DE19646825A1

DE19646825A1 - Determination of concentration of a gas added to another gas stream

Info

Publication number: DE19646825A1
Application number: DE1996146825
Authority: DE
Inventors: Guenter Dr Ing Slowik
Original assignee: OESEG OEKOLOGISCHE SANIERUNGS
Current assignee: SLOWIK, GUENTER, DR.-ING., 06217 MERSEBURG, DE
Priority date: 1996-11-13
Filing date: 1996-11-13
Publication date: 1998-05-14

Abstract

Determination of the concentration of a gas addition injected into another gas stream by producing it in a manner that allows an exact determination of its concentration in a reference stream. A sensor will then measure the concentrations in the reference and product streams, compare their values and alter the concentration of the gas addition to eliminate any difference.Also claimed is the equipment required for this process.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Konzentration einer gasförmigen Komponente als Beimengung in einem Meßstrom eines Gases oder Gasgemisches sowie ein geeignetes Meßgerät.The invention relates to a method for measuring the concentration of a gaseous Component as an admixture in a measuring stream of a gas or gas mixture and a suitable measuring device.

Konzentrationen von Beimengungen in Gasströmen werden üblicherweise gemessen, indem Zusammenhänge zwischen der Konzentration und einer anderen physikalischen Größe mit einem Sensor ermittelt und ausgewertet werden. Eine in der Praxis angewendete Methode ist die Gaschromatographie, die den Einsatz verschiedener Detektoren ermöglicht. Der Nachweis schwefelhaltiger Verbindungen in Gasen erfolgt z. B. auf gaschromatographischem Wege mittels eines Flammenphotometerdetektors, der die entstehende Luminiszenzstrahlung erfaßt, wobei mit Hilfe von Interferenzfiltern Licht der gewünschten Wellenlänge ausgefiltert und mittels eines Photomultipliers in ein elektrisches Signal umgewandelt wird.Concentrations of admixtures in gas flows are usually measured by correlations between concentration and another physical Size can be determined and evaluated with a sensor. One in practice The method used is gas chromatography, which involves the use of various Detectors. The detection of sulfur-containing compounds in gases is carried out e.g. B. by gas chromatography using a flame photometer detector the resulting luminescent radiation is detected, with the help of interference filters light the desired wavelength and filtered out using a photomultiplier electrical signal is converted.

Die Gaschromatographie ist jedoch in ihrer Anwendung beschränkt, so müssen die zu trennenden Komponenten bei der Arbeitstemperatur des Gaschromatographen flüchtig sein und Mischungen von sehr niedrig siedenden Gasen sind nur schwierig zu trennen. In der Regel sind mindestens zwei zeitlich dicht hintereinanderliegende Dosierungen an verschiedenen Trennsäulen bzw. Gaschromatographen durchzuführen. Die Arbeitsweise eines Gaschromatographen ist diskontinuierlich. Die auftretenden Fehlerquoten liegen in einem Bereich von 1 bis 2%. Ein weiteres Problem ist folgendes.However, gas chromatography is limited in its application, so they have to separating components at the working temperature of the gas chromatograph and mixtures of very low-boiling gases are difficult to separate. As a rule, there are at least two doses in close succession perform different separation columns or gas chromatographs. The way of working a gas chromatograph is discontinuous. The error rates that occur are in a range of 1 to 2%. Another problem is the following.

Die Gassensoren und -detektoren sowie Gasmeßgeräte müssen mit - fälschlich als "Eichgase" bezeichneten - Prüfgasen kalibriert werden. Bei diesen Gasen müssen ent weder die Zusammensetzung oder zumindest die Konzentration des Meßkomponenten gases bekannt sein. Da für die Qualität eines Sensors nicht nur sein Ansprechverhalten oder seine Empfindlichkeit auf die Meßkomponente wichtig sind, sondern noch zahl reiche andere meßtechnische Parameter, wie z. B. das Langzeitverhalten oder die Drift, oder auch die Querempfindlichkeit, müssen die Kalibrier- und Prüfgase in ausreichender Menge, zeitlich konstant und auch möglichst jederzeit in verschiedenen Konzentrationen vorhanden sein. Ein Sensor bzw. Detektor oder ein Gasmeßgerät ist nur so gut, wie seine Kalibrierung. Die Kalibrierung ist jedoch sehr zeitaufwendig und muß in bestimmten Zeitintervallen wiederholt werden.The gas sensors and detectors as well as gas measuring devices must be - wrongly as "Calibration gases" - test gases are calibrated. With these gases ent neither the composition or at least the concentration of the measuring components gases. Because the quality of a sensor is not just its response behavior or its sensitivity to the measuring component are important, but still number rich other metrological parameters, such as. B. long-term behavior or drift, or also the cross sensitivity, the calibration and test gases must be sufficient Quantity, constant over time and, if possible, at any time in different concentrations to be available. A sensor or detector or a gas meter is only as good as its calibration. However, calibration is very time consuming and has to be done in repeated at certain time intervals.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Messung der Konzentration einer gasförmigen Komponente als Beimengung in einem Meßstrom eines Gases oder Gasgemisches zu schaffen, das sich durch einen geringen Aufwand auszeichnet, und ohne Kalibrierung des Sensors auskommt und exakte Ergebnisse bzgl. der Konzen tration der im Meßstrom enthaltenen Beimengung liefert.The invention was based on the object of a method for measuring the concentration a gaseous component as an admixture in a measuring stream of a gas or To create gas mixture, which is characterized by a low effort, and without calibration of the sensor and exact results with regard to the concentrations tration of the admixture contained in the measuring current.

Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, geeignete Meßgeräte zur Durchführung des Verfahrens vorzuschlagen.It is also an object of the invention to provide suitable measuring devices for carrying out the Propose procedure.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebene Verfahrens weise gelöst. Weitere Ausgestaltungsvarianten des Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 11 angegeben.According to the invention the object is achieved by the method specified in claim 1 solved wisely. Further embodiment variants of the method are in claims 2 to 11 specified.

Das Verfahren basiert im wesentlichen darauf, daß ein Abgleich zwischen der Konzen tration der Beimengung im Meßstrom und im Referenzstrom vorgenommen wird. Die Konzentration der Beimengung im Referenzstrom wird solange verändert, bis die Kon zentrationsdifferenz zwischen Meß- und Referenzstrom Null ergibt. Die Konzentrations differenz wird durch ein Sensorsystem zur Messung der Konzentration der Beimengung ermittelt, wobei der Meßstrom und der Referenzstrom zeitlich versetzt mit einem Sensor in Kontakt gebracht werden. Die Beimengung im Referenzstrom kann auf verschiedene Art und Weise gebildet werden. Entweder durch Volumenstromregelung eines Teil stromes, der die Beimengung in bekannter Konzentration enthält (z. B. 100%), oder gezielte Freisetzung einer bekannten Menge an Beimengung, z. B. auf elektro chemischem Wege, durch Reaktion flüssig/fest, durch Zersetzen durch Wärmeeintrag, durch Eindüsen von Flüssigkeit, die sich vollständig in Gas umsetzt, oder durch Heizen einer Permeationszelle (Membran) als Durchlaß (Beeinflussung der Durchlaß geschwindigkeit). Die elektrochemische Herstellung der Beimengung kann nach einer Methode erfolgen, die zur Herstellung eines Kalibrier- und Prüfgases aus der DD-PS 222 373 bekannt ist. Die Beimengung kann, wie vorstehend angegeben, auf physikalischem oder chemischem Weg gebildet werden. Es besteht auch die Möglich keit, daß die Beimengung erst nach einer Konvertierungsreaktion, z. B. eines elektro chemisch erzeugten Stoffes, erhalten wird. Voraussetzung für die Herstellung der Beimengung auf elektrochemischem Weg ist jedoch, daß die entsprechende Zelle für die Umsetzungsreaktion nach dem Faradayschen Prinzip arbeitet. Eine elektrische Größe (in der Regel die Stromstärke) wird bei der elektrochemischen Herstellung der Beimengung eingestellt. Dieser Wert wird als Äquivalent der Konzentration interpretiert und ist nicht mehr kalibrierungsbedürftig, da er durch das Faradaysche Gesetz bestimmt wird. Die elektrische Größe wird solange verändert, bis die Konzentrationsdifferenz, die der Sensor anzeigt, Null ist. Die spezielle Charakteristik des Sensors spielt dabei keine Rolle. Für den Sensor kann daher ein preisgünstiger Meßkopf bekannter Bauart verwendet werden. Die Konzentration wird in beiden Gasströmen, dem Meßstrom und dem Referenzgasstrom, mit einem Sensor zeitlich versetzt gemessen.The procedure is essentially based on the fact that a comparison between the conc tration of the admixture in the measuring current and in the reference current. The The concentration of the admixture in the reference current is changed until the con difference in concentration between measuring and reference current is zero. The concentration difference is created by a sensor system for measuring the concentration of the admixture determined, the measuring current and the reference current offset with a sensor be brought into contact. The admixture in the reference current can be different Way to be formed. Either through volume flow control of a part stream containing the admixture in a known concentration (e.g. 100%), or targeted release of a known amount of admixture, e.g. B. on electro chemical way, through liquid / solid reaction, through decomposition through heat input, by injecting liquid that completely converts to gas, or by heating a permeation cell (membrane) as a passage (influencing the passage speed). The electrochemical production of the admixture can be carried out after a Method are used to produce a calibration and test gas from the DD-PS 222 373 is known. The admixture can, as stated above, on be formed physically or chemically. There is also the possibility speed that the admixture only after a conversion reaction, for. B. an electro chemically produced substance is obtained. Prerequisite for the production of the However, electrochemical admixture is that the corresponding cell for the Implementation reaction works on the Faraday principle. An electrical quantity (in usually the current) is used in the electrochemical manufacture of the admixture set. This value is interpreted as the equivalent of the concentration and is not need more calibration because it is determined by Faraday's law. The electrical quantity is changed until the concentration difference that the Sensor indicates zero is. The special characteristics of the sensor are irrelevant. An inexpensive measuring head of known design can therefore be used for the sensor will. The concentration is in both gas streams, the measuring stream and the Reference gas flow, measured with a sensor at different times.

Der Trägergasstrom wird entweder aus Inertgas oder Luft oder aus dem Meßgas durch Entfernen der Beimengung erhalten, wobei später die Beimengung bis zum Abgleich wieder zugegeben wird. Diese Verfahrensvariante hat den Vorteil, daß sämtliche Quer empfindlichkeiten des Sensors ausgeschaltet werden, wenn die Beimengung aus dem Meßgasstrom wie zuvor angegeben selektiv entfernt worden ist. Wird die 100%ige Umsetzung des Stromes gemäß dem Faradayschen Gesetz nicht erreicht, so kann das Verfahren bis zu einer vorgegebenen Fehlergrenze angewandt werden. Als Anzeige für das Überschreiten der Fehlergrenze kann erfindungsgemäß der Sensor des Abgleich verfahrens benutzt werden. Alternativ ist aber auch die Kontrolle der Betriebszeit der elektrochemischen Zellen als Kriterium für die Fehlergrenze nutzbar.The carrier gas stream is either from inert gas or air or from the sample gas Obtain removal of the admixture, later adding the admixture until adjustment is added again. This process variant has the advantage that all cross Sensitivities of the sensor can be switched off when the addition from the Sample gas stream has been selectively removed as previously indicated. Will the 100% Implementation of electricity according to Faraday's law is not achieved, so it can Procedures are used up to a predetermined error limit. As an ad for According to the invention, the sensor of the adjustment can exceed the error limit procedure. Alternatively, the operating time can also be checked electrochemical cells can be used as a criterion for the error limit.

