Анализатор перегрева изоляционных материалов

 

Изобретение предназначено для обнаружения возникающих перегревов узлов машин и энергоустановок по выделению аэрозолей с целью своевременного предотвращения развития перегрева и выхода из строя оборудования. Цель изобрете1«1я - повышение точности и расширение функциональных возможностей устройства. Первичный измерительный преобразовательанализатора представляет собой ионизационный детектор аэрозолей, выполненный в виде герметичного корпуса, в котором последовательно по ходу потока газовой пробы установлены электроионизатор, камера рекомбинации ионов газа и измерительный электрод. Электроионизатор выполнен с возможностью ручного и автоматического регулирования интенсивности ионизации в зависимости от концентрации аэрозолей, что позволяет значительно расширить диапазон измерения, а также осуществлять самоконтроль и градуировку шкалы в относительных величинах уровней перегрева или в концентра'циях аэрозолей при наличии в качестве поверочного средства лишь одной контрольной газовой пробы, в анализатор также включены коммутатор с электронным блоком управления, через которые осуществляется высоковольтное питание коронирующих игл электроионизатора, генератор импульсов с управляемым делителем частоты, результирующий счетчик с запоминающим регистром и дешифратором и панель индикации уровней перегрева. 1 з.п. ф-лы, 2 табл. 1 ил.-5^Изобретение относится к технике газового анализа и может быть использовано, в частности, в электроэнергетике, для обнару-, жения возникающих перегревов узлов машин и энергоустановок по выделению аэрозолей с целью своевременного предоггвращения развития перегрева и выхода Из строя оборудования./Изобретение может использоваться также как анализатор аэрозолей для контроля и управления технологическигли пррцеЬ- сами, сопровождающимися выделениями аэрозолей, наличие и величина концентр^-,ции которых характеризуют достижение соответствующей стадии технологического процесса, качество промежуточного или конечного продукта и npiЦель изобретения - повышение точности и расширение функциональных возможностей анализатора.На чертеже представлена блок-схема анализатора' перегревов изоляционных материалов.Первичным измерительным преобразователем анализатора является детектор 1 аэрозолей, представляющий собой гермети-I^ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)5 G 01 К1/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ .СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4796449/25 (22) 28.02.90 (46) 15.02.92. Бюл. М 6 (71) Институт проблем энергосбережения

АН УССР, Специальное конструкторско-технологическое бюро с экспериментальным производством Института проблем энергосбережения АН УССР (72) М.М.Александров, С.И.Рудковский, В.С.Черкасов и А.В.Чеповой (53) 621.313.12(088,8) (56) Патент США hL 4.121.458, кл. G 01 К 1/02, 1978.

Авторское свидетельство СССР

М 684668, кл. Н 01 J 47/02, 1981, (54) АНАЛИЗАТОР ПЕРЕГРЕВА ИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение предназначено для обнаружения возникающих перегревов узлов машин и энергоустановок по выделению аэрозолей с целью своевременного предотвращения развития перегрева и выхода из строя оборудования. Цель изобретения— повышение точности и расширение функциональных возможностей устройства, Первичный измерительный преобразователь.

Изобретение относится к технике газОвого анализа и может быть использовано, в частности, в электроэнергетике, для обнаружения возникающих перегревоЪ узлов. машин и энергоустановок по выделению аэрозолей с целью своевременного предотвращения развития перегрева и выхода йз строя оборудования., Изобретение может использоватьСЯ также как анализатор аэрозолей для контроля и управления технологическими процессами, сопровождающимися выделениями аэрозолей, наличие и величина концентраанализатора представляет собой ионизационный детектор аэрозолей, выполненный в виде герметичного корпуса, в котором последовательно по ходу потока газовой пробы установлены электроионизатор, камера рекомбинации ионов газа и измерительный электрод, Электроионизатор выполнен с возможностью ручного и автоматического регулирования интенсивности ионизации в зависимости от концентрации аэрозолей, что позволяет значительно расширить диапазон измерения, а также осуществлять самоконтроль и градуировку шкалы в относительных величинах уровней перегрева или в концентрациях аэрозолей при наличии в качестве поверочного средства лишь одной контрольной газовой пробы, в Я анализатор также включены коммутатор с электронным . блоком управления, через которые осуществляется высоковольтное питание коронирующих игл электроионизаФ тора, генератор импульсов с управляемым делителем частоты, результирующий счетчик с запоминающим регистром и дешифратором и панель индикации уровней перегрева. 1 з.п. ф-лы, 2 табл. 1 ил. ции которых характеризуют достижение соответствующей стадии технологического процесса, качество промежуточного или конечного продукта и пр, Цель изобретения — повышение точности и расширение функциональных возможностей анализатора.

