Устройство для измерения физико-химических параметров многокомпонентных сред

Устройство для измерения физико-химических параметров многокомпонентных сред

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалнстических

Республик

<11928907 (61) ???????????????????????????? ?? ??????, ????????-????(22) ???????????????? 19.05. 80(21) 2925138>

Опубликовано 15.1182.Бюллетень )4о 42

Дата опубликованмя описания 15. 12 . 82

Р )М g+ з

G 01 и 35/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 543. 5 (088.8) (72) Авторы изобретения

Г. В. Тусун ян, Г.Г. Буденный, В.Т. Серый, В.С. Пугачев, lO.A. Тургунян н В.3. Свирчук >

) (71) Заявитель (54 ) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ

ПАРАМЕТРОВ МН ОГО КОМПОНЕНТНЫХ СРЕД

Изобретение относится к устройст вам технологического контроля состава многокомпонентных сред и может быть испсльзовано, например, для определения и регулирования концентрации кислот и солей водных раствсров в металлургической (при химическом солянокислoTHQM и сернокислотном травлениях стальных изделий), химической, нефтехиьжческой, горнорудной и других отраслях промышленности.

Известно устройство для определения технологических параметров растворов по удельной электрической проводимости, содержащее источник пита= ния, генератор, датчик, преобразователь, термокомпенсирующую цепочку.

Известно устройство для определения параметров растворов по плотности, содержащее две пьезометрические трубки, дифманометр с электрическим выходом.

Недостатками данных устройств являются: а) возможность обеспечения измерения только одного технологического параметра в однородных водных кислот-, ных, или солевых растворах, например, концентрацию кислоты — по электрической проводимости — кондуктометром1 ЗО концентрацию соли — по плотности плотномером, что снижает функциональные возможности устройств (в этих случаях электрическая проводимость или плотность являются функциями одной переменной величины: концентрации кислоты, или соли); б) низкие метрологические характеристики при измерении какого-либо технологического параметра в много". компонентных средах, например, в солянокислотных водных растворах (НС1+

+РеСlо+Н О), где основными параметрами являются соляная кислота HCl u хлористое железо FeC1, сернокислотных водных растворах (Йт$04+РеЯО4+

)Н О), где основными параметрами являются серная кислота Н ЯО4и железный купорос ГеЯ04 (в этих случаях электрическая проводимость и плотность являются функциями двух переменных величинг концентрации кислоты и соли, при постоянном значении температуры контролируемой среды) °

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения и автоматического регулирования концентрации соляной кислоты НС1 и хлористого железа FeClg в травильных агрегатах металлургических заводов, содер-/

928907 кондук томет рич еской ячейке с контакт-1 5 постоянного тока подсоединен к входу счетно-решающего устройства по кислоте и далее — к вторичному прибору измерения концентрации кислоты, Недостатками данного устройства являются:, косвенный низкочастотный кондуктометрический метод измерения электрической проводимости технологического раствора, который влечет за собой сложную систему отбора раствора из травильного агрегата, необходимость точной дозировки при разбавлении раствора водой и поддержание определенной температуры раствора, снижает точ35

40 трубок датчика плотности, соединенных

45 с входом преобразователя плотности, электрический выход которого подсоединен к входу счетно-решающего устройтсва по соли и далее через усилитель постоянного тока — к вторичному прибору измерения концентрации соли; канал измерения концентрации кислоты, состоящими из датчика электрической провоцимости, индуктивный чувствительный элемент которого соединен с входом преобразователя электрической проводимости, выход которого подсоединен к входу счетно-решающего устройства по кислоте и далее через усилитель постоянного тока — к вторичному прибору измерения 60 концентрации кислоты; блок термочувжащее канал измерения концентрации соли, состоящий из блока питания воздухом, подключенного соответствующими магистралями к внутренним полостям пьезометрических трубок датчика плотности и к выходу преобразователя плотности, электрический выход которого подсоединен к входу счетно-решающего устройства по соли и далее — к вторичному прибору измерения концентрации соли; канал измерения концентрации кислоты, состоящий из отборного устройства технологического раствора с дозирующим блоком, выход которого подсоединен к ным датчиком и термочувствительным элементом, соединенной с входом преобразователя электрической проводимости, выход которого через усилитель ность и надежность измерений.

