Сигнализатор довзрывоопасных концентраций



Сигнализатор довзрывоопасных концентраций
Сигнализатор довзрывоопасных концентраций
Сигнализатор довзрывоопасных концентраций
Сигнализатор довзрывоопасных концентраций
Сигнализатор довзрывоопасных концентраций

 


Владельцы патента RU 2558006:

Открытое акционерное общество "Ангарская нефтехимическая компания" (RU)

Сигнализатор может быть использован для контроля довзрывоопасных концентраций газов и паров в воздухе производственных помещений и рабочих зон. Сигнализатор довзрывоопасных концентраций состоит из одинарного термокаталитического элемента, генератора стабильного тока, источников опорного напряжения, таймера, повторителя напряжения, электронных ключей, узла регистрации обрыва термокаталитического элемента, монитора питания, запоминающего каскада, компаратора превышения порога, узла отображения и передачи данных. Изобретение обеспечивает снижение стоимости, уменьшение габаритов и количества электронных компонентов, исключение из схемы сравнительного чувствительного элемента, упрощение процедуры настройки, устранение влияния совокупности изменяющихся внешних факторов, таких как: температура, давление, влажность, газовоздушные потоки, уменьшение потребляемого тока, повышение надежности, реализация функции дистанционной настройки по воздуху, возможность использования в стационарном режиме и в качестве индивидуальных, легких и удобных сигнализаторов для мониторинга воздушной среды. 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Сигнализатор довзрывоопасных концентраций относится к области газового анализа с использованием термокаталитического метода измерения, предназначен для контроля довзрывоопасных концентраций газов и паров в воздухе производственных помещений и рабочих зон.

Может найти применение в нефтегазодобывающей, нефтеперерабатывающей, химической, угольной и других отраслях промышленности, там, где есть вероятность выделения и скопления в воздухе взрывоопасных концентраций газов и паров.

В настоящее время для контроля довзрывоопасных концентраций газов и паров в воздухе производственных помещений и рабочих зон предпочтение отдается приборам, использующим термокаталитический метод измерения. Это, в первую очередь, связано с небольшой стоимостью и простотой изготовления самих чувствительных элементов. Во-вторых, с универсальностью - перечень горючих веществ, которые определяет термокаталитический элемент, составляет около 300 видов. В-третьих, термокаталитический элемент обладает быстрым откликом, временем восстановления, широким рабочим температурным диапазоном (от минус 60 до плюс 180°С), что очень важно при эксплуатации приборов с термокаталитическими датчиками на предельных режимах и в суровых климатических условиях.

Полупроводниковые сенсоры на основе SnO2, например, выпускаемые японской компанией Figaro серии TGS8xx и TGS2xxx, работают в диапазоне температур от минус 10 до плюс 50°С. Необходима стабилизация температуры нагревателя. Проблематична нейтрализация дрейфа, как нулевых показаний, так и чувствительности. Значительное влияние на параметры сенсоров оказывает изменяющаяся относительная влажность окружающей среды, характеристика преобразования у них нелинейна. Высокая требовательность к аппаратной и, главное, к программной части приборов. Сильные порывы ветра могут приводить к ложным срабатываниям, так как происходит охлаждение сенсора и уменьшение его сопротивления (у сенсоров на основе SnO2 оно снижается при воздействии измеряемого газа), необходимо предпринимать дополнительные меры, исключающие ложные срабатывания при включении (сопротивление у непрогретого сенсора минимально), обязательно присутствие резистора термокомпенсирующего.

Оптические (инфракрасные) сенсоры для определения довзрывоопасных концентраций газов и паров дороги и порою по цене приближаются к стоимости прибора, в который они устанавливаются. Теряют чувствительность при загрязнении и конденсации влаги на элементах оптического тракта. Не анализируют газы и пары в виде аэрозолей и туманов. Перечень определяемых горючих компонентов ограничен. Отсутствуют оптические сенсоры для определения водорода, наиболее опасного компонента с точки зрения промышленной безопасности и охраны труда, используемого в технологических процессах нефтеперерабатывающих и химических производств.