На чертеже представлена блок-схема анализатора перегревов изоляционных материалов.

Первичным измерительным преобразователем анализатора является детектор 1 аэрозолей, представляющий собой гермети1712791 ческую конструкцию, образованную корпусом 2, фланцем 3 с входом ввода газа и защитным кожухом 4 с выходом вывода газа, B нутри конструкции детектора 1 аэрозолей по-, следовательно по ходу потока газовой пробы размещены электроионизатор 5 с регулируемой интенсивностью ионизации, цилиндрический электрод 6 рекомбинации ионов газа и измерительный электрод 7, Электроионизатор 5 представляет собой де- ржатель 8 из изолированного материала со сквозными отверстиями, в которых закреплены 2 полые коронирующие иглы 9, острые концы которых вводят в конусообразные сквозные отверстия пассивного электрода 10, соединенного с корпусом устройства. Измерительный электрод

7 выполнен в виде полого конуса, заполненного электропроводящим материалом 11, например металлической крошкой. Остроконечная часть измерительного электрода 7 имеет отверстия для отвода проанализированной газовой пробы и электрический вы, вод к измерительной схеме, Для периодической очистки или замены электропроводящего материала 11 предусмотреk+1 на сетчатая крышка 12. Из всех 2 коронирующих игл 9 одна игла постоянно подключена к высоковольтному выходу блока 13 питания, а остальные (2 — 1) иглы

k+1 объединены в (k+ 1) секциях по 1, 2, 4„...2

k игл; каждая секция игл подключена к высоковольтному.выходу источника 13 питания через коммутатор 14. Коммутатор 14 представляет собой два последовательно включенных блока: блок 15 ручной. коммутации и блок 16 автоматической коммутации. Блок

15 ручной коммутации содержит (k+ 1) двухпозиционных переключателей с нейтральным положением: перевод подвижного контакта в левое крайнее положение — управление коммутацией осуществляется через блок 16 автоматической коммутации; перевод подвижного контакта в нейтральное и в правое крайнее положение — ручная коммутация цепей питания коронирующих игл 9. Блок 16 автоматической коммутации содержит (k+ 1) электронных ключей. Управляющие входы ключей, коммутирующих цепи питания секций коронирующих игл 9, содержащих 1, 2„„,2 игл, соединены соотk ветственно с выходами 2, 2 „...2 электронО 1 К ного блока 17 управления. В состав электронного блока 17 уп ра вл ения входят (n+ 1)-разрядный двоичный счетчик 18 и (k + 1)-разрядный запоминающий регистр 19. Выходы 2"К, 2"К+1 .„2" 1,2п параллельного кода двоичного счетчика 18 соединены соответственно с входами установки кода 20, 2",...,2, 2 запоминающего

10 регистра 19, выходы которого являются и выходами электронного блока 17 управления. Счетный вход электронного блока 17 управления — счетный вход счетчика 18 соединен с выходом генератора 20 импульсов.

