Анализатор перегрева изоляционных материалов

, 1712791 01 К 1/ 51) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ У ВТОР У СВИДЕТЕЛ(71) Институт проблем энергосбереженияАН УССР, Специальное конструкторско-технологическое бюро с экспериментальнымпроизводством Института проблем энергосбережения АН УССР(54) АНАЛИЗАТОР ПЕРЕГРЕВА ИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение предназначено для обнаружения возникающих перегревов узловмашин и энергоустановок по выделениюаэрозолей с целью своевременного предотвращения развития перегрева и выхода изстроя оборудования. Цель изобретения -повышение точности и расширение функциональных возможностей устройства, Первичный измерительный преобразователь. Изобретение относится к технике газО- вого анализа и может быть использовано, в частности, в электроэнергетике, для обнаружения возникающих перегревоЪ узлов. машин и энергоустановок по выделению аэрозолей с целью своевременного предотвращения развития перегрева и выхода йз строя оборудования.;Изобретение может использоватьСя также как анализатор аэрозолей для контроля и управления технологическими процессами, сопровождающимися выделениями аэрозолей, наличие и величина концентраанализатора представляет собой ионизационный детектор аэрозолей, выполненный в виде герметичного корпуса, в котором последовательно по ходу потока газовой пробы установлены электроионизатор, камера рекомбинации ионов газа и измерительный электрод, Электроионизатор выполнен с возможностью ручного и автоматического регулирования интенсивности ионизации в зависимости от концентрации аэрозолей, что позволяет значительно расширить диапазон измерения, а также осуществлять самоконтроль и градуировку шкалы в относительных величинах уровней перегрева или в концентрациях аэрозолей при наличии в качестве поверочного средства лишь одной контрольной газовой пробы, в анализатор также включены коммутатор с электронным блоком управления, через которые осуществляется высоковольтное питание коронирующих игл электроионизатора, генератор импульсов с управляемым делителем частоты, результирующий счетчик с запоминающим регистром и дешифратором и панель индикации уровней перегрева. 1 з.п, ф-лы, 2 табл. 1 ил. ции которых характеризуют достижение соответствующей стадии технологического процесса, качество промежуточного или конечного продукта и пр,Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональных возможностей анализатора,На чертеже представлена блок-схема анализатора перегревов изоляционных материалов.Первичным измерительным преобразователем анализатора является детектор 1 аэрозолей, представляющий собой герметическую конструкцию, образованную корпусом 2, фланцем 3 с входом ввода газа и защитным кожухом 4 с выходом вывода газа, Внутри конструкции детектора 1 аэрозолей по-, следовательно по ходу потока газовой пробы размещены электроионизатор 5 с регулируемой интенсивностью ионизации, цилиндрический электрод 6 рекомбинации ионов газа и измерительный электрод 7, Электроионизатор 5 представляет собой де- ржатель 8 из изолированного материала со сквозными отверстиями, в которых закреплены 2 " полые коронирующие иглы 9, острые концы которых вводят в конусообразные сквозные отверстия пассивного электрода 10, соединенного с корпусом устройства. Измерительный электрод 7 выполнен в виде полого конуса, заполненного электропроводящим материалом 11, например металлической крошкой, Остроконечная часть измерительного электрода 7 имеет отверстия для отвода проанализированной газовой пробы и электрический вы, вод к измерительной схеме, Дляпериодической очистки или замены электропроводящего материала 11 предусмотре 1+1на сетчатая крышка 12, Из всех 2 коронирующих игл 9 одна игла постоянно подключена к высоковольтному выходу блока 13 питания, а остальные (2 - 1) иглы1+1объединены в (К+ 1) секциях по 1, 2, 4,2Кигл; каждая секция игл подключена к высоковольтному выходу источника 13 питания через коммутатор 14. Коммутатор 14 представляет собой два последовательно включенных блока: блок 15 ручной. коммутации и блок 16 автоматической коммутации. Блок 15 ручной коммутации содержит (1+ 1) двух- позиционных переключателей с нейтральным положением: перевод подвижного контакта в левое крайнее положение - управление коммутацией осуществляется через блок 