Датчик пыли и сажи

Датчик пыли и сажи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано для измерения электрических характеристик аэрозоля в атмосфере, в автоматических и оперативных системах контроля выброса пыли, сажи и аэрозоля в атмосферу. Цель изобретения - увеличение точности измерения, уменьшение энергоемкости и повышение безопасности. Датчик пыли и сажи, содержащий измерительный цилиндрическии электрод, коаксиально расположенный с ним экран, дополнительно содержит два кольцевых вспомогательных электрода, разнесенных-на фиксированное расстояние по потоку, причем со стороны потока измерительный и вспомогательный электроды имеют -кольцо из диэлектрика. Отношение длины измерительного электрода к его диаметру не менее четырех, при этом длина цилиндра измерительного электрода меньше длины экрана на два диаметра измерительного электрода. Кроме того, измерительный электрод подключен к входу последовательно соединенных усилителя , интегратора, функционального блока возведения в куб, масштабного усилителя , умножителя и индикатора, причем к второму входу умножителя подключен один из выходов измерителя скорости , к входу которого подключены два кольцевых вспомогательных элект- . рода, а второй выход измерителя скорости подключен к индикатору, 1 з.п. ф-лы, 1 ил. ЦнЫи . 4-. ГО w to 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1642328 (51) 5 4 01 N 1 5/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

t (21) 4702540/25 (22) 22.05.89 (46) 15.04.91. i þë, К- 14 (71) Владимирский политехнический институт (72) В,П, .Герещенков, В.T. Кондратьев, O.È. Влохина и В.)K. Ватуев (53) 543,275.3(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 602829, кл. С 01 N 15/00,1978.

Авторское свидетельство СССР

М 598569, кл. G 01 N 15/00, 1978. (54) ДАТЧИК ПЬШИ И САжи (57) Изобретение относится к измерительной технике, может быть исгользовано для измерения электрических характеристик аэрозоля в атмосфере, в автоматических и оперативных системах контроля выброса пыли, сажи и аэрозоля в атмосферу. Цель изобретения — увеличение точности измерения, уменьшение энергоемкости и повышение безопасности. Датчик пыли и сажи, содержащий измерительный цилиндричес—

Изобретение относится к измерению концентраций частиц пыли, сажи и других аэрозолеи и может быть использовано в различных отраслях науки и техники, например для измерения электрических характеристик аэрозоля в атмосфере в автоматических и оперативных системах контроля выброса пыли, сажи и аэрозоля в атмосферу. кий электрод, коаксиально расположенный с ним экран, дополнительно содержит два кольцевых вспомогательных электрода, разнесенных-на фиксированное расстояние по потоку, причем со стороны потока измерительный и вспомогательный электроды имеют. кольцо из диэлектрика. Отношение длинЫ измерительного электрода к его диаметру не менее четырех, при этом д.тина цилиндФ ра измерительного электрода меньше длины экрана на два диаметра измерительного электрода, Кроме того, измерительный электрод подключен к входу последовательно соединенных усилителя, интегратора, функционального блоKB Ho3 e eHH 0, MGCIiIT àáíîãî усилителя, умножителя и индикатора, причем к второму входу умножителя под-. ключен один из выходов измерителя скорости, к входу которого подключены два кольцевых вспомогательных электрода, а второй выход измерителя скорости подключен к индикатору, 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Целью изобретения является увеличение точности измерения, уменьшение

> энергоемкости и повьппение безопасности датчика.

На чертеже схематически изображен датчик пыли и сажи.

Датчик содержит измерительный цилиндрический электрод 1, два кольцевых вспомогательных электрода 2, эк1642328 ран 3, расположенный коаксиально по отношению к измерительному электроду кольца 4 из диэлектрика, усилитель 5 электрического сигнала, интегратор 6, функциональный блок 7 возведения в куб, масштабный усилитель 8, умножитель 9, индикатор 10,измеритель 11 скорости. Ф

Поток газа со скоростью v после- 10 ,довательно проходит через входной ме таллический патрубок, первый кольцевой вспомогательный электрод 2, от непосредственного осаждения частиц га1 за кольцом 4 из диэлектрика, небольшую15 металлическую кольцевую проставку, измерительный цилиндрический электрод

1, также защищенный от потока кольца

4, далее через проставку, вспомогательный электрод 2 и выходной метал- 0 ,лический патрубок, Корпус чувствитель ных элементов защищен коаксиально рас-положенным экраном 3.

Датчик работает следующим образом, Сигнал с измерительного электрода >5

1 поступает на вход усилителя 5 сигналов. Усиленный сигнал интегрирует,"я интегратором 6. Время интегрирова ния может быть установлено постоянным для данной измерительной системы. Пос-10 ле интегрирования сигнал поступает в функциональный блок 7 возведения в куб, В масштабном усилителе 8 реализуется операция изменения сигнала на постоянные величины. Далее сигнал по- 35 ступает на вход умнбжителя 9, в котором сигнал приводится в соответствие со скоростью потока (так, чтобы сигнал не зависел от скорости, Для проведения этой операции в датчике установлен 10 измеритель 11 скорости, в котором вырабатывается сигнал, пропорциональный скорости потока, по импульсам электрического поля на кольцевых вспомогательных электродах 2, сигнал с кото- 45 рых поступает на вход измерителя скорости. Сигнал с выхода умножителя 9, пропорциональный концентрации, поступает на один из входов индикатора, на второй вход которого поступает сиг->О нал с выхода измерителя 11 скорости.

