Газоаналитическая система (ее варианты)

 

1. Газоаналитическая система, содержащая размещенный в термостатируемом корпусе диффузионный, разбавитель , состоящий из двух камер, отделенных друг от друга мембраной, блок управления последовательностью операций анализа, линии подачи анализируемой смеси и газа-носителя и газоанализатор , связанный с одной из камер диффузионного разбавителя, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности системы путем создания возможности анализа горячих парогазовых смесей с .одновременной автоматической проверкой нулевой точки и диапазона измерения , она дополнительно содержит пневмодроссели, источники калибровочного и нулевого газа и размещенные .в подогреваемом корпусе мембранные пневмоклапаны, подмембранный вход каждого из которых подключен к линии подачи анализируемой смеси, источнику нулевого газа и источнику калибровочного газа соответственно, а выходы всех п-невмоклапанов связаны через расположенный в подогреваемом корпусе дроссель с входом одной из камер диффузионного, разбавителя, вход второй камеры диффузионного разбавителя соединен через другой дроссель с линией подачи газа-носителя , а выходы обеих камер диффузионного разбавителя соединены между собой и с атмосферой, при этом каждый выход блока управления подключен к надмембранному входу соответствующего пневмоклапана. 2. Газоаналитическая система,г содержащая размещенный в подогреваемом корпусе диффузионный разбавитель, состоящий из двух камер, отделенных друг от друга мембраной, блок управления последовательностью операций § анализа, газоанализатор и линии подачи анализируемой смеси и газа-носителя , отличающаяся тем, что, с целью проведения многоточечного анализа горячих парогазовых смесей с различными диапазонами, изменения концентраций определяемого компонента, она снабжена пневмодросселями и размещенными в подогреваемом корпусе допол 5ительным диффузионным разбавителем и мембранными клаО панами, надмембранный вход каждого 14: из которых подключен к соответствующему выходу блока управления,, линия подачи анализируемой смеси от каждой 00 точки контроля подключена через размещенный в подогреваемом корпусе видуальный дроссель к входу первой камеры соответствующего диффузионного разба-вителя, вход вторых камер диффузионных разбавителей связан через дроссель с линией подачи газа-носителя , выход второй камеры каждого диффузионного разбавителя соединен через соответствующий пневмоклапан с газоанализатором, при этом выходы всех камер диффузионных разбавителей, соединены между собой и с атмосферой .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

Sr5O G 01 N 1/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ/

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

>

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3492032/23-26 (22) 10.09.82 (46) 30.12.83. Бюл. Р 48 (72) В.З.Альперин; Ю.A.Aðÿ ëêèí, A.М.Гердов, Г.С.Грицевский,А.M.Дробиз

В.В.Зайкин и С.A.Ïëèñêèíà (53) 543.053(083.8) (56) 1. Приборы и средства автоматизации химической промышленности.

Каталог. Киев, 1979, с. 197.

2. Патент СНА Р 3449566, кл. 250-43,5, 1966.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 894428, кл. G 01 N 11//2222, 1980 ° (54) ГАЗОАНАЛИТИЧЕСКАЯ CHCTEMA (ЕЕ

ВАРИАНТЫ). (57) 1. Газоаналитическая система, содержащая размещенный в термостатируемом корпусе диффузионный. разбавитель, состоящий из двух камер, отделенных друг от друга мембранОй, блок управления последовательностью операций анализа, линии подачи анализируемой смеси и газа-носителя и газоанализатор, связанный с одной из камер диффузионного разбавителя, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности системы путем создания возмо>кности анализа горячих парогазовых смесей с одновременной автоматической проверкой нулевой точки и диапазона изме- рения, она дополнительно содержит пневмодроссели, источники калибровочного и нулевого газа и размещенные в подогреваемом корпусе мембранные пневмоклапаны, подмембранный вход каждого из которых подключен к линии подачи анализируемой смеси, источнику нулевого газа и источнику калибровочного газа соответственно, а выходы всех пневмоклапанов связаны через расположенный в подогреваемом корпусе дроссель с входом одной иэ

„,Я0„„6 85 А. камер диффузионного. разбавителя, вход второй камеры диффузионного разбавителя соединен через другой дроссель с линией подачи газа-носителя, а выходы обеих камер диффузионного разбавителя соединены между собой и с атмосферой, при этом ка>кдий выход блока управления подключен к надмембранному входу соответствующего пневмоклапана.

