Газовый анализатор
Изобретение относится к устройствам аналитического приборостроения и может быть использовано в качестве хроматографического устройства в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других областях для измерения содержания микропримесей. Газовый анализатор, включающий газовую систему, состоящую из блока подготовки воздуха, переключателей газовых потоков и элемента отбора проб, блок колонок, блок детектирования, термостат, блок управления и обработки сигналов, блок колонок выполнен в виде поглотительной и ряда параллельно включенных разделительных колонок, блок детектирования содержит ряд газовых детекторов, число которых соответствует числу разделительных колонок, причем блок подготовки воздуха, элемент отбора проб, блоки колонок и детектирования помещены в термостат. Дополнительно газовый анализатор имеет в качестве переключателей газовых потоков электроклапаны, число которых равно 5, число разделительных колонок в блоке колонок равно трем, а блок управления и обработки сигналов выполнен в виде микропроцессорного устройства. Изобретение повышает быстродействие и упрощает газовый анализатор при увеличении надежности. 4 з.п.ф-лы, 1 табл., 1 ил.
Изобретение относится к устройствам аналитического приборостроения и может быть использована в качестве хроматографического устройства в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других областях для измерения содержания микропримесей.
Известен хроматограф (авт. св-во СССР N 1245999 МПК G 01 N 30/90), используемый для анализа компонентного состава газовых смесей, состоящий из термостата с размещенными в нем детектором и разделительной колонкой и размещенным вне термостата корректором влияния параметров окружающей среды, который поддерживает постоянной плотность анализируемого продукта или изменение температуры окружающей среды. Данный газовый хроматограф имеет змеевик, находящийся в тепловом контакте с управляющей камерой повторителя. Недостатком данного хроматографа является его сложность, поскольку только корректор включает более десятка деталей. Работа корректора требует два источника сжатого воздуха. Известен также хроматограф (авт. св-во СССР N 1430882 МПК G 01 N 30/88), состоящий из детектора измерительной системы, устройства повышения чувствительности в виде канала регистрации, канала коррекции, корректора дрейфа и опорного генератора, которые в свою очередь содержат значительное количество радиотехнических устройств и элементов. Данный хроматограф содержит также два усилителя, два фильтра низкой частоты, формирователь команды управления корректором базисного сигнала, фильтр низкой частоты с переключателем полосы пропускания и опорный генератор. В состав данного хроматографа входят несколько переключателей: диапазонов и полярностей, полосы пропускания. Недостатками данного хроматографа являются его сложность и громоздкость. Известен хроматограф ХГ-1Г [Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Москва 1988], который состоит из программатора анализа, газового блока, блока детекторов, блока программирования температуры, регистраторов, генератора водорода, силового блока. Недостатками данного прибора является наличие пневматического привода кранов-переключателей 3 газовых потоков, что требует большого расхода воздуха. Наличие генератора водорода требует сложного обслуживания. И экологически прибор несовершенен, поскольку продукты работы генератора водорода требуют специальной утилизации. Кроме того, время анализа 130 сек не может удовлетворить качества исследований в процессе бурения скважин, поскольку недостаток информации в связи с замедленностью процесса не позволяет сделать точный и объективный вывод о продуктивности исследуемого разреза. Наиболее близким аналогом к заявляемому решению является газовый анализатор фирмы GEOCERVICES [инструкция по эксплуатации газового анализатора chrOMATOLOGGER фирмы GEOCERVICES 1980 г.], который имеет газовую систему, детектор, термостат, блок управления и блок обработки сигналов. Однако данный хроматограф имеет недостаточное быстродействие - цикл измерения 300 сек, что приводит, как и в предыдущем случае к неудовлетворительным результатам анализа. Задача заявляемого устройства - устранение недостатка в быстродействии при упрощении и повышении надежности заявляемого прибора. Сущность заявляемого решения заключается в том, что в газовом анализаторе, включающем газовую систему в виде блока подготовки воздуха, переключателей газовых потоков, и элемента отбора проб - дозы, блок колонок, блок детектирования, термостат, блок управления и обработки сигналов, блок колонок выполнен в виде поглотительной и