Известны устройства, использующие термокаталитический метод измерения для определения довзрывоопасных концентраций (патент РФ №2096776, 2131601, №2161823, №2438186), а также выпускаемые в Российской Федерации серийно, приборы: ИГС-98 (Руководство по эксплуатации ФГИМ413415.001-101 РЭ), «СИГНАЛ-02КМ» (Руководство по эксплуатации ГКПС 16.00.00.000-02РЭ), «КОМЕТА-М» (Руководство по эксплуатации ФГИМ413415.001.570 РЭ), СГГ-20 (Руководство по эксплуатации ИБЯЛ.413531.009 РЭ), ДАТ-М (Руководство по эксплуатации ИБЯЛ.413216.044 РЭ), СТГ-3 (Руководство по эксплуатации ИБЯЛ.413411.051 РЭ).

Аналоги имеют целый ряд общих недостатков.

При различном конструктивном исполнении и назначении (стационарные, переносные), способах обработки, отображения и передачи полученных данных, связи между собой, электронной базе и схемном решении аналоги содержат мостовую измерительную схему. Чтобы первоначальный разбаланс моста был минимальным, при изготовлении необходима точная подборка пары чувствительных элементов (рабочего, сравнительного) по сопротивлению и температурному коэффициенту.

В процессе эксплуатации требуется постоянная корректировка нуля с помощью потенциометров или дисплея.

Сильный разбаланс моста и присущий дрейф, без наличия горючих газов и паров, приводит к искажению показаний.

Ложный сигнал, поступивший в системы противоаварийной защиты и блокировок от стационарных приборов, осуществляет отключение насосного, компрессорного оборудования, прекращает подачу газа или мазута на горелки печей и котлов, приводит к полной остановке отдельных производств, а также производит нежелательное включение приточной и вытяжной вентиляции, средств оповещения, инициирование эвакуации персонала.

После настройки и калибровки стационарных приборов по чистому воздуху и ПГС, почти в идеальных условиях лаборатории или мастерской, в дальнейшем, не учитывается в полной мере влияние совокупности изменяющихся внешних факторов, таких как: температура, давление, влажность, газовоздушные потоки, а также ухудшающиеся со временем (в межповерочном интервале, заявленные технические характеристики термокаталитических элементов. Конечно, изменение окружающей температуры компенсируется сравнительным чувствительным элементом, но пока рабочий термокаталитический элемент не загрязнен продуктами сгорания, а его температурный коэффициент продолжает совпадать со сравнительным чувствительным элементом.

Задаваемые пороги (уставки) фиксированы и не изменяются при воздействии внешних факторов, поэтому смещение нуля приборов приводит к искажению полученных данных. Сравнительные графики сигналов мостовой измерительной схемы и одинарного термокаталитического элемента заявляемого изобретения изображены на Фиг. 1.

Для разогрева до нужной температуры рабочего и сравнительного чувствительных элементов, включенных последовательно в смежные плечи моста, требуется значительный ток, у основной массы датчиков он лежит в диапазоне 110-150 мА. Величина потребляемого тока важна для переносных (индивидуальных) сигнализаторов довзрывоопасных концентраций, так как характеризует время непрерывной работы от одного источника питания, при постоянном или цикличном (периодическом) режиме измерения.

Из-за отличий технических характеристик чувствительных элементов (рабочего, сравнительного) и обязательной подборки их пары (по сопротивлению и температурному коэффициенту) невозможно (без переделки и доработки, изменения схемы и номиналов электронных компонентов) при выпуске приборов использовать чувствительные элементы разных предприятий и фирм-изготовителей.

Обеспечение минимального нижнего концентрационного предела обнаружения горючих газов и паров и необходимого диапазона измерения, при старении и загрязнении продуктами сгорания термокаталитического элемента, осуществляется увеличением чувствительности усилительного каскада сигнала моста, что нежелательно, так как снижается помехозащищенность и возникает высокая вероятность выдачи ложных сигналов.

