DE29824052U1

DE29824052U1 - Einrichtung zur Gasanalyse in explosionsgefährdeten Bereichen

Info

Publication number: DE29824052U1
Application number: DE29824052U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 1998-12-16
Filing date: 1998-12-16
Publication date: 2000-06-15
Anticipated expiration: 2008-12-17

Description

Einrichtung zur Gasanalyse in explosionsgefährdeten Bereichen

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Gasanalyse in explosionsgefährdeten Bereichen mit einem von einem Meßgas durchströmten Analyseteil, das in einem über eine Spülgaszufuhr mit Spülgas versorgten Gehäuse angeordnet ist, wobei der Spülgasdruck größer als der Meßgasdruck ist, und mit einer Differenzdruckerfassungseinrichtung zur Erfassung der Differenz zwischen dem Spülgasdruck und dem Meßgasdruck.

Bei der Gasanalyse von leicht entzündlichen Meßgasen in explosionsgefährdeten Bereichen muß sichergestellt werden, daß kein Meßgas aus dem Analyseteil der zur Gasanalyse dienenden Einrichtung austreten kann. Es ist beispielsweise aus der WO 98/04912 bekannt, hierzu das von dem Meßgas durchströmte Analyseteil in einem Gehäuse anzuordnen und dieses mit einem unter Druck stehenden inerten Spülgas zu spülen, 0 wodurch verhindert wird, daß das Meßgas aus dem Analyseteil ' austreten kann. Eine Differenzdruckerfassungseinrichtung erfaßt dabei die Differenz zwischen dem Spülgasdruck und dem Meßgasdruck, wobei eine nachgeordnete Auswerteeinrichtung ein Alarmsignal abgibt, wenn ein vorgegebener Betrag, um den der Spülgasdruck größer als der Meßgasdruck ist, unterschritten wird. Das Alarmsignal kann dazu herangezogen werden, die Meßgaszufuhr zu unterbrechen. Um im Falle von aggressiven Meßgasen die Differenzdruckerfassungseinrichtung vor diesen zu schützen, ist diese an dem Analyseteil über eine Hilfsgasleitung angeschlossen, die von einem nichtaggressiven Hilfsgas durchströmt wird.

Aus den Vorschriften für Überdruckkapselung gemäß DIN EN 50016 ergibt sich ein vorgegebener Betrag von mindestens 0,5 mbar, um den der Spülgasdruck den Meßgasdruck übersteigen muß, wobei der Meßgasdruck maximal 100 mbar über dem umgebenden Luftdruck liegen darf. Daraus ergibt sich ein

GR 98 G 4461 DE

Spülgasdruck von mindestens 100,5 mbar, der je nach Gehäusedichtigkeit zu einem hohen Spülgasverbrauch führen kann.

Um den Spülgasverbrauch zu verringern, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß bei der Einrichtung der eingangs angegebenen Art an dem Ausgang der Differenzdruckerfassungseinrichtung eine die Spülgaszufuhr steuernde Regeleinrichtung angeschlossen ist, die den Spülgasdruck auf einen den Meßgasdruck um einen vorgegebenen Betrag (Mindestabstand) übersteigenden Wert einstellt. Da der Spülgasdruck dem Meßgasdruck unter Einhaltung des vorgegebenen Mindestabstands zwischen dem Spülgasdruck und dem Meßgasdruck nachgeführt wird, werden die Leckverluste des Gehäuses gering gehalten.

Die Differenzdruckerfassungseinrichtung kann zwei getrennte Druckmesser zur Messung des Spülgasdrucks und des Meßgasdrucks in Verbindung mit einer nachgeordneten Einrichtung zur Bildung der Differenz zwischen den gemessenen Drücken aufweisen oder alternativ einen Differenzdruckmesser aufweisen, der die Differenz zwischen dem Spülgasdruck und dem Meßgasdruck kontinuierlich mißt, wobei die Regeleinrichtung den Spülgasdruck kontinuierlich dem Meßgasdruck nachführt. Indem der Spülgasdruck dem Meßgasdruck kontinuierlich mit konstantem Mindestabstand nachgeführt wird, werden die Leckverluste des Gehäuses und damit der Spülgasverbrauch minimiert.

