專利名稱：載體催化式窯爐煙氣自動(dòng)分析器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種氣體流程分析儀器，適用于窯爐燒成氣氛中CO，H2、CH4等成分分析，尤其是對(duì)南方地區(qū)各種陶瓷窯爐還原氣氛中CO的含量進(jìn)行自動(dòng)分析。
在現(xiàn)有技術(shù)中，適用測(cè)量氣體成分的流程分析儀器種類很多，它們的結(jié)構(gòu)和性能各異。例如氣相色譜儀、紅外線氣體分析器等產(chǎn)品，其分析精度高，選擇性能好，但是這些氣體分析儀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴。
在現(xiàn)有技術(shù)中，還有一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉的氣體分析器，即采用載體催化元件作探頭形式的氣體分析器。這類分析器在特定的氣氛中(載體催化元件正常工作的必要條件是氣體中含有一定氧量的情況下，才能與上述氣體反應(yīng)而輸出相應(yīng)的信號(hào))，具有靈敏度高，線性度好，使用方便等優(yōu)點(diǎn)，但是存在測(cè)量精度較低，選擇性和可靠性能較差、量程小，不易調(diào)零校準(zhǔn)等不足。它們不適用陶瓷窯爐還原氣氛CO的分析。例如美國的MSA氣體分析儀，僅適用于測(cè)量空氣中的CO，量程只有0～0.15％。
本實(shí)用新型目的就是針對(duì)上述情況，提供一種即結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，又具有良好的綜合性能的載體催化式煙氣自動(dòng)分析器。它可連續(xù)分析陶瓷窯爐其燒成氣氛中的CO成分并能將CO能濃度成比例地轉(zhuǎn)變成為0～10MA控制電流信號(hào)，便于與現(xiàn)有的自動(dòng)控制系統(tǒng)聯(lián)機(jī)，形成對(duì)氣氛的自動(dòng)控制。
本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)與要點(diǎn)結(jié)合附圖詳細(xì)描述如下


圖1煙氣分析器的總體結(jié)構(gòu)框圖；圖2煙氣取樣預(yù)處理裝置示意圖；圖3助燃?xì)夂蛥⒈葰馊友b置示意圖；圖4傳感裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖5傳感裝置的測(cè)量電路原理圖；圖6放大電路原理圖；如圖1所示本實(shí)用新型由煙氣取樣預(yù)處理裝置(1)，助燃?xì)夂蛥⒈葰馊友b置(2)，傳感裝置(3)、放大電路(4)、顯示記錄儀(5)等組成。煙氣經(jīng)過(1)被冷卻、洗滌、過濾、干燥后進(jìn)入(3)內(nèi)工作傳感器(3′)的氣體混合室；空氣經(jīng)過(2)被凈化而獲得助燃?xì)?h)和參比氣(i)，其助燃?xì)廨斎?3′)的氣體混合室與凈化煙氣(g)混合；參比氣進(jìn)入?yún)⒈葌鞲衅?3″)；(3′)將混合氣體中CO濃度轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)V1，(3″)將參比氣中微量CO濃度轉(zhuǎn)變成V2，V1與V2之差△V由放大電路(4)放大與轉(zhuǎn)換處理，輸出0～10MA的控制電流信號(hào)(f)，最后由(5)將測(cè)量數(shù)據(jù)記錄顯示出來。
煙氣取樣預(yù)處理裝置(1)如圖2所示它由取樣管(6)，射水抽氣器(7)，氣水分離器(8)，離心式過濾器(9)，干燥管(10)針閥(11)，轉(zhuǎn)子流量計(jì)(12)構(gòu)成。
