198341. lajstromszámú szabadalom • Mérőberendezés nagy fajlagos ellenállású, változó hőmérsékletű folyadékok különösen nagytisztaságú víz elektromos vezetésének mérésére elektromos háttérzaj jelenlétében
1 2 A találmány tárgya mérőberendezés nagy fajlagos ellenállású, változó hőmérsékletű folyadékok, különösen nagytisztaságú víz elektromos vezetésének mérésére elektromos háttérzaj jelenlétében. A hőerőművek üzemvitelének ellenőrzése és szabályozása több jellemző üzemi adat együttes értékelésén alapul. Ezek között az adatok között egyre nagyobb fontosságot tulajdonítanak a kazánvíz minőségét alapvetően meghatározó elektromos vezetésnek. A mérési feladat hibátlan végrehajtását azonban több körülmény nehezíti. Az egyik zavaró tényező az, hogy a mintavételi helyektől függően a minták hőmérséklete széles határok között (+10 —+50 °C) változik. További nehézséget okoz az, hogy a nagy tisztaságú kazánvizek vezetése igen kicsi, és így az ohmos és kapacitjv vezetés Összemérhető nagyságú lesz, ami a meghatározandó ohmos vezetés mérésében hibát okozhat. Különösen rontja a mérési lehetőségeket az a kiküszöbölhetethn tény, hogy a villamos erőművekben az 50 Hz frekvenciájú elektromos háttérzaj a berendezések Induktív egymásrahatása következtében rendkívül erős. A mérési feladat megoldására csak speciális vezetésmérő berendezések lehetnek alkalmasak. Az ismert műszaki megoldások közül a célnak leginkább megfelelő berendezést a Siemens cég gyártja M 54201 típusjelzéssel. A berendezés a mérendő mintát befogadó mérőcellát, a mérőcella bemenetére kapcsolt oszcillátort és a mérőcella kimenetére erősítőn át csatlakozó kijelzőt tartalmaz. A műszer méréstartománya 0,01- 10 ß S.cm' -ig terjed, automatikusan végez hőmérsékletkorrekciót, és a háttérzajok ellen árnyékolással védett. Az ismert berendezés egyik hibája az, hogy a 0,01 - 10 ß S.cm'1 vezetéstartományt egyetlen skálán fogja át , amelynek kezdeti szakasza — éppen a jóminőségű kazán vizek vezetésének tartományában - erősen torzult és így pontatlan. A skálatorzulás oka az, hogy az említett tartományban a kapacltív és ohmos vezetés hasonló nagyságú, és ezt a mérőberendezés skálatorzítással veszi figyelembe. A hőmérsékletváltozásból eredő hibák kiküszöbölését a Siemens cég említett berendezése analóg módon, egy műveleti erősítő negatív visszacsatoló ágába kötött, alkalmasan választott karakterisztikájú, hőmérsékletfüggő ellenállással oldja meg. Ez a módszer nem megfelelő, mert a mérés 10-50 C között változó hőmérsékletének Intervallumában a mért vezetés erősen nemlineárisán változik és így a kompenzálásra alkalmazott módszer jelentős hibák forrása lehet. Ezen kívül az említett berendezés azért sem alkalmas az erőművek egyes mintavételi helyein a mérések elvégzésére, mivel az esetenként nagyszintű 50 Hz-es változófeszültségű zajokkal szemben az árnyékolás nem nyújt megfelelő védelmet. Ismeretes továbbá egy olyan eljárás (DE-PS 2715842), amelynél egy ismeretlen impedanciával egy ismert impedanciát kötnek sorba, és ezeken ismert frekvenciájú áramot bocsátanak át. Mérik az impedanciákon eső feszültségeket, ezeket az értékeket - -esetleg fázisdetektálással együtt — digitalizálják, egy mikroprocesszor segítségével további jelfeldolgozásnak vetik alá, majd kijelzik. Ez az eljárás azonban változó hőmérsékletű folyadékok erős elektromos háttérzaj jelenlétében - pl. hőerőművekben - történő mérésére viszonylag bonyolult, költséges felépítése ellenére