ряда параллельно соединенных разделительных колонок, блок детектирования содержит ряд газовых детекторов, число которых соответствует числу разделительных колонок, причем блок подготовки воздуха, элемент отбора проб - доза, блоки колонок и детектирования помещены в термостат. Кроме того, заявляются варианты модификации и усовершенствования данного газового анализатора: выполнение переключателей в виде электромагнитных клапанов, число которых равно пяти; число колонок в разделительном блоке - три. Кроме того наилучшим выполнением заявляемого устройства является применение микропроцессорного устройства в качестве блока управления и обработки сигналов. Газовый анализатор представлен на чертеже, где позиции 1-14 блоки и элементы: 1 - вход воздуха; 2 - блок подготовки воздуха; 3 - электромагнитный клапан; 4 - элемент отбора проб - доза; 5 - разделительная колонка; 6 - поглотительная колонка; 7 - вход газовой линии; 8 - насос; 9 - устройство ввода вручную;10 - сброс в атмосферу;
11 - термостат;
12 - газовый детектор;
13 - блок управления и обработки сигналов;
14 - блок питания;
Стрелками обозначено соединение с блоком управления и обработки сигналов других блоков и элементов. Работа газового анализатора осуществляется следующим образом. В исходном состоянии электромагнитные клапаны 3 обесточены. В этом случае газовая смесь из входа газовой линии 7 прокачивается насосом 8 через элемент отбора проб - дозу 4 и выбрасывается в атмосферу 10, или вводится шприцем в устройство ввода вручную 9 и содержится в элементе отбора проб - дозе 4. Газ-носитель из блока подготовки воздуха 2 подается на поглотительную колонку 6 и выходит через сброс в атмосферу 10, а также поступает в разделительные колонки 5, далее на газовые детекторы 12 и также через сброс в атмосферу 10. По сигналу блока управления и обработки сигналов 13 на электромагнитные клапаны 3 подается напряжение и они переключаются. В данном положении газовая смесь, находящаяся в элементе отбора проб - дозе 4, подается газом-носителем через поглотительную колонку 6 на разделительные колонки 5, далее в газовые детекторы 12 и на сброс в атмосферу 10. По истечении времени, соответствующего прохождению через поглотительную колонку 6 анализируемых компонентов газовой смеси (от 10 до 30 сек в зависимости от выбранного цикла), по сигналу блока управления и обработки сигнала 13 с электромагнитных клапанов 3 снимается напряжение и производится их переключение в исходное положение. В этом положении, соответствующем режиму "анализ", оставшиеся в поглотительной колонке компоненты выдуваются из нее газом-носителем для дальнейшего разделения в разделительные колонки 5 и далее через газовые детекторы 12 в атмосферу. Разделенные в разделительных колонках 5 компоненты, попадая в детекторы 12 и проходя через полости чувствительных элементов газовых детекторов, взаимодействуют с их нагретой поверхностью, изменяя электрические свойства чувствительных элементов тем больше, чем больше концентрация компонентов. Электрические сигналы чувствительных элементов в виде пиков, площадь которых пропорциональна содержанию компонентов (хроматограмма), подаются на измеритель блока управления и обработки сигнала, где преобразуются в цифровые значения, которые записываются в память, обрабатываются и выводятся в ПЭВМ в виде цифрового кода. Кроме того, блок управления и обработки сигналов управляет термостатом 11. Управляющие настройки вводятся в блок управления и обработки сигналов с помощью ПЭВМ и хранятся в энергонезависимой памяти. Блок питания 14 формирует напряжения, необходимые для работы газового анализатора. Пример
Заявляемое решение осуществлено в соответствии с вышеописанным. Использована в макетном образце конструкция, в которой - одна поглотительная и три разделительных колонки. Система перераспределения газовых потоков собрана на переключающих одноканальных электромагнитных клапанах. Количество последних - пять. В качестве детектора применен датчик адсорбционно-полупроводникового типа. Давление на колонках 0,8 Атм. Управление работой газового анализатора и обработка сигнала детектора осуществляется блоком управления и обработки сигналов. Преимущества заявляемого газового анализатора демонстрирует таблица сравнения, в которой приведены технические эксплуатационные характеристики хроматографов, получивших широкое распространение. Вывод: за короткое время выхода на рабочий режим, при времени рабочего цикла 90 сек заявляемый газовый анализатор позволяет производить анализ газовой смеси компонентов от H2 до C6+д
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение
Извещение опубликовано: 10.08.2004 БИ: 22/2004