Устройство для измерения концентрации взрывоопасных компонентов газовой смеси

Устройство для измерения концентрации взрывоопасных компонентов газовой смеси

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советсккх

Соцкалистическмк

Республик

O Il И С A H N E „„763759

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву—

{22) Заявлено 20.12.78 (21) 2694053/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (51) М. Кл.э о (л О! N 25/32

Гвеударстввннмй комнтат

СССР (23) Приоритет—

Опубликовано 15.09.80. Бюллетень № 34

Дата опубликования описания 25.09.80 (53) УДК 543.274 (088.8) ао делам нэобретеннй н открмтнй (72) Авторы изобретения

А. H. Щербань, H. И. Фурман, H. С. Белоголовин и И. А. Каличко

Институт технической теплофизики АН СССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ

ВЗРЫВООПАСНЫХ КОМПОНЕНТОВ ГАЗОВОЙ СМЕСИ

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано в калийных рудниках, на угольных шах тах, нефтеперегонных заводах и других предприятиях, в атмосфере которых возможно присутствие взрывоопасных газовых смесей.

Известно устройство для определения кон. центрации взрывоопасных компонентов в атмосфере, использующее принцип каталитического сгорания. Оно содержит измерительный мост с рабочими и сравнительными термоэлементами, помещенными в закрытую камеру, в которую диффуэионно или путем просасывания поступает исследуемая газовая смесь, блок питания и вторичный прибо (11..

Точность измерений в этом устройстве обусловлена изменениями температуры ок15 ружающей среды, коэффициентов диффузии и теплопроводности движущейся газовой смесН. С помощью этого устройства определяют наличие и концентрацию одного из компонентов газовой смеси. Присутствие в смеси других взрывоопасных компонентов воспринимается ими, как погрешность, т.е. анализировать на нем многокомпонентную смесь не возможно.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения концентрации взрывоопасных компонентов газовой смеси, содержащее помещенный в закрытую камеру измерительный мост с рабочими и сравнительными термоэлементами, блок питания и.вторичный прибор, включенные соответственно в питающую диагональ, делящую мост па две ветви и измерительную диагональ моста 12).

Однако относительная погрешность при измерении суммарной концентрации велика., Зто объясняется тем, что термоэффекты от окисления различных газов на рабочем термоэлементе неодинаковы, и, следовательно, реэутьтирующий сигнал в диагонали моста не будет пропорционален суммарной концентрации измеряемых компонен-тов, Цель изобретения — повышение точности определения суммарной концентрации взрывоопасных компонентов.

Это достигается тем, что в устройстве для измерения концентрации взрывоопасных компонентов газовой смеси, содержащем помещенный в закрытую камеру измерительный мост с рабочими и сравнительными тер763759

S0 моэлементами, блок питания и вторичный прибор, включенные соответственно в питающую диагональ, делящую мост на две ветви, и измерительную диагональ моста, установлены корректор соотношения сигналов концентрации взрывоопасных компонентов, выполненный в виде двух переменных резисторов, один из которых бегунком и плечами включен в измерительную, а другой — бегунком в измерительную и плечами в питающую диагонали моста, одна ветвь имеет ограничитель рабочей температуры, включенный в вершину моста и связанный бегунком с корректором соотношения сигналов. Кроме того, эта диагональ может подсоединяться к питающей диагонали моста посредством переключателя. Корректор соотношения сигналов позволяет регулировать долю сигнала, полученного при сгорании легковоспламеняемого кбмпонента, а введение ограничителя рабочей температуры в одну из ветвей моста позволяет настраивать термоэлементы этой ветви на легковоспламеняемый компонент газовой смеси, На чертеже изображена принципиальная схема устройства, Устройство имеет блок питания 1, подключенный к питающей диагонали измерительного моста 2, корректор соотношения сигналов 3, у которого резистор 4 включен бегунком и плечами в измерительную, а резистор 5 — бегунком в измерительную и плечами в питающую диагонали моста, и вторичный прибор 6. Корректор соотношения. сигналов 3 связывает две ветви измерительного моста. Одна из ветвей имеет рабочий термоэлемент 7 и сравнительный 8, настроенные на трудновоспламеняемый компонент газовой смеси. Вторая ветвь имеет ограничитель рабочей температуры 9, включенный в вершину моста между рабочим термоэлементом 10 и сравнительным 11, настроенным при помощи ограничителя 9 на легковоспламеняемый компонент газовой смеси. Эта же ветвь подключена к питающей диагонали моста 2 посредством переключателя 12.

Термоэлементы моста 2 помещены в закрытую камеру 13.

Описанное устройство работает следующим образом.

При включении устройства от блока питания 1 на измерительный мост 2 подают напряжение питания, контакты д-1 и 1-g переключателя 12 замкнуты. Электрический ток, протекающий через рабочие и сравнительные термоэлементы моста 2, разогревает каждый из них до рабочей температуры.