Erfindungsgemäß werden auch Meßgeräte zur Durchführung des Verfahrens vorge schlagen, die Gegenstand der Ansprüche 12 bis 19 sind.According to the invention, measuring devices for performing the method are also featured propose, which are the subject of claims 12 to 19.

Das Verfahren kann mit einem Meßgerät realisiert werden, das eine Zuführung für den Meßgasstrom, einen Sensor für die Konzentrationsmessung und eine Vorrichtung für die Ableitung des Gases umfaßt. Das Meßgerät besitzt zusätzlich eine Vorrichtung zur Erzeugung eines definierten Referenzgasstromes, eine Vorrichtung zum periodisch ver setzten Anströmen des Sensors mit dem Meßgasstrom bzw. dem Referenzgasstrom und einen Regelkreis, der den Sensor mit der Vorrichtung zur Erzeugung des Referenzgas stromes verbindet.The method can be implemented with a measuring device that supplies the Sample gas flow, a sensor for concentration measurement and a device for Derivation of the gas includes. The measuring device also has a device for Generation of a defined reference gas stream, a device for periodically ver set flow of the sensor with the sample gas flow or the reference gas flow and a control loop connecting the sensor with the device for generating the reference gas Stromes connects.

Die Vorrichtung zur Erzeugung des Referenzgasstromes besteht entweder aus einer Zuführung für einen definierten, d. h. in seiner Konzentration und seinem Volumenstrom bekannten, Trägergasstrom und einer Vorrichtung zur Herstellung der Beimengung oder aus einer Zuführung für den Trägergasstrom verbunden mit einer Regelung des Volumenstromes des Trägergasstromes, wobei die Zusammensetzung des Trägergas stromes konstant bleibt, sowie einer Vorrichtung zur definierten Herstellung der Beimengung. Die Vorrichtung zur Herstellung der Beimengung kann z. B. aus einer elektrochemischen Gasquelle bestehen. Der Regelkreis ist so aufgebaut, daß der Sensor über die Baugruppe zur Steuerung und Auswertung mit dem Stellglied für die Strom stärkeregelung der elektrochemischen Gasquelle verbunden ist. Als Vorrichtung zum periodisch versetzten Anströmen des stationär angeordneten Sensors mit dem Meßgas strom bzw. Referenzgasstrom können konventionelle Vorrichtungen dienen, wie z. B. rotierende Kammern, oder periodisch verstellbare Ventile oder Schieber. Die Zuführung für den Meßgasstrom ist gasseitig mit der Vorrichtung zum periodisch versetzten Anströmen des Sensors und den Gasaustrittsöffnungen verbunden. Der Sensor kann auch beweglich angeordnet sein und mit dem Referenzgasstrom und dem Meßgasstrom zeitlich versetzt in Kontakt gebracht werden. Eine Vorrichtung zum periodisch versetzten Anströmen des Sensors kann dann entfallen. Die Meßgasstromleitung und die Referenz gasstromleitung weisen jeweils eine verschließbare Öffnung auf und der beweglich angeordnete Sensor kann abwechselnd in die jeweilige Leitung eintauchen. Der Gas eintritt für den Trägergasstrom ist gasseitig mit dem Filter für den Trägergasstrom, der Pumpe, dem Gasgenerator, dem Konverter und der Vorrichtung zum periodisch ver setzten Anströmen des Sensors in der angegebenen Reihenfolge verbunden. Das Meß gerät wird betrieben, indem entweder ein definierter Trägergasstrom dem Gerät zugeführt wird, oder der Trägergasstrom durch die Volumenstromregelung im Gerät konstant gehalten wird (bei konstant bleibender Konzentration). Die Beimengung zur Erzeugung des Referenzgases wird beispielsweise durch eine elektrochemische Zelle erzeugt und mit dem Trägergas vermischt. Die Vermischung erfolgt durch einfaches Durchströmen der elektrochemischen Zelle. Das Referenzgas kann aber auch erst in einem Konverter erzeugt werden, in dem das elektrochemisch hergestellte Gas durch eine Reaktion in die Beimengung umgewandelt wird. Durch ein Kammersystem wird realisiert, daß abwechselnd Referenzgas bzw. Meßgas dem Sensor zuströmen kann. Mit dem Sensor werden beide Konzentrationen gemessen. Die Meßwerte für die Konzen tration im Meßgas und im Referenzgas werden verglichen. Sollten die Werte nicht über einstimmen, wird die Stromstärke für die elektrochemische Zelle verändert. Die Strom stärke wird gemessen und angezeigt. Die Stromstärke ist ein Maß für die Konzentration des Referenzgasstromes (Faradaysches Gesetz). Voraussetzung ist die Benutzung einer Zelle, die nach dem Faradayschen Gesetz arbeitet. Der Wert der ermittelten Konzen trationsdifferenz gibt Auskunft wie groß die Abweichung der Konzentration des Referenzgases von der des Meßgases ist.The device for generating the reference gas flow consists of either Feeding for a defined, d. H. in its concentration and volume flow known carrier gas stream and a device for producing the admixture or from a supply for the carrier gas stream connected to a regulation of the Volume flow of the carrier gas stream, the composition of the carrier gas current remains constant, and a device for the defined manufacture of the Admixture. The device for producing the admixture can, for. B. from a electrochemical gas source exist. The control loop is designed so that the sensor via the module for control and evaluation with the actuator for the current strength control of the electrochemical gas source is connected. As a device for periodically staggered inflows of the measuring gas to the stationary sensor Current or reference gas stream can serve conventional devices, such as. B. rotating chambers, or periodically adjustable valves or slides. The feeder for the sample gas flow is on the gas side with the device for periodically offset Flow connected to the sensor and the gas outlet openings. The sensor can also be arranged movably and with the reference gas stream and the sample gas stream be brought into contact at different times. A periodic offset device Incoming flows to the sensor can then be omitted. The sample gas flow line and the reference gas flow lines each have a closable opening and the movable arranged sensor can alternately dip into the respective line. The gas entry for the carrier gas stream is on the gas side with the filter for the carrier gas stream, the Pump, the gas generator, the converter and the device for periodically ver set flows of the sensor connected in the specified order. The meas device is operated by either a defined carrier gas flow to the device is supplied, or the carrier gas flow through the volume flow control in the device is kept constant (with constant concentration). The addition to The reference gas is generated, for example, by an electrochemical cell generated and mixed with the carrier gas. The mixing is done by simple Flow through the electrochemical cell. The reference gas can also only be in be generated in a converter in which the electrochemically produced gas a reaction is converted into the admixture. Through a chamber system realizes that alternating reference gas or measuring gas can flow to the sensor. With Both concentrations are measured in the sensor. The measured values for the conc tration in the sample gas and in the reference gas are compared. Shouldn't the values over agree, the current strength for the electrochemical cell is changed. The stream strength is measured and displayed. The current is a measure of the concentration of the reference gas flow (Faraday's law). The prerequisite is the use of a Cell that works according to Faraday's law. The value of the concessions found tration difference provides information on how large the deviation of the concentration of Reference gas is that of the sample gas.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß zur Messung der Konzentration von Beimengungen in Gasströmen keine Kalibrierung des Sensors erforderlich ist. The main advantage of the invention is that for measuring the concentration no calibration of the sensor is required from admixtures in gas flows.

