Пламенно-ионизационный детектор

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК,.SU„„1157442

q )) G 0l Б 27/62, 30/68.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2!) 367)855/24-25 (22) )2.)2.83 (46) 23,05.85. Бюл. )) !9 (72) Ю.К. Зюэин, И.В. Кочнев, Я.С. Погуляевский и Н.М. Чистяков (53) 543. 544 (088. 8 ) (56) I. Белугин А.Н. Разработка и исследование пламенно-ионизационного сигналиаатора довзрывных концентраций органических веществ.

Канд. дис. Л., 1977, с. )34, рнс. 60.

2. Авторское свидетельство СССР

))- 783677, кл. G Ol И 27/62, )979 (прототип ). (54 ) (57 ) ПЛАМЕННО-ИОНИЗАЦИОННЬЫ

ДЕТЕКТОР, содержащий источник пита ния,.ионизационную камеру с двумя электродами, спиралью поджига пламени термопарой, входными штуцерами, связанными газовыми линиями с источниками водорода, воздуха и анализируемого газа и ытуцером для выхода rasa в атмосферу, гаэоьый клапан, установленный в линии подачи водорода, реле времени, счетчик импульсов, комнаратор и индикаторы поджига пламени, неисправности и контроля пламени, о т л и ч а ю — . шийся тем, что, с целью увеличения нацежности работы детектора, он снабжен двумя электронными ключами, двумя логическими элементами

И и генератором прямоугольных импульсов, выход которого соединен с первым входом первого логического элемента И и с входом реле времени, выход которого соединен с вторым входом первого логического элемента

И, третий вход которого соединен с индикатором поджига пламени, с целью сброса показаний счетчика импульсов и с выходом компаратора, первый вход которого соединен с термопарой, а второй — с источником питания, при этом первый выход счетчика импульсов соединен с входом первого электронного ключа, с индикатором неисправности и с четвертым входом первого логического элемента

И, выход которого соединен с входом счетчика импульсов и с первым входом второго логического элемента И, второй вход которого Соединен с вто рым выходом счетчика импульсов, а выход - с управляющим входом второго электронного ключа, соединенного по коммутируемому входу с источником питания, который соединен с коммути-. руемым входом первого электронного ключа, причем выход первого электрон ного ключа соединен с газовым клапаном 8 линии подачи водорода, а внход второго электронного ключа— со спиралью поджига пламени.!

157442

Зо ла °

Иэобретение относится к устройствам аналитического приборострое.ния и может применяться в промьпнленных газоанализаторах и хроматографах, предназначенных для количественного 5 и качественного анализа органических веществ в различных газовых средах, в том числе для анализа состава воздуха помещений в химической промышленности. 1О

Известен пламенно-ионизационный детектор, содержащий ионизационную камеру, куда входят два электрода, один из которых совмещен с пламенной горелкой, спираль поджига пламени, 15 термопара, входные штуцера, соединенные линиями с источником водорода, анализируемого газа и воздуха на горение и выходного штуцера; измерительный блок, источники питания, 20 от одного из которых через кнопку подается напряжение переменного тока на спираль зажигания, и индикатор пламени — магнитоэлектричес-. кий прибор, соединенный с термопарой ! j. 25

Контроль за горением пламени осуществляется оператором. При случайном погасании пламени, что может произойти даже из-за кратковременного перерыва подачи водорода или воздуха, засорения штуцеров или по другим причинам, функции прибора полностью нарушаются, что может привести к аварии при отсутствии оператора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является пламенно-иониэационный детектор, содержащий источник питания, ионизационную камеру с двумя электрода- 40 ми, спиралью поджига пламени, термопарой, входными штуцерами, связан ными газовыми линиями с исто шиками водорода, воздуха и анализируемого газа и штуцером для выхода газа в 45 атмосферу, газовый клапан, установленный в линии подачи водорода, реле времени, счетчик импульсов, компаратор и индикаторы поджига пламени, неисправности и контроля пламени (2!. 50

Однако при погасании пламени в период работы детектора, например из-за кратковременного перерыва подачи водорода или воздуха на горение,поджигание пламенине произойдет 55 если при включении детектора в работу устойчивое горение водорода было получено не сразу, а после двух попыток поджига. При. погасании: пламени но включенном электропитании, спираль поджига пламени и газовый клапан в линии подачи водорода находятся под напряжением, что может вывести и..i иэ строя. При случайном аварийном отключении электропитания снимается блокировка доступа водорода в детектор, так как газовый клапан в линии подачи подорода работает на перекрытие (т.е. находится под напряжением ). Величина фонового тока, от которого срабатывает компаратор, может колебаться в значительных пределах в зависимости от чистоты водорода и воздуха на горение. При малом содержании следов органических веществ в них фоновый сигнал может бытть столь малым (порядка 1О Л ), что компаратор не срабатывает даже при наличии пламени. В то же время может произойти срабатывание компаратора за счет наводки от спирали поджига. Наличие дополнительного электрода в иониэационной камере приводит к нестабильному перераспределению ионов между электродами, что непосредственно влияет на величину полезного сигнаУказанные недостатки существенно снижают надежнбсть известного детектора.

