Устройство для измерения концентрацииКОМпОНЕНТОВ гОРючиХ СМЕСЕй Советский патент 1981 года по МПК G01N27/16 

1

Изобретение относится к области газового анализа, а также к функциональным схемам газоанализаторов и может быть использовано в приборостроении для измерения концентраций компонентов горючих смесей термохимическим методом в процессах получения бензинов и сжиженного газа на нефтеперерабатываюплих и других предприятиях.

Известны устройства для определения концентраций компонентов горючих смесей хроматографы 1. Определение компонентного состава в них производится нутем полного поглощения измеряемых составляющих из анализируемой смеси и последующего разделения их во времени и пространстве при программном подогреве сорбента. Концентрацию каждого из компонентов определяют в измерительной камере, расположенной на выходе сорбционной колонны, каким-либо из -известных методов (термохимическим, термокондуктометрическим и т. д.). Достоинствами хроматографов являются высокая разрешающая способность и довольно высокая точность газоопределения объ5мных от верхнего предела измерения.

Недостатками хроматографов являются сложность и необходимость постоянного квалифицированного обслуживания, из-за чего их используют исключительно в научно-исследовательских и заводских лабораториях, периодичность анализов, обусловленная наличием сорбционных процессов и неудобство выходного сигнала в виде пиков на диаграммной ленте при использовании хроматографа в системах управления и регулирования.

Наиболее близким по технической сущtoности к изобретению является устройство для измерений концентраций компонентов горючих смесей, содержащее на входе снабженный регулятором температуры термофильтр и установленный за ним датчик ана5 лизируемого компонента со стабилизатором его температуры 2.

Недостатком такого устройства для непрерывного измерения концентраций компонентов горючих смесей является больщая по сравнению с хроматографами погрещ20ность измерения - ± объемных от верхнего предела измерения. Эта погрещность обусловлена временным изменением активности катализатора термофильтра, либо значительным (в несколько раз) изменением соотношения измеряемого и выжигаемого в термофильтре газов. Эти явления вызывают сдвиг точки начала термопреобразования в термофильтре в ту или иную сторону. В одном случае это приведет к прохождению через термофильтр части неизмеряемого мешающего газа, а в другом вызывает частичное окисление измеряемого компонента. Это приводит к большей ошибке измерений.

Целью изобретения является повышение точности измерения анализируемого компонента путем поддержания постоянной активности катализатора термофильтра.

Поставленная-цель достигается тем, что устройство для измерения концентраций компонентов горючих смесей, содержащее на входе снабженный регулятором температуры термофильтр и установленный за ним датчик анализируемого компонента со стабилизатором его температуры, снабжено дополнительным датчиком, настроенным на температуру ниже температуры начала окисления анализируемого компонента, и включенным между термофильтром и датчиком анализируемого компонента, а регулятор температуры термофильтра соединен с выходом дополнительного датчика.

Введение в функциональную схему второго датчика и регулятора температуры термофильтра позволяет поддерживать активность катализатора термофильтра постоянной, что повышает точность измерения анализируемого компонента.

На фиг. 1 дана структурная схема устройству; на фиг. 2 - диаграмма зависимости активности катализатора (а) от времени (а(Т)) и температуры (a(t)).

Устройство содержит смеситель 1, термофильтр 2, холодильник-осушитель 3, дополнительный датчик 4 со стабилизатором его температуры 5, датчик анализируемого компонента (измеряемого газа) 6 со стабилизатором его температуры 7, показывающий прибор 8, побудитель расхода 9 и регулятор температуры 10 термофильтра.

Смеситель, термофильтр 2, холодильник-осушитель 3, датчик 4, датчик измеряемого газа 6 и побудитель расхода 9 соединены последовательно с помощью пневматических линий.

Датчики со своими стабилизаторами температуры, измерительный датчик 6 и показывающий прибор 8 связаны электрически. Датчик 4, регулятор 10 и электрический вход термофильтра 2 связаны между собой электрически.

Устройство работает следующим образом.

Анализируемая смесь горючих газов поступает в смеситель 1, где разбавляется воздухом или кислородом таким образом, чтобы окислителя в полученной смеси было с избытком, после чего поддерживают постоянными расходы смеси горючих газов и воздуха (или кислорода). Полученную смесь пропускают через пневматическую линию устройства - термофильтр 2, холодильникосушитель 3, датчики 4 и 6. Побудитель расхода 9 служит для принудительной подачи анализируемой смеси в газовый тракт прибора. В термофильтре 2 происходит беспламенное полное выжигание компонентов с меньщими температурами начала окисления, чем у измеряемого газа и, таким образом, устраняют влияние их на определение концентрации измеряемого компонента. Температуру датчика 6 выбирают достаточной для окисления измеряемого компонента, но недостаточной для окисления газов с более высокими начальными температурами. Датчик 4 настроен температурой таким образом, что на нем измеряемый газ не окисляется, а окисляются те газы, которые окисляются в термофильтре. 2. Таким образом, датчик 4 определяет величину поджога мешающих газов в термофильтре.

Известно, что со временем активность катализатора уменьшается (фиг. 2, ). При этом, часть мешающих газов проходит через термофильтр 2, искажая результаты определения, контролируемого компонента, т. е. увеличивая погрешность измерения. С целью устранения этого используют явление повышение активности катализатора при повышении его температуры (фиг. 2, a(t)). Для этого датчиком 4 определяют концентрацию мешающего газа, прошедшего через термофильтр, и через регулятор 10 и повышают температуру термофильтра 2 настолько, чтобы была восстановлена первоначальная активность катализатора (аном фиг. 2). В этом случае все мешающие газы выжигаются, не влияя на результат измерения основного компонента.

Прохождение через термофильтр 2 минимального количества мещающих газов, необходимо для нормальной работы звена регулирования температуры термофильтра (датчик 4, регулятор 10 термофильтр 2) обуславливает постоянную статическую ошибку, которая легко может быть учтена.

Таким же образом работает звено регулирования при значительных (в несколько раз) изменениях соотнощения анализируемого и мещающего газов повыщает температуру и активность катализатора при увеличении концентрации мешающего газа.

Погрещность определения компонентов горючих смесей хроматографии составляет об. ±5%. Учитывая запаздывание получения данных оператором для регулирования технологического процесса на 1,5Г 2 ч время отбора пробы из технологической линии, доставка ее в лабораторию, собственно анализ и передача данных оператору), общая погрешность с учетом изменения состава контролируемого продукта составляет от. 207о. Внедрение устройств для избирательного анализа концентраций компонентов горючих смесей, являющихся наиболее близким техническим решением, позволило снизить общую погрешность измерения до об. 10%. Использование предлагаемого устройства позволило уменьшить погрешность на 2%, а общая ошибка снизилась до об. 8%, что повышает точность измерения. Формула изобретения Устройство для измерения концентраций компонентов горючих смесей, содержащее на входе снабженный регулятором температуры термофильтр и установленный за ним датчик анализируемого компонента стабилизатором его температуры, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения анализируемого компонента, оно снабжено дополнительным датчиком, настроенным на температуру ниже температуры окисления анализируемого компонента и включенным между термофильтром и датчиком анализируемого компонента, а регулятор температуры термофильтра соединен с выходом дополнительного датчика. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Комарский Б. Д. Автоматические приборы, регуляторы и управляющие мащины. Л. «Машиностроение, 1968, с. 267. 2.Авторское свидетельство СССР № 480964, кл. G 01 N 25/32 1974 (протоип).

а

Фиг./

HOM

Фиг. г