Anstelle des vergleichsweise teuren Differenzdruckmessers kann die Differenzdruckerfassungseinrichtung alternativ einen Differenzdruckschalter aufweisen, dessen ausgangsseitige Schaltstrecke mit einem Parallelwiderstand überbrückt ist und über einen Serienwiderstand an einer den Widerstand erfassenden Zweileitereinrichtung der Regeleinrichtung angeschlossen ist, wobei die Regeleinrichtung den Spülgasdruck stufenweise dem Meßgasdruck nachführt. Der Spülgasverbrauch ist hierbei zwar höher als bei der kontinuierlichen Nachführung des Spülgasdruckes, aber geringer als bei fest eingestelltem Spülgasdruck.

GR 98 G 4461 DE

In der Regel schreiben Sicherheitsgründe eine redundante Erfassung der Differenz zwischen dem Spülgasdruck und dem Meßgasdruck vor. Der Aufwand für zwei Differenzdruckmesser oder zwei Differenzdruckschalter in Verbindung mit einer nachfolgenden zweifachen Signalauswertung ist jedoch sehr hoch. Im Rahmen der Erfindung ist daher vorgesehen, daß ein die Differenz zwischen dem Spülgasdruck und dem Meßgasdruck erfassender redundanter Differenzdruckschalter mit seiner ausgangsseitigen Schaltstrecke in Reihe mit dem Ausgang der Differenzdruckerfassungseinrichtung an der Regeleinrichtung angeschlossen ist. Der redundante Differenzdruckschalter überwacht die Differenz zwischen dem Spülgasdruck und dem Meßgasdruck auf Einhaltung des geforderten Mindestabstands, wobei die ausgangsseitige Schaltstrecke geöffnet wird, wenn der Mindestabstand unterschritten wird. In diesem Fall wird durch die Regeleinrichtung ein Alarm ausgelöst, wobei zusätzlich die Meßgaszufuhr unterbrochen und/oder der Spülgasdruck über die Regeleinrichtung auf einen maximal möglichen Wert eingestellt werden kann. Die Vorteile bestehen darin, daß die Regeleinrichtung keinen zweiten Eingang für den redundanten Differenzdruckschalter benötigt und daß der redundante Differenzdruckschalter erheblich billiger ist als ein redundanter Differenzdruckmesser.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf die Figuren der Bezeichnung Bezug genommen; im einzelnen zeigen:

Figur 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Gasanalyse in explosionsgefährdeten

Bereichen mit einer einen Differenzdruckmesser enthaltenden Differenzdruckerfassungseinrichtung und Figur 2 ein alternatives Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung, bei der die Differenzdruckerfassungseinrichtung einen Differenzdruckschalter

enthält.

GR 98 G 4461 DE

Figur 1 zeigt eine Einrichtung zur Gasanalyse in explosionsgefährdeten Bereichen mit einem Analyseteil 1, das über einen Meßgaseinlaß 2 zur Zuführung eines Meßgases und über einen Meßgasausgang 3 verfügt. Das Analyseteil 1 ist in einem Gehäuse 4 angeordnet, welches mit einem Spülgaseinlaß 5 und einem Spülgasauslaß 6 versehen ist. In dem Spülgaseinlaß 5 ist ein steuerbares Proportionalventil 7 angeordnet.