Цель изобретения — увеличение надежности работы детектора.

Поставленная цель достигается тем, что пламенно-иониэационный детектор, содержащий источник питания, иониэационную камеру с двумя электродами, спиралью поджига пламени, термопарой, входными штуцерами, связанными газовыми линиями с источниками водорода, воздуха и анализируемого газа и штуцером для выхода газа в атмосферу, газовый клапан, установленный в линии подачи водорода, реле времени, счетчик импульсов, компаратор и индикаторы поджига пламени, неисправности и контроля пламени, снабжен двумя электронными ключами, двумя логическими элементами И и генератором прямоугольных импульсов, выход которого соединен с первым входом первого логического элемента И и с входом. реле времени, выход которого соединен с вторым входом первого логического элемента И, третий вход которого

3 l 1-5 соединен с индикатором поджига пламени, с цепью сброса показаний счетчика импульсов и с выходом компаратора, первый вход которого соединен с термопарой, .а второй — с источником питания, при этом первый выход счетчика импульсов соединен с входом первого электронного ключа, с индикатором неисправности и с четвертым входом первого логического элемента 10

И, выход которого соединен с входом счетчика импульсов и с первым входом второго логического элемента И, второй вход которого соединен с вто- . рым выходом счетчика импульсов, а 15 выход — с управляющим входом второго электронного ключа, соединенного по коммутируемому входу с источником литания, который соединен с коммутируемым входом первого электрон 20 ного ключа, причем выход первого электронного ключа соединен с газовым клапаном в линии подачи водорода, а выход второго электронного ключа — со спиралью поджига пламе- 25 ни.

На чертеже представлена электри.ческая схема предлагаемого пламенно-ионизационного детектора.

Пламенно-ионизационный детектор содержит ионизационную камеру I, которая имеет коллекторный электрод

2, пламенную горелку 3, выполняющую одновременно роль второго электрода, спираль 4 поджига пламени, термо35 пару 5, входные штуцера 6 и 7, соединенные, соответственно, газовыми линиями с источниками водорода и анализируемого газа, штуцер 8, соединенный газовой линией с источником воздуха на горение и штуцер 9 сброса продуктов горения в атмосферу, газовый клапан 10, например электромагнитный или электропневматический, в линии подачи водорода, генератор

11 прямоугольных импульсов, реле

12 времени, источник 13 питания, компаратор 14, счетчик 15 импульсов, первый 16 и второй. !7 логические элементы И, первый 18 и второй 19 электронные ключи и индикаторы, например ламповые: 20 поджига пламени, 21 неисправности и 22 пламени. Генератор II прямоугольных импульсов соединен с первым входом 23 55 первого логического элемента И 16 и с входом реле 12 времени, выход которого подключен к второму входу

7442 ф

24 первого логического элемента И

16. Два других входа: третий 25 и четвертый 26 первого логического элемента И 16 срединены соответственно с выходом компаратора 14 и выходом 27 счетчика 15. Выход компаратора 14, кроме того, подсоединен к индикатору 22 пламени и к входу

28 цепи сброса показаний счетчика

15, а выход 27 счетчика 15 — к управляющему входу 29 первого электронного ключа 18 и к индикатору 21 неисправности. Выход первого логического элемента И 16 соединен с первым входом 30 второго логического элемента И 17 и со счетным входом 31 счетчика )5. Выход 32 счетчика 15 подключен к второму входу

33 второго логического элемента И !

7. Выход второго логического элемента И 17 соединен с управляющим входом 34 второго электронного ключа 19, выход которого подклн .чен к спирали 4 поджига пламени. Выход первого электронного ключа 18 соединен с газовым клапаном 10 в линии

:подачи водорода, Термопара 5 иониза ционной камеры 1 подключена к первому входу 35 компаратора 14, второй вход 36 которого соединен с . источником 13 питания. Последний также соединен с коммутируемыми

-входами 37 и 38 соответственно первого 18 и второго 19 электронных ключей.

Анализируемый гаэ в смеси с водородом поступает в ионизационную камеру I через входные штуцера

6 и 7 и горелку 3, а воздух на горение — через штуцер 8.

Между электродами 2 и 3 ионизационной камеры подается напряжение, создающее электрическое поле.

Коллекторный электрод 2 соединен с измерительной схемой (не показана ). При отсутствии пламени ток между электродами 2 и 3 практически равен нулю. Водородное пламя ионизирует среду, в результате чего появляется ионизационный ток, величина которого пропорционально зависит от содержания органических веществ в анализируемом газе.

