11 (682880), страница 10

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 10)

Тип газоанализатора – стационарный

Способ забора пробы – принудительный

Принцип работы – термомагнитный

Наименование измеряемого компонента	Диапазон измерения объемной доли, %	Пределы допускаемой приведенной основной погрешности, %	Наименование неизмеряемого компонента анализируемой среды
Кислород	0-1	±5,0	Азот не нормируется; Один из компонентов: водород - от 0 до 1,2% метан - от 0 до 1,2% двуокись углерода от 0 до 15%
	0-2	±4,0
	0-5, 0-10, 00-21, 0-30, 0-50, 0-80, 0-100	±2,0
	0-21, 0-50	±2,0	Воздух зоны производственных помещений по ГОСТ 12.1.005
	0-2 0-5, 0-10, 0-21, 0-30	±4,0 ±2,0	Двуокись углерода от 0 до 25%, Азот-остальное
	0-2	±5,0	Двуокись углерода от 0 до 10%, Водород от 0 до 15%, Азот - остальное
	15-30	±2,0	Двуокись углерода от 0 до 3%, Азот - остальное
	50-100, 80-100	±2,0	Азот
	90-100, 95-100 95-100	±2,5 ±4,0	Азот или аргон
Основные технические характеристики

Характеристики	Значения	Примечание
Параметры измеряемой среды: - температура, °С - давление (абсолютное), кПа - влага, г/м3, не более - пыль, г/м3, не более - объемный расход, см3/с - массовая концентрация сероводорода и аммиака, г/м3	от +5 до +50 от 91 до 105 5 0,001 12±4 0,01
Установление показаний Т0.9, с, не более	25
Время прогрева, мин, не более	30
Унифицированный выходной сигнал, мА	0-5, 0-20, 4-20	По заказу
Наличие порогов сигнализации по 4-м каналам: Два на превышение - "много" Два на понижение - "мало"	Регулируемые уставки от 0 до 100% диапазона измерения
Температура окружающей среды, °С	От +10 до +50	По заказу от +5 до +50
Питание, В	220, 50Гц
Потребляемая мощность, ВА, не более	30
Габаритные размеры, мм	270x250x150
Срок службы, лет, не менее	10
Масса, кг, не более	9

Магнитопневматический метод.

Для газоанализатора, основанного на использовании магнито-пневматического принципа, необходима подача вспомогательного газа. В качестве вспомогательного можно использовать газ, не содержащий кислорода, а иногда и воздух. Вспомогательный газ служит в качестве пневматического связующего звена между анализируемым газом и чувствительным элементом. За счет притяги­вания магнитным полем кислорода анализируемой смеси повы­шается давление (примерно на 10^-4 мбар), которое передается вспомогательному газу и регистрируется различными способами. Величина приращения давления определяется уравнением[5]

, (34)

где — приращение давления; А — коэффициент пропорцио­нальности; k_m — магнитная восприимчивость анализируемого газа; k_h — магнитная восприимчивость вспомогательного газа; Н — напряженность магнитного поля.

Отсюда видно, что на магнитопневматические газоанализаторы кисло­рода не оказывают влия­ния немагнитные свой­ства неизмеряемых компо­нентов.

Устройство, предложен­ное Кундтом , изме­ряет приращение давления непосредственно с помо­щью микроманометра. Од­нако этот способ не полу­чил распространения, что, возможно, определяется несовершенством измере­ния перепада давления.

