專利名稱：一種多組分氣體在線監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及屬于一種多組分氣體在線監(jiān)測裝置，一種既可測量兩組分混合氣中的某一氣體含量、又可用于熱導(dǎo)系數(shù)相差較大的多組份混合氣中的某一成分含量測量的
裝置
背景技術(shù)：
現(xiàn)代大型發(fā)電機(jī)組運行中，冷卻發(fā)電機(jī)組普遍采用導(dǎo)熱系數(shù)較大，純度較高的氫氣作為冷卻介質(zhì)，但對氫氣的純度要求較高，如果氫氣純度低，在發(fā)電機(jī)內(nèi)粘度變大，熱導(dǎo)變小，也導(dǎo)致發(fā)電機(jī)效率下降，造成機(jī)組內(nèi)局部過熱，從而導(dǎo)致鐵芯及其金屬部件腐蝕，絕緣老化的問題，給生產(chǎn)和人身安全帶來威脅。氫氣是易燃易爆的氣體，在氫氣和空氣混合的氣體中，當(dāng)氫氣含量在3% 75%時，具有爆炸危險性，為了防止發(fā)生爆炸，在將發(fā)電機(jī)內(nèi)的空氣置換為氫氣、或?qū)l(fā)電機(jī)內(nèi)的氫氣置換為空氣過程中，必須采用二氧化碳或氮氣等惰性氣體作為中間介質(zhì)進(jìn)行的置換。例如，氫冷式發(fā)電機(jī)正式運行前，首先用CO2氣體置換機(jī)組內(nèi)被充滿的空氣，然后再用氫氣置換CO2氣體。當(dāng)氫氣達(dá)到一定純度時，發(fā)電機(jī)組才能正常運行。在發(fā)電機(jī)組停機(jī)時，也要先用CO2氣體置換氫氣，再用空氣置換CO2氣體。因此，氫氣純度分析對于氫冷式發(fā)電機(jī)組的生產(chǎn)效率和安全性兩個方面至關(guān)重要。一方面，氫氣濃度過低將影響生產(chǎn)效率和節(jié)能效果。另一方面，當(dāng)氫氣達(dá)到了某一純度的有限條件，將形成爆炸性氣體，影響安全生產(chǎn)。所以，在氫冷發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)過程中，精確快速和連續(xù)在線監(jiān)測氫氣純度和氮氣、CO2等多種氣體的純度，對于提高生產(chǎn)效率，保證生產(chǎn)安全將是非常必要的。目前，尚沒有發(fā)現(xiàn)可以在線連續(xù)檢測多組分氣體的裝置。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型目的在于提出一種多組分氣體在線監(jiān)測裝置。該裝置實現(xiàn)對氣體多組分含量的在線監(jiān)測。本實用新型是這樣實現(xiàn)的:—種多組分氣體在線監(jiān)測裝置，包括氣體信號采集單元1、數(shù)據(jù)Al輸入模塊2、顯示界面模塊3、光電隔離模塊4-1和4-2、報警輸出模塊5、量程切換6、數(shù)據(jù)AO輸出模塊7、光隔離遠(yuǎn)程通訊模塊8、電源模塊9、CPU處理單元10、監(jiān)控計算機(jī)11，其中氣體信號采集單兀I的輸出端與數(shù)據(jù)Al輸入模塊2的輸入端連接,數(shù)據(jù)Al輸入模塊2的輸出端與光電隔離模塊4-1的輸入端連接，光電隔離模塊4-1的輸出端與CPU處理單元10輸入端連接，CPU處理單兀10的輸出端與光電隔離模塊4-2的輸出端連接,光電隔離模塊4-2的輸出端分別連接報警輸出模塊5、量程切換模塊6、數(shù)據(jù)AO輸出模塊7、光隔離通訊模塊8的輸入端，數(shù)據(jù)AO輸出模塊7的輸出連接二次設(shè)備12，光隔離通訊模塊8的輸出端連接監(jiān)控計算機(jī)11，顯示界面模塊3與CPU處理單元10顯示接口連接。本實用新型一種較佳的實施方式，所述氣體信號采集單元I為熱導(dǎo)式原理氣體純度分析傳感器。本實用新型又一種較佳的實施方式，所述電源模塊9給所有用電模塊單獨供電。本實用新型的優(yōu)點和效果是: 1.數(shù)據(jù)Al輸入模塊，進(jìn)行信號的濾波，雙差分修正、高精度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換AD，保證了信號的高精度以及線性度。