專利名稱：在氫作載氣的工業(yè)色譜儀上用差減法連續(xù)檢測氫組分的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是用氫作載氣的工業(yè)色譜儀自動(dòng)地、連續(xù)地檢測氨廠合成氣(由H2、Ar、N2、CH4、NH3五種組分組成)中的Ar、N2、CH4、NH3組分。然后由專門設(shè)計(jì)的求氫組分電路用差減法求出氫組分含量，由專門設(shè)計(jì)的求弛放氣(Ar+CH4)電路，求出弛放氣。從而為氫氮比調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供4～20mA的四種電流信號氫組分電流信號，N2組分電流信號，氫氮比電流信號和弛放氣(Ar+CH4)電流信號。
根據(jù)檢索的有關(guān)資料表明，美國采用以氦(He)作載氣的氣動(dòng)色譜儀檢測H2，N2。中國有采用以氬(Ar)作載氣的工業(yè)色譜儀檢測H2、N2，求氫氮比。氦氣昂貴，又很稀缺，氬氣便宜，但中小城市也不生產(chǎn)，這就使為上述兩種儀器的推廣帶來困難。
在不能采用上述兩種儀器的情況下，國內(nèi)的合成氨廠采用以氫作載氣的工業(yè)色譜儀檢測N2組分含量，采用氫分析器檢測H2組分含量，然后求氫氮比。氫分析器精度2.5級，色譜儀的精度也不高于1.0級，故氫氮比精度就會超過±0.05。其誤差來源是1.用兩種儀器分別測量H2和N2，使其比值的誤差比兩種儀器的誤差之和還要增加1倍以上;
2.由于取樣時(shí)間不同，氫信號和氮信號不同步，差別至少在1個(gè)周期以上(每種工業(yè)色譜儀的分析周期不一樣，一般為3～10分鐘);
3.所用的工業(yè)色譜儀都無大氣平衡，也會使N2組分誤差增加1-2%。
實(shí)踐證明，氫氮比等于2.9時(shí)，合成率最高，只要略偏離這個(gè)點(diǎn)，即誤差超過2.9±0.05，產(chǎn)量就明顯下降。因此用上述兩種儀器分別測H2、測N2，是滿足不了節(jié)能要求的。
本發(fā)明可為氫氮比調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供檢測誤差≤±0.02的氫氮比值。誤差小的原因是1.實(shí)現(xiàn)了用一臺色譜儀同時(shí)檢測H2，N2，就能使氫氮比的精度高于各個(gè)單值的精度;
2.有大氣平衡裝置，保證取樣是在定壓定體積下進(jìn)行，消除了大氣波動(dòng)對取樣的影響;
3.不用H2表測H2，消除了信號不同步，使儀器的可靠性提高。
本發(fā)明采用專門設(shè)計(jì)的求弛放氣(Ar+CH4)含量電路，獲得弛放氣含量，節(jié)省了一臺專測Ar和CH4的工業(yè)色譜儀，或節(jié)省了一臺測CH4的紅外線分析器。
下面是本發(fā)明的最佳實(shí)施例，通過該實(shí)施例的描述和附圖，給出了本發(fā)明的細(xì)節(jié)。


圖1是連續(xù)測量氫氮比裝置的電路傳輸2求氫組分電路3求弛放氣電路圖參見圖1。合成氣進(jìn)入以氫作載氣的分析器，通過分離檢測和預(yù)放大，輸出與合成氣中Ar、N2、CH4、NH3濃度成比例的四種色譜信號(電壓信號)，這些信號經(jīng)過調(diào)零放大拾峰板的測量范圍整定、拾峰后輸出Ar0～15%0-8V矩形波
N20～30% 0-8V矩形波CH40～15% 0-8V矩形波NH30～15% 0-8V矩形波這些信號經(jīng)過信息處理板的峰值保持器輸出Ar0～15%0-8V趨勢圖(反映組分變化趨勢)N20～30% 0-8V趨勢圖(反映組分變化趨勢)CH40～15% 0-8V趨勢圖(反映組分變化趨勢)NH30～15% 0-8V趨勢圖(反映組分變化趨勢)這四個(gè)趨勢圖信號進(jìn)入求氫組分電路(亦即差減法電路)，就可得到與氫組分含量成比例趨勢圖信號。
即H20～100% 0-8V趨勢圖(反映組分變化趨勢)將H2組分趨勢信號和N2組分趨勢信號送入除法器，即可獲得氫氮比輸出H2∶N2＝2-4 0-8V趨勢圖(反映比值變化趨勢)將Ar組分趨勢信號和CH4組分趨勢信號送入求弛放氣(Ar+CH4)含量的電路，得到弛放氣(Ar+CH4)0-25% 0-8V趨勢圖(反映含量變化趨勢)。
將H2組分趨勢信號，N2組分趨勢信號，弛放氣趨勢信號和氫氮比趨勢信號分別送入四個(gè)V-I(電壓-電流)轉(zhuǎn)換器，就可輸出H20～100% 4～20mA(0～10mA)N20～30% 4～20mA(0～10mA)(Ar+CH4)0～25% 4～20mA(0～10mA)氫氮比2-44～20mA(或0～10mA)
