Способ контроля состава рабочей среды и устройство для его осуществления

(11) 20022351 Х 1 22 19) 51) РЕТЕН Е ТКНТУ Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам 1(76) Козлов Петр Никитьевич; Румынский Александр Александрович(84) СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОСТАВА РАБОЧЕЙ СРЦЗЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(67) Ислользование: для контроля состава рабочей среды в устройствах автоматического регулирования технологических процессов в черной металлургии, химической лромышленности и тд Сущность изобретения: в способе контроля состава рабочей среды текучую среду используют в качестве носителя лробьл Отбор последней осуществляют путем непрерывной подачи текучей среды через зону отбора, Текучую среду леред подачей в зону отбора подвергают магнитной обработке. В устройстве для контроля состава рабочей среды направляющий канал расположен соосно латрубку зазора пробы рабочей среды и снабжен по меньшей мере одним зжектором, Последний имеет сопло, смонтированное на заданном расстоянии от входного отверстия латрубка забора лробы. Зжектор может быть снабжен рядом сопел. Патрубок забора проб снабжен смонтированной в его входном отверстии сменной вставкой. Направляющий канал может быть снаб-. жен рядом зжекторов. Эжекторы смонтированы параллельно или последовательно. Устройство снабжено смонтированиым между емкостью для носителя и направляющим каналом средством для магнитной обработки носителя Анализатор снабжен датчиком контроля лараметров состава рабочейсреды. Осл,ф-лы. 9 зл. ф-лы,7 ил.Изобретение относится к области исследования материалов путем определения их химических свойств, а более точно касается способа контроля состава рабочей среды и устройства для его осуществления, которые могут широко использоваться для автоматического регулирования технологических процессов на предприятиях, например, черной металлургии, химической промышленности, энергетических установок и так далее.Известен способ контроля состава рабочей среды, при котором непрерывно отбирают пробу, транспортируют отобранную пробу к сепаратору при одновременной подаче текучей среды, осуществляют очистку и отделение пробы в сепараторе с последующим анализом состава пробы 1.К недостаткам этого способа относится невозможность его использования с высокой эффективностью для различных технологических процессов,Известно устройство для контроля состава рабочей среды, содеркащее установленный в зоне отбора проб пробоотборник, имеющий патрубок забора пробы рабочей среды и направляющий канал для подачи носителя к патрубку забора пробы, емкость для носителя, установленную вне зоны отбора пробы рабочей среды и связанную через напорный узел с направляющим каналом, анализатор отобранный пробы и сепаратор для отделения отобранной пробы, установленный между патрубком забора пробы и анализатором 2,К недостаткам устройства относится то, что его практически невозможно использовать для контроля рабочих сред различных технологических процессов. т,е, оно имеет ограниченные технологические возмокности.Задачей изобретения является создание такого способа контроля рабочих сред, который позволит путем постоянногоотбора пробы осуществить контроль состава рабочей среды на всем протяжении технологического процесса при одновременном упрощении конструкции устройства, осуществляющего этот способ, и увеличении надежности его работы независимо от технологических процессов, для контроля рабочей среды которого оно используется, что в свою очередь позволит уменьшить инерционность проводимых анализов и, соответственно, повысить эффективность проводимых регулировок параметров технологического процесса,Поставленная задача в части способа решается тем, что в способе контроля состава рабочей среды, при котором непрерывно отбирают пробу, транспортируют отобранную пробу к сепаратору при одновременнойподаче текучей среды, осуществляют очистку и отделение пробы в сепараторе с после 5 дующим анализом состава пробы, согласноизобретению, текучую среду используют вкачестве носителя пробы, а отбор последней осуществляют путем непрерывной подачи текучей среды через зону отбора,10 При этом, текучую среду перед подачейв зону отбора подвергают магнитной обработке.