Наличие двух чувствительных элементов требует значительного объемного пространства для их установки, соответственно, необходимо большое количество воздуха и ПГС для продувки и заполнения рабочего реакционного объема, что, в свою очередь, не позволяет использовать малогабаритные картриджи с воздухом и ПГС, находящиеся под давлением для дистанционной настройки и проверки стационарных сигнализаторов довзрывоопасных концентраций по месту монтажа, а переносных, индивидуальных в труднодоступных и удаленных местах в процессе выполнения работ.

Наблюдаемая в последнее время интеграция в приборы для определения довзрывоопасных концентраций, использующих термокаталитический метод измерения, контроллеров, запрограммированных заводом-изготовителем, различного рода дисплеев для отображения цифробуквенной или графической информации расширяет перечень доступных функций, позволяет представить полученные данные в удобном для передачи и восприятия виде, но приводит к усложнению конструкции, ее удорожанию, снижению надежности. Это никак не отражается на качестве и точности измерения. Сам процесс настройки и калибровки сложный и длительный, техническое обслуживание большого парка приборов вызывает значительные трудности. Нецелесообразно закупать неремонтоспособные приборы с дорогой элементной базой, установленным программным обеспечением там, где уже заложены распределенные системы управления (РСУ), а отображение и обработка поступившей информации о довзрывоопасных концентрациях происходит на автоматизированном рабочем месте (АРМ).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству, взятым за прототип, является «Способ определения концентрации горючих газов в кислородосодержащей среде» (патент РФ №2156972).

Изобретение относится к области анализа газовых сред.

Сущность: термокаталитический элемент помещают в измерительную камеру и подают на него импульсы электрического тока, предварительно измеряют значение сопротивления термокаталитического элемента в момент времени в интервале τ01, где τ0 - момент времени до начала подачи импульса электрического тока, τ1 - момент времени до начала реакции окисления горючих газов на поверхности термокаталитического элемента, а также значение в момент времени в интервале τ12, где τ2 - момент времени до начала образования нагретого газового пограничного слоя вокруг термокаталитического элемента, в который прекращают подачу импульса электрического тока, затем определяют постоянный коэффициент после этого измеряют текущее значение времени τ1 и текущее значение в момент времени τ2, определяют значение сопротивления термокаталитического элемента в момент времени τ2 при отсутствии в кислородосодержащей среде горючих газов, затем определяют и по величине судят о значении концентрации горючих газов в кислородосодержащей среде.

Технический результат заключается в обеспечении возможности определения интегральной взрывоопасности многокомпонентных газовых сред, увеличении срока службы термокаталитических элементов и уменьшении энергопотребления. Для компенсации влияния температуры определяют ряд значений коэффициента К при различных температурах кислородосодержащей среды в диапазоне (-70)-(+70)°С, аппроксимируют полученные значения коэффициента К в виде прямой и определяют поправочный коэффициент β. Поскольку значение не зависит от концентрации горючих газов, исключается необходимость использования второго (эталонного) чувствительного элемента. Это же обстоятельство позволяет исключить дрейф нулевого значения сигнала от термокаталитического элемента.

Так как начальное значение импульса тока равно нулю, в интервале между импульсами ток также равен нулю, и питание отключено. Благодаря этому, а также в связи с использованием только одного термокаталитического элемента, энергопотребление значительно уменьшается, что позволяет создавать на базе данного способа портативные приборы с большим временем непрерывной работы. Введение поправочного коэффициента β позволяет компенсировать влияние изменения температуры окружающей среды на значение коэффициента K и снизить предел основной относительной погрешности определения концентрации горючих газов в кислородосодержащей среде с ±20% до ±7,5%.