16 автоматической коммутации; перевод подвижного контакта в нейтральное и в правое крайнее положение - ручная коммутация цепей питания коронирующих игл 9. Блок 16 автоматической коммутации содержит(Е+ 1) электронных ключей. Управляющие входы ключей, коммутирующих цепи питания секций коронирующих игл 9, содержащих 1, 2,2 игл, соединены соот 1(ветственно с выходами 2, 2 2 электронО 1 Кного блока 17 управления, В состав электронного блока 17 уп ра вл ения входят (и+ 1)-разрядный двоичный счетчик 18 и (1 + 1)-разрядный запоминающий регистр 19. Выходы 2".", 2".1+1 2".1,2 п параллельного кода двоичного счетчика 18 соединены соответственно с входами установки кода 20, 2"2 1, 2 запоминающего10 регистра 19, выходы которого являются и выходами электронного блока 17 управле- ния, Счетный вход электронного блока 17 управления - счетный вход счетчика 18 соединен с выходом генератора 20 импульсов.Измерительный электрод 7 соединен с одним входом электрометрического порогового усилителя 21 и через электронный ключ 22 - с корпусом устройства. Выход электро- метрического порогового усилителя 21 непосредственно соединен с управляющим входом электронного ключа 22 и с входом "Разрешение записи" запоминающего регистра 19, а через элемент. задержки 23 - с 15 входами "Сброс" двоичного счетчика 18электронного блока 17 управления и результирующего счетчика 24. Счетный вход результирующего счетчика 24 соединен черезделитель 25 частоты с выходом генератора20 20 импульсов. Выходы О, 2, 2 2, 2". электронного блока 17 управления соединены с входами установки коэффициента делителя частоты 25 соответственно на 32, 16,8 2, 1. Выходы параллельного кода25 22" результирующего счетчика 24 соединены с входом 2 .2" запоминающего регистра 26, выходы которого черездешифратор 27 соединены с информационными входами панели индикатора 28 уров 30 ней перегрева, Управляющий вход 29ручной установки интенсивности ионизации соединен с управляющими входамиблока 15 ручной коммутации и с входом установки коэффициента деления делителя 2535 частоты. Второй вход сравнения электрометрического порогового усилителя 21 соединен с входом 30 установки пороговогоуровня, управляющие входы дешифратора27 соединены с входом 31 установки отно 40 сительных значений уровней перегрева.В табл. 1 приведены логические связиуправляющих и информационных сигналовв анализаторе в общем случае; в табл, 2 -логические связи в действующем макете45 анализатора: количество коронирующих игл2 = 32, 1 = 4, стаявший разряд результирующего счетчика 2 = 32168, и = 15, количество индицируемых уровней перегревар =15,50 Устройство работает следующим образом.Работа устройства может быть рассмотрена на конкретном действующем макетеанализатора со следующими параметрами;55 количество коронирующих игл 32(к=4), однаиз которых постоянно подключена к высоко- .вольтному входу (Ч = -5 кВ) блока 13 питания, а остальные пятью секциями, в каждойиз которых электрически соединены 1, 2, 4,8 и 16 игл, подключаются через коммутатор30 35 40 45 50 55 14, имеющий пять управляющих входов 2, 2", 2, 2, 2, соединенные с аналогичными выходами запоминающего регистра 19. Счетчики 18 и 24 и результирующий регистр 26 имеют по 16 двоичных разрядов, старший разряд 2" = 2, максимальная емкость каждого счетчика Ммакс = 2" + 1 = 65535. Панель индикатора 28 уровней перегрева имеет табло с г 1 ятнадцатью ячейками, индицирующими пятнадцать уровней перегрева относительно контрольного уровня, принятого за 1,0.Перед началом работы в зависимости от специфики эксплуатации анализатора определяют количество и соотношение между уровнями перегрева, которые необходимо заложить в устройство, для чего через вход 31 в дешифраторе 27 устанавливают связи, обеспечивающие включение на табло индикатора 28 соответствующих ячеек уровней перегрева при формировании результирующим счетчиком 24 соответствующих кодов (табл. 2).