Поставленная задача в части устройстварешается тем, что в устройстве для контроля15 состава рабочей среды, содержащем установленный в зоне отбора проб пробоотборник, имеющий патрубок забора пробырабочей среды и направляющий канал дляподачи носителя к патрубку забора пробы,20 емкость для носителя, установленную внезоны отбора пробы рабочей среды и связанную через напорный узел с направляющимканалом, анализатор отобранной пробы и сепаратор для отделения отобранной пробы,25 уста ловленный между патрубком забора пробы и анализатором, согласно изобретению,направляющий канал расположен сооснопатрубку забора пробы рабочей среды и снабжен по меньшей мере одним электродом,З 0 имеющим сопла, смонтированное на заданном расстоянии от входного отверстия патрубка забора пробы.Эжектор направляющего канала можетбыть снабжен рядом сопел,35 Патрубок забора проб снабжен смонтированной в его входном отверстии сменнойвставкой,Сопло эжектора смонтировано с возможностью обьема,40 Направляющий канал может быть снабжен рядом эжекторов. Эжекторы могут бытьсмонтированы параллельно, при этом патрубок забора проб выполнен с рядом входных участков, по количеству равных45 количеству эжекторов,Эжекторы могут быть смонтированы последовательно один за другим, при этомвходной участок предыдущего эжектора является патрубков забора проб для последу 50 ющего эжектора,Устройство снабжено смонтированныммежду емкостью для носителя и направляющим каналом средством для магнитной обработки носителя.55 Анализатор снабжен датчиком контроля параметров состава рабочей среды.Использование текучей среды в качестве носителя для захвата рабочей среды по-.зволяет осуществить очистку взятой пробыпутем ее раствора в носителе и исключить5 15 20 30 35 40 50 55 непосредственный контакт взятой пробы в процессе ее транспортировки со стенками пробозаборного патрубка и нарастание на ее поверхностях шлака, причем подача носителя в виде струи постоянно очищает внутренние поверхности стенки входного отверстия патрубка забора пробы, что гарантирует беспрерывность отбора пробы в течение длительного времени.Предварительная магнитная обработка носителя предотвращает образование накипи на поверхность направляющего канала и патрубка забора пробы, с которыми непосредственно контактирует носитель.Наличие эжектора на выходе направляющего канала для носителя, размещенного на заданном расстоянии от входного отверстия патрубка забора пробы, гарантирует надежный захват носителя рабочей среды, обеспечивает попадание струи носителя во входную часть патрубка забора пробы и исключает образование зазоров между струей и внутренней поверхностью патрубка на его входе; попадание во входное отверстие этого патрубка непосредственно рабочей среды. Это исключает условия щлакообразования в этом патрубке, его обгорание и разрушение.Забор пробы движущимся носителем и транспортировка пробы этим же носителем дает возможность значительно упростить конструкцию всего устройства, осуществляющего этот способ, так как отпадает необходимость в охлаждении (нагревании) патрубка забора пробы, поскольку эту функцию выполняет движущийся носитель.Наличие вставки на входе патрубка забора пробы и выполнение сопла эжектора съемным позволяет при нарушении их целостности быстро заменить их и тем самым продлить срок эксплуатации всего устройства, чта снижает расходы на изготовление таких устройств и в конечном итоге затраты на проведение контроля. Кроме того, это позволяет изменить расстояние между соплом и патрубком забора пробы при изменении технологических режимов контролируемого и роцесса,Наличие нескольких эжекторов в направляющем канале дает возможность брать в больших количествах пробу рабочей среды, в том числе и иэ разных эон технологического процесса, что существенно расширяет технологические возможности предлагаемых способа и устройства и по достоверности состава рабочей среды контролируемых процессов,На фиг,1 изображена схемаустройства для контроля состава рабочей среды; на фиг.2 - вариант выполнения направляющего канала устройства по фиг.1 с эжекторами, расположенными последовательно; на фиг.З - то же, с эжекторами, расположенными параллельно; на фиг.4 - то же, с эжекторами, расположенными последовательно и параллельно; на фиг,5 - вариант выполнения сопла эжектора и патрубка забора пробы, на фиг.6 - вариант выполнения эжектора; на фиг,7 - то же, что и на фиг,6, вид со стороны сопел.Устройство для контроля состава рабочей среды технологического процесса, например, отходящих газов мартеновских печей, котельных установок тепловых электростанций, нагревательных печей и других содержит пробоотборник 1 (фиг,1), выполненный непрерывного действия и образованный патрубком 2 забора пробы и направляющим каналом Здля подачи носителя, емкость 4 для носителя, анализатор 5отобранной. пробы, сообщенный с патрубком 2 забора пробы, В линию сообщения патрубка 2 забора пробы с анализатором 5 вмонтирован сепаратор 6 для отделенияотобранной пробы рабочей среды от носителя.