2.每個模塊之間全數(shù)字光隔離，全電源隔離?？垢蓴_能力好，在復(fù)雜電磁環(huán)境下測量精度不受影響；3.可測量多種氣體，靈活的數(shù)據(jù)提供方式，方便操作人員進(jìn)行量程切換顯示；4.多種數(shù)據(jù)接口，模擬量輸入輸出單元、開關(guān)報警量輸出、遠(yuǎn)程通訊，更好的適應(yīng)用戶需求；5.可以測量各種設(shè)定氣體純度，整機(jī)，安全穩(wěn)定；6.專業(yè)的后臺工作站的監(jiān)測軟件，為氣體的實時數(shù)據(jù)顯示，歷史數(shù)據(jù)的存儲、瀏覽，并對參數(shù)進(jìn)行診斷和分析數(shù)據(jù)。

以下附圖僅旨在于對為本實用新型做示意性說明和解釋，并不限定為本實用新型的范圍。其中:圖1是一種多組分氣體在線監(jiān)測裝置主結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
為了對為本實用新型的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖說明為本實用新型的具體實施方式
。將氣體信號采集單元I安裝在發(fā)電機(jī)氫氣冷卻系統(tǒng)管路中，監(jiān)測氫氣純度和混合氣體組分含量。氣體信號采集單元I采用熱導(dǎo)式氣體純度分析傳感器，用于分析氫、二氧化碳、甲烷或氮等組分，取樣測量氣體單元的氣體純度。該單元將采樣物理量轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的4-20mA模擬信號，通過標(biāo)準(zhǔn)4線接口輸出。數(shù)據(jù)Al輸入模塊2進(jìn)行信號的濾波，雙差分修正，并進(jìn)行高精度AD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，保證信號的精度以及線性度。光電隔離模塊電路4用于防止外部信號異常的干擾。隔離電源模塊給裝置內(nèi)所用用電模塊單獨供電，即每個模塊都是獨立的供電系統(tǒng)，提高抗干擾性能。CPU數(shù)據(jù)處理單元10進(jìn)行數(shù)字矯正、數(shù)字濾波和參數(shù)計算，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)分析處理。顯示界面模塊3進(jìn)行顯示設(shè)置和查看置換過程各種的氣體參數(shù)指標(biāo)包括在空氣中的CO2含量，在氫氣和CO2混合氣體中氫氣的含量?？諝庵械臍錃夂?，可手動切換量程和進(jìn)行查看。遠(yuǎn)程量程切換6可以遠(yuǎn)程進(jìn)行自動量程切換的控制和操作。報警模塊5提供6組開關(guān)量報警接點，可以實現(xiàn)設(shè)置自動測量氫氣純度高、低兩個等級閾值的報警量輸出，以便在氫冷發(fā)電機(jī)氫氣純度低于96%或含氧量大于2%時,能自動動作報警輸出。數(shù)據(jù)Al輸入模塊2、光電隔離模塊4-1和4-2、數(shù)據(jù)AO輸出模塊7完成把電壓信號轉(zhuǎn)換成
4-20mA模擬電流信號的功能，輸出給各種二次設(shè)備使用。光隔離通訊模塊8的提供標(biāo)準(zhǔn)的RS485接口，標(biāo)準(zhǔn)M0DBUS_RTU協(xié)議，為其他設(shè)備或者監(jiān)控計算機(jī)11提供監(jiān)控通信接口、監(jiān)測設(shè)備工作狀態(tài)、診斷和分析的數(shù)據(jù)，實時上傳數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程通信。監(jiān)控計算機(jī)11安裝在站內(nèi)并安裝專門的監(jiān)測軟件，，可通過MODUS進(jìn)行與的終端計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)氣體的實時數(shù)據(jù)顯示，歷史數(shù)據(jù)的存儲、瀏覽，并對參數(shù)進(jìn)行診斷和分析數(shù)據(jù)。