Газоаналитическая система Советский патент 1982 года по МПК G01N7/00 

(54) ГАЗОАНАЛИТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

1

Изобретение относится к аналитической технике и может быть использовано в автоматизирова HHbjx системах газового анализа для управления технологическими процессами -на предприятиях черной металлургии и химической промышленности.

Известно газоаналитическое устройство, содержащее -последовательно соединенные смеситель, датчик и блок сравнения, блокад регулирования, вычислительный блок и коммутатор l3Недостатком этого устройства являет ся то, что оно не может осуществлять энализ одновременно по двум каналам. ,5

Наиболее близ1 Ой по технической сущности к предлагаемой является газоаналктическая система, содергкашая пробоотбортпс, подключенный к устройству проболодготовки, смеситель, соединенный вы- 20 ходом с первичным поеобразователем, блок управления и коммутатор, установленный на выходе газоаналитической сксте мы 2.

Недостатком известной; системы яв-ляется то, что она может быть испол1 зована лишь для анализа медленно протекающих процессов, так как частота переключения входа измерительно-преобразовательного тракта с одного места отбора пробы к другому ограничивается необходимостью выполнения операций продувки (очистки) всего газового тракта от пр&дыдущей анализируемой пробы и врем&нем восстановления показаний первичного измерительного преобразователя от ну-i левого значения концентрации до любого значения в диапазоне преобразуемых величин, что является причиной погрешностей измерешш концентрации.

Цель изобретения - повышение эффек тивности системы за счет расширения функциональной возможности.

