PL164995B1 - Pyłomlerz grawimetryczny - Google Patents

Abstract

Pyłomierz grawimetryczny składający się z sondy do pobierania i separowania próbek pyłu ze strumienia gazu zasysanego z kanału przepływowego oraz wyposażony w trójdrogowy zawór, przepływomierz, przetworniki pomiarowe, elementy regulacyjne oraz elektroniczny układ sterowania i przetwarzania danych wraz z klawiaturą i wyświetlaczem cyfrowym, znamienny tym, że przy końcówce aspiracyjnej (1) w płaszczyźnie prostopadłej do sondy (3) i przechodzącej przez oś symetrii tej końcówki (1) ma usytuowane dwa cylindryczne czujniki (16 i 17) z otworami piezo- metrycznymi do odbioru ciśnienia całkowitego i statycznego gazu, przepływającego w kanale, natomiast trójdrogowy zawór (8) jest umieszczony pomiędzy przepływomierzem (6), a zasysającą pompą (7) tak, że łączy przemiennie pompę (7) z przepływomierzem (6) i regulacyjnym zaworem (9) albo łączy pompę (7) z powietrzem atmosferycznym.

Description

Przedmiotem wynalazku jest pyłomierz grawimetryczny, przeznaczony do pomiaru zapylenia oraz rozkładu prędkości przepływu zapylonego gazu, zwłaszcza w kanałach o przekroju zamkniętym.

Z polskiego opisu patentowego nr 151 554 znany jest półautomatyczny pyłomierz grawimetryczny, który posiada sondę aspiracyjną do pobierania i separowania próbek pyłu ze strumienia gazu zapylonego z kanału przepływowego. Znany pyłomierz jest wyposażony w układ do pomiaru strumienia gazu pobieranego do sondy oraz pomiaru temperatury i ciśnienia. Pyłomierz posiada osobną rurkę spiętrzającą do mierzenia ciśnienia dynamicznego gazu, przepływającego w wybranych punktach kanału oraz układ elektroniczny sterowania i przetwarzania danych, który rejestruje potrzebne do obliczenia zapylenia wyniki pomiarowe, a słupkowy wskaźnik optyczny informuje obsługę czy zasysanie za pomocą pompy próżniowej należy zwiększyć lub zmniejszyć, aby zachowany był warunek izokinetyczności pobierania próbki do sondy aspiracyjnej.

Wadą znanego pyłomierza jest konieczność stosowania trójdrogowego zaworu wyposażonego w mechaniczny czujnik otwarcia zaworu, który uruchamia i zatrzymuje cykl pomiarowy, co nie zabezpiecza układu elektronicznego przed gromadzeniem fałszywych danych pomiarowych w przypadku wystąpienia niesprawności w obwodzie pomiarowym przepływomierza gazu zasysanego do sondy, w który wyposażony jest pyłomierz. (Dodatkową wadą znanego pyłomierza jest brak zabezpieczenia tego przepływomierza przed dopływem fałszywego powietrza z otoczenia, co przy wystąpieniu nierozpoznanych przez obsługę nieszczelności powoduje niedokładność pomiaru zapylenia gazu. Wadą pyłomierza jest także brak możliwości korekty wyników pomiarowych w oparciu o indywidualne charakterystyki miernicze zastosowanych czujników i przetworników, tworzących układ pomiarowy urządzenia oraz korekty wskazań od temperatury otoczenia, tak bardzo różnej w eksploatacji urządzenia, co zwiększa niedokładność pomiarów zapylenia i prędkości gazu.

Znany jest także automatyczny pyłomierz grawimetryczny z prospektu firmy E.Sick - GRAVIMAT SC/HC-2 Automatic Calibration System for Gravimetric Particle Concentration Measurement. Pyłomierz ten nie posiada słupkowego wskaźnika optycznego, a układ elektroniczny sterowania i przetwarzania danych wspomagany jest przez zewnętrzny typowy mikrokomputer przenośny, bez którego pyłomierz nie funkcjonuje.

Wadą tego pyłomierza jest konieczność stosowania zewnętrznego mikrokomputera, co utrudnia obsługę i uniemożliwia prowadzenie pomiarów na obiektach narażonych na działanie czynników atmosferycznych i zapylenia.