Der Begriff Beimengung umfaßt gas- oder dampfförmige Bestandteile, die zumindest qualitätsmäßig bekannt sind. Das Verfahren ist für alle bekannten Gase oder Gas gemische einschließlich Dämpfe anwendbar.The term admixture includes gaseous or vaporous components, at least are known in terms of quality. The procedure is for all known gases or gas mixtures including vapors applicable.

In der zugehörigen Zeichnung sind verschiedene Meßgeräte zur Durchführung des Verfahrens schematisch als Blockschaltbild dargestellt. Es zeigenIn the accompanying drawing, various measuring devices for performing the The procedure is shown schematically as a block diagram. Show it

Fig. 1 den Aufbau eines Meßgerätes, bei dem die Konzentration der Beimengung im Meßgasstrom aus der Durchflußmengendifferenz ermittelt wird, Fig. 1 shows the structure of a measuring device, wherein the concentration of the solute is determined in measuring gas flow from the flow rate difference,

Fig. 2 den Aufbau eines Meßgerätes, bei dem die Beimengung aus einem Bypassstrom des Meßgasstromes isoliert wird und der Referenzgasstrom mittels Generator und Konverter gebildet wird, dessen Arbeitsweise auf dem Faradayschen Prinzip beruht und Fig. 2 shows the structure of a measuring device in which the admixture is isolated from a bypass flow of the sample gas stream and the reference gas stream is formed by means of a generator and converter, the mode of operation of which is based on the Faraday principle and

Fig. 3 den Aufbau eines Meßgerätes, bei dem Luft als Trägergasstrom zugeführt wird und der Referenzgasstrom mittels Generator und Konverter gebildet wird, wobei die Arbeitsweise des Generators auf dem Faradayschen Prinzip beruht. Fig. 3 shows the structure of a measuring device in which air is supplied as a carrier gas stream and the reference gas stream is formed by means of a generator and converter, the operation of the generator based on the Faraday principle.