Zwischen dem Spülgasauslaß 6 und dem Meßgaseinlaß 2 ist eine Differenzdruckerfassungseinrichtung 8, hier bestehend aus einem Differenzdruckmesser 9, angeordnet, der die Differenz zwischen dem Spülgasdruck und dem Meßgasdruck mißt und den dabei erhaltenen analogen Meßwert an seinem Ausgang 10 bereitstellt. Der Differenzdruckmesser 9 ist mit seinem Ausgang 10 an den Eingang 11 einer Regeleinrichtung 12 angeschlossen, die über ihren Steuerausgang 13 das Proportionalventil 7 ansteuert. Der von dem Differenzdruckmesser 9 gelieferte analoge Meßwert kann beispielsweise ein Widerstandswert sein, der von der Regeleinrichtung 12 nach dem Prinzip der Zweileitermeßtechnik erfaßt wird.

Ein ebenfalls zwischen dem Spülgasauslaß 6 und dem Meßgaseinlaß 2 angeordneter redundanter Differenzdruckschalter 14 ist mit seiner ausgangsseitigen Schaltstrecke 15 in Reihe mit dem Ausgang 10 des Differenzdruckmessers 9 an dem Eingang 11 der Regeleinrichtung 12 angeschlossen.

Der Anschluß 16 des Differenzdruckmessers 9 und des redundanten Differenzdruckschalters 14 an dem Meßgaseinlaß 2 ist über eine Drossel 17 an einer vor dem Proportionalventil 7 liegenden Spülgaszufuhr 18 angeschlossen.

Die Regeleinrichtung 12 steuert das Proportionalventil 7 in Abhängigkeit von der gemessenen Differenz zwischen dem Spülgasdruck und dem Meßgasdruck in der Weise, daß ein konstanter Abstand von etwa 0,5 mbar eingehalten wird, um den der Spülgasdruck den Meßgasdruck übersteigt. Dadurch wird zum einen

GR 98 G 4461 DE ** \ . I I &Iacgr; I Il &iacgr;

erreicht, daß im Falle eines Lecks in dem Analyseteil 1 kein Meßgas aus diesem austreten kann und daß andererseits im Falle von Undichtigkeiten des Gehäuses 1 der Spülgasverlust minimal ist, weil der Spülgasdruck nicht höher als zur Einhaltung der Sicherheitsvorschriften erforderlich ist.

Der redundante Differenzdruckschalter 14 überwacht die Differenz zwischen dem Spülgasdruck und dem Meßgasdruck auf Unterschreiten des vorgegebenen Abstandes von 0,5 mbar, wobei die Schaltschwelle des redundanten Differenzdruckschalters 14 etwas unter dem von der Regeleinrichtung 12 eingestellten Sollabstand liegt. Wird der vorgegebene Abstand unterschritten, so wird die ausgangsseitige Schaltstrecke 15 des Differenzdruckschalters 14 geöffnet. Die Regeleinrichtung erkennt dies als Fehler und löst einen Alarm 19 aus, wobei zusätzlich die Meßgaszufuhr über ein Ventil 20 abgeschaltet und/oder das Proportionalventil 7 vollständig geöffnet werden kann.

Über die Drossel 17 wird ein ständiger geringer Spülgasfluß in Richtung auf den Anschluß 16 des Differenzdruckmessers 9 und des Differenzdruckschalters 14 an dem Meßgaseinlaß 2 aufrechterhalten, so daß das Meßgas selbst von dem Differenzdruckmesser 9 und dem Differenzdruckschalter 14 zurückgehalten wird und diese im Falle von aggressiven Meßgasen nicht korrosionsbeständig ausgeführt sein müssen.

Das in Figur 2 gezeigte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung unterscheidet sich von dem nach Figur 1 dadurch, daß die Differenzdruckerfassungseinrichtung 8 statt des vergleichsweise teuren Differenzdruckmessers 9 einen billigeren Differenzdruckschalter 21 enthält, dessen ausgangsseitige Schaltstrecke 22 mit einem Parallelwiderstand 23 überbrückt ist und in Reihe mit einem Serienwiderstand 24 sowie mit der Schaltstrecke 15 des redundanten Differenzdruckschalters 14 an der Regeleinrichtung 12 angeschlossen ist. Die Regeleinrichtung 12 weist eine Zweileitereinrichtung 25 auf, die den eingangsseitigen Widerstand erfaßt. Ist die