普通的電腦只要安裝了專用數(shù)據(jù)庫管理軟件，即可讀取的監(jiān)測的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)管理軟件能夠?qū)ΡO(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷，及時發(fā)出預(yù)警信號，同時提供包括參數(shù)變化趨勢圖在內(nèi)的相關(guān)信息，以便管理人員做出更為精確的診斷?？諝庵械腃O2含量的測量范圍為0 100%，精度±0.5%，對應(yīng)電流值范圍為4
5.5毫安；空氣中的氫氣含量的測量范圍為90% 100%，精度±0.1%，對應(yīng)電流值范圍4 20毫安；在氫氣和CO2混合氣體中氫氣含量的測量范圍為90% 100%，精度±0.5%,對應(yīng)電流值范圍為5.5 20毫安。以上所述僅為本實用新型示意性的具體實施方式
，并非用以限定為本實用新型的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離為本實用新型的構(gòu)思和原則的前提下所作的等同變化與修改，均應(yīng)屬于為本實用新型保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求1.一種多組分氣體在線監(jiān)測裝置，包括氣體信號采集單元(I)、數(shù)據(jù)Al輸入模塊(2)、顯示界面模塊(3)、光電隔離模塊(4-1)和(4-2)、報警輸出模塊(5)、量程切換(6)、數(shù)據(jù)AO輸出模塊(7)、光隔離遠(yuǎn)程通訊模塊(8)、電源模塊(9)、CPU處理單元(10)、監(jiān)控計算機(jī)(11)，其特征在于氣體信號采集單元(I)的輸出端與數(shù)據(jù)Al輸入模塊(2)的輸入端連接，數(shù)據(jù)Al輸入模塊(2)的輸出端與光電隔離模塊(4-1)的輸入端連接,光電隔離模塊(4-1)的輸出端與CPU處理單元(10)輸入端連接，CPU處理單元(10)的輸出端與光電隔離模塊(4-2)的輸出端連接，光電隔離模塊(4-2)的輸出端分別連接報警輸出模塊(5)、量程切換模塊(6)、數(shù)據(jù)AO輸出模塊(7)、光隔離通訊模塊(8)的輸入端,數(shù)據(jù)AO輸出模塊(7)的輸出連接二次設(shè)備(12)，光隔離通訊模塊(8)的輸出端連接監(jiān)控計算機(jī)(11)，顯示界面模塊(3)與CPU處理單元(10)顯示接口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多組分氣體在線監(jiān)測裝置，其特征在于氣體信號采集單元(O為熱導(dǎo)式原理氣體純度分析傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多組分氣體在線監(jiān)測裝置，其特征在于電源模塊(9)給所有用電模塊單獨供電。
專利摘要本實用新型涉及屬于一種多組分氣體在線監(jiān)測裝置，其中氣體信號采集單元的輸出端與數(shù)據(jù)AI輸入模塊的輸入端連接，數(shù)據(jù)AI輸入模塊的輸出端與光電隔離模塊的輸入端連接，光電隔離模塊的輸出端與CPU處理單元輸入端連接，CPU處理單元的輸出端與光電隔離模塊的輸出端連接，光電隔離模塊的輸出端分別連接報警輸出模塊、量程切換模塊、數(shù)據(jù)AO輸出模塊、光隔離通訊模塊的輸入端，數(shù)據(jù)AO輸出模塊的輸出連接二次設(shè)備。本裝置可以用于精確快速和連續(xù)在線監(jiān)測氫冷發(fā)電機(jī)中氫氣純度和氮氣、CO2等多種氣體的純度，對于提高生產(chǎn)效率，保證生產(chǎn)安全將是非常必要的。
文檔編號G01N25/18GK202974901SQ20122070714
公開日2013年6月5日 申請日期2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月19日
發(fā)明者鄭建, 李濱, 侯麗珍, 劉洪國, 吳東 申請人:北京光耀電力自動化有限公司