Термокаталитический элемент помещен в измерительную камеру, выполненную в виде сетчатого корпуса. В камере та же концентрация газов, что и в окружающей среде. На термокаталитический элемент подаются импульсы электрического тока от генератора импульсов тока. Генератор управляется контроллером, обеспечивающим подачу импульсов тока на термокаталитический элемент в заданные моменты времени. Величина импульсов тока задается генератором. С термокаталитического элемента на вход контроллера поступают электрические сигналы, содержащие информацию о текущем значении сопротивления.

Преимущественное отличие прототипа от аналогов: использование одного термокаталитического элемента, пониженное энергопотребление, исключение разброса крутизны градуировочных характеристик выходного сигнала термокаталитического элемента в зависимости от концентрации горючих газов, выраженной в % НКПР при различной молекулярной массе анализируемых газов, отсутствие дрейфа нулевого сигнала.

Основным недостатком прототипа является то, что для каждого конкретного экземпляра нового термокаталитического элемента необходимо определение коэффициента K и поправочного, на температуру, коэффициента β, которые вводятся при настройке контроллера. Непросто определить момент времени τ2 - начало образования нагретого газового пограничного слоя вокруг термокаталитического элемента. Обязателен сложный алгоритм установки и коррекции пороговых значений. Проблематично зафиксировать обрыв термокаталитического элемента и цепей его питания в моменты отсутствия токового импульса. С практической точки зрения, замена вышедшего из строя термокаталитического элемента в приборе - трудоемкий процесс, требующий много времени и высокой квалификации исполнителя. Значения коэффициентов K и β не останутся постоянными при интенсивной эксплуатации и будут изменяться при старении и загрязнении термокаталитического элемента продуктами сгорания, для чего понадобится регулярная их поправка. Если процедура настройки почти в идеальных условиях лаборатории или мастерской не вызовет проблем, то по месту монтажа на технологическом объекте возникнут определенные трудности в проверке и калибровке приборов, использующих данный способ. Прототип не предусматривает устранения влияния совокупности изменяющихся внешних факторов, таких как давление, влажность, газовоздушные потоки, на сопротивление термокаталитического элемента в интервалах которые будут смещать его начальное сопротивление в ту или другую сторону и оказывать существенное влияние на крутизну характеристики, достоверность полученных данных. Импульсный режим работы значительно сужает возможную область применения данного способа по определению горючих газов и паров, так как циклы измерения группы стационарно установленных приборов не совпадут по времени, потребуется дополнительная их синхронизация для осуществления дистанционной проверки. Программа контроллера рассчитана на конкретный тип термокаталитического элемента, при серийном производстве понадобится высокая точность их изготовления с близкими техническими характеристиками для обеспечения взаимозаменяемости и заданного диапазона измерения.

Технической задачей изобретения является снижение стоимости, уменьшение габаритов и количества электронных компонентов, исключение из схемы сравнительного чувствительного элемента, упрощение процедуры настройки, устранение влияния на результат измерения совокупности изменяющихся внешних факторов, таких как температура, давление, влажность, газовоздушные потоки, уменьшение потребляемого тока, при выпуске приборов применение термокаталитических элементов разных предприятий и фирм-изготовителей, повышение надежности, реализация функции дистанционной настройки по воздуху и поверочной газовой смеси, возможность использования в стационарном режиме и в качестве индивидуальных легких и удобных сигнализаторов для мониторинга воздушной среды.

Для решения этой задачи специально разработан сигнализатор довзрывоопасных концентраций, состоящий из одинарного термокаталитического элемента, генератора стабильного тока, источников опорного напряжения, таймера, повторителя напряжения, электронных ключей, узла регистрации обрыва термокаталитического элемента, монитора питания, запоминающего каскада, компаратора превышения порога, узла отображения и передачи данных, отличающийся тем, что на термокаталитическом элементе формируется как начальное, так и пороговое падение напряжения, с плавающим изменяющимся значением.