GR 98 G 44 61 DE

Differenz zwischen dem Spülgasdruck und dem Meßgasdruck größer als 0,5 mbar, so sind beide Schaltstrecken 22, 15 des Differenzdruckschalters 21 bzw. des redundanten Differenzdruckschalters 14 geschlossen, so daß die Zweileitereinrichtung 25 einen dem Serienwiderstand 24 entsprechenden Analogwert erfaßt. Wenn der vorgegebene Abstand von 0,5 mbar zwischen dem Spülgasdruck und dem Meßgasdruck unterschritten wird, öffnet zunächst die Schaltstrecke 22 des Differenzdruckschalters 21, so daß die Zweileitereinrichtung 25 einen der Reihenschaltung der Widerstände 23 und 24 entsprechenden Analogwert erfaßt, woraufhin die Regeleinrichtung 12 das Proportionalventil 7 zur Erhöhung des Spülgasdrucks in dem Gehäuse 4 weiter öffnet. Sobald der vorgegebene Abstand von 0,5 mbar zwischen dem Spülgasdruck und dem Meßgasdruck wieder erreicht wird, schließt sie Schaltstrecke 22 des Differenzdruckschalters 21 und die Öffnung des Proportionalventils 7 wird entsprechend reduziert. Wenn der Abstand zwischen dem Spülgasdruck und dem Meßgasdruck so weit absinkt, daß er über den Differenzdruckschalter 21, die Regeleinrichtung 12 und das Proportionalventil 7 nicht mehr ausgeregelt werden kann, öffnet die Schaltstrecke 15 des redundanten Differenzdruckschalters 14. Die Regeleinrichtung 12 erkennt dies als Fehler und löst den Alarm 19 aus.

Claims

1. Einrichtung zur Gasanalyse in explosionsgefährdeten Bereichen mit einem von einem Meßgas durchströmten Analyseteil (1), das in einem über eine Spülgaszufuhr mit Spülgas versorgten Gehäuse (4) angeordnet ist, wobei der Spülgasdruck größer als der Meßgasdruck ist, und mit einer Differenzdruckerfassungseinrichtung (8) zur Erfassung der Differenz zwischen dem Spülgasdruck und dem Meßgasdruck, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Ausgang (10) der Differenzdruckerfassungseinrichtung (8) eine die Spülgaszufuhr steuernde Regeleinrichtung (12) angeschlossen ist, die den Spülgasdruck auf einen den Meßgasdruck um einen vorgegebenen Betrag übersteigenden Wert einstellt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzdruckerfassungseinrichtung (8) zwei getrennte Druckmesser zur Messung des Spülgasdrucks und des Meßgasdrucks sowie eine Einrichtung zur Bildung der Differenz zwischen den gemessenen Drücken aufweist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzdruckerfassungseinrichtung (8) einen Differenzdruckmesser (9) aufweist, der die Differenz zwischen dem Spülgasdruck und dem Meßgasdruck kontinuierlich ist und daß die Regeleinrichtung (12) den Spülgasdruck kontinuierlich dem Meßgasdruck nachführt.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzdruckerfassungseinrichtung (8) einen Differenzdruckschalter (21) aufweist, dessen ausgangsseitige Schaltstrecke (22) mit einem Parallelwiderstand (23) überbrückt ist und über einen Serienwiderstand (24) an einer den Widerstand erfassenden Zweileitereinrichtung (25) der Regeleinrichtung (12) angeschlossen ist, und daß die Regeleinrichtung (12) den Spülgasdruck stufenweise dem Meßgasdruck nachfährt.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Differenz zwischen dem Spülgasdruck und dem Meßgasdruck erfassender redundanter Differenzdruckschalter (14) mit seiner ausgangsseitigen Schaltstrecke (15) in Reihe mit dem Ausgang (10) der Differenzdruckerfassungseinrichtung (9) an der Regeleinrichtung (12) angeschlossen ist.