АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ЗАГРЯЗНЯЮЩЕГО ВЕЩЕСТВА В ВОЗДУХЕ

Полезная модель относится к области экологии, в частности, для анализа воздуха и определения концентрации загрязняющего вещества.
Нефтехимические предприятия имеют огромное количество источников поступления вредных веществ в атмосферный воздух. Инвентаризация ряда источников и набор статистических данных показывают, что наблюдается колоссальный разброс данных по количественному и качественному содержанию компонентов. Поэтому подбор приборов (датчиков) для контроля качества выбросов представляет очень сложную задачу. Особенно сложным является достоверный анализ органических соединений в присутствии большого набора мешающих компонентов. Зачастую количественная нестабильность содержания токсикантов в выбросах требует применения одновременно нескольких приборов, что значительно увеличивает затраты на содержание автоматизированной системы контроля.
Проблемой также является наличие высоких и нестабильных во времени концентраций компонентов, анализ которых без разбавления невозможен.
Существует система разбавления, заключающаяся в установке зондов разбавления, используемых до газоанализатора (ОНД-90 Руководство по контролю источников загрязнения атмосферы, утв. постановлением Госкомприроды СССР от 30.10.1990 г.). Измерительный газ засасывается внутренним насосом из трубы выбросов и разбавляется 1/N, где N является константой
Точное определение фактора (кратности) разбавления всегда должно проводиться в реальных условиях протекания процесса. При этом кратность разбавления устанавливается, поверяется и не подлежит изменению.
Недостатком системы является невозможность определения загрязняющего вещества в том случае, когда реальное содержание измеряемого компонента выходит за установленные пределы максимума и минимума.
Наиболее близким к заявляемому является газоанализатор (патент №2340889), содержащий газовую линию, в которой установлен детектор и побудитель расхода, адсорбер-поглотитель, и газовую линию, соединенную с источником анализируемой газовой смеси, в который введены, по меньшей мере, две калиброванные по объему емкости, одна из которых установлена в газовой линии, в которой установлен детектор, а вторая установлена в газовой линии, соединенной с источником анализируемой газовой смеси, побудитель расхода, установленный в газовой линии, соединенной с источником анализируемого газа, управляемые запорные элементы для прерывания потока анализируемой газовой смеси через калиброванную емкость, установленную в газовой линии, соединенной с источником анализируемого газа, и переключатель потоков, осуществляющий поочередное подключение адсорбера-поглотителя и калиброванной емкости, установленной в газовой линии, соединенной с источником анализируемой газовой смеси, к газовой линии, в которой установлен детектор.
Газоанализатор обеспечивает возможность контролируемого разбавления концентрации измеряемых компонентов в анализируемой газовой смеси, вводимой в газовую линию, в которой установлен детектор. В результате такого разбавления происходит уменьшение концентрации измеряемых компонентов до величины, находящейся в диапазоне измерения газоанализатора. Это позволяет расширить диапазон измерения газоанализатора в сторону высоких концентраций.
Недостатком прототипа является то, что расширение измеряемого диапазона ограничено, существует погрешность измерения, для разбавления газовой смеси нет ввода чистого воздуха, в адсорбере-поглотителе используется сорбент, который не всегда стандартно поглощает газовую смесь, кроме того чем выше концентрация загрязняющих веществ, тем чаще нужно производить замену сорбента, а это приводит к повышению использования расходных материалов.
Задачей полезной модели является создание автоматического устройства для определения концентрации загрязняющего вещества в воздухе, позволяющей достичь следующего технического результата: неограниченное расширение измеряемого диапазона загрязняющих веществ за счет комбинированного включения разбавителей, уменьшение метрологической неопределенности, снижение использования расходных материалов.
Поставленная задача решается тем, что предложено автоматическое устройство для определения концентрации загрязняющего вещества в воздухе, содержащее газовую линию, соединенную с источником анализируемого воздуха, в которую последовательно соединены блок разбавления, газоанализатор, при этом согласно полезной модели выход газоанализатора соединен с блоком вычисления и управления, установленным с возможностью управляющего воздействия на блок разбавления, вход блока разбавления соединен с выходом источника анализируемой газовой смеси, и источником воздуха для разбавления газовой смеси, а выход блока разбавления соединен с газоанализатором, при этом блок разбавления представляет собой совокупность параллельно соединенных разбавителей с разными диапазонами разбавления, на входах и выходах разбавителей установлены управляемые электромагнитные клапана, соединенные с блоком вычисления и управления.
На фиг.1 представлена схема автоматического устройства, на фиг.2 показан подбор диапазона разбавления.
1
2
n
Автоматическое устройство содержит газовую линию 1, в которую последовательно установлены блок 2 разбавления, газоанализатор 3, блок 4 вычисления и управления. Устройство содержит источник 5 воздуха для разбавления газовой смеси, соединенный с входом блока 2 разбавления. Блок 4 вычисления и управления соединен с выходом газоанализатора и с блоком 2 разбавления для оказания управляющего воздействия. Блок 2 разбавления состоит из совокупности параллельно соединенных разбавителей P, P…P, входы и выходы в которые перекрыты управляемыми электромагнитными клапанами K, соединенными с блоком вычисления и управления.
Автоматическое устройство работает следующим образом. Анализируемый воздух из источника 6 анализируемого воздуха поступает в газовую линию 1, и поступает в блок 2 разбавления.
1
n
Блок разбавления представляет собой совокупность разбавителей, входы и выходы в которые перекрываются управляемыми электромагнитными клапанами. После блока разбавления монтируется стандартный газоанализатор с диапазоном измерения D от A до B. Результат измерения газоанализатора 3 подается на вход блока 4 вычисления и управления, который анализирует информацию и при необходимости подает сигнал на блок 2 разбавления. Разбавители P, …P имеют разные диапазоны разбавления, настроенные таким образом, что при достижения значений A+k% или B-k% блок вычисления и управления оказывает управляющее воздействие на электромагнитные клапана и переключает подачу измеряемой смеси на следующий больший или меньший разбавитель.
Подбор разбавителей осуществляется следующим образом. Диапазон измерения газоанализатора: D=B-A
ф
Диапазон измерения с учетом граничных значений с установкой границы равной k% от общего диапазона (фиг.2): D=D*(1-k/100)
При включении одного разбавителя коэффициент разбавления понятен и дополнительного вычисления не требует.
При превышении концентрации измеряемого газа свыше возможности максимального линейного разбавления, возможно подключение нескольких разбавителей параллельно.
При параллельном подключении расчет производится по следующей формуле:
0
1
2
n
1/Р=1/P+1/P+…+1/P
Таким образом, при наличии одного газоанализатора с диапазоном измерения D и набором разбавителей получаем значительное расширение измеряемого диапазона. При этом достигается неограниченное расширение измеряемого диапазона загрязняющих веществ за счет комбинированного включения разбавителей, уменьшение метрологической неопределенности.