УСТРОЙСТВО МОНИТОРИНГА ГОРЮЧИХ ГАЗОВ

Область техники, к которой относится полезная модель
Настоящая полезная модель относится к устройству мониторинга горючих газов и может быть использована, например, для индикации горючих газов из газовых реле силовых трансформаторов.
Уровень техники
Существуют различные конструкции устройств мониторинга горючих газов или газоанализаторов.
Так известен газоанализатор (патент РФ на полезную модель №96663 опубл. 10.08.2010), содержащий газочувствительные измерительные преобразователи, соединенные с микроконтроллером, и химические фильтры. Недостатком данного устройства является большая погрешность результатов его измерений.
Известен также прибор для индикации горючих газов (патент РФ на полезную модель №165120 опубл. 10.10.2016), содержащий ячейку газоанализатора, насос для подачи газа и микроконтроллер. Данный прибор выбран в качестве ближайшего аналога.
Недостатком данного прибора является его ограниченные функциональные возможности.
Раскрытие полезной модели
Задачей предлагаемой полезной модели является расширение арсенала технических средств путем разработки такого устройства, которое обеспечивало бы снижение погрешности измерений за счет автоматической продувки системы газовых магистралей и учета расхода газа. В качестве дополнительного результата достигается увеличение срока службы используемых газочувствительных преобразователей за счет сокращения времени воздействия анализируемых газов на активный слой этих преобразователей.
Для решения этой задачи и достижения указанного технического результата в настоящей полезной модели предложено устройство мониторинга горючих газов, содержащее основание, на котором практически вертикально установлен датчик уровня масла, вход которого является газовым входом устройства, а газовый выход через впускной клапан соединен с первым входом тройника, выход которого через первый мелкодисперсный фильтр подключен ко входу датчика расхода газа, газовый выход которого соединен со входом ячейки газоанализатора, выход которой через выпускной клапан соединен с выпускным выходом устройства, ко второму входу тройника подключена система продувки, электрические выходы датчика уровня масла, датчика расхода газа и ячейки газоанализатора соединены с соответствующими входами установленного на основании контроллера, первый и второй выходы которого подключены к управляющим входам впускного и выпускного клапанов.
Особенность устройства по настоящей полезной модели состоит в том, что система продувки может содержать насос, газовый вход которого через второй мелкодисперсный фильтр подключен к воздушному входу устройства, а выход через клапан продувки соединен со вторым входом тройника, при этом управляющие входы насоса и клапана продувки подключены к третьему и четвертому выходам контроллера.
Другая особенность устройства по настоящей полезной модели состоит в том, что контроллер может быть запрограммирован для выполнения следующих действий:
открывание впускного клапана по сигналу с датчика уровня масла, свидетельствующего о поступлении газа в этот датчик;
запоминание данных с датчика расхода газа и с ячейки газоанализатора после открывания впускного клапана;
открывание выпускного клапана и закрывание впускного клапана после упомянутого запоминания данных;
открывание клапана продувки и включение насоса для продувки устройства перед следующим циклом работы.
Еще одна особенность устройства по настоящей полезной модели состоит в том, что датчик уровня масла может быть выполнен емкостным и снабжен открываемым вручную дренажным клапаном, а в основании может быть предусмотрено соответствующее дренажное отверстие.
Краткое описание чертежей
Настоящая полезная модель иллюстрируется приложенными чертежами, на которых одинаковые элементы обозначены одними и теми же ссылочными позициями.
На фиг. 1 представлен общий вид возможной конструкции устройства по настоящей полезной модели;
на Фиг. 2 изображена условная схема газовых магистралей устройства по Фиг. 1.
Подробное описание вариантов осуществления
Как видно на фиг. 1, устройство мониторинга горючих газов по настоящей полезной модели собрано на основании 1, которое может быть выполнено металлическим или пластмассовым. Данное основание с собранным на нем устройством крепится, к примеру, на газовом реле силового трансформатора, предпочтительно в горизонтальном положении, хотя это и необязательно.
На основании 1 установлен датчик 2 уровня масла, вход которого является газовым входом 3 устройства, подключаемым к выходу газового реле силового трансформатора. Датчик 2 уровня масла установлен на основании 1 практически с вертикальным расположением его продольной оси. Специалистам понятно, что при креплении основания 1 в вертикальном или наклонном положении датчик 2 уровня масла размещается на соответствующем кронштейне, обеспечивающем его практически вертикальное (с точностью до примерно ±10°) положение. Датчик 2 уровня масла предпочтительно выполнен емкостным и снабжен открываемым вручную дренажным клапаном, а в основании 1 предусмотрено соответствующее дренажное отверстие (не показано на фиг. 1).
На основании 1 на отдельном кронштейне смонтированы впускной клапан 4, выпускной клапан 5 и клапан 6 продувки, который является частью системы продувки. Газовый выход датчика 2 уровня масла через впускной клапан 4 соединен с первым входом тройника 7, выход которого через первый мелкодисперсный фильтр 8 подключен ко входу датчика 9 расхода газа, газовый выход которого соединен со входом ячейки 10 газоанализатора, выход которой через выпускной клапан 5 соединен с выпускным выходом 11 устройства.