Р ис. 15. Схема магнитопкевматического га­зоанализатора на кислород типа Oxygor фирмы Maihak:

1 — вспомогательный канал; 2 — соединитель­ный канал; 3 — кольцевой канал; 4 — проволоч­ный нагревательный элемент; 5 — анализируе­мый газ; 6 — вспомогательный газ

Другой способ, предложенный Люфтом и Морманом , ис­пользует термоанемометрический мост, состоящий из проволоч­ных нагревателей, равновесие которого нарушается при измене­нии скорости потока. Принципиальная схема прибора приведена на рис. 15. Сравнительный газ под постоянным давлением по двум каналам 1 через прорези попадает в канал анализируемого газа. Одна из двух прорезей находится в сильном неоднородном магнитном поле. Пневматическое сопротивление обоих каналов 1 с помощью винта настраивается так, чтобы при одинаковой кон­центрации кислорода в анализируемом и вспомогательном газе движение газов в измерительной системе было полностью симме­тричным. При снижении, например, содержания кислорода в ана­лизируемом газе возникает давление, направленное от магнитов в сторону измерительного канала, так как противодавление кисло­рода в анализируемом газе против прорези становится меньше. Симметричное распределение потоков нарушается, и в соедини­тельном канале 2 возникает поперечное течение. Один из находя­щихся здесь проволочных нагревателей 4 охлаждается. Вместе с находящимися в кольцевом канале 3 нагревателями он образует мост Уитстона. Под действием протекающего тока температуранагревателей достигает примерно до 100 °С. Вызванное охлажде­нием изменение сопротивления нарушает баланс моста и является мерой разности концентраций кислорода. На сравнительные элементы, установленные в кольцевом канале 3, не влияет попе­речный поток, так как этот канал связан с каналом 1 капиллярами. Эти элементы служат для сохранения нулевой точки газоанализа­тора при изменении давления и температуры. Влияние завися­щих от положения нагревателей конвективных потоков в сравни­тельном канале устраняется при помо­щи установочного винта. В противо­положность термомагнитным прибо­рам сигнал этих газоанализаторов не зависит от немагнитных свойств компонентов анализируемой смеси, таких как теплопроводность, удель­ная теплоемкость и вязкость. Они особенно пригодны для изме­рения концентрации кислорода в газовых смесях с сильно изме­няющимся составом и дл» измерения разности содержания кисло­рода в двух газах, которые используют как анализируемый и сравнительный (например, в процессах окисления в химии или биологии). Измерение содержания кислорода в агрессивных га­зах возможно, но из-за диффузии агрессивных компонентов в срав­нительный газ промышленной применение такого метода изме­рения проблематично. Вспомогательный раз, в качестве кото­рого используют азот, диоксид углерода или воздух, можно по­давать из баллона или с помощью насоса. Применение СО₂ имеет по сравнению с азотом преимущество вследствие ее более высокой теплоемкости, более низкой теплопроводности и вязкости, что приводит почти к удвоению чувствительности анализа.

О писанный выше газоанализатор под названием Oxygor вы­пускает фирма Maihak (Гамбург, ФРГ). Минимальный диапазон измерения 0—0,1 % (объемн.) О₂; прибор может работать также с подавлением нуля при соответствующем сравнительном газе (для газа, содержащего 20—21 % О2 — с воздухом, 99—100 % О₂ — с кислородом) с точностью ±2 % от диапазона измерения. Прибор термостатирован. Чистое запаздывание его ~5 с, время выхода на 90 %-ное показание 15 с. При расходе сравнительного газа 10 см3/мин 10-кг баллон с СО₂ может работать около года.

Рис. 16. Схема газоанализатора Оху-ttiat 2 фирмы Siemens: 1 — анализируемый газ; 2 — вспомога­тельный газ; 3 — измерительная камера; 4 — полюс электромагнита переменного тока; 5 — детектор малых расходов

