Газоаналитическая система

Союз Советсиии

Социапистическии

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ASTOPCNOMY СВИДНИЛЬСтау

<п>939993 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 1 2.т 1 ..80 (21) 3221425123-26 с присоединением заявки № (5! )М. Кл.

001 M 7/00 Ьоударсткииый комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 30.06.82. Бюллетень № 24

Дата опубликования описания 30.06.82 (Я) УЛК 543.27 (088,8) (72) Авторы изобретения

С.И. Рудковский, П. Ф. Головченко В. Ф.. Микттчещщ ..-.С..Q.

А.А. Дашковский, B.A. Соколов и И.К. Изотова

li л

Киевское научно-производственное объ инение Аналитприбор

r (7!) Заявитель

{ 54) ГАЗОАНАЛИТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

Изобретение относится к аналитической технике и може быть использовано в автоматизированных системах газового анализа для управления технологическими процессами на предприятиях черной м 5 таллургии и химической промышленности.

Известно газоаналитическое устройство, содержащее последовательно соединенные смеситель, датчик и блж сравнения, блок, регулирования, вычислительный блок и коммутатор Pl).

Недостатком этого устройства являет ся то, что оно не может осуществлять анализ одновременно по двум каналам.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является газоаналитическая система, содер:кащея пробоотборник, подключенный к устройству пробс подготовки, смеситель, соединенный вы- io ходом с первичным поеобразователем, блок управления и коммутатор, установлен. ный на выходе газоаналитической систе мы 1,2).

Недостатком известной. :системы яв- " ляется то, что она может быть использована лишь для анализа медленно протекающих процессов, так как частота переключения входа измерительно-преобразовательного тракта с одного места отбора пробы к другому ограничивается необходимостью выполнения операций продувки (очистки) всего газового тракта от предыдущей анализируемой пробы и временем восстановления показаний первичного измерительного преобразователя or ну левого значения концентрации до любого значения в диапазоне преобразуемых величин, что является причиной погрешностей измерения концентрации.

Цель изобретения — повышение эффективности сисгемы за счет расширения функциональной возможности.

Укаэанная цель достигается темт что газоаналитическая система снабжена вторым пробоотборником, подключенным к устройству пробоподготовки, стабилизато

Микропроцессор 1 3 смонтирован из серийных элементов и содержит аналогоцифровой преобразователь 16,,установ40 ленный на входе микропроцессора и подключенный своим выходом к первому 17 и второму 18 регистрам экстремальных значенйй, выходы которых связаны с переключателем 19, с помощью которого

45 регистры 17 и 18 подключаются к первому блоку 20 умножения и к блоку 21 вычитания, выход zorororo соединен с вторым блоком 22 умножения.

Блок 14 управления на входе содержит датчик 23 экстремальных значений, подключенный входом к первому выходу микропроцессора, а выходом — к счетному и нулевому входам соответственно триг. геров 24 и 25, а к счетному входу триг 5 гера 26 и к единичному входу триггера

25 датчик 23 подключен через элемент

27 задержки.

3 9399 ром отношения расходов потоков, соединенным своими входами с устройством пробоподготовки, а выходами — с первыми входами смесителя, калиброванными кана, лами с переключающими клапанами, управ- 5 лякяцие входы которых подключены к первым выходам блока управления, вторые входы которого соединены с соответствующими входами коммутатора, и микропроцессором, первый вход которого свя- 10 зан с выходом первичного измерительного преобразователя, а второй вход - с соответствующим вторым выходом блока управления, подключенного третьими выходами к третьему H четвертому входам микропроцессора, один выход которого соединен с входом блока управления, а два других - с соответствующими входами коммутатора, при этом каждый выход стабилизатора отношения расходов дополни- э нительно через переключающий клапан калиброванного канапа подключен к соот ветствующему второму входу смесителя.

На фиг. 1 представлена блок-схема газоаналитической системы, на фиг. 2временная диаграмма.

Газоаналитическая система содержит пробоотборники 1 и 2, газовые тракты 3.

К 4, устройство 5 пробоподготовки, стабилизатор 6 отношения расходов потоков, смеситель 7, первый 8 и второй 9 калиброванные каналы с установленными на них переключающими клапанами

10 и 11, соответственно, первичный измерительный преобразователь 1 2, микропроцессор 13, блок 14 управления, комму

35 татор 1 5.

9е>> С

Блок 14 управления на одном из выходов содержит логические элементы и 28 и 29, входы которых соединены с нулевым и единичным выходами триггера

26 и с датчиком 23 экстремальных значений.

Установленный на выходе газоаналитичэской системы коммутатор 15 представляет собой схему, состоящую из двух простейших коммутаторов 30 и 31.

