全自動奧氏氣體分析儀的製作方法
2023-05-11 13:52:01
專利名稱：全自動奧氏氣體分析儀的製作方法
技術領域：
一種全自動奧氏氣體分析儀，用於氣體含量的分析，屬於物理大類中儀器分類。
奧氏氣體分析法是以化學吸收原理為基礎對混合氣體進行分析的分析方法之一，它作為較為經典的分析方法，有其準確、方便、價廉、結構簡單、易維修、對使用場所及周圍環境要求不高等特點，因而得到普遍應用，如實驗室、煤氣廠站、化肥廠、煙氣檢測等場合。奧氏氣體分析儀雖具備上述優點，但是也存在著缺點，如勞動強度高，操作過程重複動作頻繁、單調枯燥，操作周期長，測量時人為因素大。
本實用新型的目的就是提供一種在保留原奧氏氣體分析儀的優點的基礎上，可使測量、分析全部自動化並消除奧氏氣體分析儀上述缺點的全自動奧氏氣體分析儀。
奧氏氣體分析儀是針對兩種或兩種以上的混合氣體進行定量分析的儀器，它主要由一個計量瓶、若干個吸收瓶、瓶頸閥、儲液瓶及它們之間的連接管道等組成。在對兩種以上的混合氣體進行定量分析時，要根據氣體及吸收液的特性，按一定程序進行分析，有些氣體要進行多次吸收達到吸收終點時才能測定其含量。對於一些有腐蝕性的吸收液，操作時要非常小心，不能讓液體溢出瓶外，防止造成除測量精度以外的其它損失。根據以上特點，本實用新型均採取相應的方案。本實用新型是如下實現的全自動奧氏氣體分析儀在原奧氏氣體分析儀上增加了高位液槽、低位液槽、輸液泵、電磁閥門、管道、兩個差壓變速器。其中位於計量瓶上方的高位液槽通過管道、並聯的兩個流量不同的電磁閥門(兩者統稱上流閥)、管道與計量瓶上部相通，低位槽位於計量瓶的下方，通過管道、並聯的兩個流量不同電磁閥門(兩者統稱下流閥)、管道與計量瓶下部相通，低位槽經輸液泵、管道與高位槽相通，在計量瓶上部設有兩個高、低不同的液面觸點，觸點通過電路控制電磁閥門的開、關；差壓變速器設在計量瓶旁，其上兩個取樣管分別設在計量瓶上、下兩端，另一個差壓變速器置於計量瓶上部，其取樣管與計量瓶上部相通；若干個吸收瓶的瓶頸部分別設有高、低不同的兩個觸點；
在具體使用時，位於計量瓶上部的兩個高、低觸點通過電路控制上流閥的開、關，位於吸收瓶的瓶頸部兩個觸點通過電路控制下流閥的開、關。在需從計量瓶內待測氣體向某一吸收瓶灌入氣體時，打開該吸收瓶的瓶頸閥，然後由CPU(中央處理器)電路控制，關閉上流閥中流量小的閥門(S上小)，打開上流閥中流量大的閥門(S上大)，此時，下流閥處於關閉狀態。高位液槽內液體向計量瓶內注入液體，由於上流閥打開的是S上大，因此流量較快，當計量瓶內液面到達相對低的觸點時，觸點給CPU發出信號，CPU則發出指令，S上大關閉，S上小打開，使液體流量減小，緩流。這是為了防止液體流量大而發生溢出。當計量瓶內液面到達上部觸點(即瓶口觸點)時，觸點給CPU發出信號，CPU則發出指令，S上小關閉，此時可認為計量瓶內待測氣體全部進入到吸收瓶，在吸收瓶反應完後，通過CPU打開下流閥。下流閥根據流量的大、小，分為S下大、S下小。首先下流閥打開的是S下大，計量瓶內液體迅速流到低位液槽內並在瓶上方形成負壓，氣體從吸收瓶內流回計量瓶，當吸收瓶內液面到達上部相對低的觸點時，觸點給CPU發出信號，CPU則發出指令，S下大關閉，S上小打開，使液體流量緩流，當吸收瓶內液面到達上觸點(即瓶頸口)時，觸點給CPU發出信號，CPU則發出指令，S下小關閉，此時可認為吸收瓶內氣體全部返回到計量瓶內，這樣就完成了一次回收，回收後進行氣體定量。