Das in Fig. 1 schematisch dargestellte Meßgerät wird vor allem dann eingesetzt, wenn die zu bestimmende Konzentration der Beimengung erwartungsgemäß in einem Bereich von < 500 ppm liegt und die im Meßstrom zu bestimmende Beimengung unmittelbar vor Ort zur Verfügung steht. Das Meßgerät besitzt drei Zufuhrleitungen 1, 2 und 3. Die Zufuhrleitung 3 ist für die Zuführung der bereits vorhandenen Beimengung bestimmt, die mit dem Trägergasstrom vermischt wird, um den Referenzgasstrom zu bilden. Der Trägergasstrom wird über die Zufuhrleitung 2 bereitgestellt und die Zuführung des Meß gasstromes, der die bekannte Beimengung enthält, deren Konzentration aber nicht bekannt ist und bestimmt werden soll, erfolgt über die Zufuhrleitung 1. In den Zufuhr leitungen 2 und 3 sind jeweils Durchflußmengenregelventile 4 und 5 eingebaut, mittels derer die Durchflußmenge der betreffenden Gasströme geregelt wird. Nach dem Ver mischen einer bestimmten Menge an Beimengung mit einer bestimmten Menge an Trägergasstrom wird ein Referenzgasstrom gebildet, der in der Referenzgasstromleitung 6 zu einer Mehrkammerschleuse 7 geführt wird, die ein periodisch versetztes Anströmen des Meßgasstromes und des Referenzgasstromes ermöglicht. Anstelle der Mehrkammerschleuse können periodisch verstellbare Schieber oder Ventile eingesetzt werden. Die Mehrkammerschleuse 7 besitzt eine rotierende Trennwand 8 und vier Anschlüsse 9, 10, 11, 12. An dem Anschluß 9 ist die Referenzgasstromleitung 6 angeschlossen. Der gegenüberliegende Anschluß 10 ist mit der Meßgasstromleitung 1 verbunden. Die beiden anderen Anschlüsse 11, 12 sind jeweils mit einer Austrittsleitung 13, 14 verbunden und ebenfalls einander gegenüberliegend angeordnet. In der Austrifts öffnung 13 befindet sich der Sensor 15, der jeweils die Konzentration der Beimengung im Referenzgasstrom und im Meßgasstrom mißt, die periodisch, zeitlich versetzt, den Sensor 15 umströmen. In einer zentralen Steuer- und Recheneinheit 16 werden die ermittelten Konzentrationswerte verglichen und falls die Differenz der ermittelten Konzentrationen nicht Null ist, wird an das Durchflußmengenregelventil 4 ein Steuer impuls gegeben und die Durchflußmenge der Beimengung verändert, solange bis die vom Sensor 15 ermittelten Konzentrationswerte die Differenz Null aufweisen. In einer angeschlossenen Druckerstation des PC, dessen Anschluß mit dem Bezugszeichen 18 gekennzeichnet ist, werden die jeweiligen Meßwerte ausgedruckt und die zum Zeitpunkt der Meßwertdifferenz Null erfaßte Durchflußmenge der Beimengung in der Zufuhrleitung 3 stellt die Konzentration für die in dem Meßgasstrom enthaltene Beimengung zum Zeitpunkt des Abgleichs dar. Die zentrale Steuer- und Recheneinheit 16 ist mit der Regeleinrichtung für die Durchflußmengenregelventile 4, 5, dem Sensor 15 und dem Motor M zur Rotation der Trennwand 8 der Mehrkammerschleuse 7 verknüpft. Falls in den Zufuhrleitungen nicht bereits der erforderliche Druck zur Förderung des einzelnen Gasstromes anliegt, ist noch eine Pumpeneinrichtung 17 vorgesehen.The measuring device shown schematically in FIG. 1 is used above all when the concentration of the admixture to be determined is, as expected, in a range of <500 ppm and the admixture to be determined in the measuring stream is available directly on site. The measuring device has three supply lines 1 , 2 and 3 . The feed line 3 is intended for feeding the already existing admixture, which is mixed with the carrier gas stream in order to form the reference gas stream. The carrier gas stream is provided via the feed line 2 and the feed of the measurement gas stream, which contains the known admixture, the concentration of which is not known and is to be determined, takes place via the feed line 1 . Flow control valves 4 and 5 are installed in the supply lines 2 and 3 , respectively, by means of which the flow rate of the gas streams concerned is regulated. After mixing a certain amount of admixture with a certain amount of carrier gas stream, a reference gas stream is formed, which is guided in the reference gas stream line 6 to a multi-chamber lock 7 , which enables a periodically offset flow of the sample gas stream and the reference gas stream. Instead of the multi-chamber lock, periodically adjustable slides or valves can be used. The multi-chamber lock 7 has a rotating partition 8 and four connections 9 , 10 , 11 , 12 . The reference gas flow line 6 is connected to the connection 9 . The opposite terminal 10 is connected to the measuring gas flow line 1 . The two other connections 11 , 12 are each connected to an outlet line 13 , 14 and also arranged opposite one another. In the outlet opening 13 is the sensor 15 , which measures the concentration of the admixture in the reference gas stream and in the measuring gas stream, which periodically flow around the sensor 15 at different times. In a central control and computing unit 16 , the determined concentration values are compared and if the difference between the determined concentrations is not zero, a control pulse is given to the flow control valve 4 and the flow rate of the admixture is changed until the concentration values determined by the sensor 15 are the difference Have zero. In a connected printer station of the PC, the connection of which is identified by reference numeral 18 , the respective measured values are printed out and the flow rate of the admixture in the feed line 3 detected at the time of the measured value difference zero represents the concentration for the admixture contained in the sample gas stream at the time of the adjustment The central control and computing unit 16 is linked to the control device for the flow control valves 4 , 5 , the sensor 15 and the motor M for rotating the partition 8 of the multi-chamber lock 7 . If the pressure required for conveying the individual gas stream is not already present in the supply lines, a pump device 17 is also provided.

Das in Fig. 2 schematisch dargestellte Meßgerät wird bevorzugt eingesetzt, wenn im Meßgasstrom Komponenten enthalten sind, auf die Sensoren mit Querempfindlichkeiten reagieren. Das Meßgerät weist eine Zufuhrleitung 1 für den Meßgasstrom auf. Von der Zufuhrleitung 1 zweigt eine Abzweigleitung 19 ab, in die ein Filter 20 eingebunden ist. Die Abzweigleitung 19 führt über die Pumpe 17 zum Generator 21, der mit einem Konverter 22 verbunden ist. Die aus dem Konverter 22 führende Leitung ist die Referenzgasstromleitung 6, die mit einer Mehrkammerschleuse 7 verbunden ist. Die Mehrkammerschleuse weist eine rotierende Trennwand 8 und vier Anschlüsse 9, 10, 11 und 12 auf. Die Referenzgasstromleitung 6 ist mit dem Anschluß 9 verbunden und der gegenüberliegende Anschluß 10 ist an die Zufuhrleitung 1 für den Meßgasstrom angeschlossen. Die beiden gegenüberliegenden Anschlüsse 11 und 12 sind jeweils mit den Austrittsleitungen 13, 14 des Meßgerätes verbunden. In der Austrittsleitung 13 ist unmittelbar hinter dem Anschluß 11 der Mehrkammerschleuse 7 ein Sensor 15 ange ordnet. Eine zentrale Steuer- und Recheneinheit 16 ist mit der Regeleinrichtung für die Pumpe 17, mit dem Motor M für die rotierende Trennwand 8 der Mehrkammerschleuse 7, mit dem Sensor 15 und mit der Stromversorgung für den Generator 21 verbunden, dessen Spannungsquelle mit 23 bezeichnet ist.The measuring device shown schematically in FIG. 2 is preferably used if components are contained in the measuring gas flow, to which sensors react with cross-sensitivities. The measuring device has a supply line 1 for the sample gas flow. A branch line 19 branches off from the feed line 1 , into which a filter 20 is integrated. The branch line 19 leads via the pump 17 to the generator 21 , which is connected to a converter 22 . The line leading from the converter 22 is the reference gas flow line 6 , which is connected to a multi-chamber lock 7 . The multi-chamber lock has a rotating partition 8 and four connections 9 , 10 , 11 and 12 . The reference gas flow line 6 is connected to the connection 9 and the opposite connection 10 is connected to the supply line 1 for the measurement gas flow. The two opposite connections 11 and 12 are each connected to the outlet lines 13 , 14 of the measuring device. In the outlet line 13 , a sensor 15 is arranged immediately behind the connection 11 of the multi-chamber lock 7 . A central control and computing unit 16 is connected to the control device for the pump 17 , to the motor M for the rotating partition 8 of the multi-chamber lock 7 , to the sensor 15 and to the power supply for the generator 21 , the voltage source of which is designated by 23 .