Целью изобретения является увеличение точности и надежности измерений.

Цель достигается тем, что в устройстве, содержащем канал измерения концентрации соли, состоящий из блока питания воздухом, подключенного соответствующими магистралями к внутренним полостям пьезометрических магистралями отбора давления воздуха ствительных элементов, подсоединенный к соответствующим входам счетно-решающих устройств, введено общее для датчиков плотности, электрической проводимости и блока термочувствительных элементов распределительное устройство ввода и вывода информации между указанными датчиками, блоком термочувствительных элементов и ос5 тальными элементами схемы, причем блок термочувствительных элементов совмещен с датчиком электрической проводимости, а датчик электрической проводимости расположен ниже датчи10 ка плотности, при этом устройство содержит блок питания водой, подключенный магистралями питания водой к внутренним полостям пьезометрических трубок.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого изобретения.

Устройство включает канал измерения концентрации соли, в который входит: блок 1 питания воздухом, дат" чик плотности, состоящий из двух пьезометрических трубок 2 и 3 соответственно сравнения и измерения, блок

4 питания водой, магистрали 5,6 и 7, соответственно, питания воздухом, водой и отбора давления воздуха, преобразователь 8 плотности, счетно-решающее устройство 9, усилитель 10 постоянного тока, вторичный прибор 11; канал измерения концентрации кислоты, в который входят: датчик 12 элек- трической проводимости, состоящий из индуктивного чувствительного элемента 13, защищенного от контролируемой среды фторопластовым чехлом 14, преобразователь 16 электрической проводимости, счетно-решающее устройство

17, усилитель 18 постоянного тока, вторичный прибор 19; блок 15 термочувствительных элементов, совмещенный с датчиком 12 электрической проводимости; распределительное устройство 20 ввода и вывода информации.

Устройство работает одновременно по двумя каналам измерения концентрации соли и кислоты.

Работа прибора по каналу измерения концентрации соли осуществляется следующим образом.

Сжатый воздух из блока 1 питания воздухом по магистралям 5 питания воздухом, а вода из блока 4 питания водой по магистралям 6 питания водой, поступают в пьезометрические трубки

2 и 3 соответственно сравнения и измерения. Блок питания водой предназначен для.смачивания внутренних поверхностей трубок во избежание их зарастания кристаллами соли на разделе двух сред воздух-раствор. Сжатый воз- дух, барботируя через контролируемый технологический раствор, выходит в атмосферу.

При изменении концентрации соли в растворе изменяется в основном плотность и в незначительной степени

6$;электрическая проводимость.

928907

Соответствующая величина давления воздуха в пьезометрических трубках

2 и 3, пропорциональная т лотностн д контролируемого раствора: Р„=Е(3) и

Р = f(3), передается на два входа преобразователя 8 плотности, преобразуется в выходной электрический сигнал < э „, = Е(Р -Р„ )= (Й) и поступает на один из входов летно-решающего устройства 9 по соли, на два других входа которого поступают кор- 10 ректирующие сигналы: с блока 16 термочувствительных элементов — сигнал, пропорциональный сопротивлению Я+„соответствующего элемента, зависящему от температуры раствора 4: 0 =f(R „)= 15

=f(4); с счетно-решающего устройства

17 по кислоте — сигнал, пропорциональный изменению электрической проводимости a : 0„ =f(С ).

Выходной сигнал счетно-решающего устройства 9 по соли, пропорциональный концентрации соли Vs,x2= f (t-ñîëè) через усилитель 10 постошяйного тока

) с унифицированным выходом 0-5 мй поступает на вторичный прибор 11, отградуированный в единицах концентрации соли, н может использоваться для автоматического регулирования состава технологического раствора.

Работа прибора по каналу измерения З0 концентрации кислоты осуществляется следующим образом: при изменении концентрации кислоты в растворе изменяется в основном электрическая проводимость и в незначительной стестепени — плотность.