2. Газоаналитическая система, содержащая размещенный в подогреваемом корпусе диффузионный разбавитель, состоящий из двух камер, отделенных друг от друга мембраной, блок управления последовательностью операций анализа, газоаналиэатор и линии подачи анализируемой смеси и газа-носителя, отличающаяся тем, что, с целью проведения многоточечного анализа горячих парогазовых смесей с различными диапазонами, ф изменения концентраций определяемого компонента, она снабжена пневмодросселями и размещенными в подогреваемом корпусе дополнительным диффузионным раэбавителем и мембранными кла панами, надмембранный вход каждого из которых подключен к соответствующему выходу блока управления, линия подачи анализируемой смеси от каждой точки контроля подключена через размещенный в подогреваемом корпусе инд видуальный дроссель к входу первой камеры соответствующего диффузионного разбавителя, вход вторых камер диффузионных разбавителей связан через дроссель с линией подачи газа-носителя, выход второй камеры каждого диффузионного разбавителя соединен через соответствующий пневмоклапан с газоанализатором, при этом выходы всех камер диффузионных разбавителей соединены между собой и с атмосферой.

10á4185 электропневмопреподключенных к сжатого .создуных таймера и образователей, линии подачи ха.

3. Система по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что блок управления последовательностью операций анализа выполнен в виде взаимосвязанИзобретение относится к газовому . анализу, а более конкретно,к газоаналитическим системам контроля химического состава газов в выбросах и в технологических линиях, в частности, при анализе горячих, диффузионно разбавляемых в процессе подготовки пробы парогазовых "смесей, и может применяться при контроле аммиака, сернистого ангидрида, окислов азота, окиси углерода и других газов.

Известна многоточечная га оаналитическая система, содержащая газовый переключатель, предназначенный для поочередной подачи анализируемых .15 газовых смесей из шести точек отбора на один газоанализатор через клапаны, которые поочередно открываются и закрываются с помощью профилированных <улачков, связанных с электродвигателем

Известна также газоаналитическая система с автоматическим переключением газовых смесей для проверок нулевой точки и диапазона измерения, в которой таймер с помощью соленоидных . вентилей подключает к газоаналйзатору по заданной программе анализируемый, нулевой и калибровочные газы (2).

Недостатком таких систем является узкий температурный диапазон анали- Зр зируемых газовых смесей (не превышающий комнатную температуру).

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является газоаналитическая система, содержа- 35 щая размещенный в термостатируемом корпусе диффузионный раэбавитель, состоящий из двух камер, отделенных друг от друга. мембраной, блок управления последовательностью операций 4р анализа, линии подачи анализируемой смеси и газа-носителя и газоанализа, тор, связанный с одной из камер диффузионного разбавителя (31 .

Недостатком известной газоанали- 45 тической системы является значительная погрешность, обусловленная наличием перепадов давления в камерах диффузионного разбавителя, что оказывается на процессе диффузии. Особен 5р но большие погрешности возникают на нагретых поликрных мембранах.

Так, изменение;давления на одной стороне меыбраны по отношению к другой стороне на 1% при мембране из наиболее часто применяемого материала фторопласта- 4 и температуре 120 С созо дает погрешность измерения приблизительно 153.

Кроме того, отсутствие проверок нулевой точки и диапазона измерения горячих парогазовых смесей снижает эффективность системы в целом.