Außerdem besitzt die Steuer- und Recheneinheit 16 noch einen Anschluß 18 für einen PC.In addition, the control and computing unit 16 also has a connection 18 for a PC.

Der Meßgasstrom wird über die Zufuhrleitung 1 direkt der Mehrkammerschleuse 7 zugeführt. Eine Teilmenge des Meßgasstromes gelangt über die Abzweigleitung 19 in den Filter 20, um die in diesem Teilgasstrom enthaltene Beimengung selektiv zu entfernen. Damit kann dieser Teilgasstrom, der nach dem Verlassen des Filters 20 keine Beimengung mehr enthält, als Trägergasstrom verwendet werden. Er enthält alle weiteren Komponenten, die sich außer der Beimengung noch im Meßgasstrom befinden. Der Trägergasstrom wird mittels der Pumpe 17 gefördert und über eine Regelung konstant eingestellt. Der Trägergasstrom wird durch den Generator 21 geführt. Im Generator 21 wird elektrochemisch das Gas H₂S erzeugt. Die Gaserzeugung erfolgt auf der Grundlage des Faradayschen Gesetzes. Das erzeugte Gas vermischt sich mit dem Trägergasstrom. Damit ist gemäß dem Verfahrensschritt a) das Referenzgas bekannter Zusammensetzung erzeugt worden, da der Volumenstrom des Trägergases und die erzeugte Menge der Beimengung bekannt sind und somit eine Konzentration ausgerechnet werden kann. Der Referenzgasstrom wird anschließend in den Konverter 22 geleitet. In diesem wird das H₂S in SO₂ umgewandelt. Mittels der Referenzgasstromleitung 6 wird der aus dem Konverter 22 austretende Referenzgasstrom zu der Mehrkammerschleuse 7 geleitet. Die rotierende Trennwand 8 der Mehrkammerschleuse 7 ermöglicht es, im Wechsel den Referenzgasstrom und den Meßgasstrom über den Anschluß 11 der Mehrkammerschleuse 7 in die Austrittsleitung 13 strömen zu lassen. Dabei umströmt das jeweilige Gas den Sensor 15. Somit kann gemäß Verfahrensschritt b) die Konzentrationsdifferenz zwischen Meßgas und Referenzgas ermittelt werden. Ist eine Konzentrationsdifferenz zwischen Meßgas und Referenzgas vorhanden, so wird mit Hilfe der Steuer- und Recheneinheit 16 der Sollwert für die Stromstärke der Stromversorgung des Generators 21 verändert. Die Stromstärke ist dabei bekannt. Damit kann gemäß Verfahrensschritt c) der Vorgang bis zu einem Abgleich der Konzentrationen im Meßgasstrom und im Referenzgasstrom fortgesetzt werden. Entsprechend Verfahrensschritt d) wird bei einer Konzentrationsdifferenz gleich Null aus dem Volumenstrom des Trägergasstromes und der erzeugten Menge der Beimengung, die durch den eingestellten Strom für den Generator 21 bekannt ist, die Konzentration im Referenzgasstrom nach dem Faradayschen Gesetz berechnet und als Konzentration im Meßgasstrom ausgewiesen. The measurement gas flow is supplied via the feed line 1 directly to the multi-chamber sluice. 7 A partial amount of the sample gas stream passes through the branch line 19 into the filter 20 in order to selectively remove the admixture contained in this partial gas stream. This partial gas stream, which no longer contains any admixture after leaving filter 20, can thus be used as carrier gas stream. It contains all other components that are in the sample gas stream in addition to the admixture. The carrier gas flow is conveyed by means of the pump 17 and constantly adjusted by means of a regulation. The carrier gas stream is passed through the generator 21 . The gas H ₂ S is generated electrochemically in the generator 21 . Gas production is based on Faraday's law. The gas generated mixes with the carrier gas stream. The reference gas of known composition has thus been generated in accordance with method step a), since the volume flow of the carrier gas and the amount of admixture produced are known and a concentration can thus be calculated. The reference gas stream is then passed into the converter 22 . In this the H ₂ S is converted into SO ₂ . By means of the reference gas flow duct 6 exiting from the converter 22 reference gas stream is passed to the multi-chamber sluice. 7 The rotating partition 8 of the multi-chamber lock 7 makes it possible to alternately allow the reference gas flow and the measurement gas flow to flow into the outlet line 13 via the connection 11 of the multi-chamber lock 7 . The respective gas flows around the sensor 15 . Thus, according to method step b), the concentration difference between the sample gas and reference gas can be determined. If there is a concentration difference between the sample gas and the reference gas, the control and computing unit 16 is used to change the setpoint for the current strength of the power supply to the generator 21 . The current strength is known. According to method step c), the process can thus be continued until the concentrations in the sample gas stream and in the reference gas stream are compared. According to method step d), the concentration in the reference gas stream is calculated according to Faraday's law and shown as a concentration in the sample gas stream at a concentration difference equal to zero from the volume flow of the carrier gas stream and the amount of admixture generated, which is known for the generator 21 by the set stream.