Измерительный электрод 7 соединен с одним входом электрометрического порогового усилителя 21 и через электронный ключ

22 — с корпусом устройства. Выход электрометрического порогового усилителя 21 непосредственно соединен с управляющим входом электронного ключа 22 и с входом

"Разрешение записи" запоминающего регистра 19, а через элемент. задержки 23 — с

15 входами "Сброс" двоичного счетчика 18 электронного блока 17 управления и результирующего счетчика 24. Счетный вход результирующего счетчика 24 соединен через делитель 25 частоты с выходом генератора

20 20 импульсов. Выходы О, 2, 2 „...2, 2" . электронного блока 17 управления соединены с входами установки коэффициента делителя частоты 25 соответственно на 32, 16, 8.„, 2, 1. Выходы параллельного кода

25 2,...,2" результирующего счетчика 24 соединены с входом 2 „.„2" запоминающего регистра 26, выходы которого через дешифратор 27 соединены с информационными входами панели индикатора 28 уров30 ней перегрева. Управляющий вход 29 ручной установки интенсивности ионизации соединен с управляющими входами блока 15 ручной коммутации и с входом установки коэффициента деления делителя 25

35 частоты. Второй вход сравнения электрометрического порогового усилителя 21 соединен с входом 30 установки порогового уровня, управляющие входы дешифратора

27 соединены с входом 31 установки отно40 сительных значений уровней перегрева.

B табл. 1 приведены логические связи управляющих и информационных сигналов в анализаторе в общем случае; в табл, 2— логические связи в действующем макете

45 анализатора: количество коронирующих игл

2 = 32, k = 4, старший разряд результирующего счетчика 2 = 32168, n = 15, количество индицируемых уровней перегрева р=15, 50 Устройство работает следующим образом.

Работа устройства может быть рассмотрена на конкретном действующем макете анализатора со следующими параметрами;

55 количество коронирующих игл 32(k=4), одна из которых постоянно подключена к высоко- . вольтному входу (V = -5 кВ) блока 13 питания, а остальные пятью секциями, в каждой из которых электрически соединены 1, 2, 4, 8 и 16 игл, подключаются через коммутатор

1712791

40

50

14, имеющий пять управляющих входов 2, 2", 2, 2, 2, соединенные с аналогичными выходами запоминающего регистра 19.

Счетчики 18 и 24 и результирующий регистр

26 имеют по 16 двоичных разрядов, старший разряд 2" = 2, максимальная емкость каждого счетчика Ищеек = 2 + 1 = 65535.

Панель индикатора 28 уровней перегрева имеет табло с г1ятнадцатью ячейками, индицирующими пятнадцать уровней перегрева относительно контрольного уровня, принятого за 1,0.

Перед началом работы в зависимости от специфики эксплуатации анализатора определяют количество и соотношение между уровнями перегрева, которые необходимо заложить в устройство, для чего через вход

31 в дешифраторе 27 устанавливают связи, обеспечивающие включение на табло индикатора 28 соответствующих ячеек уровней перегрева при формировании результирующим счетчиком 24 соответствующих кодов (табл. 2).

Подлежащая анализу газовая проба поступает в детектор 1 аэрозолей через фланец 3 во входную полость электроионизатора 5 где газовая проба распределяется на

2 равных по расходам потока, проходящих через полые коронирующие иглы 9 и конусообразные сквозные отверстия в пластине пассивного электрода 10, При подаче на коронирующие иглы 9 высоковольтного напряжения -5 кВ от блока 13 питания в межэлектродных зазорах, образованных остриями коронирующих игл и внутренними полостями конусообразных отверстий в пассивном электроде 10, происходит ионизация истекающих из концов игл струй газовой пробы, причем происходит ионизация только тех струй потоков газовой пробы, которые истекают из коронирующих игл 9, подключенных к высоковольтному выходу источника 13 питания. Далее после прохождения через электроионизатор 5 ионизированные и неионизированные струи потока газовой пробы объединяются в общем потоке и проходят между обкладками электрода

6 рекомбинации ионов газа, где основная масса ионов газа, как наиболее легкой по отношению к заряженным частицам аэрозолей (на 2-3 порядка), силами электрического взаимодействия "вырывается" из потока газавой пробы и нейтрализуется на положительно заряженных (+100 В) обкладках электрода 6. Затем поток газовой пробы, в котором ионизированная фракция представлена в основном уже только заряженными частицами аэрозолей, проходит. через внутреннюю полость измерительного электрода 7, заполненного электроп роводящим

