Сигнализатор изменения состава жидкости

Сигнализатор изменения состава жидкости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ПЛ .

ОПИСА ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<11661316

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 180875 (21);2166577/18-25. (51)М Кл.2 с присоединением заявки ¹

01 К 27/02

Государственный комитет

СССР но, делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 543.257 (088. 8) Опубликовано 050579. Бюллетень ¹ 17

Дата опубликования описания 0 70 57 9 (72) Авторы изобретения В. Г. АЛЕКСаНДРОВ, С, Т. ИВаНОВ, Г. ф. М ХайЛОВа и Ю. A Работнов (71) Заявитель (54 ) СИГНАЛИЗАТОР ИЗМЕНЕНИЯ COCTABA ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к устройст вам для контроля составов жидких сред по изменению их физических характе- ристик.

Известны применяемые для контроля физических параметров сред регенеративные сигнализаторы типа электронных реле (11 .

Недостатком известных приборов является то, что при монотонном измене- нии электрических параметров среды от ее заданного (исходного) значения эти сигнализаторы регистрируют только одностороннее предельное измене-. ние этого электрического параметра 15 среФа; либо меньше, либо больше за- данного значения.

Однако в ряде химических произ-, водств в технологическом процессе возникает необходимость контроля не одного, а двух предельных значений электрического параметра, одно иэ которых больше, а другое меньше заданного значения. Так,.при эксплуатации двухмембранных насосов-дозаторов было установлено, что дистанционный контроль исправности насосов целесообразно вести, контролируя целост.ность разделительных мембран путем проверки чистоты разделительной жид- 3О

2. кости и скопления s мембранной полости газов. Поскольку при повреждении мембран в разделительную жидкость могут поступать как газы (воздух) и органические среды (гидроприводная жидкость),так и технологические растворы кислот, солей и щелочей,то применяемый прибор должен обеспечить регистрацию и тех и других сред(2).

В нефтехимии необходим контроль накопления в воде как нефтепродуктов так и кислот и щелочей.

Существует потребность в приборе для аналитического контроля концент.рации отдельных компонентов в растворе путем регистрации отклонения концентрации от среднего (исходного) значения, Известен прибор, выполненный в виде автогенератора, в цепь обратной связи которого включен. контактный двухэлектродный датчик, соединенный с усилителем и содержащий на выходе индикаторное устройство (3), При изменении физических свойств раствора будет изменяться коэффициент передачи радиочастотного сигнала с выхода датчика на вход усилителя. Прн достижении пороговой величины обрат661316 -алых. с -доп доп ьх.цс э-э э-к э-х доп вх.yc ° э-э э-к ° э-э э-к ex.цс+ (2) одоп ной связи антоколебания в системе усилитель-датчик-усилитель сорвутся, что будет зарегистрировано индикатором. Регулировкой настройки усилите,ля (регулируемая дополнительная цепь отрицательной обратной связи) можно в данном приборе изменять предельные значения физического параметра, при которых будет происходить срыв автоколебаний..

Недостатком этого прибора является монотонное изменение коэффициента 10 передачи напряжения через датчик одновременно с монотонными изменениями электрических свойств жидкости в ячейке. Поэтому прибор невозможно применить для контроля, например, 15 разделительной жидкости в двухмембранных насосах. Цель изобретения - расширение диапазона измерений и создание сигнали.! затора изменения состава, жидкости, щ обеспечивающего без дополнительных перестроек регистрацию двух предельных растворов, концентрация компонентов в которых больше и меньше концентрации их в исходном составе.

Поставленная цель достигается тем, что в датчик введен дополнительный электрод, подключенный к нулевой шине автогенератора, а два других электрода соединены соответственно с входом и выходом усилителя через последовательно подключенные к электродам ре зи сторы.

Сигнализатор выполнен в виде полупроводникового вторичного блока и цепи.обратной связи с датчиком (преоб- . о5 разователем) контролируемого параметра, включенньм в эту цепь.

