, реализующих пред лагаемый способ. Непрерывный автоматический контроль температуры точки росы осуществляют следующим образом.. При охлаждении конденсационной поверхности до температуры, равной точке росы, или при значительном изменении, например увеличении точки росы газа (см.гЬиг. 1а) в процесс контроля происходит резкое изменени толщины пленки конденсата. Непрерыв но фиксируют толщину пленки конденс та и одновременно скорость ее изменения. Формируют тепловой поток, пропорциональный в каждый момент вре мени значению толщины пленки и скорости ее изменения и подводят это тепло к конденсационной поверхности Теплоподвод, пропорциональный толщи не пленки, обеспечивает поддеожание температуры конденсационной поверхности, равной новому значению точки росы, а Теплоподвод, пропорциональный скорости изменения пленки конденсата, обеспечивает опережаюьпее по отношению к толщине пленки тепло вое воздействие по каналу подогрева что повышает скорость отслеживания точки росы. На фиг, 1 а, б показан характер изменения суммарного теплоподвода п каналу нагрева при увеличении темпе ратуры точки росы в функции толщины пленки конденсата и скорости ее изм не.ния. Одновременно контролируют текуще значение суммарного количества тепл подводимого по каналам охлаждения и нагрева. Для этого задают интерва значений теплоподводас)(кс Н№мн о каналу нагрева, внутри которого изм нение суммарного теплоподвода к чонденсационнрй поверхности осуществляют только по каналу нагрева в зависимости от небольших изменений влажности газа, точка росы которого контролируется. Контроль суммарного количества тепла осуществляют по нахождению теплоподвода, формирующего по каналу нагрева, внутри заданного интервала q,o,.(; - q, (см. Лиг в). Оптимальные значения максимального Чдлакс минимального tlWMM количества подводимого тепла выбираются в зависимости от конкретной реализации способа и определяются конструкцией датчика и способом теплоподвода . В момент выхода теплоподвода по каналу нагрева за пределы заданного интервала, например за пределы ,,, (точка 1. на Фиг. 1 в, г), изменяют, например уменьшают, количество холода (прибавляют количество тепла), подводимое по каналу охлаждения до тех пор, пока теплоподвод по каналу нагрева не войдет вновь в границы заданного интервала (точка 2 на (Ьиг. 1 в,г) . Т иксируют момент возврата и запоминают в этот момент количество подводимого холода по Каналу охлаждения . Затем поддерживают количество подводимого холода на запомненном уровне до очередного измерения влажности и выхода теплоподвода за пределы заданного интервала. Таким образом, количество тепла, подводимое по каналу нагрева, в установившемся процессе контроля точки росы остается постоянным в любом диапазоне температуры конденсационной поверхности, т.е. температуры точки росы. На Лиг. 1 д показано, как изменяется соотношение между подводом q по каналу нагрева и подводом холода q по каналу охлаждения в переходном процессе, например при увеличении температуры точки росы газа (см.фиг.1 а). Как видно из приведенного графика, в начальный момент после изменения значения температуры точки росы (точка 1 верхней кривой) отслеживание нового значения точки росы ведут, в основном, за счет увеличения теплоподвода по менее инерционному каналу нагрева, который в переходный период (процесс между точками 1и 2 на фиг. 1в, д) значительно превьдшает значение теплоподвода в заданном интервалеcj/ j -q,. В конце переходного процесса после соответствующего изменения количества подводимого холода д значение теплоподвода q ц по каналу нагрева возвращают к значению, которое он имел до переходного процесса (точка 1 кривой 3). Площадь под кривой 3 на фиг. 1 д показывает суммарное количество тепла, подводимое к конденсационной поверхности одчовременно по обоим каналам (нагпева

и охлажде-ния) в процессе выхода на новое установившееся значение температуры точки росы и равное . Пло1чадь под кривоГ 4 на фиг. 1 д показывает количество тепла, подводимое (или отводимое) по каналу охлаждения q . Площадь, ограниченная кривыми 3 и 4 и равная q показывает количество тепла, подводимое по каналу нагрева. Как видно из характера кривых 3 и 4, время выхода температуры конденсационной поверхности (определяемое суммарным теплоподводом) на новое установившееся значение значительно меньше времени возврата теплоподвода по каналу нагрева в заданный интервал, т.е. влияние канала охлаждения на быстродействие следящей системы в переходных режимах сведено до минимума, так как изменение теплоподвода в основном идет по менее инерционному каналу нагрева В то же время во всем диапазоне контролируемых значений температуры точки росы теплоподвод по каналу нагрева в установившемся режиме контроля остается постоянным, изменяясь лишь в небольших пределах заданного интер.валаф „„ - q-Mc-KcТаким образом, в пооцессе контроля точки росы при изменении влажности быстрое изменение температуры конденсационной поверхности осуществляют за счет быстрого изменения теплоподвода по менее инерционному каналу нагрева с последующей компенсацией количества подведенного тепла путем отвода его по каналу охлаждения до возврата теплоподвода по каналу нагрева в заданный интервал.

На фиг.2 приняты следующие обозначения : точка 5 - момент начала реагирования следящей системы на изменение толщины пленки конденсата при изменении влажности газа; точка 6 максимальная амплитуда перерегулирования температуры до затухания колебаний; точка 7 - устойчивый режим поддержания нового значения температуры конденсационной поверхности, равной точке росы на новом уровне влажности газа.

Предлагаемый способ позволяет повысить точность поддержания температуры конденсационной поверхности, равной температуре точки росы в диапазоне высоких значений за счет поддержания постоянным количества тепла, подводимйго по каналу нагрева во всем диапазоне контролируемых значений температур точки росы, и, как следствие этого, стабилизации температурных

градиентов по объему датчика. Это позволяет максимально приблизить измеренную температуру конденсационной поверхности к истинному значению точки росы. Кроме того, введение операции поддержания температуоы конденсационной поверхности одновременно по толщине пленки и скорости ее изменения позволяет повысить точность контроля за счет исключения колебаний температуры конденсационной поверхности, особенно в переходных оежимах, а также повысить быстродействие за счет опережающего воздействия по каналу нагрева, которое обеспечивается подводом тепла, форми5руемым по скорости изменения толщины пленки.

Формула изобретения

0

Способ непрерывного автоматического контроля температуры точки росы путем поддержания температуры конденсационной поверхности, равной температуре точки росы при постоянной

5 толщине слоя конденсата, осуществляемого охлаждением конденсационной поверхности и ее подогревом, при котором величина теплоподвода зависит от толщины слоя конденсата, отли0чающий ся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности контроля в диапазоне высоких темпеаатур, задают интервал номинальных значений теплоподвода по каналу по-,

5 догпева,осуществляют теплоподвод к конденсационной поверхности дополнительно пропорционально скорости изменения тол1цины слоя конденсата, а при выходе величины теплоподвода за установленный интервал компенси0руют это количество тепла путем соответствующего изменения количества тепла, отводимого от конденсационной поверхности по каналу охлаждения до момента возврата величины тепло5подвода по каналу подогрева, в установленный интервал, прекращают в этот момент изменение количества тепла, отводимого по каналу охлаждения, и поддерживают его постоянным до

0 очередного выхода величины теплоподвода по каналу подогрева за пределы установленного интервала.

Источники информации,, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

5 289345, кл. G 01 N 25/66, 1969.

2.Авторское свидетельство СССР 462123, кл. G 01 N 25/66, 1972. (прототип).