Способ измерения концентрации дисперсной фазы аэрозоля Советский патент 1982 года по МПК G01N15/00 

(5) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ АЭРОЗОЛЯ

Изобретение относится к способам измерения концентрации дисперс ной фазы аэрозоля и может быть использовано для непрерывного измерения запыленности воздуха в.различных отраслях промышленности. Известен способ измерения концентрации дисперсной фаз1 аэрозоля, основанный на зарядке аэрозольных частиц в поле переменного низкочастотного коронного разряда и индукционного измерения заряда потока ГО Недостатком этого способа является большой унос ионов с области Ко ронного разряда при малых значениях напряжения (переход через О и его окрестности)f что вызывает большие погрешности при измерении. Наиболее близким к изобретению является способ измерения концентрации дисперсной фазы аэрозоля, основанный на зарядке .аэрозольных частиц в поле униполярного импульсного кбронного разряда низкой частоты И индукционном измерении заряда потока аэрозоля С2Х Однако используемое в известном способе для зарядки аэрозольных частиц высоковольтное напряжение . является .значительным источником высокочастотных и низкочастотных электричесю1Х помех, особенно при измерении концентрации пыли в пределах допустимых норм. Это обуславливает применение в yctpoйcтвax, основанных на этом спрсобе,- тщательной экранировки заряднс) и измерительной камеры металлическими сетками, на которых осаждается большое количество электрозаряженной пыли. Все это значительно снижает точность измерений известным способом. Кроме того, из-за интенсивного осаждения пыли на экранирующих сетках время непрерывной работы устройств, основанных на известном способе, весьма ограничено. Цель изобретения - повышение точности измерения конц-ентрации дисперс ной фазы аэрозоля. Поставленнаяцель достигается тем что согласно способу измерения коицентрации дисперсной фазы аэрозоля, включающему зарядку аэрозольных частиц в поле униполярного коронного ра ряда и индукционное измерение заряда аэрозоля, периодически производят всасывание аэрозоля в рабочий, тракт, зарядку частиц аэрозоля в поле униполярного коронного разряда и выброс аэрозоля, причем измеряют прямой и обратный импульсы индукционно наведенных напряжений, возникающие, соот ветственно, при всасывании и выбросе аэрозоля, по величине которых определяют концентрацию дисперсной, фазы аэрозоля. Применение в предлагаемом способе измерения для зарядки частиц коронного разряда постоянного напряжения позволяет уйтранить электрические помехи при измерениях. Это позво ляет в устройствах, реализующих способ, исключить экранировку зарядной и измерительной камеры. Кроме того, применение коронного разряда постоян ного напряжения полностью устраняет возможность уноса ионов с,зарядкой в измерительную камеру таких уст-ч ройств.- Все это увеличивает точность измерения концентрации. При всасывании в рабочий тракт дисперсная фаза приобретает в поле коронного,разряда заряды, которые индукционно измеряются при поступлении аэрозоля в измерительный объем. Выброс аэрозоля сопровождается удалением зарядов из измерительного объ ема и отеканием индукционно.наведенных зарядов. Величина прямого импуль са тока или напряжения на элементах нагрузки измерителей, возникающего при всасывании, зависит от концентрации всех частиц дисперсной фазы аэрозоля. Величина обратного импульса при выбросе аэрозоля и равенстве скоростей потока при всасывании и выбросе меньше на величину, определяемую зарядом частиц, который за время паузы между всасыванием и выбросом стекает с измерительного объема. Стекание заряда обуславливается осаждением частиц под воздейст-. вием электростатических и гравитационных сил на стенках индукционных KaMefi измерителей. Ввиду того, что ПОДВИЖНОСТЬ частиц увеличивается с ростом размеров, то первоначально осаждаются частицы крупных размеров. Изменяя время между всагсыванием и выбросом, можно регулировать границу раздела частиц, исследуя этим дисперсный состав аэрозоля. Измеряя прямой и обратный импульсы индукционно наведенных напряжений, возникающих соответственно при всасывании и выбросе аэрозоля, определяют общую концентрацию и концентрацию респирабельной фракции аэрозоля. В силу особенностей процессов образования и распространения пыли на промышленных предприятиях, периодичность измерений без потери информации может быть выбрана от одной до 15 мин , что обусловлено большой инерционностью указанных процессов. В момент паузы между циклами измерений в устрЬйствах, основанных на предлагаемом способе, аэрозоль не просасывается и не загрязняет зарядную и измерительные камеры устройств. Это выгодно отличает предлагаемый способ от известного, так как измерения при большой периодичности циклов всасывание - выброс и длительности их доли секунд могут осуществляться без технического обслуживания устройств длительный период времени. На чертеже приведены временные диаграммы скорости потока V, заряда аэрозоля g-j, индукционно наведенного зарйда д| и напряжения на активной нагрузке U. В конкретномслучае измерение импульсов напряжения может осуществляться с применением усилителей и интеграторов на операционных усилителях с высоким входным сопротивлением. Зарядка аэрозоля производится в зарядной камере типа игла цилиндр, а всос и выброс аэрозоля сильфоном сэлектромагнитным приводом. Производят сравнительные измерения известным способом (прибором ИКП-1) и предлагаемым способом в пылевой камере. Концентрация угольной пыли поддерживается в пределах 90100 мг/м и контролируется весовым методом, путем отбора проб на фильтры АФА. Показания прибора ИКП-1 через 20 мин работы уменьшились на 50, а через 1 ч работы прибор полноетью потерял:)работоспособность. Измерения предлагаемым способом про изводятся с периодичностью в 1 мин и к концу иЪпытаний отклонений а по казаниях по отношению к первоначаль ным, не наблюдается. Предлагаемый способ используется при разработке средств оперативного контроля запыленности атмосферы угольных шахт для систем дистанционного контроля за состоянием атмосферы. Внедрение его позволит увеличить эффективность, использоваН1 я средств гмлеподавления и защиты от пыли и улучшить санитарно-гигие нические условия труда . Формула изобретения Способ измерения концентрации ди персной фазы аэрозоля, включающий зарядку частиц аэрозоля в поле униполярного коронного разряда и индук76ционное измерение заряда аэрозоля, отличающий ся тем, что, с целью увеличения точности измерения, периодически производят всасывание аэрозоля в рабочий тракт, зарядку частиц аэрозоля в поле униполярного коронного разряда и выброс аэрозоля, причем измеряют прямой и . обратный импульсы индукционно наведенных напряжений, возникающие соответственно при всасывании и выбросе аэрозоля, по величине которых определяют концентрацию дисперсной фазы аэрозоля. McTO4f«iKM информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Чернова Е.И. и др. Электронные приборы для непрерывного контроля пыльности воздуха. В кн.: Автоматизация контроля и управления рудничной атмосферы, вып. 71, 1966, с. 45-57. 2.Авторское свидетельство СССР З 0942, кл, G 01 N 15/02, 1970 (прототип).