Сигнал с индуктивного чувствительного элемента 13 датчика 12 электрической проводимости, пропорциональный эквивалентному сопротивлению Я элемента 13 которое определяется 4О степенью затухания электромагнитных волн элемента 13 в зависимости от электрической проводимости раствора:

u„=f(m )=Е(эе ), поступает на вход измерительного преобразователя 16 электрической проводимости, выходной сигнал которого "eaux>=<() подается на один из входов счетно-решающего устройства 17 по кислоте, на два других входа которого передаются коррек- 50 тирующие сигналы: с блока термочувствительных элементов 15 — сигнал, пропорциональный сопротивлению Я 1 соответствующего элемента, зависящему от температуры раствора 4 з

Формула изобретения ..1. Устройство для измерения физико-химических параметров многокомпонентных сред, содержащее канал измерения концентрации соли, состоящий из блока питания воздухом, подключенного соответствующими магистралями к внутренним полостям пьезометрических трубок датчика плотности, соединенных магистралями отбора давления воздуха с входом преобразователя плотности, электрический выход которого подсоединен к входу счетнорешающего устройства по соли и далее через усилитель постоянного тока — к

65 с счетно-решающего устройства 9 по соли — сигнал, пропорциональный изменению плотности 0„1%(д) .

Выходной сигнал счетно-решающего устройства 17 по кислоте, пропорциональный концентрации кислоты U „x4 .

=f (С« „отъ, ) через усилитель 18 постоянного тока с унифицированным выходом 0-6 мА поступает на вторичный прибор 18, оградунрованный в едини цах концентрации кислоты, и может использоваться для автоматического ,регулирования состава технологического раствора.

Вся информация, поступающая на датчики плотности (пьезометрические трубки 2,3), электрической проводимости 12, н с датчиков - на блок термочувствительных элементов 15, с него передается через общее распределительное устройство 20 ввода и вывода информации, позволяющее создать единую комплексную связь между всеми элементами схемы, подключить к измерительной схеме требуемое число датчиков, создать единую комбинированную конструкцию датчиков, увеличить точность и надежность измерений.

Расположение датчика 12 электрической проводимости ниже пьезометрических трубок 2 и 3 предотвращает попадание пузырьков воздуха на его поверхность из пьезометрических трубок, чем исключается дополнительная погрешность измерений, а совмещение блока термочувствительных элементов с датчиком электрической проводимости позволяет уменьшить количество элементов схемы и тем самым повысить надежность измерений.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом обладает рядом технических преимуществ: измерение плотности, электрической проводимости и корректировка выходных сигналов при измерении температуры раствора, непосредственно в реальном технологическом растворе травильного агрегата повышает точность и надежность измерений) более широкая область применения, возможность работы устройства как при солянокислотном, так и при сернокислотном травлении стальных изделий на металлургических заводах при температурах раствора до 100 С) прост в обслуживании, не требует специального подготовленного высококвалифицированного персонала.

928907

Сос та в ит ель Е. Городнич ев

Редактор Е. Эубиетова Техред Л.Пекарь Корректор Н. Буряк

Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 10451/2

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 вторичному прибору измерения концентрации соли, канал измерения концентрации кислоты, состоящий из датчика электрической проводимости, индуктивный чувствительный элемент которого соединен с входом преобразователя электрической проводимости, выход которого подсоединен к входу счетно-решающего устройства по кислоте и далее через усилитель постоянного тока - к вторичному прибору измерения концентрации кислоты, блок термочувствительных элементов, подключенный к соответствующим входам счетно-решающего устройства, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения точности и надежности измерений, в него введено общее для датчиков плотности, электрической проводимости и блока термсчувствительных элементов распределительное устройство ввода и вывода информации между указанными датчиками, блоком

5 термочувствительных элементов и остальными элементами устройствами, причем блок термочувствительных элементов совмещен с датчиком электрической проводимости, а датчик электричес30 кой проводимости расположен ниже датчика плотности.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно содержит блок питания водой, подключенный магистралями питания водой к, внутренним полостям пьезометрических трубок.