Предложенный датчик пыли и сажи может быть выполнен как в переносном, так и в стационарном варианте (в последнем случае является частью какойлибо вентсистемы) °

Заряженные частицы, перемещаясь с потоком, последовательно наводят эле- „ ктрический заряд на первом кольцевом вспомогательном электроде 2, измерительном цилиндрическом электроде 1 и втором кольцевом вспомогательном электроде 2. 11рактически все потоки в вентсистемах и выбросах являются туроулентными, поэтому сигнал, поступающий на вход усилителя 5, представляет собой импульсную кривую со случайными амплитудами импульсов. Каждый импульс характеризует турбулентность, размеры которой определяются входными размерами вентсистемы и скоростью потока, В некоторых случаях размер турбулентности связан с диаметром выброса и периодичностью технологического процесса, По предварительно проведенным опытам установлена зависимость вида

С = AL + В, 3 где С вЂ” концентрация технологической пыли, мг/м

З. величина, пропорциональная площади огибающей (ра змер— ность произвольная);

А и  — постоянные, зависящие от свойств измерительнои системы.

В соответствии с приведенной выше формулой сигнал с выхода усилителя 5 интегрируется интегратором 6, при этом находят число, пропорциональное площади, охватываемой огибающей процесса за определенное время.

В функциональном блоке 7 число, пропорциональное площади, возводится в куб, а в масштабном усилителе 8 вводятся постоянные множители А и В.

В некоторых системах скорость газового потока не является стационарной величиной, тогда необходимо вводить поправку на величину изменения скорости. В датчике такая поправка вводится стандартным измерителем 11 скорости, на .вход которого поступает сигнал с двух кольцевых вспомогательных электродов, Измеритель скорости работает по принципу совпадения импульсов, связанных с прохождением турбулентности сквозь первое и второе вспомогательные кольца. При известном и фиксированном расстоянии между кольцами скорость определяется по времени совпадения одинаковых импульсов. В умножителе 9 сигнал нормируется на величину скорости так, чтобы он не зависел от скорости, В индикаторе 10 фикшее увеличение тношен»я не дает прибавки к эффективности выделения полезного сигнала, характеризующего кон5 центрацию пыли и сажи.

Устройство заряжен»я а=- розолей и пыли требует высоких напряжений, что является существенным недсстатком всех существующих устройств. При работе и налацке устройств с высоковольтным заряжением необходимо соблюдать требования, предъявляемые при работах повышенной опасности. Для предложенного датчика проведение подобных работ не требуется, что особенно важно при автономном способе измерен»я и выполнении датчика в переносном варианте, Широкие во:1мож. ости датчика i Рояв-

I .ляются при ислользован и ere. в автоматизированнь х системах контроля выброса вредных веществ в атмосферу. изобретения

Ф.ормула

1, Датчик пыли и сажи, содеял кащи» измерительный цилиндрическ»й электрод, коаксиально расположенный с »им экран, о т л и ч а ю щ и Й с я тем,что, с целью уве—

30 личения точности измерения, уменьшения энергоемкости и повышения безопасности, датчик дополнительно содержит два кольцевых вспомогательных электрода, разнесенных на викс»рова»нов расстояние по потоку, причем со стороны потока измерительный» Вспомогательные электроды снабжены коаксиа;тьно расположенными кольцами из диэлектрика, а отношение длины измерительного электрода к его диаметру равно четырем, причем длина цилиндра измерительного электрода меньше длины экрана на два диаметра измерительного электрода.

2. Датчик по п. 1, о т л и ч а ю45 щ и и с. я тем, что измерительный эле. ктрод подключен к входу последовательно соединенных усилителя, интегратора, функционального блока возведения в куб, масштабного усилителя, умножителя и индикатора, причем к второму вхоцу умножителя подключен один из выходов измерителя скорости, к входу которого подключены два кольцевых вспомогательных электрода, а второй выход измерителя скорости подключен к индикатору, 5 1б42328 сируются две величины — концентрация частиц и скорость потока.

lIo сравнению с известными устройствами датчик не влияет на параметры, не искажает распределение скорости потока. В нем отсутствуют элементы, установленные на пути потока, в то зремя как у существующих устройств имеются" элементы (иглы, кольца) заряжения струи, искажающие поток, При заряжении нарушается равновесное состояние между частицами, увеличивается процесс рекомбинации, возрастает ток на корпус устройства и возникает эффект прилипания частиц к корпусу чувствительных элементов, что в конечном счете снижает эффективность работы устройств, уменьшает точность »х работы. Предложенный датчик свободен от этих недостатков, так как устройство заряжения у него отсутствует.

Лля увеличения точности измерения и уменьшения влияния электрических полей на чувствительный элемент цилиндрический измерительный электрод выполнен на два диаметра короче, чем экран.Причем экран электрически соединен с входным и выходным патрубками, которые также служат охранными электродами.

Существенное значение Имеет соот— ношение между длиной и диаметром цилиндрического измерительного электрода, 11ри отношении длины к диаметру меньше трех. электрод не интегрирует электрические поля турбулентностей, а выделяет каждое в отдельности, Результирующее поле вызывает отклик электронной системы в виде импульсов большой амплитуды и длительности. При этом не удается выделить отличительные особенности, связанные с концентрацией пыли, турбулентность ведет себя, как твердое заряженное тело. При отношении длины чувствительного элемента к диаметру больше трех (устройство — больше четырех) чувствительный элемент, как интегратор, сглаживает процесс прохождения турбулентностей, поэтому выделяются признаки, характеризующие концентрацию (в частности, таким признаком является площадь под огибающей процесса). Дальней1642328

Составитель Е. Карманова

Техред Д.Олийнык КоРРектор О, Ципле

Редактор А. Маковская

Заказ 1142 Тираж 391 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, И-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101