Термоэлементы обоих ветвей моста. имеют одинаковые электрические параметры. Однако установившиеся значения тока и напряжения на термоэлементах 10, 11 меньше, чем на термоэлементах 7, 8, за счет наличия в их цепи ограничителя рабочего тока 9:

Поэтому и температура термоэлементов 10, 11 устанавливается более низкой, чем у термоэлементов 7, 8.

Подают в камеру 13 чистый воздух и производят начальную балансировку .моста, т.е, выравнивают потенциалы точек а, в и с посредством переменных резисторов 9 и 5.

Стрелка вторичного прибора 6 находится в

5 нулевом положении, При этом перемещение бегунка резистора 4 не оказывает влияния на балансировку. Затем подают в камеру однопроцентную, эталонную концентрацию трудновоснламеняемого компонента, например метана. При этом на термоэлемейте 7 происходит каталитическое окисление метана, что приводит к изменению его начального сопротивления и, следовательно, к появлению сигнала разбаланса в диагонали измерительного моста, который фиксируется прибором 6.

f5

Термоэлемент 10, имеющиу температуру ниже каталитического окисления метана, не реагирует на его присутствие и никакого влияния на разбаланс не оказывает. После продувки чистым воздухом и возвращения моста в исходное состояние, подают однопроцентную эталонную концентрацию легковоспламеняемого компонента, например водорода.,В этом случае каталитическое сгорание происходит на термоэлементах 7 и 10, 25 причем на термоэлементе 7 выходной сигнал будет больше, чем на .термоэлементе 10, за счет более высокой его начальной температуры. Сигнал от термоэлемента 7 поступает на зажим а и сигнал от термоэлемента 10 с таким же знаком на зажим в измеритель30 нои диагонали моста. Потенциалы точек а и в вычитаются, и результирующий сигнал через переменный резистор 4 поступает на прибор 6. Посредством перемещения бегунка резистора 4 приводят показания прибо55 ра 6 к величине, которая была зафиксирована при измерении концентрации метана. Таким образом точно учитывают влияние (погрешность), которое сказывает каталитическое. сгорание легковоспламеняемого компонента на термоэлементе 7 на величину за4 меряемой суммарной концентрации бинарной газовой смеси.

В рассмотренном случае устройство за-меряет суммарную концентрацию взрывоопасных компонентов эквивалентных бинарным газовых смесей в соотношении:

TBK+ пЛВК, где

ТВК - трудновоспламеняемый компонент;

ЛВК - легковоспламеняемый компонент; п - показатель чувствительности устройства к легковоспламеняемому компоненту меняется в пределах

04п 41

Однако на практике часто необходимо замерять суммарную концентрацию при на55 личин легковоспламеняемого компонента с низким порогом взрываемости, следовательно, необходимо повысить чувствительность .схемы к этому компоненту по сравнению с чувствительностью к трудновоспламеняе763?59

Составитель Н. Преображенская

Редактор Г. Нечаева Техред К. Шуфрич Корректор В. Ьутя а

Заказ 6272/37 Тираж 1019 Подписное

ВНИЫПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушскдя наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 мому, т.е. должно выдерживаться соотношение

ТВК+пЛВК при! п < 5

Это достигается путем замыкания контактов h — f u i — g переключателя 12. После чего устройство работает как описано выше, при этом после подачи легковоспламеняемого компонента и его каталитического сгорания на термоэлементах 7, 10 в измерительной диагонали моста происходит суммирование потенциалов точек а и в.

Был изготовлен и испытан опытный образец. Проведенные исследования показали, что по основным метрологическим характеристикам опытный образец удовлетворяет требованиям к переносным шахтным гаэоаналиэаторам. Относительная приведенная погрешность образца составляет 10 /а по сумме горючих газов в случае применения измерительного (вторичного) прибора с классом точности 1,5.

Формула изобретения

Устройство для измерения концентрации взрывоопасных компонентов газовой смеси, содержащее помещенный в закрытую камеру измерительный мост с рабочими и сравнительными термоэлементам и, блок питания и вторичный прибор, включенные соответственно в питающую диагональ, делящую мост на две ветви, и измерительную диагональ моста, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения суммарной концентрации компонентов, в него введен корректор соотношения сигналов концентрации взрывоопасных компонентов, выполнен1о ный в виде двух переменных резисторов, один из которых подвижным контактом и плечами включен в измерительную, а другой подвижным контактом в измерительную и плечами в питающую диагонали моста, одss на ветвь моста имеет ограничитель рабочей температуры, включенный в вершину моста и связанный подвижным контактом с корректором соотношения сигналов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе та l. Патент США № 4028057, кл. 23-254, опублик. 1977.

2. Патент США № 4002249, кл. 214-64, опублик. 1977 (прототип).