Способ контроля работоспособности подогревного электролитического первичного преобразователя влажности газов

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<и>!004845 (о1) Дополнительное к авт. свид-ву1311М. Кл.з (22) Заявлено 151280 (21) 3216461/18-25

I сприсоедииеиием заявки МоG 01 М 25/56

Государственный комнтет

СССР по дмам нзобретеннй н открытиЯ (23) ПриоритетОпубликовано 150383 Бюллетень Йо 10 (33) УДК 533. 275 (0SS. 8) Дата опубликования описания 150383 (72) Автор! изобретения

Ю.Д.Лукомский вД ф, Киевский институт автоматики им.= 25 съезда- ЦЫ „Ст = a f

3 " : c,М

1 (71) Заявитель (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ПОДОГРЕВНОГО

ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ПЕРВИЧНОГО ПРЕОВРАЭОВАТЕЛЯ

ВЛАЖНОСТИ ГАЗОВ

1 2

Изобретение относится к техничес- кой физике, а точнее к средствам измерения влажности газов, и может быть использовано при изготовлении и эксплуатации подогревных электролитических первичных преобразователей влажности газов.

Известен способ контроля работоспособности подогревного электролитического первичного. преобразователя влажности-газов, включающий понижение напряжения питания нагревательной цепи преобразователя до значения, при котором гигроскопическая соль во влагочувствительном слое находится в состоянии ненасыщенного раствора, измерение параметра, отражающего массу этого раствора, и сравнение результата измерения с предварительно полученным в идентичных условиях результатом измерения такого же параметра при равенстве погрешности преобразователя предельно допускаемому значению, причем в качестве указанного параметра используют электрическое сопротивление влагочувст вительного слоя, связанное с массой содержащейся в нем гигроскопической соли. Использование электрического сопротивления влагочувствительного слоя в качестве параметра, отражаю" щего массу ненасыщенного раствора гигроскопической соли, и,в конечном счете, в качестве параметра работоспособности преобразователя обеспечива ет высокую точность контроля наиболее распространенных преобразователей с проволочными элеКтродами ив ма териала с низким электрическим соп- ротивлением (например, иэ серебра или платины7 при относительно ниэкоомных каналах связи, что обусловлено малым сопротивлением влагочувствй" тельного слоя 1 .

Однако при увеличении дистанционности контроля и соответствующем увеличении электрического сопротив» ления каналов связи между преобраэо20 вателем и пунктом контроля, а также при использовании для изготовления электродов материалов с высоким электрическим сопротивлением, например углеродных нитей, погрешность косвенного измерения. массы. ненасыщенного раствора гигроскопической соли путеМ измерения электрического сопротив-, ления влагочувствительного слоя воз, растает в связи с уменьшением доли этого сопротивления в общем электри.ческом сопротивлении цепи измерения, 1004845 в состав которой, кроме влагочувствительного слоя, входят электроды и соединительные провода, что приво» дит к снижению точности контроля работоспособности преобразователя. Наряду с этим реализация данного спосо- 5 ба контроля может быть осуществлена только при наличии дополнительного средства измерения, например моста переменного тока, что приводит к усложнению контролирующего устрой- 10 ства.

Следовательно, недостатками указанного способа контроля работоспособности подогревного электролитического первичного преобразователя влажности газов являются относитель но невысокая точность контроля работоспособности преобразователя с электродами из материала с высоким электрическим сопротивлением и при удалении преобразователя от места контроля, а также относительная сложность реализации способа в свя „ с необходимостью введения дополнительного средства измерения в состав устройства для контроля работоспособности преобразователя.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ контроля работоспособности подогревного злектролитического первичного преобразователя влажности газов, заключающийся в понижении напряжения питания нагревательной цепи преобразователя до значения, при ко-тором гигроскопическая соль во влагочувствительном слое находится в состоянии ненасыщенного раствора, измерении параметра, зависящего от массы этого раствора и сравнении результата измерения с предваритель- 4О но полученным в идентичных условиях результатом измерения такого же параметра при равенстве погрешности преобразователя предельно допускаемому значению, причем в качестве указанного параметра используют межэлектродную электрическую емкость, связанную с массой этого раствора и с массой содержащейся в нем гигроскопической соли.: Использование межэлектродной электрической емкости в качестве параметра, отражающего массу ненасыщенного раствора гигроскопической соли, обеспечивает независимость параметра работоспособности преобразователя от электрического сопротивления электродов и соединительных проводов, что приводит к повышению точности контроля работоспособности преобразователей с электродами высокого сопротивления и уменьшению 60 сечения проводов канала связи преобразователя с .контролирующим устройством(2).