На фиг. 1 показана структурная схе,ма сигнализатора.

В выражении (1) величиныЕ иЕ; являются некоторой функцией от удельной " "электропроводности жидкости и опреде = "ляются как конструктивными параметрами электродной части датчика, так и электрохимическими процессами, протекающими в жидкости на границе металл электрода-раствор . Различный

" " характер-электродных электрохимических процессов для каждой из жидкостей, М а также для различных металлов и вида их обработки не позволяет однозначно расчетным путем определить эту зависи" мость, с тем,чтобы в расчетной форму-. ле (1) вместо межэлектродных импедансов использовать конструктивные пара» .60 метры"датчика и значения удельной электронроводности жидкости. Поэтому значения2э«эиЕэ кнаходят экспериментально для реального макета датчика и среды.. 65

Вторичный блок содержит индикатор

1, усилитель 2, источник питания 3.

В цепь обратной связи входят датчик

4 и линии связи 5.

В качестве датчика использована трехэлектродная электролитическая ячейка, на входе и выходе которой к двум потенциалонесущим электродам под- ключены дополнительные элементы в виде импедансов с сосредоточенными параметрами (например, резисторы). Другие концы резисторов соединены линиями связи с усилителем. Корпус датчи1 ка (третий электрод) через экран линий связи соединен с шиной нулевого потенциала вторичного блока (заземлен) .

На фиг. 2 показана эквивалентная схема датчика с дополнительными элементами, а также те элементы усилителя, которые участвуют в формировании зависймости коэффициента передачи датчика (распределенные импедансы линий связи для упрощения расчетов опущены). Приняты следующие обозначения:

2вх „и Езь!х.ус — модули входных и вы-, ходных импедансов усилителя;

Евых ус — выходное напряженке усилителя;

Е *оп - дополнительные элементы, вводимые в цепь на входе и вы-, ходе датчика;

2э.„И Z 3 — распределенные импедансы жидкости в промежутках электрод-корпус и электрод-электрод (модульные значения).;

Э и Э2 — потенциалонесущие электроды;

К. - корпус датчика (третий электрод) .

Коэффициент передачи такой цепи определяется зависимостью:

Введение на, входе и выходе датчика дополнительных элементов позволяет получить при определенных значенияхт иЕ „максимальный коэффициент передачи цепи обратной связи с датчиком контролируемого параметра в ней.

При однОвременном изменении межэлектродных импедансов (увеличении их или уменьшении) общий коэффициент передачи цепи падает.

Математический анализ выражения (1) позволил получить функциональную зависимость между величинами одоп и параметрами датчика и измерительной схемы при максимальном значении коэффициента передачи цепи:

661316 6

На фиг. 3 изображены расчетные графики, характеризующие зависимость коэффициента передачи от величины импеданса межэлектродного промежутка для датчика — прототипа (3) (кривая а) и для описанного датчика с дополнительными элементами (кривая б) . 5

Различие графиков зависимости при использовании датчика описанной конструкции позволяет реализовать в предложенном сигнализаторе (в отличие от прототипа) регистрацию отклонений 10 состава раствора от исходного состава. Это осуществляется выбором такого коэффициента передачи усилителя, при котором на растворе исходного состава (коэффициент передачи датчика максимален) соблюдались условия самовозбуждения усилителя, а при изменении состава автоколебания в замкнутой системе усилитель-датчик-усилитель срывалиcb.

Настройка сигнализатора на среды, в которых необходимо обеспечить мак.симальный коэффициент передачи датчика, производится подключением на входе и выходе датчика дополнительных элементов, величина которых определяется из зависимости (2) . При этом расчете в предлагаемую формулу подставляются значения межэлектродных импедансов, измеренные на конкретном макете датчика и растворе заданного 30 состава.