Указанная цель достигается тем, что газоаналитическая система снабжена вторым пробоотборником, пошслюченным к устройству пробоподготовки, стабшгазато- ром отчоше1гая расходов потоков, соедиНО1П1ЫМ своими входами с ycтpoйcтвo t пробоподготовки, а выходами с первыми входами смесителя, калиброванными каналами с переключающтоли клапанами, упра& ляющие входы которых подключены к первым выходом блока управления, вторые входы которого соединены с соответствующими входами коммутатора, и микропроцессором, первый вход которого связан с выходом первичного измергггельного преобразователя, а второй вход - с соответствующим вторым выходом блока управления, подключенного третьими вы ходами к третьему и четвертому входам микропроцессора, один выход которого соединен с входом блока управления, а два других - с соответствующими входами коммутатора, при этом каждый выход стабилизатора отношения расходов дополк нительно через переключающий клапан калиброванного канапа подключен к соответствующему второму входу смесителя. На фиг. 1 представлена блок-схема газоаналитической системы, на фиг. 2 - временная диаграмма. Газоаналитическая система содержит пробоотборники 1 и 2, газовые тракты и 4, устройство 5 пробоподготовки, ста- билкзатор 6 отнощения расходов потоков смеситель 7, первый 8 и второй 9 калиброванные каналы с установленными на них переключающими клапанами 10 и 11, соответственно, первичный измерительный преобразователь 12, микропроцессор 13, блок 14 управления, комм татор 15. Микропроцессор 13 смонтирован из серийных элементов и содержит аналогоцифровой преобразователь 16, установленный на входе микропроцессора в под ключенный своим выходом к первому 17 и второму 18 регистрам экстремальных значений, выходы которых связаны с переключателем 19, с помощью которого регистры 17 и 18 подключаются к nej вому лсжу 2О умножения и к блоку 21 вычитания, выход котопого соединен с вторым блоком 22 умножения. Блок 14 управления на входе содержит датчик 23 экстремальных значений, подключенный входом к первому выходу М1икропроцессора, а выходом - к счетйом и нулевому входам соответственно триг геров 24 и 25, а к счетному входу триг гера 26 и к единичному входу триггера 25 датчик 23 подключен через элемент 27 задержки. лок 14 управления на одном из выв содержит логические элементы 8 и 29, входы которых соединены с вым и единичным выходами триггера и с датчиком 23 экстремальных знай. Установленный на выходе газоаналиеской системы коммутатор 15 предвляет собой схему, состоящую из двух стейщих коммутаторов 30 и 31. Выхооы блока 14 управления соединес управляющими входами отдельных ов газоаналитической системы, а именединичный и нулевой выходы триггера (вторые выходы) - с входами разреия считывания коммутаторов 30 и и вторым входом fflкpoпpoцeccopa 13, , с переключателем 19, единичный улевой выходы триггера 24 (первые оды) - с входами управления переклющих клапанов 10 и 11, выходы двухдовых логических элементов И 28 и (третьи выходы) - с входами разрешезаписи регистров 18 и 17 соответенно. Выходы газоаналитической сисы обозначены 32 и 33. Основные обозначения на блок-схеме а временной диаграмме, следующие: А - исследуемый компонент в анализируемых газовых смесях первого и второго объектов исследования;- объемные содержания исследуемого компонента и остального газа в единице объема газовых смесей, постуттающих соответственно от первого и второго пробоотборников 1 и 2 (после стабилизации) газоаналитической системы, tCOhS-t - расходы потоков анализируемых проб на выходах стабилизатора отношения расходов; Q +KQj-KQ l -суммарный расход потоOVn tка атлизируемой пробы на выходе смесителя, Cl-K) - отношение пневмосопро тивления калиброванного канала к полному пневмосопротивлению газового тракта (в большинстве случаев выбирают ,9 и больше) J С -. .100% искомые концентрации А, (в объемных процентах) ксж1понента Л в первом С..00% и втором местах отбо iра пробы, экстремальные значения суммарной концентрации при подключении к смесителю 7 первого или второго калиброванных каналов 8 и 9 соответственно;э 1 пер, lion 1 управляющие сигналы на выходе датчика 23 экср ремальных значений, на переключение клапанов 1 и 11, разрешение записи в регистры 17 и 18, раз решение считывания результатов через KONDviyTa торы 30 и 31 на выходы 32 и 33 системы, -начрдо работы системы в двухканальном режиме анализа; -время -восстановлетш по заний первичного измерительного преобразователя после скачкообразного из менения концентрации исследуемого компонента н его входе примерно на (1-К) 100%, - частота переключения кла па НОВ) временной интервал, в ко тором вычисляется Сд CCVCT JOA) временной интервал, в ко тором вычисляется С д j.. Газоаналитическая система работает следующим образом. При подключении газоаналитической системы к пробоотборникам 1 и 2 в пер.вый 3 и второй 4 газовьге тракты поступают потоки газов анализируемых проб, содержащие неизвестные концентрации Сд,Сд(например, в объемных процентах) исследуемого газового компонента А. Пройдя соответствующую обработку (фильтрация, осушка и т, д) в устройстве 5 пробоподготовки, расходы 0 и Q/L потоков в ткрвом и втором газовых трактах 3 и 4 выравниваются и стабилизируются стабилизатором 6 отнощения расходов потоков . - Предположим, что, начиная с рассматриваемого момента, триггер 24 находится в единичном состоянии, в результате чего пер&ключающие клапаны 10 и 11, управляемые им, 1ШХОДЯТСЯ в определенных положениях (фиг, 1), а именно, переключающий рлапан 10 подключает первый кали&рованный канал 8 к второму входу смесителя 7, а выход второго калиброванного канала 9 через переключающий клапан 11 подключен к выходу СБРОС. В этом случае в су лмарном потоке Q j,, формируемом на выходе смесителя 7 и поступившем на вход первичного измерительного преобразователя 12, процентное содержание iA суммарного газового компонента А возрастает (при ) фиг. 2)или.