164 995

Wadą znanych pyłomierzy grawimetrycznych jest także stosowanie dwóch niezależnych od siebie sond a mianowicie sondy aspiracyjnej do pobierania próbek zapylonego gazu i rurki spiętrzającej do pomiaru ciśnienia dynamicznego, co utrudnia obsługę i dokładne wyznaczanie prędkości przepływu w danym punkcie pomiarowym. Oodatkową wadą znanych pyłomierzy grawimetrycznych jest brak sygnalizacji akustycznej, informującej obsługę o zaistnieniu stanu podizokinetycznego lub nadizokinetycznego pobierania próbki zapylonego gazu do sondy aspiracyjnej, co wymaga ciągłej kontroli wizualnej urządzenia przez obsługę i tym samym utrudnia dokładne przeprowadzenie pomiaru zapylenia lub rozkładu prędkości gazu w kanale.

Wynalazek dotyczy pyłomierza grawimetrycznego, składającego się z sondy do pobierania i separowania próbek pyłu ze strumienia gazu zasysanego z kanału przepływowego. Pyłomierz jest wyposażony w trójdrogowy zawór, przepływomierz, przetworniki pomiarowe, elementy regulacyjne oraz elektroniczny układ sterowania i przetwarzania danych wraz z klawiaturą i wyświetlaczem cyfrowym.

Istota pyłomierza według wynalazku polega na tym, że przy końcówce aspiracyjnej w płaszczyźnie prostopadłej do sondy i przechodzącej przez oś symetrii tej końcówki ma usytuowane dwa cylindryczne czujniki z otworami piezometrycznymi do odbioru ciśnienia całkowitego i statycznego gazu, przepływającego w kanale. Trójdrogowy zawór jest umieszczony pomiędzy przepływomierzem a zasysającą pompą tak, że łączy przemiennie pompę z przepływomierzem i regulacyjnym zaworem albo łączy pompę z powietrzem atmosferycznym. Korzystne jest wyposażenie elektronicznego układu sterowania w dwa dodatkowe wyjścia, z których jedno steruje bezpośrednio serwomechanizmem zaworu trójdrogowego. Drugie dodatkowe wyjście sferuje serwomechanizmem zaworu regulacyjnego .

Zaletą pyłomierza według wynalazku jest możliwość uzyskania zasysania gazu z kanału bez dopływu fałszywego powietrza poprzez nieszczelności zaworu trójdrogowego umieszczonego w przewodzie przed przepływomierzem. Ozięki temu zwiększa się pewność uzyskiwania reprezentatywnej próbki zasysanego gazu bez konieczności każdorazowego sprawdzania szczelności pyłomierza a jednocześnie zapewniony jest dopływ powietrza z atmosfery do regulacji wydajności oraz chłodzenia pompy zasysającej.

Zaletą pyłomierza według wynalazku jest również to, że elektroniczny układ sterowania i przetwarzania danych przed pomiarem, w którym dokonywana jest aspiracja zapylanego gazu, na podstawie wyników wstępnego pomiaru rozkładu prędkości przepływu gazu w kanale, wylicza i podaje optymalną średnicę końcówki aspiracyjnej. Zaletą pyłomierza według wynalazku jest także uruchamianie i zatrzymanie cyklu pomiarowego w momentach, gdy przepływ zasysanego gazu osiągnie zadany minimalny poziom graniczny, co zabezpiecza pyłomierz przed błędnym odmierzaniem czasu cyklu pomiarowego. Zaletą pyłomierza według wynalazku jest również bezpośrednie sterowanie przez układ mikrokomputerowy serwomechanizmami zaworu trójdrogowego i zaworu regulacyjnego według odpowiednio dobranej charakterystyki regulacyjnej bez potrzeby stosowania odrębnego regulatora.