Клапаны 4-6 могут иметь любое выполнение, обеспечивающее срабатывание по внешнему сигналу. В качестве датчика 9 расхода газа может быть использован любой известный датчик расхода газа («газомер»), способный определять количество проходящего газа в единицу времени. Ячейка 10 газоанализатора может быть выполнена аналогично кювете с прикрепленными к ней оптическим и электрохимическим газочувствительными преобразователями ближайшего аналога.
Ко второму входу тройника 7 подключена упоминавшаяся система продувки, которая в данном случае содержит насос 12, газовый вход которого через второй мелкодисперсный фильтр 13 подключен к воздушному входу 14 устройства, а выход через клапан 6 продувки соединен со вторым входом тройника 7. Оба мелкодисперсных фильтра 8 и 13 обеспечивают защиту газочувствительных преобразователей в ячейке 10 газоанализатора от загрязнений, в частности от капель масла, которые могут поступать на газовый вход 3 устройства из газового реле. В принципе, система продувки может иметь и более сложное выполнение, например, содержать еще один насос на входе датчика 9 расхода газа.
Электрические выходы датчика 2 уровня масла, датчика 9 расхода газа и ячейки 10 газоанализатора соединены с соответствующими входами контроллера 15, который установлен на основании 1 (возможно, на отдельной плате). При этом первый, второй и четвертый выходы контроллера 15 подключены к управляющим входам впускного клапана 4, выпускного клапана 5 и клапана 6 продувки, а третий выход контроллера 15 подключен к управляющему входу насоса 12.
Контроллер 15 может быть запрограммирован для выполнения по меньшей мере следующих действий:
открывание впускного клапана 4 по сигналу с датчика 2 уровня масла, свидетельствующего о поступлении газа в этот датчик;
запоминание данных с датчика 9 расхода газа и с ячейки 10 газоанализатора после открывания впускного клапана 4;
открывание выпускного клапана 5 и закрывание впускного клапана 4 после запоминания данных с датчика 9 и ячейки 10;
открывание клапана 6 продувки и включение насоса 12 для продувки устройства перед следующим циклом работы.
Специалистам понятно, что контроллер 15 может быть запрограммирован и для выполнения любых дополнительных действий. К примеру, запомненные данные с контроллера 15 могут периодически либо по сигналу извне передаваться на внешние устройства с помощью соответствующих линий связи.
Работа устройства мониторинга горючих газов, соединенного с газовым реле силового трансформатора, осуществляется следующим образом.
При наличии в узлах внутри основного бака силового маслонаполненного трансформатора дефектов, вызывающих перегрев или электрические разряды, в трансформаторное масло выделяются горючие и иные газы. Эти газы, поступая в газовое реле, вытесняют заполняющее его в нормальном режиме трансформаторное масло, вызывают срабатывание газового реле и поступают на газовый вход 3 устройства. В результате скопившийся газ поступает в датчик 2 уровня масла. При этом электрический сигнал, формируемый газовым реле при его срабатывании, запускает (через контроллер 15) систему продувки для очистки магистралей перед измерениями и для самодиагностики.
После этого, контроллер 15 подает управляющий сигнал на впускной клапан 4 и выпускной клапан 5, открывая их. Газ из датчика 2 уровня масла проходит через мелкодисперсный фильтр 8 в датчик 9 расхода газа, сигнал с которого, указывающий расход проходящего газа, поступает в контроллер 15 и запоминается в его памяти. Далее газ проходит в ячейку 10 газоанализатора, где осуществляется определение наличия и качественного состава поступившего газа аналогично тому, как это происходит в ближайшем аналоге (патент РФ на полезную модель №165120). Соответствующие данные с электрического выхода ячейки 10 подаются в контроллер 15 и запоминаются в его памяти.
В случае ложного срабатывания газового реле или при недостаточном для анализа количестве газа в газовом реле датчик 2 уровня масла начинает заполняться маслом, что вызывает изменение сигнала с электрического выхода датчика 2. Под воздействием данного сигнала впускной клапан 4 и выпускной клапан 5 закрываются.
Если через датчик 9 расхода газа прошло достаточное для анализа количество газа, контроллер 15 подает управляющие сигналы на управляющие входы впускного клапана 4, закрывая его, и выпускного клапана 5, открывая его и выпуская газ в выпускной выход 11. Затем контроллер 15 подает сигналы на управляющий вход насоса 12, запуская его работу, и одновременно на управляющий вход клапана 6 продувки, открывая его. В результате воздух, поступающий из воздушного входа 14, продувает газовые магистрали устройства, выпуская газ в выпускной выход 11, для подготовки устройства к следующему циклу измерений. После продувки контроллер 15 отключает управляющие сигналы, приводя устройство в исходное состояние, т.е. закрывая клапаны 5 и 6.
Запомненные в памяти контроллера 15 данные могут подаваться на индикаторное устройство либо передаваться во внешнее устройство. При необходимости датчик 2 уровня масла может освобождаться от имеющегося в нем масла через дренажный клапан.
Таким образом, в устройстве по настоящей полезной модели, расширяющем арсенал технических средств, обеспечивается снижение погрешности измерений благодаря контролю уровня масла и расхода газа и за счет автоматической продувки газовых магистралей. Кроме того, достигается увеличение срока службы газочувствительных преобразователей, используемых в ячейке газоанализатора, за счет сокращения времени воздействия анализируемых газов на активный слой этих преобразователей.