убывает (при Сд-, Сд2. ) и достигает экстремального значения . .М /VAI ., .. дгУ аА )VO /V NO Vo ;-IТ() В соответствии с этим изменяются сигнал на выходе первичного измеительного преобразоватапя 12 и его цифровой эквивалент на выходе анаого-цифрового преобразователя 16, коорые через время достигают. экстремальных значений тд и С-ед оответственно. При этом срабатывает атчик 23 экстремальных значений, сиг нал на выходе которого переводит тригеры 24 и 25 в нулевые состояния, в езультате чего выполняются следующие перации: -формирование на выходе двухвходового логического элемента И 9 управляющего сигнала на запись в регистр 17 экстремального значения Сдд; -перевод триггера 25 в единичное состояние, что вызывает перевод переключателя 19 в положение (фиг. 1)(подключение выхода первого регистра 17 к вкоцу ввода уменьшаемого , выхода второго регистра 18 через первый блок 20 умножения на коэффициент К - к входу ввода вычитаемого К , блока 21 вычитания; - формирование на выходе блока 21 вычитания разности а на выходе второго блока 22 умножения на коэффициент {//-К окончательного результата Сд ) считываемого через открывшийся коммутатор 30 на выход 32 систомы, - переключение клапанов 10 и 11 (подключе1те первого и второго капибровантрых каналов 8 и 9 s Ьы ходу СБРОС и второму дополнгитель ному входу смесителя 7 соответст- венно). Через время Га;од триггеры 25 и 26 сигналом с выхода датчика 23 экстремальных значений через элемент 27 задержки переводятся в единичный и нулевой состояния соответственно, в результате чего перрключатель 19 устанавлива ется в положР1тае, (на фиг. 1 путгктиром на выходе блока 21 вычитания формирует ся разность , и с выхода вт рого блока 22 умножения через открыв- шийся коммутатор 31 на выход 32 считывается окончательный результат Г - -i-/г -г Al 1-К А/ При перекл1очении клапанов 1О и 11 & суммарном потоке О j,:Q,(f Q Oz-const формируемом на выходе смесителя 7 и постутгавшем на вход первичного измери™ тельного преобразователя 12, процентное сО/.|,эр5ка11Ие суммарного газового компонента А уменьшается (при Сд AZ- ° имеет место в данном приме ре) или возрастает (при Сд Сдг. ) и достигает второго противоположного полюса экстремального значения К-Уд- - -Удг / -1 IIA ).VO (йГ/ , в соответствии с этим изменяются сигнал на выходе первичного измерительного преобразователя 12 v его цифровой эквивалент , которы через время достигаюг, экстремальньтх значений д и С«д соот. ветственно. При этом вновь срабатывает датчик 23 экстремальных значений, что вызывает выполнение аналогичнь1Х операций, с той лишь разницей, что вычислительные операции производятся с, учетом скорректированного значешга записанного во второй регистр 18 экст ремальиых значений и т. д. При срабатываниях датчика 23 экстре мальных значений корректируются значения и в первом 17 и втором 18 регистрах экстремальных значенкй, а во временные интервалы между двумя его смежными срабатывани ми производятся вычисления искомых кон«ентрапий М, А2 , вы тслитель,вый алгоритм которых прост в реализации. Применение прюдлагаемого изобрете- ния повводяет осуществлять одновременный анализ газовых смесей, отбираемых от двух исследуемых объектов при пониженном расходе анализируемой пробы; необходимые мощности потоков, отбираемых от исследуемых объектов,почти в два раза меньще (точнее, в 2-.К раза), в сравнении 1шк с одноканальными системами, так и с системами с полным переключением измерительного преобразовательного TjteKTa, что позволяет применять менее могцные устройства пробопод- готовки (побудители расходов, фильтры, регуляторы температуры, влажности и :Т. д.), что, свою очередь, ведет к упрощению газоаналитИческой системы и повышению ее эффективности. Формула изобретения Газоаналиткческая система, содержащая пробоотборник, подключенный к устройству пробоподготовки, смеситель, соединенный выходом с первичным измерительным преобразователем, блок управления и коммутатор, установлен№1й на выходе газоаналитической системы, о т л и ч а юш а я с я тем, что, с целью повышения эффективности за счет расширения функ циошльной возможности, система снабже-на вторым пробоотборником, подключенньтм к устройству пробоподготовки, стабилизатором отношения расходов потоков, соединенным своими входами с устройствоус пробоподготовки, а выходами - . с первыми входами смесителя, калиброванными каналами с переключающим; клапанами , управляющие входы которых подключены к первым выходам блока управления, вторые выходы которого соединены с соответствующими входами ксА мутатора, И микропроцессором, первый вход которого связан с выходом первичного измерительного преобразователя, а второй вход с соответствующим вторым выходом блока управления, подключенного третьими выходами к третьему и четвертому входам Ейажролроцессора, один выход которого соединен с входом блока управления, а два других - с соответствующими входами коммутатора, при STOM каждый ЕЫХОД стабилизатора отвошения расходов дополвительно через пвре слючающпй клапан ка993999810

либрованного канала подключен к соответ 1. Авторское свидетельство СССР

ствующему второму входу смесителя.№ 734530, кл. 001 N 3/02, 1978.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2. Авторское свидетельство СССР № 664090, кл. G01 Ы 7/ОО, 1978. L I Сигна/ AW e ficoffe fcrmvufio f6 fffpSffso . J /f c/ eccffr e/rf 7 Y////7/ Hao/f. в/77орагс do/je - fnpaftfna н смеси тте/ юТ У///////Л CtfSf O pcf3pea/ef i/ff заггиси CIA fleei/c f // po3pea/ef/f a;rc/ce/ C §pezacrrrfi 13 JDП Y///7777A yzw i .