Блок-схема сигнализатора довзрывоопасных концентраций (ИСПОЛНЕНИЕ 1) изображена на Фиг. 2. Одинарный термокаталитический элемент (R2 ч.) включен в цепь генератора стабильного тока, собранного на операционном усилителе ОУ2 и транзисторе VT1, последовательно, перед образцовым резистором R1. Одинарный термокаталитический элемент одним выводом соединен с эмиттером выходного транзистора генератора стабильного тока и вторым (неинвертируемым) входом повторителя напряжения, другим выводом - с образцовым резистором и первым (инвертируемым) входом операционного усилителя генератора стабильного тока и узла регистрации обрыва термокаталитического элемента. Образцовый резистор R1 характеризуется низким температурным коэффициентом и собственными шумами.

Источник опорного напряжения ИОН(1) задает рабочий ток через одинарный термокаталитический элемент и формирует начальное значение падения напряжения на нем. Источник опорного напряжения ИОН(2) задает ток через термокаталитический элемент больше рабочего и формирует пороговое значение падения напряжения на нем.

При включении сигнализатора горючих газов в среде чистого воздуха активируется таймер и отпираются электронные ключи (2), (4), происходит генерация повышенного тока и запоминание заданного значения порогового напряжения на конденсаторе С2. Пороговое значение напряжения равно падению напряжения на одинарном термокаталитическом элементе при рабочем токе в среде поверочной газовой смеси и пропорционально имеющейся концентрации.

После прогрева одинарного термокаталитического элемента отпираются электронные ключи (1), (3), а (2), (4) запираются, генерируется рабочий ток, который всегда ниже порогового, при этом исключается выдача ложного сигнала о превышении порога, для принятого процентного содержания от нижнего концентрационного предела распространения пламени (НКПР).

Узел регистрации обрыва термокаталитического элемента собран на операционном усилителе ОУЗ. При обрыве одинарного термокаталитического элемента на выходе операционного усилителя ОУЗ появляется высокий уровень, так как напряжение на первом (инвертируемом) входе, он оказывается подключенным на общий минус, через образцовый резистор R1, становится ниже задаваемого на второй (неинвертируемый) вход источником опорного напряжения ИОН(3). Сигнал об обрыве термокаталитического элемента поступает на узел отображения и передачи данных.

Напряжение на конденсаторе С1, которое снимается с повторителя, собранного на операционном усилителе ОУ1, сравнивается с запомненным напряжением на конденсаторе С2. При превышении порогового значения срабатывает компаратор, собранный на операционном усилителе ОУ4. На его выходе появляется высокий уровень. Сигнал о превышении порогового значения поступает на узел отображения и передачи данных.

Конденсаторы C1, С2 и диоды VD1, VD2 образуют запоминающий каскад.

При уменьшении значения падения напряжения на одинарном термокаталитическом элементе конденсатор С1 разряжается обратным током, через катод диода VD1, через электронный ключ (3) и выходные цепи повторителя напряжения на операционном усилителе ОУ1. Разряду конденсатора С2 препятствует электронный ключ (4).

Диод VD2 исключает быстрый разряд конденсатора С2 в моменты отпирания электронного ключа (4) и, соответственно, срабатывание компаратора на ОУ4.

Контроль за питающим напряжением осуществляет монитор питания.

Для устранения межкаскадного влияния и функционирования запоминающего каскада в сигнализаторе довзрывоопасных концентраций используются операционные усилители с входными токами не более 10 фемтоампер.

Заданное значение порогового напряжения на конденсаторе С2 сохраняется не менее 12 месяцев.

Необходимо отметить что уменьшение потенциала на конденсаторе С2 при его саморазряде приводит к уменьшению порогового значения напряжения и, соответственно, что немаловажно, к снижению концентрации обнаружения сигнализатором горючих газов и паров.

Хотя опорное напряжение задается прецизионным источником, значение падения напряжения на одинарном термокаталитическом элементе, при протекании через него тока, непостоянно (при отсутствии в анализируемом воздухе горючих газов и паров) и зависит от влияния совокупности изменяющихся внешних факторов (температура, давление, влажность, газовоздушные потоки), это влияние на термокаталитический элемент при проверке и калибровке одинаково для рабочего и порогового тока.

