Газоанализатор многокомпонентный для селективного измерения концентрации хладонов в системах жизнеобеспечения

Область техники, к которой относится полезная модель
Газоанализатор предназначен для селективного и одновременного измерения концентрации двух хладонов в системах жизнеобеспечения объектов МО РФ, в которых могут одновременно находиться установки, например, холодильники, кондиционеры, системы пожаротушения и др., использующие различные типы хладонов. Селективность измерения должна быть очень высокой, чтобы обеспечивалась своевременная, однозначная идентификация неисправностей, вызывающих возможные утечки любого хладона.
Уровень техники
Полупроводниковые газоанализаторы
Принцип действия данных газоанализаторов основан на изменении поверхностного сопротивления полупроводника при воздействии анализируемого компонента смеси. Газоанализаторы на основе полупроводниковых сенсоров простые по конструкции, экономичные, дешевые, но имеют ряд недостатков, ограничивающих их применение в ответственных случаях применения, а именно:
- низкая селективность,
- низкая стойкость к воздействию агрессивных компонентов. Известен газоанализатор СИГМА-03 ГПСК07.00.00.000РЭ,
выпускаемый ООО «Промприбор - Р», г. Москва, который предназначен для измерения концентрации различных вредных веществ, в том числе и хладонов R12, R22, R113, R114B2, R125, R134A, R141B, R152, R407C и др. по выбору. В газоанализаторе используются полупроводниковые датчики, низкая селективность которых не позволяет производить одновременно раздельное измерение даже двух хладонов на одном объекте. Кроме того, полупроводниковые датчики на хладоны теряют свои параметры при наличии в анализируемой среде агрессивных веществ. Чувствительность газоанализатора СИГМА-03 недостаточна для применения в системах жизнеобеспечения объектов МО РФ.
Оптические газоанализаторы
Оптические газоанализаторы основаны на использовании зависимости того или иного оптического свойства анализируемой газовой смеси от изменения концентрации измеряемого компонента. Наибольшее распространение получили оптические абсорбционные газоанализаторы, основанные на селективном поглощении лучистой энергии в инфракрасной области спектра. Оптические абсорбционные газоанализаторы широко применяются для измерения концентрации газов, имеющих спектры поглощения в ближней и средней областях инфракрасного (далее - ИК) спектра. В связи с тем, что характерные линии поглощения хладонов расположены в дальней ИК области (8-10 мкм), имеется ряд технических проблем, затрудняющих создание газоанализаторов для измерения хладонов с высокими эксплуатационными характеристиками.
Осуществление полезной модели
Сущность полезной модели заключается в том, что в оптическом абсорбционном газоанализаторе осуществляется модуляция потока ИК - излучения только по линиям поглощения газов, находящихся в рабочей камере. При этом, газоанализатор приобретает функциональную стабильность нуля, то есть при отсутствии измеряемого газа в анализируемой газовой смеси измерительный сигнал равен нулю. Нет газа - нет сигнала, что важно при измерении малых концентраций газов, когда выходные сигналы приемников ИК -излучения также малы. Модуляция потока излучения по линиям поглощения осуществляется путем периодического изменения давления в рабочей камере, что вызывает изменение оптической плотности по линиям поглощения и появление сигнала в приемнике излучения, пропорционального концентрации измеряемого компонента. Установив на пути потока ИК - излучения несколько приемников излучения с оптическими фильтрами по линиям поглощения разных газов, получаем многокомпонентный газоанализатор.
Принцип действия многокомпонентного газоанализатора пояснен на функциональной схеме Фиг. 1. Газоанализатор содержит рабочую камеру 1, через которую пропускают анализируемую газовую смесь, источник ИК - излучения 2, создающий поток ИК - излучения 3, подключенный к источнику питания 5, окно 4, прозрачное для ИК - излучения в диапазоне длины волны поглощения анализируемого газа, оптические фильтры 6, 7, пропускающие излучение по характерным линиям поглощения измеряемых хладонов, приемники ИК - излучения 8,9, устройство преобразования сигналов 10, устройство индикации концентрации измеряемых компонентов 11, насос 12, осуществляющий подачу пробы в рабочую камеру 1 с целью повышения давления, ресивер 13, в котором создается повышенное давление, необходимое для быстрого заполнения рабочей камеры, насос 14, осуществляющий удаление пробы из рабочей камеры с целью понижения давления, ресивер 15, в котором создается пониженное давление с целью ускорения понижения давления в рабочей камере, электроклапаны 16, 17, 18, 19, осуществляющие коммутацию подачи пробы в газоанализаторе в соответствии с алгоритмом работы, датчик давления 20, предназначенный для контроля давления в рабочей камере, блок управления 21, обеспечивающий управление работой газоанализатора.
Работа газоанализатора производится путем периодического повышения и понижения давления в рабочей камере. Электроклапаны 16, 17, 18, 19 закрыты. Насос 12 создает в ресивере 13 повышенное давление. Насос 14 создает в ресивере 15 пониженное давление. Цикл модуляции происходит следующим образом: электроклапан 16 открывается и, за счет повышенного давления в ресивере 13, происходит быстрый подъем давления в рабочей камере 1. Стабилизация повышенного давления в рабочей камере 1 производится путем регулировки работы насоса 12 по сигналу от датчика давления 20. Далее клапан 16 закрывается и открывается клапан 18. Происходит быстрый спад давления в рабочей камере 1. Клапан 18 закрывается и открывается клапан 19. За счет пониженного давления в ресивере 15 происходит разрежение в рабочей камере 1. Стабилизация пониженного давления в рабочей камере 1 производится путем регулировки работы насоса 14 по сигналу от датчика давления 20. Клапан 19 закрывается и открывается клапан 17. Вследствие созданного разрежения в рабочей камере, происходит быстрое заполнение рабочей камеры анализируемой пробой. Клапан 17 закрывается. Далее цикл модуляции давления в рабочей камере повторяется.
Существенные признаки, характеризующие полезную модель
Таким образом, модуляция спектральных линий поглощения методом изменения давления в рабочей камере обеспечивает функциональную стабильность нулевых показаний газоанализатора в течение срока службы и повышение селективности измерений вследствие того, что нет модуляции полного потока излучения. Кроме того, газоанализатор устойчив к воздействию жестких внешних воздействующих факторов, так как в нем нет механических узлов для модуляции потока излучения, снижающих надежность газоанализатора, что существенно, исходя из условий применения. Устройство модуляции давления в рабочей камере одновременно осуществляет подачу анализируемой газовой пробы через рабочую камеру газоанализатора. Многокомпонентный газоанализатор освоен в производстве и выпускается серийно - газоанализатор КГС-Ф-01 (ИБЯЛ. 413411.005 ТУ часть 2).