Кондуктометрический анализатор

Кондуктометрический анализатор.
Полезная модель относится к измерительной технике, а точнее - к устройствам для определения содержания примесей в жидких и газообразных средах.
Известны кондуктометрические датчики, имеющие пластинчатые электроды, все пространство между которыми заполнено исследуемой средой (см. Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы М., «Энергия, 1978, с. 628-636).
Известен Кондуктометрический датчик, содержащий измерительные электроды и систему охлаждения (см. а.с. 611144, 1978). Солесодержание пара определяют по результатам измерения датчиком электропроводности конденсата пара по известной зависимости
(
где (3 -электропроводность конденсата пара, ( -солесодержание пара, Т -температура конденсата пара.
Паиболее близким техническим решением к полезной модели является Кондуктометрический датчик, содержащий измерительные электроды и систему охлаждения, в котором электроды выполнены в виде дисков, образующих измерительную ячейку, и расположены в термостате, в котором выполнены капилляры для подачи и отвода конденсата в ячейку, причем выходное отверстие отводящего капилляра расположено выше ячейки ( см. а.с. 958943, 1982).
МКИ G 01N27/02
Недостатком указанного устройства является низкая точность определения солесодержания пара, когда оно сначала быстро возрастает, а затем быстро уменьшается в широких пределах. Это бывает при переходе парогенерируюш;их установок в аварийный режим с последуюш,им возвратом к нормальному режиму. Солесодержание конденсата пара в ячейке датчика сначала быстро возрастает, а затем уменьшается, но медленнее, чем солесодержание контролируемого пара. Это приводит к завышению результатов определения солесодержания и не позволяет точно установить момент перехода парогенераторов от аварийного режима с очень высоким солесодержанием пара к нормальному. Причина заключается в недостаточной скорости промывки ячейки конденсатом пара при резком уменьшении солесодержания конденсата в широких пределах, например, в 1000 и даже в 10000 раз. Скорость промывки ограничена малой скоростью конденсации пара в охлаждаемом капилляре, что объясняется малыми значениями коэффициента теплоотдачи от пара к внутренней поверхности капилляра через пленку конденсата, имеюшую низкую теплопроводность.
Кроме того, в указанном устройстве отсутствует возможность проверки достоверности показаний датчика, размещенного в контролируемой среде-паре высокого давления, не прибегая к его демонтажу с места установки, что снижает точность измерений и увеличивает эксплуатационные затраты.
Задача полезной модели - повышение точности измерений и снижение эксплуатационных затрат.
Суш;ность полезной модели заключается в том, что кондуктометрический анализатор, содержаш;ий измерительные электроды и систему охлаждения, в котором электроды выполнены в виде дисков, образующих измерительную ячейку, и расположены в термостате, в котором
выполнены канилляры для подачи и отвода конденсата в ячейку, причем выходное отверстие отводящего капилляра расположено выше ячейки, снабжен емкостью с обессоленным дистиллятом, которая верхней своей частью соединена капилляром через электромагнитный клапан с анализируемым паром, а нижней частью - с входной частью кондуктометрической ячейки, размещенной за пределами парового пространства, выходная часть которой соединена капилляром через электромагнитный клапан с ячейкой с охлаждаемыми капиллярами и с капилляром, соединенным через электромагнитный клапан с баллоном с аргоном, причем открытие и закрытие электромагнитных клапанов происходит по сигналам трех реле времени, включенных последовательно, первое из которых срабатывает по сигналу измерительного моста, соответствующего предельно допустимому солесодержанию анализируемого пара, кроме того, при отключении предыдущего реле времени и закрывании подключенных к нему электромагнитных клапанов включается последующее реле времени, открываются подключенные к нему электромагнитные клапаны и остаются открытыми заданное время.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 анализатор изображен в разрезе, на фиг.2 - функциональная схема подключения реле времени к электромагнитным клапанам и к вторичному прибору-мосту, по щкале которого определяется солесодержание пара.
Основным элементом анализатора является охлаждаемый кондуктометрический датчик 1, в котором измерительные электроды 2 выполнены в виде дисков, образующих измерительную ячейку, и расположены в термостате, в котором выполнены капилляры 3,4 для подачи и отвода конденсата вячейку, причем выходное отверстие отводящего капилляра 4 расположено выше ячейки. Кондуктометрический датчик 1 помещается в контролируемую среду- пар. К ячейке датчика 1 подсоединены через капилляры 5,6,7,8,9 и электромагнитные клапаны 10,11 емкость с обессоленным дистиллятом 12 и баллон 13 со сжатым инертным газом-аргоном. Между электромагнитным клапаном 10 и емкостью 12 установлена кондуктометрическая ячейка 14 проточного типа. Емкость 12, баллон 13, электромагнитные клапаны 10,11 размещены за пределами парового пространства. Верхняя часть емкости 12 снабжена вентилем 15 для заливки обессоленного дистиллята и соединена капиллярами 16,17 через электромагнитный клапан 18 с анализируемым паром.
Электромагнитные клапаны 10,11 и 18 при отсутствии напряжения на катушках их исполнительных механизмов находятся в закрытом положении. Управление работой клапанов 10,11,18 осуществляется по сигналам трех реле времени Р1,Р2 и РЗ. Реле Р1 подключено к мосту, измеряющему солесодержание пара, электромагнитному клапану 11 и к реле Р2. Реле Р2 подключено к электромагнитным клапанам 10,18 и к реле Р1 и РЗ. Реле РЗ подключено к электромагнитному клапану 11 и к реле Р2.