Пробоотборник 1 устройства устанавливается в зоне отбора пробы, между стенками 7 корпуса аппарата, в котором протекает контролируемый технологический процесс.Емкость 4 для носителя размещена внезоны отбора пробы и сообщена с направляющим каналом 3 через напорный узел 8,например нагнетательный насос. Направляющий канал 3 для носителя снабжен одним или несколькими эжекторами 9(фиг,2 - 4) и расположен соосно патрубку 2 забора пробы, Эжектор имеет сопла 10, смонтированное на заданном расстоянииот входного отверстия 11 патрубка забора пробы, Расстояние определяется областью использования устройства и видом носителя.Для надежной работы эжектора 9 в высокотемпературной среде с меняющимися параметрами: например Ч - скорости, Р -давления, Т - температуры - патрубок 2 забора пробы снабжен сменной вставкой 12(фиг,5) иэ термостойкого материала,.которая закрепляется на входе патрубка 2 любым известным образом, пригодным для использования в контролируемом технологическом процессе, при этом сопла 10смонтировано с возможностью съема и крепится любым известным образом, что поэволяет изменить расстояниемежду соплом и патрубком 2 и продлить срок службы всего устройства, при заменах сопла и вставки и использовать устройство в различных технологических процессах.5 10 15 20 30 35 40 45 50 В соответствии с фиг,6 и 7, эжектор выполнен многосопловым, то есть имеет ряд сопел 10, установленных против патрубка 2 или его вставки 12.В соответствии с вариантом, показанным на фиг.2, направляющий канал 3 имеет несколько эжекторов 9, которые расположены последовательно один за другим, при этом входная часть предыдущего эжектора служит патрубком забора пробы для последующего эжектора. Варианты эжектора 9, показанные на фиг,2 и 6, обеспечивают забор пробы в больших количествах,В соответствии с фиг,3 направляющий канал 3 для подачи носителя содержит несколько эжекторов 9, которые расположены параллельно на соответствующих ответвлениях 13 направляющего канала 3, при этом патрубок 12 для забора пробы имеет соответствующее количество входных участков 14, которые расположены соосно соответствующим им эжекторам 9, что позволяет брать пробы рабочей среды иэ различных зон контролируемого технологического процесса,На фиг,4 показан вариант сочетания параллельного и последовательного расположения эжекторов 9,Устройство можно испольэовать для автоматического регулирования параметров технологического процесса, Для этого анализатор 5 (фиг.1) снабжен одним или несколькими датчиками 15 контроля параметров состава рабочей среды известной конструкции, которые своими выходами включены известным образом в систему управления технологическим процессом, на фиг. не показанную, которой обычно снабжается технологическое оборудование для ведения технологического процесса в автоматическом режиме.В качестве анализатора 5 и сепаратора 6 используются известные устройства, конкретное конструктивное выполнение которых зависит от вида носителя, используемого для забора и транспортировки отобранной пробы,В линию соединения емкости 4 с направляющим каналом 3 для носителя вмонтировано средство 16 для магнитной обработки носителя любой известной конструкции. Кроме того, устройство в зависимости от необходимости может иметь другие известные устройства, например фильтры, насосы, холодильники и так далее,на фиг. не показанные,Способ контроля состава рабочей среды показан на примере работы устройства,Для контроля состава рабочей среды.технологического процесса устройство монтируется вблизи стенки 7 корпуса аппарата, где проходит контролируемый технологический процесс, при этом пробоотборник 1 устанавливается в заданной зоне отбора пробы между стенками 7 корпуса аппарата через выполненное в нем отверстие, Затем включается напорный насос и текучая среда, используемая в качестве носителя пробы, из емкости 4 под давлением поступает в направляющий канал 2 и выходит через сопла 10 эжектора 9 в виде непрерывной струи, которая направляется во входное отверстие патрубка 2 забора пробы. В процессе движения носителя от сопла 10 до входного отверстия патрубка 2 струя перемещается свободно в зоне отбора пробы контролируемого технологического процесса и захватывает рабочую среду из эоны контроля, причем отбор пробы осуществляется путем