助燃?xì)夂蛥⒈葰馊友b置(2)如圖3所示它由射水抽水器(13)，氣水分離器(14)，干燥管(15)，三通閥(16)，針閥(17)、(18)，轉(zhuǎn)子流量計(jì)(19)、(20)構(gòu)成。該裝置可使空氣凈化，所得助燃?xì)獾臐穸群蜏囟瓤膳c煙氣一致，便于這二種氣體的混合。給凈化煙氣充加助燃?xì)膺@一措施，可稀釋煙氣，使得測(cè)量范圍加寬，線性度好；另則可使混合氣體有過量的氧氣，即確保了載體催化元件的正常工作，又克服了煙氣中因氧量變化對(duì)分析過程所產(chǎn)生的干擾因素，從而提高了分析精度。采用參比氣這一措施，可消除助燃?xì)鈳胛⒘緾O氣體對(duì)分析結(jié)果的誤差影響，進(jìn)一步提高了分析精度。
傳感裝置(3)如圖4所示它由工作傳感器(3′)和參比傳感器(3″)構(gòu)成。(3′)、(3″)內(nèi)均設(shè)有相對(duì)稱的球體狀混合氣室(a)，園柱狀參比氣室(b)，園柱狀工作氣室(c)，混合氣室(a)與助燃?xì)鈿饴泛蛢艋療煔鈿饴废噙B通，二氣路其中心線成130～140度夾角。在傳感裝置(3)中設(shè)有一由載體催化元件r1、r2、r3、r4作為探頭，電阻R1、R2作為補(bǔ)償元件，調(diào)零電位器W1而構(gòu)成的橋式測(cè)量電路，如圖5所示。由于采用載體催化元件作為探頭，使其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，響應(yīng)速度快，靈敏高；該電路能有效地消除助燃?xì)庵蠧O對(duì)分析過程的干擾，克服氣體流量波動(dòng)對(duì)分析結(jié)果的影響。傳感裝置(3)中的二個(gè)傳感器(3′)和(3″)由陶瓷材料制成，氣路光滑，氣體流動(dòng)性好，熱容量大，耐腐蝕，加工簡(jiǎn)單，成本低。
放大電路(4)如圖6所示它由調(diào)零電路(E)，π型濾波電路(F)，高輸入阻抗差動(dòng)放大器(G)、顯示電路(H)和電壓／電流轉(zhuǎn)換電路(I)構(gòu)成。其中調(diào)零電路(E)由一多圈調(diào)零電位器W2，電阻R3、R4、R5、R6、R7、R8、電容C1、C2成電氣連接構(gòu)成，通過調(diào)整W2，可實(shí)現(xiàn)對(duì)整機(jī)的調(diào)零，以消除溫度等因素對(duì)探頭與放大電路所產(chǎn)生的零點(diǎn)飄移。π型濾波電路(F)由高阻值的電阻R9、R10和大容量的電容C3、C4、C5構(gòu)成，它使整機(jī)信號(hào)輸出平穩(wěn)。高輸入阻抗差動(dòng)放大器(G)由運(yùn)算放大器A1、A2、A3組成，可以通過電位器W3調(diào)整放大倍數(shù)，(G)與(F)成電氣連接，是為了阻抗匹配。V／I轉(zhuǎn)換電路(I)由運(yùn)算放大器A4，電阻R19構(gòu)成并與(G)成電氣連接。放大器A1、A2、A3、A4由一塊四個(gè)運(yùn)算放大集成電路芯片完成，使整個(gè)放大電路大為簡(jiǎn)化，提高了電路的可靠性。
在氣體分析器測(cè)量工作過程中，由于其它因素的影響，會(huì)出現(xiàn)零點(diǎn)飄移現(xiàn)象，在現(xiàn)有同類產(chǎn)品中，校準(zhǔn)調(diào)零都比較困難。本儀器進(jìn)行零點(diǎn)和零點(diǎn)飄移校準(zhǔn)操作則非常簡(jiǎn)單，操作人員只需關(guān)掉煙氣針閥(11)，以助燃?xì)夂蛥⒈葰鉃闃?biāo)準(zhǔn)零氣，調(diào)整調(diào)零電位器W1和W2就可進(jìn)行零點(diǎn)和零點(diǎn)飄移的調(diào)整，如定期進(jìn)行上述調(diào)整，可進(jìn)一步提高分析器的可靠性和測(cè)量精度。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有產(chǎn)品相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，操作方便，靈敏度高，線性度好，響應(yīng)速度快，量程寬，運(yùn)行可靠，精度高等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)窯爐氣氛的操作與控制有著積極的作用。