Однако по мере увеличения длины канала связи и соответствующем увели- 5 чении электрической емкости между соединительными проводами происходит увеличение доли неинформативной составляющей в результирующем сигнале измерительной информации, что приводит к увеличению погрешности контроля работоспособности преобразователя по его межэлектродной электрической емкости. Кроме того, для реализации данного способа тоже необходимо введение дополнительного .средства измерения, например, моста переменного тока, в состав контролирующего устройства, что приводит к усложнению последнего.

Таким образом, недостатками указанного способа контроля работоспособности подогревного электролитического первичного преобразователя влажности газов являются низкая точность контроля при большой дистанционности и относительная сложность реализации в связи с необходимостью введения дополнительного средства измерения в состав устройства для контроля ра" ботоспособности преобразователя °

Целью изобретения является повышение точности и упрощение контроля работоспособности подогревных элект . ролитических первичных преобразователей влажности газов.

Поставленная цель достигается тем; что согласно способу контроля работоспособности подогревного электролитического первичного преобразователя влажности газов, заключающемуся в понижении напряжения питания нагревательной цепи преобразователя до значения, при котором гигроскопическая соль во влагочувствительном слое находится и состоянии не-. насыщенного раствора, измерении параметра., зависящего от массы раствора, и сравнении результата изме- рения с предварительно .полученным в идентичных условиях результатом измерения .такого же параметра при равенстве погрешности преобразователя предельно допускаемому значению, после достижения влагочувствительным слоем состояния ненасыщенного раствора повышают скачкообразно напряжение питания нагревательной цепи до номинального значения, а в качестве измеряемого параметра используют-температуру. которую измеряют после повышения напряжения до момента установления гигротермического равновесия влагочувствительного слоя.

Повышение напряжения питания нагревательной цепи преобразователя, например, скачкообразно до номинального значения, при пребывании гигроскопической соли в состоянии ненасыщенного раствора вызывает переходной процесс установления гигротермического равновесия влагочувствитель.

1004845

60 ного слоя, сопровождающийся изменением массы раствора до равновесного значения, и обеспечивает расширение номенклатуры информативных параметров, т.е. параметров, отражающих начальную (перед повышением напряжения) массу раствора во влагочувствительном слое. Таким параметром, в частности, становится температура влагочувствительного слоя в продолжение переходного процесса до момента установления ее равновесного значения, которое после этого отражает уже парциальное давление водяного пара в окружающем газе.

Измерение. параметра, зависящего !5 от массы раствора, в течение переходного процесса установления гигротермического равновесия влагочувствительного слоя и суждение о работоспособности преобразователя по переходной характеристике изменения ука» занного параметра предотвращает возникновение составляющей погрешности контроля от влияния параметров канала связи, характерной для измерений в статическом режиме, что приво дит к повышению точности дистанцион ного контроля работоспособности преобразователя. Эти операции при использовании температуры в качестве параметра, отражающего в интервале переходного процесса исходную массу раствора Во влагочувствительном слое, обеспечивают также возможность применения при контроле работоспособности .встроенного в гигрометр канала измерения температуры, предназначенного для измерения парциального давления водяного пара в равновесном режиме работы преобразователя, что приводит к совмещению функций этого 40 канала(измерения в равновесном режиме и контроля в переходном режиме и за счет этого обеспечивает упрощение способа контроля работоспбсобности преобразователя. 45

На чертеже представлены полученные при выполнении данного способа переходные характеристики Изменения температуры влагочувствительного слоя подогревного хлористолитиевого первичного преобразователя влажности газов в предельно допускаемом 1 и текущем 2 состояниях работоспособности.

Способ контроля работоспособности подогревного электролитическо о первичного преобразователя влажности газов пооперационно осуществляют следующим образом.