25 материалом 11, и далее, через отверстия в остроконечной части измерительного электрода 7 и защитного кожуха 4 — в магистраль сброса газовой пробы. Проходя через внутреннюю полость измерительного электрода

7, заряженные частицы аэрозолей разряжаются через электропроводящий материал

11 на стенки электрода 7. При накоплении на измерительном электроде 7 величины заряда, соизмеримого с величиной уставки порогового уровня электрометрического порогового усилителя 21, последний срабатывает и формирует на своем выходе импульсный управляющий сигнал, в результате чего происходит срабатывание электронного ключа 22 и разряд через него измерительного электрода 7 на корпус, а также запись значений кода разрядов 2"

,...,2" счетчика 18 в запоминающий регистр

19 электронного блока 17 управления и кода разрядов 2,...,2" результирующего счетчика 24 в результирующий запоминающий регистр 26.

Этим же управляющим сигналом после прохождения его через элемент 23 задержки производится сброс показаний счетчиков

18 и 24 — счетная схема подготовлена и начинает измерение следующего временного интервала, обратно пропорционального концентрации аэрозолей и т.д.

При временных интервалах, характеризующихся числовыми значениями кода счетчика 18, меньшими 2" (большие концентрации аэрозолей), все ключи блока

16 автоматической коммутации находятся в разомкнутом состоянии, а, следовательно, и все (К + 1) секции, объединяющие (2 - 1) коронирующие иглы 9, отключены от блока

13 питания, под высоковольтным напояжеК+1 нием находится только. одна из 2 игл, подключенная к блоку 13 питания напрямую, минуя коммутатор 14. В этом случае интенсивность ионизации газовой пробы составляет 1/2 часть от максимальной, k+ 1

Аналогично при временных интервалах, характеризующихся числовыми значениями кодов результирующего счетчика, больших

2 (малые концентрации аэрозолей), отнои-k сительные значения количества игл 9, подключенных к блоку 13 питания, к общему количеству игл изменяются в пределах от

1/2 до 1,0 (от 1/32 до 1,0), Для сохранения единства измерений при различных интенсивностях ионизации в соответствующее число раз изменяется коэффициент деления импульсной последовательности, поступающей с выхода генератора 20 импульсов через делитель 25 частоты в результирующий счетчик 24, а именно от 2 до 1,0. Окончание каждого

k+ 1

1712791

1 временного интервала фиксируется импульсной посылкой, разрешающей считывание кодов из счетчиков 18 и 24 в запоминающие регистры 19 и 26 соответственно. Результат измерения фиксируется в результирующем запоминающем регистре 26 до вычисления следующего временного интервала и через дешифратор 27 индицируется на панели индикатора 28 индикации уровней перегрева (большему числовому значению кода результирующего счетчика 24 соответствует меньшее относительное значение уровня перегрева и наоборот, см. табл. 2).

В анализаторе предусмотрена также и ручная установка интенсивности ионизации, выполняемая с условно обозначенного входа 29. В этом случае подвижные контакты всех ключей блока 15 первоначально устанавливаются в нейтральные положения, а затем, в зависимости от необходимой степе- 2п ни ионизации, подвижные контакты соответствующих ключей устанавливают в крайние правые положения.

Изменение интенсивности ионизации в зависимости от концентрации аэрозолей 25 выполняет функцию автоматической установки диапазоне изменений, что расширяет функциональные возможности устройства.

Уменьшение интенсивности ионизации при измерении больших концентраций по- 3р зволяет "растянуть" соответствующие им временные интервалы, что значительно снижает относительную погрешность измерений, вызываемую "размыванием" границ временного интервала порога срабатыва- 35 ния.