Подлежащая анализу газовая проба поступает в детектор 1 аэрозолей через фланец 3 во входную полость электроионизатора 51 где газовая проба распределяется на 2 равных по расходам потока, проходящих через полые коронирующие иглы 9 и конусообразные сквозные отверстия в пластине пассивного электрода 10, При подаче на коронирующие иглы 9 высоковольтного напряжения -5 кВ от блока 13 питания в межэлектродных зазорах, образованных остриями коронирующих игл и внутренними полостями конусообразных отверстий в пассивном электроде 10, происходит ионизация истекающих из концов игл струй газовой пробы, причем происходит ионизация только тех струй потоков газовой пробы,которые истекают из коронирующих игл 9, подключенных к высоковольтному выходу источника 13 питания, Далее после прохождения через электроионизатор 5 ионизированные и неионизированные струи потока газовой пробы объединяются в общем потоке и проходят между обкладками электрода 6 рекомбинации ионов газа, где основная масса ионов газа, как наиболее легкой по отношению к заряженным частицам аэрозолей (на 2-3 порядка), силами электрического взаимодействия "вырывается" из потока газовой пробы и нейтрализуется на положительно заряженных (+100 В) обкладках электрода 6. Затем поток газовой пробы, в котором ионизированная фракция представлена в основном уже только заряженными частицами аэрозолей, проходит, через внутреннюю полость измерительного электрода 7, заполненного электроп роводящим 5 10 15 20 25 материалом 11, и далее, через отверстия в остроконечной части измерительного электрода 7 и защитного кожуха 4 - в магистраль сброса газовой пробы. Проходя через внутреннюю полость измерительного электрода 7, заряженные частицы аэрозолей разряжаются через электропроводящий материал 11 на стенки электрода 7. При накоплении на измерительном электроде 7 величины заряда, соизмеримого с величиной уставки порогового уровня электрометрического порогового усилителя 21, последний срабатывает и формирует на своем выходе импульсный управляющий сигнал, в результате чего происходит срабатывание электронного ключа 22 и разряд через него измерительного электрода 7 на корпус, а также запись значений кода разрядов 2" 2" счетчика 18 в запоминающий регистр 19 электронного блока 17 управления и кода разрядов 22" результирующего счетчика 24 в результирующий запоминающий регистр 26.Этим же управляющим сигналом после прохождения его через элемент 23 задержки производится сброс показаний счетчиков 18 и 24 - счетная схема подготовлена и начинает измерение следующего временного интервала, обратно пропорционального концентрации аэрозолей и т.д.При временных интервалах, характеризующихся числовыми значениями кода счетчика 18, меньшими 2" (большие концентрации аэрозолей), все ключи блока 16 автоматической коммутации находятся в разомкнутом состоянии, а, следовательно, и все (М + 1) секции, объединяющие (2 - 1) коронирующие иглы 9, отключены от блока 13 питания, под высоковольтным напояже+нием находится только, одна из 2 игл, подключенная к блоку 13 питания напрямую, минуя коммутатор 14, В этом случае интенсивность ионизации газовой пробы составляет 1/2 часть от максимальной,1+ 1Аналогично при временных интервалах, характеризующихся числовыми значениями кодов результирующего счетчика, больших 2 (малые концентрации аэрозолей), отноп сительные значения количества игл 9, подключенных к блоку 13 питания, к общему количеству игл изменяются в пределах от 1/2 до 1,0 (от 1/32 до 1,0), Для сохранения единства измерений при различных интенсивностях ионизации в соответствующее число раз изменяется коэффициент деления импульсной последовательности, поступающей с выхода генератора 20 импульсов через делитель 25 частоты в результирующий счетчик 24, а именно от 2 до 1,0. Окончание каждогоЕ+ 11712791 7временного интервала фиксируется импульсной посылкой, разрешающей считываниекодов из счетчиков 18 и 24 в запоминающиерегистры 19 и 26 соответственно. Результат гизмерения фиксируется в результирующемзапоминающем регистре 26 до вычисленияследующего временного интервала и черездешифратор 27 индицируется на панели индикатора 28 индикации уровней перегрева(большему числовому значению кода результирующего счетчика 24 соответствуетменьшее относительное значение уровняперегрева и наоборот, см. табл. 2).В анализаторе предусмотрена также иручная установка интенсивности ионизации, выполняемая с условно обозначенноговхода 29. В этом случае подвижные контакты всех ключей блока 15 первоначально устанавливаются в нейтральные положения, азатем, в зависимости от необходимой степени ионизации, подвижные контакты соответствующих ключей устанавливают вкрайние правые положения.