在本實用新型中，可在高位液槽內設置高、低不同位置的兩個觸點H上1、H上2；在低位液槽內設置高、低不同位置的兩個觸點H下1、H下2；當高位液槽內液面低於某一高度H上1時，H上1觸點給CPU發出信號，CPU則發出指令，輸液泵起動，將低位液槽內液體送到高位液槽直到液面達到H上2，H上2觸點給CPU發出信號，CPU則發出指令，輸液泵關閉。當低位液槽的液面低於某一高度(H下1)時，H下1觸點給CPU發出信號，CPU則發出指令，要求外部對系統補充液體，低位液槽液面到達H下2時，H下2觸點給CPU發出信號，CPU則發出指令，外部補充結束。
在上述步驟進行完畢後，就要進行在壓力平衡條件下的讀數以及吸收終點的識別，具體實施過程是這樣的兩臺高精度差壓變速器，其中之一是測取計量瓶的上端與底端的壓差，這壓差實際上就是計量瓶的液位高度值，通過計量瓶的圓截面積換算成液體的容積值，同時也就知上方氣體的體積值，因此，此壓差變速器(1號壓差變速器)直接影響儀器的最終結果的精度。如上所述，1號壓差變速器所顯示的液位為絕對液位值，與上方壓力大、小無關，而這樣測得氣體的體積與當時壓力條件有關(認為溫度恆定)，這就使氣體體積沒有可比性或者說使氣體的體積值複雜化了。為此設置2號壓差變速器和壓力平衡系統，它的任務是測取計量瓶上方與大氣的壓差值，實際上是測計量瓶上方的壓力，給氣體體積定量。當氣體全被送回到計量瓶內後，關閉瓶頸閥，2號壓差變速器測取上方壓力與大氣壓力差△P，如△P為正，則氣體為正壓，打開下流閥，釋放液體，隨氣體體積空間的加大，壓力下降，△P下降，直至△P＝0時，下流閥關閉，此時計量瓶內壓力與大氣壓力相等，從1號壓差變速器可取得液位值，也就是氣體體積值。如初始△P為負，則打開上流閥，調節△P，直至△P＝0，變可得知氣體體積值了。這種氣體體積值是在恆溫恆壓條件下進行的，因此是可比的，可進行運算。
對某一組分吸收終點的判斷，則是在這一組分吸收過程中要進行多次吸收，每一次吸收後可讀得殘留氣體的體積，將本次體積與上次記憶中氣體體積值進行比較，如其差值大於某一數值，則需繼續進行下一次吸收，直至差值為零或小於某一數值。最後一次所取得的氣體體積值為運算用數值，而某一數值取決於本系統的誤差值。以上各個數值的比較都由CPU來完成。
應用本實用新型，可使測量混合氣體中某一氣體的百分比全部自動化，減輕人的勞動強度及單調枯燥的工作過程。整個儀器分析時間緊湊，操作周期短，由於排除了人為因素，因而精度高；本實用新型對周圍環境要求不高，可適合條件差的地方使用應用範圍廣。
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明
圖1為本實用新型主視圖其中1、步進電機；2、滑輪；3、吸收瓶；4、光電檢測器；5、2號差壓變速器；6、高位液槽；7、計量瓶；8、電路控制櫃；9、低位液槽；10、輸液泵；11、1號差壓變速器；T1、計量瓶上觸點；T2、計量瓶下觸點；T5、吸收瓶上觸點；T6、吸收瓶下觸點；S、電磁閥門；
圖2為本實用新型電路圖其中框圖中D，步進電機；A，按鍵；X，顯示字符；M，模擬開關；SJ，數據存儲器；C，程序存儲器；GP16，印表機；Z，總線驅動器；P1.0～P1.4，上、下水電磁閥；P1.5，報警；INT1，水位下限報警；INT0，強制停止鍵；CA，差壓變速器；如圖1所示，本實用新型是在原有奧氏氣體分析儀上增加高位液槽、低位液槽、輸液泵、電磁閥門、管道、差壓變速器等附件而成，計量瓶(T1、T2)、吸收瓶(T5、T6)上部均有兩個觸點，且通過CPU來控制上流閥、下流閥的開、閉，從而完成計量瓶、吸收瓶之間氣體的轉換，而兩個差壓變速器則通過對計量瓶內氣體、液體壓力的測量，可使氣體體積處於可比狀態，整個測量過程由單片機進行控制與數據處理，通過調整軟體可適合不同情況的要求。