Устройство для определения температуры точки росы дымовых газов

Полезная модель относится к области приборостроения и может быть использована в автоматизированных системах управления режимами работы котельных агрегатов для поддержания оптимальной температуры дымовых газов на выходе котла, с целью предупреждения выпадения кислотосодержащего конденсата внутри дымовой трубы и в системах контроля вредных выбросов в атмосферу.
Известно “Устройство для определения точки росы дымовых газов” патент SU 1330531 A1 G01N 25/68 от 15.08.1987 г., содержащее чувствительный элемент в виде точечной подложки, который установлен в центре торца электрода, представляющего собой проходящий через камеру охлаждения полый цилиндр, в котором установлен нагреватель, при этом второй электрод выполнен в виде подпружиненной иглы, находящейся в контакте с поверхностью чувствительного элемента.
Недостатком этой конструкции является ненадежность в эксплуатации в потоке загрязненных газов вследствие деформации и коррозионного разрушения пружины и электрода, находящегося в контакте с поверхностью чувствительного элемента.
Известен “Способ определения температуры точки росы” патент RU 2316758 C2 G01N 25/68 от 10.02.2008 г., заключающийся в том, что температуру охлаждаемой поверхности фиксируют при выпадении конденсата, отличающийся тем, что термоэлектрический преобразователь плавно охлаждают до появления на его поверхности конденсата, пропуская через него ток и используя его в режиме элемента Пельтье, температуру охлаждаемой поверхности термоэлектрического преобразователя измеряют этим же термоэлектрическим преобразователем, используя его в режиме элемента Зеебека, периодически и кратковременно обрывая линию тока, температуру термоэлектрического преобразователя при выпадении конденсата, температуру точки росы фиксируют по аномальному изменению перепада температуры, регистрируемое аномальное изменение перепада температуры при выпадении конденсата обеспечивают выбором оптимального соотношения площади конденсирующей поверхности термоэлектрического преобразователя и его массы.
Недостатком данного способа является большой расход энергии, необходимый для работы термоэлектрического преобразователя и требования соблюдения оптимального соотношения площади конденсирующей поверхности термоэлектрического преобразователя и его массы.
Известен “Способ и устройство для измерения температуры точки росы” Патент RU 2186375 C2 G01N 25/68 от 27.07.2002 г., заключающийся в измерении температуры охлаждаемого влагочувствительного элемента, измерении параметров сигнала на выходе измерительной схемы и определении точки росы по резкому изменению параметров сигнала на выходе измерительной схемы, отличающийся тем, что измеряют температуру с помощью влагочувствительного элемента, на поверхность которого нанесено гидрофобное покрытие, причем температурную характеристику влагочувствительного элемента, включенного в измерительную схему, юстируют по опорному датчику температуры.
Недостатком данного способа является необходимость в химически инертном и износостойком гидрофобном покрытии, а также невозможность работы при высоких температурах, т.к. при достижении точки Кюри пьезоматериалы теряют пьезоэлектрический эффект.
Наиболее близким к заявленному устройству является “Устройство для определения точки росы” Патент RU 2046329 C1 G01N 25/68 от 20.10.1995 г., содержащее корпус с камерой охлаждения  конденсационной поверхности, образованной торцевыми поверхностями центрального и внешнего электродов и поверхностью чувствительного элемента, расположенного между электродами, измеритель температуры конденсационной поверхности, причем внешний электрод выполнен в виде проходящего через камеру охлаждения полого цилиндра, в котором расположен нагреватель, отличающееся тем, что центральный электрод выполнен в виде установленного внутри внешнего электрода по его оси стержня, а чувствительный элемент в виде кольца, расположенного между стержнем и полым цилиндром.
Недостатком этого устройства является соприкосновение измерительных контактов со струей дымовых газов и пленкой конденсата, что приводит к их деформации, электрохимическому и абразивному износу, при часто повторяющихся циклах конденсации и испарения
Технический результат использования заявляемого технического решения заключается в повышении долговечности датчика.
Технический результат достигается тем, что электрическая схема датчика отделена от химически активных дымовых газов диэлектрической пластиной, которая является частью корпуса датчика. Чувствительный элемент представляет собой комбинацию термометра и плоского конденсатора, расположенных внутри корпуса датчика, на принудительно охлаждаемой диэлектрической пластине. Сторона диэлектрической пластины, обращенная к дымовым газам, является конденсационной поверхностью, и химически активные дымовые газы и конденсат взаимодействует только с диэлектрической поверхностью, а диэлектрические материалы, например стекло, химически инертны, не подвержены электрохимическому разрушению и лучше противостоят абразивным частицам дымовых газов за счет высокой твердости.
Сущность полезной модели поясняется чертежом Фиг.1.
Датчик состоит из металлического корпуса 2, частью которого является диэлектрическая пластина 1. На внутренней стороне Б диэлектрической пластины 1 размещены обкладки конденсатора 3 и термометр 5. Через трубу 4 подается чистый воздух, который охлаждает диэлектрическую пластину 1.
Датчик работает следующим образом.
Часть корпуса датчика 2 с диэлектрической пластиной 1 помещается в поток горячих дымовых газов 6. Дымовые газы нагревают диэлектрическую пластину 1 с наружной стороны А. Температура пластины измеряется термопарой 5, размещенной на внутренней стороне Б пластины 1. Как только прекращается повышение температуры диэлектрической пластины 1, температура диэлектрической пластины достигла температуры дымовых газов. В этот момент измеряются параметры конденсатора 3. Далее начинается подача воздуха охлаждения 7 через трубу 4, который охлаждает диэлектрическую пластину 1 с внутренней стороны Б. Как только температура наружной поверхности Б диэлектрической пластины 1 достигнет точки росы дымовых газов, на ней начнет образовываться конденсат, который изменит параметры конденсатора 3. В момент резкого изменения параметров конденсатора 3 с помощью термометра 5 фиксируется температура, при которой произошло образование росы на поверхности диэлектрической пластины 1. Это будет температура точки росы дымовых газов. Далее отключается подача воздуха охлаждения 7, дымовые газы 6 нагревают диэлектрическую пластину 1, в результате чего конденсат с диэлектрической пластины 1 испаряется, после чего датчик готов к следующему циклу измерений.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - конструкция датчика точки росы дымовых газов, где
1 - Диэлектрическая пластина;
2 - Корпус датчика;
3 - Обкладки конденсатора;
4 - Труба подвода воздуха охлаждения;
5 – Термометр;
6 - Дымовые газы;
7 - Воздух охлаждения.