Анализатор работает следующим образом.
Перед началом замеров через внутреннюю полость термостата охлаждаемого кондуктометрического датчика 1 пропускают охладитель. Исследуемая среда - пар, проходя через капилляры 3 и 4, конденсируется на их внутренней поверхности, а образовавшийся конденсат заполняет ячейку и замыкает пространство между электродами 2. После заполнения конденсатом межэлектродного пространства и капилляров 3,4 его избыток стекает через капилляр 4. Уровень конденсата устанавливается в капилляре 3 на высоте, соответствующей уровню расположения того конца капилляра 4, через который организован сток избытка конденсата. После установления в датчике указанного уровня конденсата пар поступает в датчик только через капилляр 3 и конденсируется на его внутренней поверхности. В дальнейшем измерения производятся по общеизвестной схеме, содержащей температурную компенсацию.
При быстром увеличении солесодержания контролируемого пара до значений, находящихся за пределами шкалы показывающего прибора, подключенного к датчику 1, например, при аварийных режимах работы парогенераторов, срабатывает контактная группа устройства сигнализации прибора и включает реле времени Р1. Реле Р1 срабатывает, его контакты подключают напряжение к катушке электромагнитного клапана 11, клапан 11 открывается и остается открытым в течение времени Т1. При этом аргон из баллона 13 по капиллярам 9,6 и 5 поступает в ячейку охлаждаемого датчика 1 и вытесняет конденсат пара с высоким солесодержанием из ячейки через капилляры 3 и 4. В ячейке остается лишь незначительная часть конденсата в виде пленки на ее внутренней поверхности и стенках капилляров. Это позволяет уменьшить время промывки ячейки и повысить таким образом точность измерений.
После истечения времени Т1 контакты реле времени Р1 отключают напряжение от катушки электромагнитного клапана 11 и этот клапан закрывается под действием возвратной пружины. В этот же момент другие контакты реле Р1 включают реле времени Р2, которое своими контактами обеспечивает подачу напряжения на катушки электромагнитных клапанов 10,18, открывание клапанов и пребывание в открытом положении в течение времени Т2.
Обессоленный дистиллят из емкости 12, расположенной выше, чем охлаждаемый датчик 1, стекает по капиллярам 8,7 и 5 в ячейку датчика 1, освобожденную от конденсата пара с высоким солесодержанием, и отмывает внутреннюю поверхность ячейки и капилляров 3 и 4 от остатков конденсата с высоким солесодержанием. Через некоторое время
солесодержание промывочного обессоленного дистиллята в ячейке становится равным по величине наименьшему значению по шкале показываюш;его прибора - моста переменного тока.
Принудительная промывка ячейки обессоленным дистиллятом позволяет обеспечить необходимый расход промывочной жидкости и произвести промывку намного быстрее, чем это было бы при промывке ячейки за счет конденсации пара в охлаждаемом капилляре 3, когда скорость конденсации ограничена. Это позволяет избежать завышения результатов определения солесодержания пара из-за неполноты промывки ячейки и повысить точность измерений.
После истечения времени Т2 контакты реле времени Р2 отключают напряжение от катушек электромагнитных клапанов 10 и 18 и клапаны закрываются. В этот же момент времени другие контакты реле Р2 включают реле времени РЗ, которое обеспечивает открытие электромагнитного клапана 11 и пребывание в открытом положении в течение времени ТЗ. Аргон из баллона 13 вытесняет промывочный обессоленный дистиллят из ячейки кондуктометрического датчика 1. После истечения времени ТЗ контакты реле РЗ отключают напряжение от катушки электромагнитного клапана 11 и клапан закрывается.Конденсат пара образуется на поверхности охлаждаемых капилляров 3,4 заполняет ячейку и по шкале показываюш;его прибора определяют солесодержание пара.
Вытеснение аргоном промывочного обессоленного дистиллята из ячейки позволяет избежать разбавления конденсата пара промывочной жидкостью в ячейке и повысить точность измерений.
Если в результате измерения окажется, что значение солесодержания пара находится за пределами шкалы показываюпдего прибора, то опять по сигналу прибора включается реле Р1, клапан 11, затем реле Р2, клапаны 10,18, затем реле РЗ, клапан 11. Повторяется описанный выше
процесс освобождения ячейки, отмывки, освобождения и измерения. Так будет продолжаться до тех пор, пока солесодержание контролируемого пара не уменьшится до значений, соответствующих шкале показывающего прибора.
Организация освобождения охлаждаемой ячейки от конденсата пара с высоким солесодержанием с последующей ее принудительной промывкой обессоленным дистиллятом и освобождением от промывочной жидкости в автоматическом режиме при резком увеличении солесодержания пара до недопустимых значений с последующим быстрым уменьшением в широких пределах позволяет не только избежать неполноты промывки ячейки, но и уменьшить время подготовки анализатора к новому измерению после промывки. Это повышает точность измерения и точность определения того момента, когда солесодержание контролируемого пара снизится до допустимых значений, что соответствует для парогенераторов началу возврата из аварийного режима работы к нормальному.
Размещенная за пределами парового пространства кондуктометрическая ячейка 14, через которзто проходит обессоленный дистиллят, поступающий на промывку ячейки с охлаждаемыми капиллярами, периодически подключается к показывающему прибору - мосту анализатора и позволяет производить контроль за достоверностью показаний охлаждаемого кондуктометрического датчика 1, не прибегая к его демонтажу.
Это позволяет повысить точность измерений и снизить эксплуатационные затраты.