sem használható, mivel a hőmérsékletkorrek* clót és az erős háttérzaj kiszűrését nem oldja meg. Célul tűztük ki olyan mérőberendezés kialakítását, amely kiküszöbölj az ismert megoldások hátrányait és lehetővé teszi a nagy fajlagos ellenállású, változó hőmérsékletű folyadékok elektromos vezetésének az eddigieknél pontosabb, megbízhatóbb mérését elektromosan erősen zavart háttérben. A kitűzött feladatot a találmány szerint egy olyan mérőberendezéssel oldjuk meg, amelyben a mérendő folyadékot befogadó mérőcella egy referendaeíemmel, célszerűen ellenállással sorosan egyrészt egy oszcillátor kimenetére, másrészt egy fázisérzékeny egyenirányító bemenetelre van kapcsolva ügy, hogy a fázisérzékeny egyenirányító egyik bemenete a mérőcella és a referendaelem közös pontjával is össze van kötve, a fázisérzékeny egyenirányító kimenete kettős integrálású A/D átalakítón át van a kijelzővel összekötve. A kettős integrálású A/D átalakító jelbemenettel — amely fázisérzékeny egyenirányító kimenetére van kapcsolva valamint referenda bemenettel rendelkezik. A mérőcella a mérendő folyadék hőmérsékletét érzékelő hőmérővel, célszerűen félvezető hőmérővel van ellátva, amelynek kimenete a mért hőmérséklet és egy előre megadott hőmérséklet, célszerűen 20 °C, különbségéhez hozzárendelt referenda feszültséget előállító függvénygenerátor bemenetére van kapcsolva, A függvénygenerátor kimenete a kettős integrálású A/D átalakító referencia bemenetére csatlakozik. A kettős integrálású A/D átalakító szinkronizáló bemenettel Is rendelkezik, amely a háttérzajjal vezérelt oszdllátor kimenetével van összekötve. A találmányt a továbbiakban kiviteli példa és rajz alapján részletesebben ismertetjük. A rajzon a találmány szerinti mérőberendezés egy előnyös kiviteli alakjának tömbvázlata látható. A mérendő folyadékmintát befogadó 2 mérőcella és a referendaelemként vele sorbakapcsolt Rv« ellenállás egyrészt az 1 oszcillátor kimenetére, másrészt a 3 fázisérzékeny egyenirányító bemenetelre csatlakozik úgy, hogy a 3 fázisérzékeny egyenirányító egyik bemenete a 2 mérőcella és az Rw ellenállás közös pontjával is össze van kötve. A 3 fázísérzékeny egyenirányító kimenete a 4 kettős integrálású A/D átalakítón át az 5 kijelzővel van összekötve. A 4 kettős integrálású A/D átalakító a 3 fázisérzékeny egyenirányító kimenetére kapcsolt jelbemenettel, valamint egy referenda bemenettel rendelkezik. A 2 mérőcella a mérendő folyadék hőmérsékletét érzékelő 6 hőmérővel, célszerűen félvezető hőmérővel — pl. egy integrált áramkörrel megvalósított hőmérsékletérzékeny áramgenerátorral van ellátva. A 2 mérőcella előnyösen egy saválló acélhenger, amelyben koncentrikusan egy másik acélhenger van elhelyezve. A mérendő folyadék a két henger között áramlik, a 6 hőmérő pedig a belső hengerbe van beépítve. A 6 hőmérő kimenete a mért hőmérséklet és egy előre megadott hőmérséklet különbségéhez hozzárendelt referenda feszültséget előállító 7 függvénygenerátor bemenetére van kapcsolva. A 7 függvénygenerátor bemenetét a 71 erősítő bemenete képezi. A 71 erősítő kimenete a 72 A/D átalakítón át a 73 ROM bemenetére van kapcsolva. A 73 ROM kimenete a 74 D/A átalakító bemenetére csatlakozik. A 74 D/A átalakító kimenete képezi a 7 függvénygenerátor kimenetét, amely a 4 kettős integrálású A/D átalakító referencia bemenetére csatlakozik. A 4 kettős integrálású A/D átalakító és 72 A/D átalakí98.341 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