Блок-схема сигнализатора довзрывоопасных концентраций (ИСПОЛНЕНИЕ 2) изображена на Фиг. 3. При включении сигнализатора (активируется таймер - ключ (2) открыт, ключ (1) закрыт) и одновременном обдуве одинарного термокаталитического элемента поверочной газовой смесью, с известным процентным содержанием от НКПР, производится автоматическое формирование порогового значения падения напряжения на термокаталитическом элементе, начальное значение падения напряжения сформируется также автоматически, после прогрева (состояние ключей (1) и (2) сменится на противоположное) и помещения сигнализатора довзрывоопасных концентраций в среду с чистым воздухом. При этом пороговое и начальное значение падения напряжения при проверке и калибровке будут смещаться на одинаковую величину как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения при воздействии совокупности изменяющихся внешних факторов. Сигнализатор довзрывоопасных концентраций (ИСПОЛНЕНИЕ 2) не требует никаких регулировок, а степень старения термокаталитического элемента проявится только меньшим, зафиксированным и запомненным на конденсаторе С2, значением падения напряжения, без снижения чувствительности.

Блок-схема сигнализатора довзрывоопасных концентраций (ИСПОЛНЕНИЕ 3) изображена на Фиг. 4. При включении сигнализатора активируется таймер и отпираются электронные ключи (1), (4), ключ (2), (3) заперт. Конденсатор С2 через диод VD2 заряжается до уровня, задаваемого источником опорного напряжения ИОН (4). Это напряжение фиксировано и не изменяется, является контрольным, по уровню на 5-7% выше начального значения падения напряжения на одинарном термокаталитическом элементе при протекании рабочего тока в среде чистого воздуха, это значение принимается за ПОРОГ 1. Так как контрольное напряжение на конденсаторе С2 установится раньше, чем на конденсаторе С1 (необходимо время для прогрева термокаталитического элемента), не произойдет срабатывание компаратора на ОУ4 и выдача сигнала на узел отображения и передачи данных, при условии отсутствия в воздухе рабочей зоны минимального количества горючих газов и паров. Что позволяет проконтролировать воздушную среду перед дистанционной настройкой, например, группы стационарных сигнализаторов довзрывоопасных концентраций и в последующем, при необходимости, провести адресную проверку отдельных из них. Далее электронные ключи (1), (4) запираются, отпираются ключи (2), (3), происходит генерация порогового тока и запоминание порогового значения падения напряжения на термокаталитическом элементе конденсатором С2, это значение принимается за ПОРОГ 2. Затем электронные ключи (2), (3) запираются (ключ (4) остается запертым), отпирается электронный ключ (1) и начинается процесс измерения.

Сигнализатор довзрывоопасных концентраций, диффузионного (конвекционного) типа, не реагирует на сильные газовоздушные потоки и порывы ветра, это очень важно, если он установлен и используется на открытых площадках, в тоннелях, хранилищах, резервуарных парках и платформах. Так как начальное значение падения напряжения на одинарном термокаталитическом элементе ниже порогового, влияние сильных газовоздушных потоков и ветра приводит к его охлаждению и, соответственно, к уменьшению сопротивления и снижению значения падения напряжения на нем. Внешний охлаждающий фактор, действующий на одинарный термокаталитический элемент постоянно, автоматически учитывается при установке начального и порогового значения падения напряжения.

Так как рабочий и сравнительный чувствительный элементы включены последовательно, в смежные плечи моста, то исключение из схемы сравнительного чувствительного элемента позволяет вдвое снизить ток, необходимый для разогрева до нужной температуры одинарного термокаталитического элемента.