Выходы блока 14 управления соецннены с управляющими вхо цами от цельных узлов газоаналитической системы, а именно, единичный и нулевой выходы триггера

25 (вторые выходы) - с входами разрешения считывания коммутаторов 30 и

31 и вторым входом микропроцессора 13, т. е. с переключателем 1 9, единичный и нулевой выходы триггера 24 (первые выходы) - с входами управления переключающих клапанов 10 и 11, выходы двухвходовых логических элементов И 28 и

29 (третьи выходы) — с входами разрешения записи регистров 1 8 и 1 7 соответственно. Выходы гаэоаналитической сис темы обозначены 32 и 33, Основные обозначения на блок-схеме и на временной диаграмме, следующие.

А - исследуемый компонент в анализируемых газовых смесях первого и второго объектов исследования;

° — объемные содержания исА1i 01 следуемого компонента

Чд g и остального газа в

1 единице объема газовых смесей, поступающих соответственно от первого и второго пробоотборников 1 и 2 (после стабилизации) газоаналитической системы, -Q g0pqg — pBcxopbI ПОТОКОВ анали1 гэируемых проб на выходах стабилизатора от ношения расходов, Ц =Q1ÔêÖ2=Ù„+ß = -суммарный расход пото=сойм ка анализируемой ггробы на выходе смесителя, (.3-К) - отношение пневмосопро тивления калиброванно го канала к полному пневмосопротивлению газового тракта (в большинстве случаев выбирают К =0,9 и больше), 939998

\ .lO0" — искомые концентрации

А1 МА1Щ01 (в объемных процентах)

V компонента Л в первом

С= .1 00% и втором местах отбо2 ЧА МО ра пробы, 5 экстремальные значения суммарной концентрации

С А при подключении к смесителю 7 первого или второго калиброванных каналов 8 и 9 соответственно; управляющие сигналы на выходе датчика 23 экст ремальных значений, на переключение клапанов 10 и 11, разрешение записи в регистры 1 7 и 1 8, разрешение считывания результатов через коммута. 0 торы 30 и 31 на выходы

32 и 33 системы, начало работы системы в двухканальном режиме анализа, 25 время восста новления позаний первичного измерительного преобразователя после скачкообразного изменения концентрации ис-30 следуемого компонента на его входе примерно на (l-К) 100, частота переключения кла панов 35 временной интервал, в кс тором вычисляется CA временной интервал, в кэ тором вычисляется С А . с,, z"

< s,1ïåð, "зап

1eZ н 3CT

1

ПЕР 2- уст

Зад ст "5ад) 40

Газоаналитическая система работает следующим образом.

При подключении газоаналитической системы к пробоотборникам 1 и 2 в пер.вый 3 и второй 4 газовь е тракты посту45 пают потоки газов анализируемых проб, содержащие неизвестные концентрации

CA„, Сд (например, в объемных процентах) исследуемого газового компонента А.

Пройдя соответствующую обработку (фильм

50 рация, осушка и т. д) в устройстве 5 пробоподготовки, расходы Q< и Q потоков в первом и втором газовых трактах

3 и 4 выравниваются и стабилизируются стабилизатором 6 отношения расходов потоков 6„= Q< = сои М . Предполо55 жим, что, начиная с рассматриваемого момента, триггер 24 находится в единичном состоянии, в результате чего переключающие клапань 10 и 11, управляемые им, находятся в определенных положениях (фиг. 1), а именно, переключаюI щий;клапан 10 подключает первый калиЬрованный канал 8 к второму входу смесителя 7, а выход второго калиброванного канала 9 через переключающий клапан 11 подключен к выходу СБРОС.

В этом случае в суммарном потоке Q, формируемом на выходе смесителя 7 и поступившем на вход первичного измерительного преобразователя 1 2, процентное содержание С д суммарного газового компонента А возрастает (при Сд 7Сд ) фиг. 2)или убывает (при Сд < Сд ) и достигает экстремального значения

U +KVa f 3 1I "м "ах

Za ()>0=4+ с о о (+, (CA) КСА,) В соответствии с этим изменяются сигнал V ч д HB выходе nepw÷íÎÃÎ изм&» рительного преобразователя 12 и его цифровой эквивалент С д на выходе аналого-цифрового преобразователя 16, которые через время CqcT достигают

I I экстремальных значений V>A и С А соответственно. При этом срабатывает датчик 23 экстремальных значений, cm нал на выходе которого переводит триггеры 24 и 25 в нулевые состояния, в результате чего выполняются следующие операции: — формирование на выходе двухвходового логического элемента И 29 управляющего сигнала на запись в регистр 17 экстремального значеI ния ÕÀ — перевод триггера 25 в единичное состояние, что вызывает перевод переключателя 1 9 в положение (фиг. 1)(подключение выхода первого регистра 17 к входу ввода уменьшаемого С д, а выхода второго регистра 18 через первый блок 20 умножения на коэффициент К вЂ” к sxofl ду ввода вычитаемого К: С А блока 21 вычитания, » »формирование на выходе блока 21 вычитания разности С A — Kс- д а на выходе второго блока 22 умножения на коэффициент 4 (1-К окончательного результата С „=+ с С -C „) считываемого через открывшийся

l коммутатор 30 на выход 32 системы, 939098 8 ми производятся вычисления искомых кон нентраций С Ау, С A, вычислитель,ный алгоритм которых прост в реализации, - переключение клапанов 10 и 11 (подключение первого и второго калиброванных каналов 8 и 9 к kw ходу СБРОС и второму дополнитель ному входу смесителя 7 соответственно) .