權(quán)利要求1.一種氣體自動(dòng)分析器，它由煙氣取樣預(yù)處理裝置(1)，傳感裝置(3)，放大電路(4)、記錄顯示裝置(5)等組成，其特征在于a)在傳感裝置(3)的前端，設(shè)有一個(gè)由射水抽氣器(13)，氣水分離器(14)、干燥管(15)、三通(16)、針閥(17)、(18)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)(19)、(20)構(gòu)成的助燃?xì)夂蛥⒈葰馊友b置(2)；b)傳感裝置(3)是由工作傳感器(3′)、參比傳感器(3″)構(gòu)成；c)放大電路(4)是由調(diào)零電路(E)，π型濾波電路(F)，高輸入阻抗差動(dòng)放大器(G)、顯示電路(H)和電壓/電流轉(zhuǎn)換電路(I)構(gòu)成。
2.按照權(quán)力要求1所述的氣體自動(dòng)分析器，其特征在于傳感裝置(3)中的(3′)和(3″)均用陶瓷材料做成，其每一個(gè)傳感器內(nèi)設(shè)有相對(duì)稱的球體狀混合氣室(a)，園柱狀的參比氣室(b)；園柱狀的工作氣室(c)。
3.按照權(quán)力要求1、2所述的氣體自動(dòng)分析器，其特征在于混合氣室(a)與助燃?xì)鈿饴泛蜔煔鈿饴废噙B通，二氣路中心線成130～140度夾角。
4.按照權(quán)力要求1所述的氣體自動(dòng)分析器，其特征在于傳感裝置(3)中設(shè)有一由載體催化元件r1、r2、r3、r4作為探頭，電阻R1和R2作為補(bǔ)償元件，調(diào)零電位器W1而構(gòu)成的橋式測(cè)量電路。
5.按照權(quán)力要求1所述的氣體自動(dòng)分析器，其特征在于所說的調(diào)零電路(E)由一多圈調(diào)零電位器W2，電阻R3、R4、R5、R6、R7、R8、電容C1、C2成電氣連接構(gòu)成。
6.按照權(quán)利要求1所述的氣體自動(dòng)分析器，其特征在于所說的π型濾波電路(F)與高輸入阻抗差動(dòng)放大器(G)成電氣連接。
7.按照權(quán)利要求1所述的氣體自動(dòng)分析器，其特征在于所說電壓／電流轉(zhuǎn)換電路(I)由一個(gè)運(yùn)算發(fā)大器A4、電阻R19構(gòu)成并與高輸入阻抗差動(dòng)放器(G)成電氣連接。
8.按照權(quán)利要求1所述的氣體自動(dòng)分析器，其特征在于放大電路(4)中的四個(gè)運(yùn)算放大器A1、A2、A3、A4由一塊四運(yùn)算放大集成電路芯片成電氣連接。
專利摘要本實(shí)用新型屬于一種載體催化式窯爐煙氣自動(dòng)分析儀器，它由煙氣取樣預(yù)處理裝置，助燃?xì)夂蛥⒈葰馊友b置、傳感裝置、放大電路、記錄顯示裝置等組成。該器適用于窯爐燒成氣氛中CO、H本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低、綜合性能好、操作方便等。它能把被測(cè)氣體的濃度成比例地轉(zhuǎn)變成為0-10MA控制電流信號(hào)，便于與現(xiàn)有的自動(dòng)控制系統(tǒng)聯(lián)機(jī)，形成對(duì)氣氛的自動(dòng)控制。
文檔編號(hào)G01N37/00GK2058756SQ8921995
公開日1990年6月27日 申請(qǐng)日期1989年11月14日 優(yōu)先權(quán)日1989年11月14日
發(fā)明者齊建華, 吳榮光, 馮青 申請(qǐng)人:江西省景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)校