Газоанализаторы

2.8.10 Газоанализаторы

Введение

Основными агрегатами, участвующими в выработке электрической энергии на тепловых и атомных станциях, являются реактор, турбина и генератор. В процессе круглосуточной работы генератора, в нем выделяется громадное количество тепловой энергии, следовательно, происходит нагрев ротора и обмоток статора генератора, что приводит к необходимости их охлаждения.

Охлаждение обмоток статора - водяное  и производится дистиллированной водой, электрическая проводимость которой контролируется соленоидом.

Охлаждать постоянно вращающийся ротор дистиллированной водой конструктивно сложно и, следовательно, дорого. Это обстоятельство и приводит к тому, что охлаждать ротор генератора проще и экономически выгоднее производить газом. Встает вопрос: каким газом?

Как известно воздух (атмосфера) составляет в себе совокупность газов: N₂ (азот) ~ 79%, О₂ (кислород) ~ 21%, остальные газы, такие как - Н₂ (водород), СО₂ (углекислый газ), СО (окись углерода), углеводороды (СН₄; С₂; Н₂), Н₂S (сероводород) и т.д. составляют порядок 0,1%.

Из всех перечисленных газов самым большим коэффициентом теплопроводности обладает водород Н₂.

Коэффициент его теплопроводности примерно в 7 раз выше коэффициента теплопроводности воздуха. Вот почему для охлаждения генераторов используют водород. Чем большей чистоты (100% Н₂), тем лучше. Водорода для охлаждения по объему нужно в 7 раз меньше, чем воздуха, что также выгоднее с экономической точки зрения (меньше затрат электроэнергии на его перекачку).

Но водород обладает (с точки зрения использования его для охлаждения) одним отрицательным свойством - он взрывоопасен в смеси с воздухом от 2,5% до 95%.

Рекомендуемые материалы

Это обстоятельство и приводит к тому, что необходимо производить контроль чистоты водорода. Получают водород в специальных установках, называемых электролизерами.

В них, под действием большого электрического тока, происходит разложение воды на водород и кислород

2Н₂О ® 2Н₂­ + О₂                                                                                  (33)

Кислород, после электролизеров сбрасывается в атмосферу, а водород по трубопроводам к генераторам.

Контроль чистоты и наличия водорода производится приборами, именуемыми “газоанализаторы”.

Назначение

Газоанализаторы серии ТП5501 (в дальнейшем газоанализаторы) являются промышленными стационарными автоматическими показывающими и самопишущими газоанализаторами и предназначены для непрерывного измерения объемного содержания газов и регистрации результата измерения. В зависимости от вида газа, газоанализаторы выпускаются различных модификаций.

Так, для измерения объемного содержания СО₂ (углекислого газа) выпускаются газоанализаторы модификации ТП2220, азота (N₂) - модификации и ТП4102, метана (СН₄) в смеси с воздухом - модификации ТП2301.

Для определения объемного содержания Н₂ (водорода) в бинарных и многокомпонентных газовых смесях на станции применяются с 1 по 3 блок газоанализаторы смеси АТ0012, с 4 по 6 блок газоанализаторы серии ТП1120 и ТП1116.

3 Устройство и принцип работы (рис. 52).

Рис. 52 Электрическая схема приемника газоанализаторов ТП5501У4 для диапазонов измерения 0-3, 0-5, 0-10, 0-60, 0-1000, 50-100, 60-100, 80-100, 90-100% водорода (ТП1120).

Принцип действия газоанализатора основан на использовании зависимости теплопроводности анализируемой газовой смеси от содержания в ней измеряемого компонента (Н₂), так как теплопроводность водорода значительно отличается от теплопроводности каждого из других неизмеряемых компонентов смеси. В газоанализаторе применены компенсационно - мостовая измерительная схема, состоящая из двух неуравновешенных мостов: рабочего и сравнительного. Рабочий мост, через который пропускается анализируемая газовая смесь, состоит из омываемых газом чувствительных элементов R₁, R₃ и чувствительных элементов R₂, R₄ в ампулах заполненных воздухом. Разбаланс рабочего моста I образуется за счет изменения сопротивления чувствительных элементов R₁ и R₃ от изменения теплопроводности анализируемой газовой смеси.

Выходное напряжение сравнительного моста подается на реохорд измерителя, а выходное напряжение рабочего моста на обмотку входного трансформатора усилителя.

Напряжение разбаланса усиливается усилителем до величины, достаточной для приведения в действие реверсивного двигателя, ось которого при помощи шкива и троса связана с кареткой, на которой закреплен движок реохорда и указательная стрелка. Ротор реверсивного двигателя будет вращаться до тех пор, пока существует сигнал, вызванный разбалансом схемы. Одновременно перемещается указатель прибора по шкале и движок по реохорду до наступления равновесия в измерительной схеме.

В момент равновесия измерительной схемы положение указателя имеет единственное значение, которое и определяет значение измеряемой величины. В этот момент автоматически происходит сравнение выходного напряжения рабочего моста, значение которого зависит от концентрации измеряемого компонента, с частью напряжения сравнительного моста. Использованный метод измерения дает компенсацию влияний от изменения температуры, напряжения к т.д. из-за одновременного действия их на оба моста.

Питание рабочего и сравнительного мостов осуществляется от вторичных обмоток трансформатора через резисторы R₉ и R₁₀, подбором сопротивления которых устанавливают рабочие токи. При необходимости устанавливают термостат, устраняющий влияние температуры окружающей среды на показания газоанализатора. Резистор R₂₃ предназначен для установки питания термостата.

При помощи резистора R₁₁ устанавливают показания газоанализатора в процессе эксплуатации по контрольным газовым смесям.

Необходимость наличия в приемнике резисторов R₁₂; R₁₃; R₁₅ и R₁₆ и значения сопротивлений всех подбираемых резисторов определяется при градуировке.

Диапазоны измерения, классы точности и цены делений газоанализаторов приведены в таблице 5.

Таблица 5  Таблица классов точности газоанализатора ТП 1120