Автоматическое устройство для определения и корректировки полноты сжигания углеводородных смесей и газов

 

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И КОРРЕКТИРОКИ ПОЛНОТЫ СЖИГАНИЯ УГЛЕВОДОРОДНЫХ СМЕСЕЙ И ГАЗОВ, состбящее из газоотборного устройства, хроматографической колонки , дозатора, мостовой схемы, в одну из диагоналей которой подключен источник питания, схемы балансировки нуля моста и схемы корректора, состоящей из делителя напряжения, усилителя напряжения, устройства запоминания амплитуды сигнала, выход которого подключен параллельно -к преобразователю в стандартный выходной сигнал . и регистрирующему устройству, программного устройства, первый из управляющих выходов которого подключен к входу запоминающего ус.и)рвйства, а второй управлякядий выход - к дозавгору , о т я и ч а ю щ ё е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона анализируемых смесей и газов, .в него дополнительно введены пиковый детектор, мостовая схема выполнена в. виде последовательно соединенных двух эталонных сопротивлений, сравнительнбго и измерительного -элементов, а схема баS лансировки нуля выполнена в виде интегратора, подключенного в цепь I (Л обратной связи усилителя напряжения, причем делитель напряжения подключен к измерительной диагонали и к входу усилителя.напряжения, выход пикового детектора подключен к вхо- 5 дам запоминающих -устройств, программ мное устройство выполнено с дополнительными .третьим и четвертым управ л якхцими выходами, третий выход программного устройства подключен к управляющему входу пикового детектора , а четвертый выход программного устройства - к входу интегратора

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(6П Q 0,1 и 25/52

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР .

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3298866/18-25 (22) 05.06.81 ,(46) 07.10.83. Бюл. Р 37 (72) В.Ф.Бабич, В.Ю.Вадов и

В.С. Полоник (71) Одесский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт (53) 536.468(088.8) (56) 1. Гуревич A.Ë. и др. Автоматический газовый анализ. Л., Химия, 1980, с. 124-186.

2. Полоник В.С. и др. Автоматический хроматографический корректор процесса горения Хромавтокер-3 °

Информационный листок Р 94-79, Одесский ПИТИ. Одесса, 1979 (прототип). (54)(57) АВТОМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И КОРРЕКТИРОКИ ПОЛНОТЫ СЖИГАНИЯ УГЛЕВОДОРОДНЫХ СМЕСЕЙ

И ГАЗОВ, состЬящее из газоотборного устройства, хроматографической колонки, дозатора, мостовой схемы, в одну из диагоналей которой подключен источник питания, схемы балансировки нуля моста и схемы корректора, состоящей из делителя напряжения, усилителя напряжения, устройства запоминания.амплитуды сигнала, выход которого

ÄÄSUÄÄ 662 А, подключен параллельно к преобразователю в стандартный выходной сигнал, и регистрирующему устройству, прог раммного устройства, первый из управляющих выходов которого подключен к входу запоминающего усжрййства, а .второй управлякщий выход - к дозажору, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыщения точности и расширения диапазона анализируемых смесей и газов, .в него дополнительно введены пиковый детектор, мостовая схема выполнена в виде последовательно соединенных двух эталонных сопротивлений, сравнительного.и измерительного .элементов, а схема балансировки нуля выполнена в виде Щ интегратора, подключенного в цепь обратной связи усилителя напряжения, причем делитель напряжения подключен к измерительной диагонали моста и к входу усилителя, напряжения, выход пикового детектора подключен к вхо- Я дам запоминающих .устройств, програ мное устройство .выполнено с допол- М нительными третьим и четвертым уп.равляющими .выходами, третий выход программного устройства подключен lag@ управляющему входу пикового детек- ф тора, а четвертый выход программно

ro устройства — к входу интегратор

1046662

Изобретение относится к измерению и управлению процессами горения топлива в топливосжигающих установках и может быть использовано в энергетике, химической промышленности для экономии топлива и охраны окружающей среды от загрязнения токсичными газовыми выбросами.

Известны устройства для обработки хроматографических сигналов и подачи корректирующих сигналов в схемы управления технологическими процессами, в которых выполняется обработка хроматографических сигналов от одно- . го или нескольких хроматографов, а формирование управляющих либо кор ректирующих сигналов осуществляется интегрирующими устройствами или на

ЭПВМ путем определения концентраций компонентов газовой смеси по площадям хроматографических пиков и сравнения их с заданными значениями 11 J.