непрерывной подачи текучей среды через зону отбора и раствора рабочей среды и носителей. Для захвата рабочей. среды одновременно в разных зонах и в больших количествах используется эжектор 9, показанный на фиг.5. или пробоотборник 1, выполненный в соответствии с фиг,2-4, Поскольку носитель подается в виде непрерывной струи через зону забора пробы, то и отбор пробы ведется непрерывно, при этом захваченная проба в процессе ее растворения в носителе очищается и транспортируется в зону контроля, то есть попадает в сепаратор 6(фиг,1), где происходит отделение рабочей среды от носителя, Выделяемая из носителя рабочая среда направляется в анализатор 5, Результат контроля рабочей среды в аиде сигналов датчика 15 (или датчиков 15) подается в систему автоматического управления технологическим процессом, Очищенный от рабочей среды носитель сливается в емкость 4 для последующей подачи в направляющий канал. Перед подачей в зону отбора текучую среду подвергают магнитной обработке в средстве 16,В качестве носителя целесообразно использовать газообразные вещества, если контроль состава ведется жидкой средой, При работе описанного устройства в низкотемпературной запыленной газовой среде в качестве носителя целесообразно использовать незамерзающую жидкость, Скорость движения струи носителя для захвата рабочей, среды определяется видом используемого носителя, а также параметрами контролируемого технологического процесса,Использование описанных способа и устройства, например, для контроля отходящих газов мартеновских печей, обеспвчива.2002235 ет нейтрализацию вредных примесей, возникающих в процессе горения топлива. Наряду с контролем выбросов достигается экологически чистая работа печи, повышается экономический процесс горения, улучшается энергетические параметры процесса горения топлива, повышается КПД использования 10 ка забора пробы.4. Устройство по п.З, отличающеесятем, что эжектор направляющего каналаснабжен рядом сопел.5, Устройство по п.З, отличающеесятем, что патрубок забора проб снабженсмонтированной в его входном отверстиисменной вставкой.6. Устройство по п.З, отличающееся20 тем, что сопла эжектора смонтировано свозможностью сьема.7, Устройство по п.З, отличающеесятем, что направляющий канал снабжен рядом эжекторов.8. Устройство по п.7, отличающеесятем, что эжекторы смонтированы параллельно, при этом патрубок забора проб выполнен с рядом входных участков, по30 количеству равных количеству эжекторов,9. Устройство па п.7, отличающеесятем, что эжекторы смонтированы последовательно один за другим, при этом входной участок предыдущего эжектора35 является патрубком забора проб для последующего эжектора,10, Устройство по п.З, отличающеесятем, что оно снабжено смонтированныммежду емкостью для носителя и направляющим каналом средством для магнитнойобработки носителя.11, Устройство по п.З, отличающеесятем, что анализатор снабжен датчикомконтроля параметров состава рабочей сре-ды. Формула изобретения1, Способ контроля состава рабочейсреды, при котором непрерывно отбираютпробу, транспортируют отобранную пробук сепаратору при одновременной подачетекучей среды, осуществляют очистку и отделение пробы в сепараторе с последующим анализом состава пробы,отличающийся тем, что текучую среду используют в качестве носителя пробы, а отбор последней осуществляют путемнепрерывной подачи текучей среды череззону отбора,2. Способ по п.1, отличающийся тем,чта текучую среду перед подачей в зону отбора подвергают магнитной обработке.3. Устройства для контроля состава рабочей среды, содержащее установленный взоне отбора проб прабаотборник, имеющий патрубак забора пробы рабочей среды и направляющий канал для подачиносителя к патрубку зазора пробы, емкость для носителя, установленную вне зоны отбора пробы рабочей среды исвязанную через напорный узел с направляющим каналом, анализатор отобраннойпробы и сепаратор для отделения отобранной пробы, установленный между патрубкам забора пробы и анализатором,отличающееся тем, что направляющий канал расположен соасно с патрубкам забо:ра пробы рабочей среды и снабжен поменьшей мере одним эжектором, имеющим сопла, смонтированное на заданномрасстоянии от входного отверстия патрубкомпонентов топлива. уменьшается взрывоапасность за счет контроля процентного содержания окислов углерода в технологическом процессе5(56) Авторское свидетельства СССР М 1540665, кл. 6 01 й 1/22, 1990.2002235 Редактор С. Кулако каз 3170 Тираж Порписно НПО "Поиск" Роспатента 113035, Москва. Ж, Раушская наб 4/5