Возможность ручного и автоматического дозированного разбавления входной газовой пробы (реакция выходного сигнала. детектора. аэрозолей однозначна на разбав- 4р ление входной газовой пробы газом, не содержащим аэрозоли, или уменьшение интенсивности ионизации в одних и тех же отношениях) позволяет выполнять настройку и калибровку шкалы прибора по одной 45 контрольной смеси; при широком диапазоне измеряемых концентраций испольэовать наиболее оптимальный режим работы измерительного тракта измерительный электрод — электрометрическое пороговое 5О устройство.

Формула изобретения

1. Анализатор перегрева изоляционных материалов, содержащий детектор аэрозо- 55 лей, включающий в себя последовательно установленные электроионизатор, электрод рекомбинации ионов газа, соединенный с одним выходом блока питания детектора аэрозолей, и измерительный электрод, а также индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей анализатора, в него введены коммутатор, блок управления, электронный ключ, генератор импульсов, делитель частоты, пороговый усилитель, элемент задержки, счетчик, запоминающий регистр и дешифратор, причем электроионизатор содержит 2 полых коk+1 ронирующих игл, подключенных через коммутатор к высоковольтному выходу блока питания детектора аэрозолей, измерительный электрод соединен через электронный ключ с шиной общего потенциала устройства, а непосредственно — с первым входом электрометрического порогового усилителя, второй вход которого соединен с входом установки порогового уровня, выход электрометричеСкого порогового усилителя соединен с управляющим входом электронного ключа и с входами разрешения записи празрядного запоминающего регистра и блока управления, счетный вход которого связан с выходом генератора импульсов, подключенного к первому входу делителя частоты, выход которого связан со счетным входом счетчика, выходы которого подключены к входам запоминающего регистра, вход "Сброс" счетчика связан с входом

"Сброс" блока управления и через элемент задержки подключен к выходу электрометрического порогового усилителя, выходы запоминающего регистра подключены через дешифратор к индикатору, управляющие входы коммутатора и делителя частоты соединены с выходами параллельного кода блока управления и с входом ручной установки интенсивности ионизации.

2. Анализатор по и. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что в блоке управления счетный вход является Счетным входом (n+ 1 -рвврядного двоичного счетчика, выходы 2", 2" „„, 2" параллельного кода (n + 1)-разрядного двоичного счетчика соединены соответственно с входами 2, 2,..., 2 (k + 1)-разряуного запоминающего регистра, выхода 2, 2, .„2

1 которого являются выходами параллельного кода блока управления, вход разрешения записи электронного блока управления соединен с аналогичным входом (k+ 1)-разрядного запоминающего регистра, а вход

"Сброс" блока управления является входом сброса (n + 1)-разрядного двоичного счетчика.

1712791

9 таблица 1

Логические связи узлов анализатора

rl-ьб1 и-к ° 2

2 БN; с2

И; С2 2 1И;с2

2 ьл;с2

2"з N.

В общем виде

Для макета

Числовые значения кода в счетчике 18

N„

N,с2 2 зк;с2 (ьн) U 2 " g е

26йа

1,0 (4 l5

2 40 <2

2 ° 0»

2 611з с2 к+

2 U

В общем виде

Интенсивность ионизации ло отношению к максимальной И

«ь

2 U

2 U

-ь

2 U»

-3

2 U, 1,0

Для макета

Значение коэффициента деления частоты

В общем виде и

2 и-ю

2з

1,0

1,0

Для макета

Соответствие выкоднык значений кода результирующего счетчика 24 относительнын значениям уровней перегрева 1дпя макета) В Ь

Табак.ца 2

Числовые значения результирующего счетчика 24 Ивнев 10 11-20 - ... 256-511 512-767 768-1023

Относительные значения уровней перегрева Более 100 59

Иидицируемые на панели индикатора 28

1024- 3279 1280-2047 . " 16384-49151 Более 49152

2,0 1,5 1,0 0,8 0,5

° .- 0,05 Немее 0,02

Составитель В,. Скоробогатова

Техред М.Моргентал Корректор М. Шароши

Редактор Э. Слиган

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 529 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по-изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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