Однако для промышленных задач управления процессами горения газообразных и жидких топлив высота сим- метричных хроматографических пиков достаточно отражает концентрацию измеряемых компонентов, что позволяет упростить устройство формирования корректирующих сигналов и повысить

его надежность. 30

Наиболее близким к изобретению является хроматографический коррек-тор процесса горения, предназначенный для измерения концентрации водорода, азота, окиси углерода и ме- 35 тана в продуктах сжигания жидкого или газ ообра зного углеводородного топлива в топках парогенераторов и. других топливосжигающих установках и формирования корректирующего сигна-40 ла по концентрации водорода, подаваемого в систему автоматического регулирования соотношения топливо-воздух, и состоящий иэ последовательно соединенных газоотборного устройства, дозатора, хроматографической колонки, мостовой схемы, в одну из диагоналей которой подключен источник питания, схемы балансировки нуля моста и схемы корректора, состоящей иэ делителя напряжения, усилителя напряжения, устройства запоминания амплитуды сигнала, выход которого подключен параллельно к преобразователю в стандартный выходной сигнал и регистрирующему прибору, программного устрой-55 ства, первый из управляющих выходов которого подключен к входу запоминающего устройства, а второй управляющий выход — к дозатору. В этом кор ректрре формируется только один кор- 60 ректирующий сигнал, пропорциональный отклонению измервнной концентрации одного из ключеных компонентов, характеризующего полноту сжигания водорода от заданного значения 1 2).

Однако при создании систем автоматического регулирования топливосжигакщих установок, в которых сжигается совместно несколько топлин переменного состава, например при автоматическом управлении процессом термического обезвреживанйя промышленных сточных вод, необходимо получить от одного автоматического хроматографа два или более корректирующих сигналов по ключевым измеряемым компонентам.

Кроме того, подключение устройства,, запоминающего амплитуду хроматографического пика, осуществляется проггаммным устройством по жесткой программе. Изменение температуры хрома.тографической колонки, расхода газаносителя и других величин приводит к изменению времени появления максимума хроматографического пика по отношению к запрограммированному, иэ-за чего появляются погрешности при формировании корректирующего сигнала.

Причем загрязнение и окисление поверхности реохорда с механическим контактом, используемого в схеме автоматической балансировки нуля мостовой схемы корректора при помощи усилителя вторичного прибора, электрические наводки в длинной цепй, соединяющей реохорд и усилитель вторичного прибора, приводят к снижению точиости и надежности работы корректора.

Пель изобретения — повышение точности и расширения диапазона анализируемых смесей и газов.

Поставленная цель достигается тем, что в автоматическое устройство для определения и корректировки полноты сжигания углеводородных смесей и газов состоящее из последовательно соединенных газоотборного устройства, доэатора,хроматографической колонки, мостовой схемы, в одну из диагоналей которой подключен источник питания, схемы балансировки нуля моста и схемы корректора, состоящей.из дели- теля напряжения, усилителя напряження, устройства запоминания амплитуды сигнала, выход которого подключен параллельно к преобразователю н стандартный выходной сигнал и регистрирующему устройству, программного устройства, первый иэ управляющих выходов которого подключен к входу запоминающего устройства, а второй управляющий выход - к доватору, дополнительно внедены пиковый детектор, мостовая схема выполнена в виде последовательно соединенных двух эталонных сопротивлений, сравнительного и измерительного элементов, а схема балансировки нуля выполнена в виде интегратора, подключенного в цепь обратной связи усилителя напряжения, 1046662 причем делитель напряжения подключен к измерительной диагонали моста и к нходу усилителя напряжения, выход пикового детектора подключен к входам запоминающих устройств, программное устройство выполнено с дополнительными третьим и четвертым управляющим выходами, третий выход программного устройства подключен к управляющему входу пикового детектора, а четвертый выход программного устройства подклю- 0 чен к входу интегратора.

На фиг.l представлена структурная схема автоматического устройства для корректировки полноты сжигания углеводородных смесей и газов; на 15 фиг.2 — его принципиальная схема, на фиг.3 — нременная диаграмма рабо-. ты устройства.

Продукты сжигания отбираются, очищаются от механических примесей и влаги газоотборньм устройством 1 (фиг.1), вводятся дозатором 2 н хроматографическую колонку 3, откуда разделенные компоненты продуктов сжигания подаются в измерительный 25 элемент, включенный в мостовую схему 4. Рабочий ток мостовой схемы обеспечивается стабилизированньм блоком 5 питания. Сигнал мостовой .схемы 4 подается через масштабный. делитель 6 напряжения на вход усилителя 7 напряжения, в обратную связь которого подключена схема 8 балансировки нуля, предназначенная для компенсации дрейфа нуля моста.