Целью изобретения в первом вариан. те является создание возможности проведения анализа горячих парогазовых смесей с одновременной автоматической проверкой нулевой точки и диа. пазона измерения,во втором вариантесоздание возможности проведения многоточечного анализа горячих прогазовых смесей с различными диапазонами изменения концентраций определяемого. компонента. укаэанная в первом варианте цель достигается тем, что система дополнительно содержит пневмодрс=.сели, источники калибровочного и нулевого газа и размеще нные в подогреваемом корпусе мембранные пневмоклапаны,подмембранный вход каждого из которых подключен к линии подачи анализируемой смеси, источнику нулевого газа и источнику калибровочного газа соответственно, а выходы всех пневмоклапанов связаны через расположенный в подогреваемом корпусе дроссель с входом одной иэ камер диффузионного разбавителя, вход второй камеры диффузионного разбавителя соединен через другой дроссель с линией подачи газа-носителя, а выходы обеих камер диффузионного раэбавителя соединены между собой и с атмосферой, при этом каждый выход блока управления подключен к надмембранному входу соответствующего пневмоклапана.

Во втором варианте газоаналитическая система, содержащая размещенный в подогреваемом корпусе диффузионный разбавитель, состоящий из двух камер отделенных друг от друга мембраной, блок управления последовательностью операций анализа„ газоаналиэатор и линии подачи анализируемой смеси и газа-носителя, снабжена пневмодросселями и размещенными в подогреваемом корпусе дополнительным диффузионным раэбавителем и мембранными кла1064185 панами, надмембранный вход каждого из которых подключен к соответствующему выходу блока управления, линия подачи анализируемой смеси от каждой точки контроля подключена через размещенный в подогреваемом корпусе ин-, дивидуальный пневмодроссель к входу первой камеры соответствующего диффузионного разбавителя, вход вторых камер диффузионных разбавителей связан через дроссель с линией подачи газа-носителя, выход второй камеры каждого диффузионного разбавителя соединен через соответствующий пнев- моклапан с газоанализатором, при этом выходы всех камер диффузионных 15 разбавителей соединены между собой и с атмосферой.

Кроме того, блок управления последовательностью операций анализа выполнен в виде взаимосвязанных тай- 20 мера и электропневмопреобразователей подключенных-к линии подачи сжатого воздуха.

На фиг.1 представлена блок-схема газоаналитической системы для одной точки контроля с периодической проверкой нулевой точки и диапазона измерения, на фиг.2 — то же, для многоточечного анализа с различными диапазонами изменения концентраций 30 определяемого компонента, на фиг.3 то же, для многоточечного анализа с одинаковыми диапазонами изменения концентраций определяемого компонента. 35

Газоаналитическая система состоит из гаэоаналиэатора 1, блока 2 управления с таймером 3 и электропневмо.преобразователями 4-6, пневмодросселя 7, соединенного с линией 8 по- 40 дачи газа-носителя, подогреваемого корпуса 9, в котором размещены мемб ранные клапаны 10-12, дроссель 13 и диффузионный разбавитель 14 с мембраной 15, делящей его внутренний объем на две камеры 16 и 17. К входу мембранного клапана 11 подключена линия 18 подачи анализируемой смеси, к входу мембранного клапана 12 источник 19 нулевого газа, к входу мембранного клапана 10 — источник

20 калибровочного газа. Все электропневмопреобразователи подключены к линии 21 подачи сжатого воздуха.

В качестве материала мембраны с5 клапана может быть использован фторопласт-4 или термостойкая резина.

При многоточечном контроле (на фиг.2 для двух точек контроля) с различными диапазонами изменения концентрации определяемого компонента 60 газоаналитическая система содержит дополнительный диффузионный разбавитель 22, мембрана 23 которого делит его на камеры 24 и 25. К входу камеры 24 через пневмодроссель 26, 65 размещенный в подогреваемом корпусе

9, подключена линия 27 подачи аналиэируемой смеси от другой точки контроля.