Изменение интенсивности ионизации взависимости от концентрации аэрозолей 25выполняет функцию автоматической установки диапазоне изменений, что расширяетфункциональные возможности устройства.Уменьшение интенсивности ионизациипри измерении больших концентраций позволяет "растянуть" соответствующие имвременные интервалы, что значительно снижает относительную погрешность измерений, вызываемую "размыванием" границвременного интервала порога срабатывания,Возможность ручного и автоматического дозированного разбавления входной газовой пробы (реакция выходного сигнала.детектора, аэрозолей однозначна на разбавление входной газовой пробы газом, не содержащим аэрозоли, или уменьшениеинтенсивности ионизации в одних и тех жеотношениях) позволяет выполнять настройку и калибровку шкалы прибора по одной 45контрольной смеси; при широком диапазоне измеряемых концентраций испольэоватьнаиболее оптимальный режим работы измерительного тракта измерительный электрод - электрометрическое пороговое 5 Оустройство,Формула изобретения1. Анализатор перегрева изоляционныхматериалов, содержащий детектор аэрозолей, включающий в себя последовательноустановленные электроионизатор, электрод рекомбинации ионов газа, соединенный с одним выходом блока питания детектора аэрозолей, и измерительный электрод, а также индикатор, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей анализатора, в него введены коммутатор, блок управления, электронный ключ, генератор импульсов, делитель частоты, пороговый усилитель, элемент задержки, счетчик, запоминающий регистр и дешифратор, причем электроионизатор содержит 2 полых ко+1ронирующих игл, подключенных через коммутатор к высоковольтному выходу блока питания детектора аэрозолей, измерительный электрод соединен через электронный ключ с шиной общего потенциала устройства, а непосредственно - с первым входом электрометрического порогового усилителя, второй вход которого соединен с входом установки порогового уровня, выход электрометричеСкого порогового усилителя соединен с управляющим входом электронного ключа и с входами разрешения записи празрядного запоминающего регистра и блока управления, счетный вход которого связан с выходом генератора импульсов, подключенного к первому входу делителя частоты, выход которого связан со счетным входом счетчика, выходыкоторого подключены к входам запоминающего регистра, вход "Сброс" счетчика связан с входом "Сброс" блока управления и через элемент задержки подключен к выходу электрометрического порогового усилителя, выходы запоминающего регистра подключены через дешифратор к индикатору, управляющие входы коммутатора и делителя частоты соединены с выходами параллельного кода блока управления и с входом ручной установки интенсивности ионизации.2. Анализатор по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в блоке управления счетный вход является Счетным входом (о+ 1.разрядного двоичного счетчика, выходы 2", 2" +", 2" параллельного кода (и + 1)-разрядного двоичного счетчика соединены соответственно с входами 2, 22 (К + 1)-разряодного запоминающего регистра, выхода 2, 2, .2 которого являются выходами параллельного кодаблока управления, вход разрешения записи электронного блока управления соединен с аналогичным входом(М+ 1)-разрядного запоминающего регистра, а вход "Сброс" блока управления является входом сброса (и + 1)-разрядного двоичного счетчика,1712791 10 9 таблица 1 Логические связи узлов анализатора О; С 2 2" 1 Н, сг 2 ай;с 2 2 БЯ; В общем видеДля макета Числовые значения кодав счетчике 18И; Я,с 2 2"ай;с 2 п2 (ьн 2 к е2 4 йв1,О ь з2 зв 2 2 11 з с 2ке2 О В общемвиде Интенсивность ионизациипо отношению к максимальной Иь2 Офа 2 О.и-ь2 Ог.ь 1,О Дли макета Значение коэффициентаделения частоты В общемвиде к2 2 2 и 2 з 1,О 1,0 2" Для макета табпима 2Соответствие выкодных значений кода результирующего счетчика 24 относительным значениямуровней перегрева 1 дпя макета) фВ ьсЧисловыезначения результирующего счетчика 24 Ивнев 10 11-20 .256-511 512"767 766-1023 1024-1279Относительные значения уровней перегрева Более 100 59Индицируемые на панели индикатора 28 1260-204716364-49151 Более 49152 2,0 1,5 О 0,8 05Шарош оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 аз 529 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по-изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва,Ж, Раушская наб 4/5