Unterschied besteht darin, daß im Vergleich zu dem in Fig. 2 gezeigten Meßgerät der Trägergasstrom nicht aus dem Meßgasstrom gewonnen wird, sondern über eine getrennte Zufuhrleitung 2 von außen separat dem Meßgerät zugeführt wird und mittels des Filters 20 gereinigt wird. Der Trägergasstrom und der Meßgasstrom sind in ihren Inhaltsstoffen nicht identisch. Das Meßgerät gemäß Fig. 3 wird vor allem angewendet, wenn Querempfindlichkeiten des verwendeten Sensors keine Rolle spielen oder durch unbekannte Inhaltsstoffe im Trägergasstrom ein 100%iger Umsatz im Konverter 22 gefährdet wäre.The difference is that, in comparison to the measuring device shown in FIG. 2, the carrier gas stream is not obtained from the measuring gas stream, but is separately fed to the measuring device from the outside via a separate feed line 2 and is cleaned by means of the filter 20 . The ingredients of the carrier gas stream and the sample gas stream are not identical. The measuring device according to FIG. 3 is used above all if cross-sensitivities of the sensor used are irrelevant or if unknown contents in the carrier gas stream would endanger 100% conversion in the converter 22 .

Die Meßgerätevarianten gemäß den Fig. 2 und 3 können auch in einem Meßgerät integriert sein, so daß der Trägergasstrom entweder nur aus dem Meßgasstrom gebildet wird oder separat zugeführt wird. Die beiden Zufuhrleitungen 1 und 2 des Meßgerätes gemäß Fig. 3 werden vor der Einbindung des Filters 20 mit einer zusätzlichen Ver bindungsleitung verbunden, wobei in der Verbindungsleitung ein Absperrventil angeordnet ist. Außerdem ist noch in der Zufuhrleitung 2 vor der Einbindung der Ver bindungsleitung ein Absperrventil angeordnet. Durch "Öffnen" des Absperrventils und "Schließen" des anderen Absperrventiles können somit in einem Gerät zwei unter schiedliche Varianten realisiert werden.The measuring device variants according to FIGS . 2 and 3 can also be integrated in a measuring device, so that the carrier gas stream is either formed only from the sample gas stream or is supplied separately. The two feed lines 1 and 2 of the measuring device according to FIG. 3 are connected to an additional connecting line before the filter 20 is integrated, a shut-off valve being arranged in the connecting line. In addition, a shut-off valve is arranged in the supply line 2 before the integration of the United connecting line. By "opening" the shut-off valve and "closing" the other shut-off valve, two different variants can be realized in one device.

Die in den Fig. 1 bis 3 angegebenen Abkürzungen FC, QI und QIC haben folgende Bedeutung; FC "Flow Control", QI "Quality Indication" und QIC "Quality Indication Control".The abbreviations FC, QI and QIC given in FIGS. 1 to 3 have the following meaning; FC "Flow Control", QI "Quality Indication" and QIC "Quality Indication Control".

Claims

1. Method for measuring the concentration of a gaseous component as a quantity in a measuring stream of a gas or gas mixture by the following process steps:

a) formation of a reference current containing the admixture, the concentration of the admixture being known,
b) the measuring current and the reference current are brought into contact with a sensor at different times in order to determine the concentration difference of the admixture between the measuring current and the reference current,
c) depending on the concentration difference of the admixture determined in method step b), the concentration of the admixture in the reference stream is adjusted until the concentration difference is zero and
d) the concentration of the admixture in the reference stream at the time of the concentration difference equal to zero is determined as the concentration of the admixture in the measuring stream.

2. The method according to claim 1, characterized in that the reference current from a carrier gas stream and a gaseous stream of the admixture is formed.

3. The method according to claim 2, characterized in that the carrier gas stream from an inert gas stream or an air stream or a partial stream of the measuring stream, whereby the admixture was removed from the partial flow.

4. The method according to claim 2, characterized in that the gaseous stream of Addition is generated physically or chemically.

5. The method according to claim 4, characterized in that the gaseous stream of Admixture through electrochemical processes or a chemical reaction liquid / solid or by decomposing solid chemicals through heat input or by injecting liquid that completely converts to gas, or by Heating a permeation cell (membrane), the throughput rate is changed, is formed.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the Adjustment of the concentration of the admixture in the reference current according to Ver step c) by changing the flow rate of the admixture containing gas stream or the carrier gas stream.

7. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the Adjustment of the concentration of the admixture in the reference current according to Ver step c) in a physical or chemical way Addition by changing the parameters of the manufacturing process of the mixing takes place.

8. The method according to claim 7, characterized in that at an electro Chemical admixture produced the approximation of the concentration of the Addition to the reference stream according to method step c) by changing the Setpoint of the current of the electrochemical generator cell, which according to the Faraday's law works.

9. The method according to claim 8, characterized in that according to method step

d) the concentration of the admixture in the measuring current is calculated from the actual value of the electrical current strength of the generator cell and the known amount of carrier gas flow according to Faraday's law.

10. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that according to Process step d) the concentration of the admixture in the measuring current from the Flow rates of the carrier gas stream and that containing the admixture Gas flow is calculated.