Газоаналитическая система работает следующим образом.

Для всех вариантов систе>л в корпусе 9 устанавливается температура в диапазоне 100-200 С, которая превышает температуру точки росы, но ниже предельной 300 С рабочей температуры мембран 15 и 23 и мембран клапанов 10-12.

В первом варианте под воздействием сигнала таймера 3:электропневмопреобразователи 6 и 4 передают давление сжатого воздуха из блока 2 управления на входы клапанов 12 и

10, в результате чего эти клапаны закрываются, а электропневмопреобраэователь 5 перекрывает подачу давления на вход клапана 11, в результате че-. го последний открывается. Анализируемая смесь иэ линии 18 протекает через мембранный клапан 11, дроссель ,13 и камеру 16 диффузионного разьавитегя 14, а газ-носитель протекает от линии 8 через дроссель 7 и камеру

17. Потоки, вытекающие из камер 16 и

17, соединяются и выбрасываются в атмосферу. В каплере 17 газ-носитель смешивается с продиффундировавшим через мембрану 15 из камеры 16 определяемым компонентом, и часть вытекающего из камеры 17 газового потока выводится из корпуса 9, охлая цается и подается в г эоанализатор 1,- который с учетом разбавления в диффузионном разбавителе 14 измеряет концентрацию определяемого компонента в анализируемой смеси, поступающей иэ линии 18. В соответствии с программой ° проверки через заданный интервал времени таймер 3 с помощью электропневмопреобразователей 5, 6 и 4 открывает клапан 12 и закрывает клапаны 11 и 10. К диффузионному разбавителю подключается источник 19 нулевого газа, и газоаналнзатор 1 устанавливается на нуль. В случае отклонения показаний от нулевого значения проводят подстройку газоанализатора 1.

Затем блок 2 управления открывает клапан 10 и закрывает клапаны 11 и

12. К диффузионному разбавителю 14 подключается источник 20 калибровочного газа, и газоанализатор 1 показывает концентрацию калибровочного газа. При необходимости проводят подстройку газоанализатора 1. Далее цикл повторяется.

Во втором варианте поток анализируемой смеси иэ линии 27 проходит через дроссель 26 и камеру 24 диффузионного разбавителя 22, из линии

18 поток анализируемой смеси от другой точки отбора проходит через

1064185 дроссель 13 и камеру 16 диффузионного разбавителя 14. Поток газа-носителя иэ линии В проходит через дроссель 7, камеры 25 и 17.

Анализируемая смесь, поступающая из линии 27, раэбавляется в диффузионном разбавителе 22 смешением с газом-носителем определяемого компонента, продиффундировавшего в камеру 25 через мембрану 23 из камеры

24. Анализируемая смесь, поступающая из линии 18, раэбавляется аналогично в диффузионном разбавителе

14. Коэффициент разбавления диффузионного разбавителя 22 равен отношению диапазона изменения концентрации определяемого компонента в линии 27 к диапазону измерения газоанализатора 1, а диффузионного разбавителя 14 равен отношению диапазона изменения концентрации определяе- 20 мого компонента в линии 18 к диапа.зону измерения газоанализатора 1.

Потоки, вытекающие из камер 24, 25, 16 и 17, соединяются и выбрасываются в атмосферу. 25

Под воздействием сигнала таймера

3 электропневмопреобразователь 5 подает давление сжатого воздуха из блока 2 управления на вход мембранного клапана 11, в результате чего клапан 11 закрывается, а электропневмопреобразователь 4 перекрывает подачу давления на вход клапана 10, в результате Чего последний открываЬтся. Часть вытекающего из камеры З5

25 газового потока проходит через открытый клапан 10, выводится из

°, корпуса 9, охлаждается и подается в газоанализатор 1, который измеряет концентрацию определяемого компонента в анализируемой смеси, поступающей от одной точки по линии 27. Через заданный интервал времени таймер 3 с поглощью злектропневмопреобра. зователей 4 и 5 открывает клапан 11 и закрывает клапан 10, в результате чего в газоанализатор поступает поток из камеры Õ7, и газоанализатор определяет концентрацию определяемого компонента в смеси, поступающей от другой точки контроля по линии 18. 50

Далее цикл повторяется.