Zaletą pyłomierza według wynalazku jest także sygnalizator akustyczny, który odpowiednio modulowanym sygnałem dźwiękowym informuje obsługę o prawidłowości lub nieprawidłowości zasysania gazu do przepływomierza, co ułatwia prowadzenie pomiarów. Zaletą pyłomierza według wynalazku jest także umieszczenie czujników do odbioru ciśnień statycznych i całkowitego w płaszczyźnie prostopadłej do trzonu sondy i przechodzącej przez oś symetrii końcówki aspiracyjnej, co pozwala na stosowanie dłuższych króćców pomiarowych niż przy innej geometrii usytuowania czujników.

Zasadniczą korzyścią techniczną, wynikającą ze stosowania pyłomierza według wynalazku jest jego łatwa obsługa przy wykonywaniu pomiarów o wymaganej dokładności w rozmaitych warunkach przemysłowych, uzyskana dzięki zastosowaniu sondy aspiracyjnej z pomiarem ciśnień całkowitego i statycznego połączonej z elektronicznym układem sterującym automatycznie pomiarem bez konieczności sprawdzania prawidłowości przebiegu zasysania gazu do sondy środkami zewnętrznymi .

Przedmiot wynalazku jest objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy pyłomierza w czasie pomiaru, fig. 2 - widok sondy pyłomierza od strony czołowej, a fig. 3 - schemat zaworu trójdrogowego w stanie przed i po pomiarze.

164 995

Pyłomierz grawimetryczny jest zaopatrzony w wymienną końcówkę aspiracyjną 1 do pobierania próbek zapylonego gazu z kanału. 2, przymocowaną do sondy 3, która jest połączona z filtrem 4 do separowania pyłu i z separatorem wilgoci 5. Wylot separatora 5 połączony jest z przepływomierzem 6 do pomiaru strumienia zasysanego gazu. Pomiędzy przepływomierzem 6 a pompą zasysającą 7 umieszczony jest zawór trójdrogowy 8, który przemiennie łączy przepływomierz 6 i zawór regulacyjny 9 z pompą 7 .lub jednocześnie zawór regulacyjny 9 i powietrze atmosferyczne z pompą 7. Oo zmiany położenia zaworu trójdrogowego 8 służy serwomechanizm 10 sterowany przez układ elektroniczny 11 sterowania i przetwarzania danych, który posiada wyjścia sterujące drugim serwomechanizmem 12 zaworu regulacyjnego 9, drukarką 13 służącą do rejestracji wyników pomiarowych i sygnalizatorem- akustycznym 14 sygnalizującym upływ czasu pomiaru oraz prawidłowość lub nieprawidłowość zasysania gazu do pyłomierza. Do mikrokomputerowego układu 11 doprowadzone są przewody impulsowe sygnałów pomiarowych od przepływomierza ć, manometru 15, czujnika ciśnienia całkowitego 16 i czujnika ciśnienia statycznego 17 oraz przewody od dwóch termometrów 18 i 19.

Pyłomierz grawimetryczny jest zaopatrzony w czujnik 16 z otworami piezometrycznymi do odbioru ciśnienia całkowitego i czujnik 17 z otworkami do odbioru ciśnienia statycznego gazu przepływającego kanałem 2. Czujniki 16 i 17 usytuowane są w płaszczyźnie prostopadłej do sondy 3 i przechodzącej przez oś symetrii końcówki aspiracyjnej 1.

Pyłomierz według wynalazku działa następująco. Przed rozpoczęciem właściwego pomiaru klawiaturą wprowadza się do pamięci układu mikrokomputerowego 11 sterowania i przetwarzania danych wartości charakterystyczne dla danego pomiaru, do których należą głównie ciśnienie barometryczne, stała gazowa dla gazu suchego, pole powierzchni przekroju kanału, numer identyfikacyjny użytego do pomiaru filtra, przewidywany czas pomiaru oraz ilość wymaganych do zapamiętania rejestracji w pomiarze zapylenia. Następnie na podstawie pomiarów różnicy ciśnień całkowitego i statycznego gazu w kanale układ elektroniczny 11 dobiera optymalną dla pomiaru końcówkę aspiracyjną o znanej średnicy 1, którą zakłada się na sondę 3. Po włączeniu pompy 7 następuje zasysanie powietrza atmosferycznego poprzez zawór trójdrogowy 8. W momencie rozpoczęcia pomiaru układ elektroniczny 11 steruje przez dodatkowe wyjście 20 serwomechanizmem 10, który otwiera zawór trójdrogowy 8 dla przepływu gazu z kanału 2 poprzez końcówkę 1, sondę 3, filtr 4, separator 5 i przepływomierz 6 do pompy 7. Przepływ strumienia gazu przez przepływomierz 6 daje pomiarowy sygnał elektryczny, który jest wysyłany do układu elektronicznego 11. Po przekroczeniu określonej minimalnej wartości granicznej strumienia zasysanego gazu odbierany przez układ elektroniczny 11 sygnał pomiarowy z pyłomierza 6 powoduje rozpoczęcie i odmierzanie czasu pomiaru.