Рабочая реакционная камера, куда установлен одинарный термокаталитический элемент, не превышает 30 мм3, что требует ничтожно малого количества поверочной газовой смеси и воздуха. Это позволяет реализовать функцию дистанционной настройки и проверки стационарных сигнализаторов довзрывоопасных концентраций по месту монтажа, а переносных (индивидуальных) в труднодоступных и удаленных местах в процессе выполнения работ с помощью малогабаритных картриджей с воздухом или ПГС, находящихся под давлением.

Сигнализатор довзрывоопасных концентраций не критичен к сопротивлению термокаталитического элемента, не требуется его подборка, поэтому могут применяться термокаталитические элементы разных предприятий и фирм изготовителей.

1. Сигнализатор довзрывоопасных концентраций, состоящий из одинарного термокаталитического элемента, генератора стабильного тока, источников опорного напряжения, таймера, повторителя напряжения, электронных ключей, узла регистрации обрыва термокаталитического элемента, монитора питания, запоминающего каскада, компаратора превышения порога, узла отображения и передачи данных, отличающийся тем, что на термокаталитическом элементе формируется как начальное, так и пороговое падение напряжения, с плавающим изменяющимся значением.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что одинарный термокаталитический элемент одним выводом соединен с эмиттером выходного транзистора генератора стабильного тока и вторым входом повторителя напряжения, другим выводом - с образцовым резистором и первым входом операционного усилителя генератора стабильного тока и узла регистрации обрыва термокаталитического элемента.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что при включении в среде чистого воздуха активируется таймер, отпираются электронные ключи, отвечающие за генерацию повышенного тока и запоминание заданного порогового значения напряжения на конденсаторе, подключенном к первому входу компаратора превышения порога.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что пороговое значение напряжения на конденсаторе, подключенном к первому входу компаратора превышения порога, равно падению напряжения на одинарном термокаталитическом элементе при рабочем токе в среде поверочной газовой смеси и пропорционально имеющейся концентрации.

5. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что уменьшение потенциала на конденсаторе, подключенном к первому входу компаратора превышения порога, при его саморазряде, приводит к уменьшению порогового значения напряжения и, соответственно, к снижению концентрации обнаружения горючих газов и паров.

6. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что разряду конденсатора, подключенному к первому входу компаратора превышения порога, препятствует электронный ключ, отвечающий за запоминание заданного порогового значения напряжения.

7. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что напряжение на конденсаторе, подключенном ко второму входу компаратора превышения порога, сравнивается с запомненным пороговым значением напряжения на конденсаторе, подключенном к первому входу компаратора превышения порога, при превышении порогового значения срабатывает компаратор превышения порога, на его выходе появляется высокий уровень, сигнал о превышении порогового значения поступает на узел отображения и передачи данных.

8. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что при уменьшении значения падения напряжения на одинарном термокаталитическом элементе конденсатор, подключенный ко второму входу компаратора превышения порога, разряжается обратным током, через катод диода, электронный ключ, отвечающий за начало измерения, и выходные цепи повторителя напряжения.

9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что после прогрева одинарного термокаталитического элемента в среде чистого воздуха отпираются электронные ключи, отвечающие за генерацию рабочего тока и начало измерения, электронные ключи, отвечающие за генерацию повышенного тока и запоминание заданного порогового значения напряжения на конденсаторе, подключенном к первому входу компаратора превышения порога, запираются, генерируется рабочий ток, который всегда ниже порогового, при этом исключается выдача ложного сигнала о превышении порога для принятого процентного содержания от нижнего концентрационного предела распространения пламени.

10. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что для устранения межкаскадного влияния и функционирования запоминающего каскада используются операционные усилители с входными токами не более 10 фемтоампер.

11. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что при обрыве одинарного термокаталитического элемента на выходе операционного усилителя, узла регистрации обрыва термокаталитического элемента, появляется высокий уровень, так как напряжение на первом входе операционного усилителя становится ниже, чем на втором, которое задается источником опорного напряжения, сигнал об обрыве термокаталитического элемента поступает на узел отображения и передачи данных.

12. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, хотя опорное напряжение задается прецизионным источником, значение падения напряжения на одинарном термокаталитическом элементе, при протекании через него тока, непостоянно, при отсутствии в анализируемом воздухе горючих газов и паров, и зависит от влияния совокупности изменяющихся внешних факторов - температура, давление, влажность, газовоздушные потоки, это влияние на термокаталитический элемент при проверке и калибровке одинаково для рабочего и порогового тока.

13. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что при включении в среде чистого воздуха открыты электронные ключи, отвечающие за генерацию повышенного тока и запоминание заданного порогового значения напряжения, производится формирование заданного порогового значения падения напряжения на одинарном термокаталитическом элементе с учетом совокупности изменяющихся внешних факторов.

14. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что при включении и заданном рабочем токе открыт электронный ключ, отвечающий за запоминание порогового значения напряжения, и одновременном обдуве одинарного термокаталитического элемента поверочной газовой смесью, с известным процентным содержанием от нижнего концентрационного предела распространения пламени, производится автоматическое формирование порогового значения падения напряжения на самом термокаталитическом элементе.

15. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что начальное значение падения напряжения на одинарном термокаталитическом элементе при помещении сигнализатора довзрывоопасных концентраций в среду с чистым воздухом сформируется автоматически, после прогрева и смены состояния электронных ключей, отвечающих за запоминание порогового значения напряжения и за начало измерения.

16. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что ничтожно малый объем рабочей реакционной камеры, куда установлен одинарный термокаталитический элемент, позволяет реализовать функцию дистанционной настройки и проверки стационарных сигнализаторов довзрывоопасных концентраций по месту монтажа, а переносных, индивидуальных в труднодоступных и удаленных местах в процессе выполнения работ, с помощью малогабаритных картриджей с воздухом или ПГС, находящихся под давлением.

17. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что при включении питания в контролируемой среде производится контроль воздуха производственных помещений и рабочих зон на минимальное наличие горючих газов и паров.

18. Устройство по п. 17, отличающееся тем, что контроль воздуха производственных помещений и рабочих зон на минимальное наличие горючих газов и паров осуществляется подачей на первый вход компаратора превышения порога фиксированного контрольного напряжения, по уровню на 5-7% выше начального значения падения напряжения на одинарном термокаталитическом элементе при протекании рабочего тока в среде чистого воздуха.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к газовому анализу и может быть использовано в газоанализаторах для определения концентрации водородсодержащих горючих газов в окружающей среде и позволяет расширить диапазон измерения концентрации водородсодержащих горючих газов до 100 об.%.
Изобретение относится к аналитическому приборостроению, а именно к технологии изготовления чувствительных элементов термохимических (термокаталитических) датчиков горючих газов, и может быть использовано в газоанализаторах для контроля довзрывных концентраций взрыво- и пожароопасных газов и газовых смесей.

Изобретение относится к аналитической технике, предназначенной для анализа газовых сред, в частности к детектированию веществ, разделяемых в хроматографических колонках для их последующего изотопного анализа, и может быть использовано в газовой и нефтяной промышленности, энергетике, геохимии, гидрологии, экологии, аналитическом приборостроении при проведении высокоточных измерений концентраций органических газов, кислорода, газообразных оксидов и для определения изотопного состава углерода, водорода и азота в смесях органических газов.

Изобретение относится к газовому анализу и может быть применено при разработке приборов контроля взрывоопасных газов в окружающей среде. .

Изобретение относится к области газового анализа. .

Изобретение относится к способам измерения концентрации горючих газов в окружающей среде и может быть использовано для индикации в системах взрывопредупреждения и контроля степени взрывоопасности объектов.

Изобретение относится к области анализа газовых сред и может быть использовано для определения концентрации в кислородосодержащей среде, например в рабочих помещениях нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих предприятий, предприятий тепловой энергетики, химических заводов и др.

Изобретение относится к области анализа газовых сред. .
Наверх