Сигнал усилителя 7 напряжения подается .на вход пикового детектора .9, выход которого соединен с входами устройств 10 запоминания амплитуды сигнала, выходы которых соединены с входами преобразователей 11 в стан-40 дартный выходной сигнал и регистрирующих приборов 12. Число устройств

10 запоминания и преобразователей

11 сигнала равно числу необходимых корректирующих сигналов для системы 45 автоматического регулирования.

Программное устройство 13 вырабатывает управляющие сигналы (}„-(), которые подаются н дозатор 2, схему

8 балансировки нуля моста, пиковый детектор 9 и в устройства 10 запоминания °

Мостовая схема 4 состоит из последовательно соединенных эталонных сопротивлений 14 и 15, измерительного 16 и сравнительного 17 элементов (фиг. 2) . Рабочий ток мостовой схемы регулируется сопротивлением 18 стабилизированного блока 5 питания.

Деяитель напряжения состоит из последовательно включенных сопротивлений

19-21. Усилитель 7 напряжения выпол-. нен на усилителе 22, коэффициенты передачи которого определяются отношениями сопротивлений 23 и 24, 23 и 25. СХема 8 балансировки нуля вы- 65 полнена на усилителе 26, в обратной цепи которого подключен конденсатор

27. Работа схемы основана на запоминании напряжения, накопленного на конденсаторе 27 при отключении входного напряжения от входа усилителя 26 контактами 28 реле 29 по команде ()у

Пиковый детектор 9 выполнен на двух усилителях 30 и 31. Запоминание амплитуды хроматографического пика осуществляется на конденсаторе 32.

Подготовка пикового детектора к приему информации выполняется разрядом.конденсатора 32 через сопротивление 33 при переключении контактов

-34 реле 35 по команде 04 . Устройства

10 запоминания амплитуды служат для длительного хранения сигналов, полученных от пикового детектора 9, и выполнены на усилителях 36 и 37.

При приеме сигнала по командам ()<.q (О .a.(замыкаются контакты 38 и 39, (40 и 41), реле 42(43) и заряжаются конденсаторы 44 (45), а после размыкания указанных контактов напряжения на выходах усилителей 36 и

37 сохраняются постоянными.

Работа устройства описывается на примере анализа трехкомпонентной газовой смеси, состоящей из водорода, азота и окиси углерода, при этом необходимо получить корректирующие сигналы по двум ключевым компонентам недожога — водороду и окиси углерода (фиг.3). В начале каждого цикла анализа хроматографическая колонка

3 очищается от продуктов предыдущего анализа продувкой газом-носителем.

Пра этом через сравнительный 17 и измерительный 16 элементы протекает газ-носитель, а мостовая схема 4 сбалансирована. По команде 9 автоматический дозатор 2 вводит в поток газа-носителя дозу анализируемого газа строго определенного объема, затем по команде 0> выполняется балансировка нуля Мостовой схемы— устранение дрейфа нулевого уровня сигнала U и получение скорректированного на величину дрейфа сигнала () . В начале выхода очередного ана- . лизируемого ключевого компонента газовой смеси по команде 0 выполняется сброс пикового детектора 9 в нуль.

После ныхода хроматографического пика напряжение на выходе пикового детектора U > равно амплитуде пика.

В момент окончания выхода хроматографического пика по командам ()„.< или

U,g информация из пикового детектора переписывается н устройства 10 запоминания амйлитуды, выходные напряжения которых (.) .(и 0 „подаются на преобразователи 11 в стандартный выходной сигнал и на регистрирукщие приборы 12.

Использование этого метода формирования непрерынных корректирующих сигналов иэ дискретных хроматографических сигналов, некритичного к изменению времени выхода хроматографических пиков, применение бесконтактней схемы балансировки мостовой схемы, операционн услителей на микросхемах 5 позволяет встраивать описанную электронную схему непосредственно в промышленный анализатор и выгодно отличает предлагаемое устройство от известного, При этом значительно повышается точность и надежность определения полноты сжигания топлив, сни.жается трудоемкость изготовления, наладки и обслуживания устройства, упрощается получение необходимого числа корректирующих сигналов по ключевым анализируемым компоиентам.

1 046662 нг нг

Vg испуг

Составитель Г.Кулаков

Редактор р.Бугир Техред Л. Пилипенк рр о Ко ектор О. Билак

Заказ 7721/43 Тираж 873 ...... Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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