На фиг. 4 показаны три зависимости коэффициента передачи от удельной электропроводности измеряемой среды, экспериментально определенные для 35 трех различных сигнализаторов, предназначавшихся для контроля дистиллята (СПИ-Н), конденсата водяного пара (СИС-К) и сбросной воды (СИС-B) в системе промышленной канализации. Все 40 три прибора имели идентичную конструкцию датчиков и усилительных устройств °

Настройка приборов на Разные исходные среды производилась выборомЕ д(в данном с учае, РезистоРов), а Регистра- 45 ция пороговых сред - выбором соответствующего коэффициента усиления каж-, дого устройства по одному из растворов с предельным составом, при котором коэффициент передачи цепи с датчиком имел более высокое значение. На фиг. 5 представлена электрйческая схема усилителя, индикатора и источника питания сигнализатора. Усилитель собран на транзисторах Т1-. T, индикатор - на транзисторе Т4, в коллекторную цепь которого включено реле Р1 . Источник питания - на диодах

Д вЂ” Д а стабилизация напряжения пи6 7 тания осуществляется стабилитроном

Д1 60

На фиг. 6 показана конструкция датчика (преобразователя) .

20.В корпусе 6 датчика закреплены два изолированных от него электрода 7. ,Внутрь электродов вставлены штыри 8, к которым припаяны резисторы 9 (дополнительные элементы) и последовательно с резисторами кабельный вывод 10. Уплотнение. кабеля с кортесом датчика выполнено с помощью прокладки 11 и гайки 12. Кабельный вывод оканчивается разъемом 13.

Датчик предварительно настроенный на среду номинального состава и предельные растворы, работает следующим образом.

При нахождении электродной части датчика в среде. с номинальным составом (цепь обратной связи замкнута) усилитель превращается в генератор с самовозбуждением (т.е. выполняются условия самовозбуждения). В этом случае выходной сигнал с эмиттера транзистора Т через емкость Съ, датчик и емкость С поступает на вход усилителя (базу транзистора Т ) и поддер1

I I живает автоколебания в системе усилительл ь-датчик-усилитель . При этом отрицательные импульсы с коллектора транзистора Т> через диод Д поступают на базу транзистора Т(. Транзистор Т4 открывается и реле Р, включенное в его коллекторную цепь,срабатывает,переключая коммутируюьр е контакты цепи сигнализации, Положительные импульсы с коллектора транзистора Т через диод Д проходят на общую шину прибора (землю),а отрицательный потенциал на базе транзистора Т4в это время поддерживается за счет заряда,накопленного емкостью С о .

При появлении в электродной зоне датчика сред, отличающихся по своему составу от номинального (например, вследствие скопления у электродов воздуха, органических жидкостей или примесей кислот, солей или щелочей) происходит изменение межэлектродных импедансов датчика, а его коэффициент передачи уменьшается по сравнению с настроечным значением (как показано графически на кривой8 фиг. 3) .

В этом случае нарушаются условия самовозбуждения в усилителе и автоколебания в сйстеме срываются. При этом закрывается транзистор Т4, а реле Р, переключает цепь сигнализации.

Формула изобретения

Сигнализатор изменения состава жидкости, выполненный в виде автогенератора, в цепь обратной связи которого включен контактный двухэлектродный датчик, соеднненный с усилителем и содержащий на вЫходе индикаторное устройство, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона изменений состава контролируемой среды, датчик содержит дополнительный электРод, подключенный к нулевой шине автогенератора, а два других электрода соединены соответственно со входом и выходом усилителя через последовательно подключенные к электродам резисторы.

661316

ZA yc (Г

/ фиг. 2 з-г-г(иг гг фиг J

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Форейт И. Емкостные датчики неэлектрических величин. М-Л., 1966.

2. ния

3. кл. Cj

8 Приборы и системы управле1968, Р 3, с. 14.

Патент Великобритании Р 966753, 1 и, 1964.

661316

Уиг, 4.

К дагп иау

Фиг. У

Составитель B . Мещеряков

Ре акто T. 0 ловская . Tex е И.асталош Корректор Г.Лаза ова

Заказ 2429/38 Тираж 1089 . Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж- 5 Ра ская наб. 4 5

Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4