在本實用新型前述中，吸收瓶液面的控制是通過觸點來實現的，但有些吸收液為化學藥品，可用觸點法。作為備用方案，可對吸收瓶採用光－電法，這主要是吸收液通常是深色液體，對光透射率有一定的限度，通過光－電可檢測出液體液位，其具體方案是可在若干個並列的吸收瓶一側設置兩個光電檢測器，兩個光電檢測器上、下設置高度位於吸收瓶的瓶頸部，光電檢測器可靠步進電機帶動在並列的吸收瓶的一側移動；這兩個光電檢測器相當於吸收瓶上兩個觸點，吸收瓶內液位分別到達上、下光電檢測器位置時，上、下光電檢測器分別給CPU發出信號，CPU則發出指令，使S下、S上關或開。在計量瓶的下部可設置T3、T4兩個高、低不同的觸點，T3是為最大取樣量，T4為放慢取樣速度，計量瓶內液面到達T3、T4時，T3、T4通過CPU來控制下流閥的關、開。因此全自動奧氏氣體分析儀可具備自動取樣的功能。本儀器還具備檢測功能，其方案是先從計量瓶開始，通過開下流閥，使計量瓶內形成負壓，跟蹤△P值，在一定時間內，如穩定，則不漏。如漏氣，則報警，以便檢修。計量瓶與其它吸收瓶相連，通過跟蹤壓差值變化來達到檢漏的目的。本儀器還可通過CPU控制，實現在生產線上的分析。
權利要求1.一種全自動奧氏氣體分析儀，主要由一個計量瓶、若干個吸收瓶、瓶頸閥及它們之間的連接管道等組成；全自動奧氏氣體分析儀其特徵在於在原奧氏氣體分析儀上增加了高位液槽、低位液槽、輸液泵、電磁閥門、管道、差壓變速器。其中位於計量瓶上方的高位液槽通過管道、並聯的兩個流量不同的電磁閥門、管道與計量瓶上部相通，低位槽位於計量瓶的下方，通過管道、並聯的兩個流量不同電磁閥門、管道與計量瓶下部相通，低位槽經輸液泵、管道與高位槽相通，在計量瓶上部設有兩個高、低不同的液面觸點；差壓變速器設在計量瓶旁，其上兩個取樣管分別設在計量瓶上、下兩端，另一個差壓變速器置於計量瓶上部，其取樣管與計量瓶上部相通；若干個吸收瓶的瓶頸部分別設有高、低不同的兩個觸點；
2.根據權利要求1所述全自動奧氏氣體分析儀，其特徵在於可在高位液槽內設置高、低不同位置的兩個觸點H上1、H上2；在低位液槽內設置高、低不同位置的兩個觸點H下1、H下2。
3.根據權利要求1所述全自動奧氏氣體分析儀，其特徵在於可在若干個並列的吸收瓶一側設置兩個光電檢測器，兩個光電檢測器上、下設置高度位於吸收瓶的瓶頸部，光電檢測器可靠步進電機帶動在並列的吸收瓶的一側移動
4.根據權利要求1所述全自動奧氏氣體分析儀，其特徵在於在計量瓶的下部可設置T3、T4兩個高、低不同的觸點。
專利摘要一種全自動奧氏氣體分析儀在原奧氏氣體分析儀上增加了高位液槽、低位液槽、輸液泵、電磁閥門、觸點、管道、差壓變速器等。計量瓶、吸收瓶上分別設有觸點；高位液槽、低位液槽等設置在計量瓶旁；在測量計量瓶內混合氣體中某一氣體組分而需將計量瓶、吸收瓶內液體相互轉換時，計量瓶、吸收瓶上的觸點給中央處理器發信號，通過中央處理器發指令可控制液體的轉換並通過差壓變速器準確測量待測氣體的體積，測出待測氣體的百分比。
文檔編號G01N7/00GK2151460SQ93207970
公開日1993年12月29日 申請日期1993年4月2日 優先權日1993年4月2日
發明者彭萬旺, 李衝, 張建敏, 陳慶, 劉學智, 劉玉華 申請人:煤炭科學研究總院北京煤化學研究所