При многоточечном контроле с одинаковым диапазоном изменения концен, трации определяемых компонентов используют гаэоаналитическую систему, 55 блок-схема которой представлена на . фиг.3.

Под воздействием сигнала таймера

3 электропневмопреобразователь 5 передает давление сжатого воздуха из 60 блока 2 управления на вход клапана

11, в результате чего клапан 11 закрывается, а электропневмопреобразователь 4 перекрывает подачу давления на вход клапана 10, в резУльтате че- 65 го последний открывается. Поток анализируемой смеси от одной точки контроля по линии 27 проходит через клапан 10, дроссель 13 и камеру 16 диффузионного разбавителя 14, а поток газа-носителя протекает по линии 8 через дроссель 7 и камеру 17. Потоки, вытекающие из камер 16 и 17, соединяются и выбрасываются в атмосферу.

B камере 17 газ-носитель смешивается с продиффундировавшим через мембрану 15 из камеры 16 определяемым компонентом, и часть вытекающего из камеры 17 газового потока выводится из корпуса 9, охлаждается и подается в газоанализатор

1, который с учетом разбавления в диффузионногл разбавителе 14 измеряет концентрацию определяемого компонента в анализируемой смеси, поступающей по линии 27. Через заданный интервал времени таймер 3 с поглощью

-.влектропневглопреобразователей 4 и

5 открывает клапан 11 и закрывает клапан 10. В этом случае к диффузионному раэбавителю 14 подключается линия 18 подачи анализируемой смеси от другой точки контроля и газоаналиэатор 1, аналогично, определяет концентрацию определяемого компонента в смеси, поступающей по линии 18.

Далее цикл повторяется.

B гаэоаналитических системах благодаря размещению (в первом варианте) клапанов 10-12, пневмодросселей

13 и 26 и диффузионных разбавителей

14 и 22 в нагреваемых корпусах исключено выпадение конденсата и поте-, ря определяемого .компонента, что позволяет осуществлять с высокой точностью многоточечный аналитический контроль горячих парогаэовых смесей и автоматическую проверку нулевой точки и диапазона измерений

Благодаря наличию дросселей,развязывающих по давлению переключаемые линии от камер диффузионных разбавителей, а также соединению выходов камер диффузионных разбавителей друг с другом и с атмосферой при переключениях точки с разными или меняющимися во времени давлениями в диффузионных разбавителях по обе стороны полимерных мембран сохраняется одинаковое давление, близкое к атмосферному. Равенство давления по обе стороны мембран стабилизирует процесс диффузии и обеспечивает постоянство коэффициентов разбавления, что дает возможность осуществлять многоточечный аналитический контроль нагретых парогазовых смесей и автоматическую проверку нулевой точки и диапазона измерения.

Работоспособность расположенных в подогреваемых корпусах клапано

1064185

Сжатый Воздух

А тмосуера.

Фиг. 1 обеспечивается тем, что они управляются пневматическими сигналами, создаваемыми расположенными вне нагреваемого корпуса таймерами и электропневмопреобразователями, а эластичные мембраны клапанов изготовлены из термостойкого материала — фторопласта — 4 — в случае агрессивной анализируемой смеси или термостойкой резины.

Сжатый, воздух

4пмосуера, Фие.2 сжатый Уввдул

ВНИИПИ Заказ 10514/45

Тираж 873 Подписное

М тновфвра фиг. Я

Филиал ППП "Патент", г; Ужгород Дл. Проект ная, 4