При эксплуатации преобразователя в момент равенства его погрешности предельно допускаемому значению понижают напряжение питания нагревательной цепи до значения, при котором гигроскопическая соль во .влагочувствительном слое находится в сос- 65 тоянии ненасыщенного раствора при фиксированных условиях. Затем повышают напряжение питания нагревательной цепи преобразователя, например, скачкообразно до номинального значения, при пребывании гигроскопической соли в состоянии ненасыщен- ного раствора и в течение переходного процесса установления гигротермического равновесия влагочувствительного слоя измеряют параметр, отражающий массу этого раствора. Пополученным згачениям строят переход» ную характеристику 1 изменения указанного параметра. В процессе очередного периода эксплуатации при текущем контроле работоспособности преобразователя снова понижают напряжение питания его нагревательной цепи .до значения, при котором гигроскопи ческая соль во влагочувствительном слое находится в состоянии ненасыщенного раствора при идентичных условиях.

Затем снова аналогично повышают напряжение питания нагревательной цепи преобразователя при пребывании гигроскопической соли в состоянии ненасыщенного раствора и в течение переходного процесса установления гигротермического равновесия влагочувствительнбго слоя снова измеряют параметр, отражающий массу этого раствора. По полученным данным снова строят переходную характеристику 2 изменения указанного параметра, сравнивают ее с предварительно полученной в идентичных условиях переходной характеристикой 1 и по результату сравнения судят о работоспособности преобразователя.

Пример выполнения данного способа контроля работоспособности подогрев ного хлористолитиевого первичного преобразователя влажности газов.

Сначала выполняют предварительные испытания преобразователя, включен-: ного. в схему гигрометра, т.е. пре» образователя с вторичным измерителЬным прибором, проградуированным в единицах влажности или температуры.

В качестве вторичного прибора может быть использован, например, самог пишущий мост или потенциометр. Рядом с испытываемым преобразователем устанавливают образцовый измеритель упругости водяного пара, например гигрометр точки росы или психрометр, а также измеритель температуры окружающего газа, и наблюдают за этими средствами при работе преобразовате- ля. В момент равенства погрешности испытываемого преобразователя предельно допускаемому значению. понижают напряжение питания его нагревательной цепи (например, путем отключения -электродов и резистивного на" гревательного элемента от источника питающего напряжения) до значения, 1004845

65 при котором гигроскопическая соль во влагочувствительном слое находится в состоянии ненасыщенного раствора.

Измеряют и фиксируют температуру и парциальное давление водяного пара (или относительную влажность) в окружающем газе. Затем скачкообразно повышают напряжение питания нагревательной цепи преобразователя, на, пример, до номинального значения.

Измеряют температуру влагочувствительного слоя в течение переходного процесса, т.е. от момента скачкообразного повышения напряжения питания и до момента установления гигротермического равновесия, определяе- 15 мого по стабилизации равновесной температуры, и по полученным результатам строят переходную характерис) тику изменения этой температуры.

Представленная на чертеже переход- gg ная характеристика 1 изображает изменение температуры влагочувствительного слоя подогревного хлористолитиевого первичного преобразователя влажности газов во времени (в минутах) при скачкообразном изменении напряжения питания электродов от 0 до 24 В, температуре окружающего воздуха 20 С и относительной влажности 55%. При использовании аналового регистрирующего измери тельного прибора операция измерения параметра и операция построения переходной характеристики его изменения выполняются одновременно.

Описанные операции выполняют С од-З ним преобразователем или с выборочной совокупностью преобразователей одного типа на заводе-изготовителе или на объекте внедрения преобразо вателей в начале их эксплуатации. 40

После этого восстанавливают запас гигроскопической соли во влагочувствительном слое и выводят преобразователь на режим дальнейшей эксплуатации. По истечении интервала вре-4$ мени, соответствующего минимальному значению ресурса преобразователя в данном режиме эксплуатации, выполняют текущий контроль работоспособности преобразователя. Для это-50 го понижают напряжение питания нагревательной цепи преобразователя до значения, при котором гигроскопическая соль во влагочувствительном слое находится в состоянии ненасы- . щенного раствора в условиях, идентичных условиям предварительных испытаний. Затем снова аналогичным образом повышают напряжение питания нагревательных цепей преобразователя. Иэмеряют температуру влагочувствительного60 слоя в течение переходного процесса и по полученным результатам строят переходную характеристику 2 установления гигротермического равновесия, соответствующую текущему состоянию работоспособности преобразователя.