Через время с д, триггеры 25 и 26 сигналом с выхода датчика 23 экстремальных значений через элемент 27 задержки переводятся в единичный и нуле - Ю вой состояния соответственно, в результате чего переключатель 19 устанавливаеч =я в положение, (на фиг. 1 пунктиром), на выходе блока 21 вычитания формирует

И ся разность С,д С р,д и с Выхода ВТ015 рого блока 22 умножения через открывшийся коммутатор 31 на выход 32 считывается Окончательный результат! и

С А -к(с м та) Применение предлагаемого изобретьния поаволяет осуществлять одновременный анализ газовых смесей, отбираемых от двух исследуемых объектов при пониженном расходе анализируемой пробы, необходимые мощности потоков, отбираемых от исследуемых объектов, почти в два раза меньше (точнее, в 2;К раза), в сравнении как с одноканальными системами, TBK и с системами с полным lIB реключением измерительного преобразовательного т 1акта, что позволяет применять менее мощные устройства пробоподготовки (побудители ра ходов, фильтры, регуляторы температуры, влажности и ,т. д.), что, в свою очередь, ведет к упрощению газоаналитнческой системы и повышению ее эффективности.

При перекхпочении клапанов 10 и 11 в суммарном потоке QÅÿ1 ßÐ qg = со формируемом на выходе смесителя 7 и поступившем на вход первичного измерительного преобразователя 12, процентное

@0 !ержание С р,д суммарного газового компонента Л уменьшается (при Сд1)

>Ср, что имеет место в данном приме-ЗО ре) или возрастает (при Сд1 < СА ) и достигает второго противоположного полюса экстремального значения

В соответствии с этим изменяются сигнал V на выходе первичного измерительного преобразователя 1 2 и его цифровой эквивалент С д, которые через время С уст- достигают экстреП ч мальных значений М д и С цд соотг ветственно, При этом вновь срабаты вает датчик 23 экстремальных значений, что вызывает выполнение аналогичных

Операций, с той лишь разницей, что вычислительные операции производятся с „ учетом скорректированного значенИя +$ записанного во второй регистр 18 эксэремальных значений и т. д.

При срабатываниях датчика 23 экстремалысых значений корректируются значеГ II 55 ния С д и С д в первом 17 и Втором 18 регистрах экстремальных значений, а во Временные интервалы с "у у между двумя его смежными срабатывания

Формула из обре те ния

Газоаналитическая система, содержащая пробос тборник, подключенный к устройству пробоподготовки, смеситель, соединенный выходом с первичным измеритель-. ным преобразователем, блок управления и коммутатор, установленный на Выходе газоаналитической системы, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности за счет расширения функциональной возможности, система снабжена вторым пробоотборником, подключенным K устройству пробоподготовки, стабилизатором отношения расходов потоков, соединенным своими входами с устройством пробоподготовки, а выходами— с первыми входами смесителя, калиброванными каналами с переключающими клапанами, управляющие входы которых подключены к первым выходам блока управления, вторые выходы которого соединены с соответствующими входами ко&мутатора, и микропроцессором, первый вход которого связан с выходом первичного измерительного преобразователя, а второй входс соответствующим вторым выходом блока управления, подключенного третьими выходами к третьему и четвертому входам микропроцессора, один выход которого соединен с входом блока управления, а два других - с соответствующими Входами коммутатора, при этом каждый Выход стабилизатора отношения расходов дополнительно через переключающий клапан ка9 939998 ) p либрованного канала подключен к соответ- 1. Авторское свидетельство СССР ствующему второму входу смесителя. % 734530, кл. G01 N 3/02, 1978.

Источники информапии, 2. Авторское свидетельство СССР принятые во внимание при экспертизе ¹ 664090, кл. 601 Й 7/00, 1978.

93c39c) 8

// с„ и ;лк 7

<пер

Падкл. 8глораго дапол. транта:/ rr cwecumenw 7

4е. 1

Счит4ание резулыата Сд

Е3 Б5 ЯЕ Й Е

CÚèmûÓñæue рауль ал а С,д ,ФСоставитель Н. Романникова

Редактор M. Голаковски Техред A. Ач Корректор А. Грипенко

Подписное

Заказ 4655/62 Тираж 887

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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