圖2為本發(fā)明的求氫組分電路圖。A8(μA741)是反相求和的運(yùn)算放大器。R41，R42，R43，R44和R46+W10是該放大器的反相輸入電阻，R45是該放大器的反饋電阻，R48為該放大器的正向輸入電阻。D15為硅穩(wěn)壓管，穩(wěn)定電壓-6V左右，R47為限流電阻，取470Ω。電路參考計(jì)算如下1.將Ar、N2、CH4、NH8組分的量程轉(zhuǎn)換到氫組分的量程Ar0～15% 0-8V按對應(yīng)的H2量程計(jì)算0-15%0～1.2VN20～30% 0-8V按對應(yīng)的H2量程計(jì)算0-30%0～2.4VNH80～15% 0-8V按對應(yīng)的H2量程計(jì)算0-15%0～1.2VCH40～15% 0-8V按對應(yīng)的H2量程計(jì)算0-15%0～1.2V2.根據(jù)量程轉(zhuǎn)換前后的數(shù)據(jù)求出相應(yīng)的R41～R44的電阻值(預(yù)設(shè)定R45＝15KΩ)對N2組分∵ (2.4V)/(3V) = (15K)/(R41) ∴R41＝50KΩ同理可求出，R42＝R43＝R44＝100KΩ3.根據(jù)H20-100% 輸出0-8V的關(guān)系求出R46+W10的數(shù)值A(chǔ) 設(shè)Ar、N2、CH4、NH3四通道的輸入信號為零∵ (6V×15KΩ)/(R46+W10) ∴R46+W10＝11.25KΩ
選R46＝8.2KΩ選電位器W10為5.1KB 根據(jù)R41、R42、R43、R44、R45和R46+W10的阻值可求出R48＝4.7KΩC 將R41～R44的輸入端接地，調(diào)W10使A8輸出為8V。
圖3為本發(fā)明的求弛放氣(Ar+CH4)含量的電路中第一級為Ar組分和CH4組分的求和電路，A10為運(yùn)放μA741，R52、R53為反相輸入電阻，R51為反饋電阻(選為30KΩ)，R51為正向輸入電阻。本級電路參考計(jì)算如下1.將Ar、CH4組分的量程轉(zhuǎn)換到弛放氣的量程Ar0-15% 0-8V按對應(yīng)的Ar+CH4量程計(jì)算0～15% 0～4.8VCH40-15% 0-8V按對應(yīng)的Ar+CH4量程計(jì)算0～15% 0～4.8V2.根據(jù)量程轉(zhuǎn)換前后的數(shù)據(jù)，求出相應(yīng)的電阻對CH4組分∵ (4.8V)/(8V) = (30KΩ)/(R52) ∴R52＝50KΩ同理可求出R53(Ar)＝50KΩ3.根據(jù)R51、R52、R53的數(shù)值，可得R54＝13KΩ圖3中的第二級為反相級。A
為運(yùn)放μA741，R
為反相輸入電阻，R49為反饋電阻，選R
＝R49＝10K，由R49和R50可求出R55＝5.1KΩ。
權(quán)利要求
1.在氫作載氣的工業(yè)色譜儀上用差減法連續(xù)檢測氫組分的裝置，其特征為用氫作載氣的工業(yè)色譜儀自動(dòng)地、連續(xù)地檢測氨廠合成氣(由H2、Ar、N2、CH4、NH8五種組分組成)中的Ar、N2、CH4、NH3組分，然后由專門設(shè)計(jì)的求氫組分電路用差減法求出氫組分含量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于由分析器、調(diào)零放大器、抬峰器、峰值保持器、求氫組分電路、除法器、求弛放氣電路和V-I轉(zhuǎn)換器組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的求氫組分電路，其中A (μA741)是反相求和的運(yùn)算放大器，R41、R42、R43、R44和R46+W16是該放大器的反相輸入電阻，R45是該放大器的反饋電阻，R48為該放大器的正向輸入電阻。D15為硅穩(wěn)壓管，穩(wěn)定電壓-6V左右，R47為限流電阻，取470Ω。當(dāng)H2組分趨勢信號和N2組分趨勢信號送入除法器，即可獲得氫氮比信號，為氨廠的氫氮比調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供檢測誤差≤±0.02的氫氮比值。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的求弛放氣(Ar+CH4)電路，其中第一級為Ar組分和CH4組分的求和電路，A10(μA741)為運(yùn)算放大器，R 、R 為反相輸入電阻，R 為反饋電阻R54為正向輸入電阻。第二級為反相級，A9(μA741)為運(yùn)算放大器，R59為反相輸入電阻，R40為反饋電阻，R55為正向輸入電阻，當(dāng)Ar組分趨勢信號和CH4組分趨勢信號送入求弛放氣(Ar+CH4)電路，即可獲得弛放氣(Ar+CH4)信號。
全文摘要
一種在氫作載氣的工業(yè)色譜儀上用差減法連續(xù)檢測氫組分的裝置，實(shí)現(xiàn)了用一臺色譜儀同時(shí)檢測H
文檔編號G01N30/62GK1040097SQ8810465
公開日1990年2月28日 申請日期1988年8月4日 優(yōu)先權(quán)日1988年8月4日
發(fā)明者王懷亮 申請人:北京分析儀器廠