11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that a control measurement is checked at predetermined times using the sensor is whether the is according to Faraday's law at a given amperage resulting concentration of the admixture in the reference gas stream no longer by as a predetermined difference from that measured by the sensor Concentration differs, whereby a sensor principle is applied, which by external influences, such as pollution from the carrier gas stream, a lower concentration than the actual one indicates and the measurement discarded if the difference is exceeded as the error limit.

12. Measuring device for performing the method according to one of claims 1 to 11, characterized in that it consists of a supply line ( 1 ) for the sample gas stream, a supply line ( 2 ) for the carrier gas stream, a supply line ( 3 ) for the admixture, wherein in a controllable flow rate control valve ( 4 , 5 ) is integrated into the feed lines ( 2 , 3 ) for the carrier gas flow or the admixture, and these two separate feed lines ( 3 , 4 ) downstream of the flow rate control valves ( 4 , 5 ) in a reference gas flow line ( 6 ) open, the reference gas flow line ( 6 ) and the supply line ( 1 ) for the sample gas flow with a device ( 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 ) with a sensor ( 15 ) for staggered determination of the concentration of the admixture in the Reference gas flow and in the sample gas flow are connected, to which two outlet lines ( 13 , 14 ) are connected, and a central control and computing unit ( 16 ) best eht, which is linked to the two flow control valves ( 4 , 5 ), the sensor ( 15 ) and the multi-chamber lock ( 7 ) and has a connection ( 18 ) for a computer system.

13. Measuring device for performing the method according to one of claims 1 to 11, characterized in that it from a supply line ( 1 ) for the measuring gas stream, in which a branch line ( 19 ) is integrated, a filter ( 19 ) in the branch line ( 19 ) 20 ) is arranged to completely filter out the admixture contained in the bypass flow, and a controllable flow rate controller ( 17 ) is arranged in the branch line ( 19 ) after the filter ( 20 ) in order to keep the flow rate of the bypass flow of this branch line constant, the branch line ( 19 ) is connected to a generator ( 21 ), a defined amount of the admixture being generated in the generator ( 21 ) by a physical or chemical process and being supplied to the bypass stream present in the branch line ( 19 ), as a result of which the reference gas stream is produced which further line after or behind the generator ( 21 ) is the reference gas flow line ( 6 ), the references zgasstromleitung ( 6 ) and the supply line ( 1 ) for the sample gas stream with a device ( 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 ) with a sensor ( 15 ) for staggered determination of the concentration of the admixture in the reference gas stream and in the sample gas stream , to which two outlet lines ( 13 , 14 ) are connected, and there is a central control and computing unit ( 16 ) which, together with the flow rate regulator ( 17 ), the generator ( 21 ), the sensor ( 15 ) and the multi-chamber lock ( 7 ) is linked and has a connection ( 18 ) for a computer system.

14. Measuring device for performing the method according to one of claims 1 to 11, characterized in that it consists of a supply line ( 1 ) for the measuring gas stream, a supply line ( 2 ) for the carrier gas stream, into which a filter ( 20 ) for cleaning the carrier gas stream is integrated, a controllable flow rate controller ( 17 ) being arranged after the filter ( 20 ) in order to keep the flow rate in the feed line ( 2 ) constant, and the feed line ( 2 ) is connected to a generator ( 21 ), in which Generator ( 21 ) a defined amount of the admixture is generated, which together with the carrier gas stream forms the reference stream, the further line after or behind the generator ( 21 ) is the reference gas stream line ( 6 ), the reference gas stream line ( 6 ) and the feed line ( 1 ) for the sample gas flow with a device ( 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 ) with a sensor ( 15 ) for staggered determination of the concentration of the Be the concentration of the admixture in the reference gas stream and in the sample gas stream, to which two outlet lines ( 13 , 14 ) are connected, and to a central control and computing unit ( 16 ) which is connected to the flow rate controller ( 17 ), the generator ( 21 ) , the sensor ( 15 ) and the multi-chamber lock ( 7 ) is linked and has a connection ( 18 ) for a computer system.

15. Measuring device according to one of claims 12 to 14, characterized in that the device with the sensor ( 15 ) consists of a multi-chamber lock ( 7 ) with a rotating partition ( 8 ), the four connections ( 9 , 10 , 11 , 12 ) has a first connection ( 9 ) which is connected to the reference gas flow line ( 6 ), a second connection ( 10 ) which is connected to the supply line ( 1 ) for the measurement gas flow, these two connections being arranged opposite one another, a third connection ( 11 ) which is connected to an outlet line ( 13 ) and a fourth connection ( 12 ) which is connected to a further outlet line ( 14 ), these two connections being arranged opposite one another, and the sensor ( 15 ) in one of the outlet lines ( 13 ) or ( 14 ) is arranged.

16. Measuring device according to one of claims 12 to 14, characterized in that the device with the sensor ( 15 ) consists of a lockable connection between the reference current line ( 6 ) and the supply line ( 1 ) for the sample gas flow, the sensor ( 15 ) is movably arranged and alternately with the sample gas stream and the reference gas stream can be brought into contact.

17. Measuring device according to one of claims 13 to 16, characterized in that a converter ( 22 ) is arranged between the generator ( 21 ) and the reference gas flow line ( 6 ), in which the admixture generated in the generator ( 21 ) into another suitable admixture is converted.

18. Measuring device according to one of claims 14 to 17, characterized in that between the feed line ( 1 ) for the sample gas stream and the feed line ( 2 ) for the carrier gas stream upstream of the filter ( 20 ) a lockable connecting line is connected, wherein in the feed line ( 2 ) a shut-off valve is arranged in front of the connection point of the connecting line.

19. Measuring device according to one of claims 12 to 18, characterized in that it is connected to at least one pump device ( 17 ) for conveying the individual gas flows.