При включении пламенно-ионизационного детектора в работу (подаче электропитания ) срабатывает газовый клапан 10 в линии подачи водорода, снимая блокировку подачи водорода в ионизационную камеру I.

1157442

Питание газового клапана !О в линии подачи водорода осуществляется от источника 13 питания через замкнутый первый электронный ключ. Одновременно сигналом (импульсом ) от 5 генератора 11 (предназначенного для формирования временных интервалрв, вырабатывающего, например, импульсы,длительностью 5 с установленным периодом следования 25-40 с ) запускается реле 12 времени на время, необходимое для продува водородных коммуникаций, После завершения продува реле 12 времени блокируется на весь период работы пламенно-иониэационного детектора и выдает сигнал разрешения зажигания пламени.

При поступлении следующего импульса с генератора 11 (назовем этот 26 импульс первым на время, равное длительности этого импульса, замыкается второй электронный ключ 19, в результате чего 0Т источника 13 питания подается ток на спираль 4 25 поджига пламени. Сигнал на срабатывание второго электронного ключа !9 поступает от генератора l! через первый l6 и второй 17 логические элементы И. Поступление первого им- ЗО пульса одновременно записывается счетчиком 15 (через счетный, вход

31 от сигнала с выхода первого логического элемента И 16 ). Факт подачи тока на спираль 4 поджига пламени фиксируется индикатором 20 поджига пламени.

При появлении пламени термопара

5 выдает сигнал, поступающий на первый вход 35 компаратора 14, где этот "Е

-.игнал сравнивается с опорным сигналом„ поступающим на второй вход 36 зт источника 13 питания. Сигналом с выхода компаратора 14 счетчик 15 импульсов через вход 28 цепи сброса показаний обнуляется; запрещается прохождение сигнала через первый логический элемент И 16 (по четвертому входу ) и регистрируется наличие пламени индикатором 22 пламени.

В результате запрещения прохождения сигнала через первый логический элемент И 16, запрещается прохождение сигнала и через второй логический элемент И17 (по входу 30 ). Система переходит в ждущий режим.

Если в результате действия первого импульса генератора 11 зажигание пламени не произойдет, то после поступления от генератора 11 следующего (второго ) импульса, аналогично предыдущему, будет повторена попытка поджига пламени. Поступление второго импульса будет зафиксировано счетчиком 15.

Число попыток поджига пламени может быть установлено любым, что обеспечивается конструкцией (схемой) счетчика 15. Опытная эксплуатация макета предлагаемого устройства показала, что можно ограничиться тремя попытками поджига пламени.

Если после очередной попытки (например, первого, второго или третьего импульсов) поджиг пламени не произойдет, то после прохождения последнего импульса, например, третьего, при выбранном числе из трех попыток> на выходе 32 счетчика 15 появится сигнал, эапрещающий прохождение сигнала через второй логический элемент И!7 (по входу 33 ), С поступлением на счетчик 15 следующего импульса на его выходе 27 появится сигнал, запрещающий прохождение сигнала через первый логический элемент Иlб (по входу 26), размыкающий по входу 29 первый электрон ный ключ 18 и включающий индикатор

21 неисправности. В результате раэ-. мыкания первого электронного ключа !

8 обесточивается газовый клапан

l0 в линии подачи водорода, блокируя подачу водорода.

Если в результате одной из попыток пламя будет зажжено, то, (анало- гично предыдущему, система переходит в ждущий режим.

Если в процессе работы пламенноионизационного детектора пламя погаснет, то сигналом с выхода компаратора 14 снимается сброс с входа 28 счетчика !5 и запрет прохождения сигнала по входу 25 первого логического элемента И16. При этом индикатор 22 пламени погаснет. При поступлении первого импульса с генератора ll процесс поджига пламени произойдет в соответствии с описанным выше,но без включения реле. 12 времени, которое блокируется после продува водородных коммуникаций при включении пламенно-ионизационного детектора в работу.

В отличие от известного пламенноиониэационного детектора в предлаСоставитель Э. Скорняков

Редактор Н. Тупица Техред С.йовжий Корректор В. Гирняк

Заказ 3360/42 - Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 гаемом устройстве при включении его в работу обеспечивается продув водородных коммуникаций до поджига пламени и автоматический поджиг пламени при неоднократном его погасании, обеспечивается блокировани линии подачи водорода при аварийном .отключении электрического питания или другой неисправности, препятствующей поджигу пламени. Причем система поджига пламени не влияет

1)57442 8 на работу измерительной цепи детектора и, наоборот, спираль поджига пламени включается лишь на время зажигания пламени.

Применение предлагаемого пламенно-ионизационного детектора в приборах аналитического контроля увеличивает надежность аппаратуры, снижает требования к эксплуатационнощ му обслуживанию, увеличивает безо- ,пасность ее эксплуатации.