После этого сравнивают данную переходную характеристику 2 с предварительно полученной переходной характеристикой 1, соответствующей предельно допускаемому состоянию работоспособности преобразователя.

Так как значение амплитуды повышения температуры на характеристике больше значения амплитуды .на предварительно полученной характеристике 1, преобразователь находится в работоспособном состоянии и его эксплуатацию следует продолжить. Через определенный интервал времени повторяют аналогичный цикл контроля работоспособности преобразователя. Если значение амплитуды повышения температуры на характеристике 2 равно значению амплитуды на предварительно полученной характеристике 1, преобразователь находится в предельно допускаемом состоянии работоспособности и дальнейшая эксплуатация его возможна только после регенерации массы гигроскопической соли во влагочувствительном слое. Если значение амплитуды повышения температуры на характеристике 2 ниже значения амплитуды на предварительно полученной характеристике 1, преобразователь находится в неработоспособном состоянии и значение измеряемой величины, определяемое по выходному сигналу такоro преобразователя, не достоверно.

В качестве параметра, используемого для построения переходной характеристики установления гигротермического равновесия влагочувствительного слоя,-кроме температуры, могут быть использованы также межэлектродное электрическое сопротивление и межэлектродная электрическая емкость преобразователя. Однако использование в качестве контролируемого параметра температуры влагочувствительного слоя предпочтительнее иэ-за возможности применения при контроле встроенного в гигрометр рабочего канала измерения температуры с вторичным прибором по своему прямому назначению, т.е. для измерения температуры, и дополнительно по новому функциональному назначению (для контроля работоспосОбности), что обеспечивает наиболее зиачительное повышение точности и .упрощение дистанционного контроля работОспособности преобразователя, приводит к расширению области применения данного способа контроля иа объекты с повышенной рассредоточенностью.

Данный способ контроля работоспособности подогревного электролитического первичного преобразователя влажности газов не имеет ограничений в применении. Однако наиболее целесообразным представляется исполь10

1004845

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 1872/54 Тираж 871 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4 эование его для контроля преобразователей, удаленных от вторичного прибора на значительное расстояние.

Лабораторные испытания подтверждают работоспособность предложенного способа контроля к показывают, что данный способ обеспечивает комплексность контроля, в том числег определение состояния работоспособности преобразователя по сиатеме "да.иет", оценку остатка ресурса работоспособного преобразователя беэ учета предшествующего режима эксплуатации и определение момента очередного контроля работоспособности; оценку прошедшего момента достижения погрешностью преобразователя, пребывающего в момент контроля в неработоспособном состоянии, предельно допускаемого значения, что крайне важно для оценки достоверности полученной с него кнФормации к моменту контроля.

Способ контроля работоспособности подогревного влектролитическога первичного преобразователя влажности газов., заключающийся в понижении напряжения питания нагревательной цепи преобразователя до значения, прк котором гигроскопическая соль во влагочувствительном слое находится в состоянии ненасыщенного раствора, измерении параметра, зависящего от массы этого раствора. и сравнении результата измерения с предварительно полученным в идентичных условиях результатом измерения такого же параметра при равенстве погрешности преобразователя предельно допускае10 .мому значению. о т л и ч а ю щ к йс я тем. что, с целью повышения .точности и упрощения контроля. после достижения влагочувствктельиым слоем состояния ненасыщенного раствора 5 повышают скачкообразно напряжение питания нагревательной цепи до номинального значения. а в качестве измеряемого параметра используют тем пературу. которую измеряют после повышения напряжения до момента установления гигротермического равновесия влагочувствительного слоя.

Источники информации..

5-принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 693212. кл. 601Й 27/26, 1976, 2. Авторское свидетельство СССР

Р 746273 ° кл..6 01 Й 25/56. 1979

i, прототйп).