W czasie prowadzenia pomiaru pyłomierz wykonuje ustaloną wcześniej ilość rejestracji w pamięci układu mikrokomputerowego 11 mierzonych wartości różnicy ciśnienia całkowitego i statycznego, temperatury gazu w kanale, objętościowego strumienia zasysanego gazu i jego temperatury oraz ciśnienia. Pomiary te zostają przetworzone w układzie elektronicznym 11, który podaje na dodatkowe wyjście 21 sygnał sterujący serwomechanizmem 12, który ustala położenie zaworu regulacyjnego 9 odpowiadające prawidłowemu zasysaniu gazu do sondy 3. Możliwe jest również ręczne ustalenie położenia zaworu regulacyjnego 9 na podstawie wartości stosunku prędkości zasysanego gazu do końcówki aspiracyjnej 1 do prędkości miejscowej gazu w kanale 2, wskazywanej w polu odczytowym układu elektronicznego 11 jak również, na podstawie odbieranych dźwięków nadawanych przez sygnalizator akustyczny 14. Wartości wszystkich wielkości pomiarowych dostępne są do kontroli w czasie trwania pomiaru w polu odczytowym układu elektronicznego 11.

Upływ zadanego czasu pomiaru sygnalizowany jest akustycznie oraz wizualnie. Przełączenie zaworu trójdrogowego 8 w położenie jak na fig. 1 kończy pomiar. Po zważeniu zebranej w filtrze 4 masy pyłu i zważeniu masy wody zebranej w separatorze wilgoci 5 następuje wprowadzenie tych wartości mas do pamięci układu elektronicznego 11, w którym wyliczone zostają końcowe wyniki pomiaru zapylenia gazu, wilgotności gazu, strumienia objętościowego gazu i strumienia pyłu w kanale 2. Wyniki te są dostępne w postaci wydruku raportów na dołączonej drukarce 13, względnie wyświetlone w polu odczytowym układu elektronicznego 11.

164 995

Fig.2

Fig. 3

164 995

Fig. 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 zł

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Pyłomierz grawimetryczny, składający się z sondy do pobierania i separowania próbek pyłu ze strumienia gazu zasysanego z kanału przepływowego oraz wyposażony w trójdrogowy zawór, przepływomierz, przetworniki pomiarowe, elementy regulacyjne oraz elektroniczny układ sterowania i przetwarzania danych wraz z klawiaturą i wyświetlaczem cyfrowym, znamienny t y m, że przy końcówce aspiracyjnej (1) w płaszczyźnie prostopadłej do sondy (3) i przechodzącej przez oś symetrii tej końcówki (1) ma usytuowane dwa cylindryczne czujniki (16 i 17) z otworami piezometrycznymi do odbioru ciśnienia całkowitego i statycznego gazu, przepływającego w kanale, natomiast trójdrogowy zawór (8) jest umieszczony pomiędzy przepływomierzem (6), a zasysającą pompą (7) tak, że łączy przemiennie pompę (7) z przepływomierzem (6) i regulacyjnym zaworem (9) albo łączy pompę (7) z powietrzem atmosferycznym.
2. 2. Pyłomierz według zastrz. 1, znamienny tym, że jako zespoły bezpośredniego oddziaływania na zawór trójdrogowy (8) i zawór regulacyjny (9) posiada właściwie usytuowane serwomechanizmy (10 i 12).

   * * *