В 1970 г.. фирма Siemens начала выпускать газоанализатор Охуmat . Измерение изменения давления вспомогательного газа в нем производится с помощью недавно разработанного ми­кродетектора потока газа. Этот детектор позволяет работать с пе­риодически изменяющейся силой магнитного поля, создаваемого электромагнитом. Возникающие при этом пульсирующие изме­нения газового потока измеряются микродетектором и усили­ваются. Схема устройства показана на рис. 16. В плоскук измерительную камеру, изготовленную из коррозионностойкой стали, с двух сторон подается вспомогательный газ. Левая поло­вина измерительной камеры находится между полюсами электро­магнита (поле меняется с частотой 8 ¹/₃ Гц). Вспомогательный гаг под давлением в несколько бар поступает в систему через диа­фрагму (с отверстием, выполненным при помощи луча лазера) выполняющую роль дросселя. При наличии в анализируемом газе кислорода возникающие между двумя половинами измеритель­ной камеры периодические импульсы перепада давления чере; изогнутую в форме восьмерки трубку (для компенсации изменений потока, вызванных инерционными силами при импульсном движении газа) передаются детектору расхода. Малейшие пульсации потока детектор преобразует с большой точностью в электрически! сигналы. Он состоит из двух никелевых сеток, имеющих форм} меандров, установленных поперек потока очень близко друг о1 друга. Между обогреваемыми током сетками существует тепловая связь, сильно зависящая от расхода газа. При появлении пульсирующего потока газа электрические сопротивления сеток рассогласовываются и измеряются при помощи моста сопротивлений Малая инерционность детектора позволяет получать очень низ кие значения времени установления показаний (выход на 90 % ное показание <1 с). Можно, в частности, зафиксировать скачке образные изменения концентрации кислорода. Это особенно важн для измерений в медицине, где этот детектор и был первоначально использован. До настоящего времени минимальный диапазо измерения составляет 0—2 % О₂.

Дальнейшая разработка фирмы Siemens — газоанализато Оху mat 3, имеющий улучшенную электронную схему (например более благоприятное отношение сигнал/шум) и противоударну! защиту за счет применения двойного корпуса, разделенного на аналитический и электронный отсеки; минимальный диапазон измерения 0—0,5 % О₂. Соответствующим выбором вспомогатель­ного газа можно получить диапазон измерения с подавлением нуля. Погрешность измерения составляет ±2 % от диапазона измерения. Выходным сигналом является постоянный ток величиной О—20 или 4—20 мА или напряжение 0/2/—10В; расход вспомога­тельного газа от 3 до 10 мл/мин. При применении вспомогатель­ного насоса для отбора пробы газа необходимо обеспечить гаше­ние пульсации расхода пробы.

Измерительные камеры газоанализатора Oxymat—2 и Охуmat—3 изготовлены из листов коррозионностойкой стали VA—4 и сварены при помощи электронного луча; однако при анализе коррозионноактивных газов необходимы меры, указанные при рассмотрении газоанализатора Oxygor.

Для определения кислорода в агрессивных газах на приборе Oxymat разработана измерительная камера из тантала. Взрывозащищенные модели приборов Oxymat—2 и Oxymat—3 выполнены в герметичном исполнении. Так же как и другие анализаторы кис­лорода, эти приборы неприменимы для анализа взрывоопасных смесей газов.

Р ис. 17. Схема газоанализатора Oxytest фирма Hartmann und Braun: 1 — анализируемый газ; 2 — вспомога­тельный газ; 3 — отсос газа; 4 — измери­тельная камера; 5 — мембранный конден­сатор; 6 — шкала прибора

Быстродействующий газоанализатор на кислород также работает с помощью вспомогательного газа. Электромагнит при­бора возбуждается переменным током (50 Гц). Результирующее переменное давление преобразуется в электрический сигнал кон­денсаторным микрофоном. Схема этого газоанализатора показана на рис. 17.

В узкий зазор между полюсами электромагнита вводится с од­ной стороны анализируемый, с другой — сравнительный газы. Оба газа отсасываются вместе через выпускное отверстие между магнитными полюсами перпендикулярно плоскости полюсного наконечника. В области неоднородного магнитного поля в при­сутствии кислорода возникает давление, которое через канал передается в одну половину камеры конденсаторного микрофона. При одинаковой концентрации кислорода в анализируемом и срав­нительном газах возникающие под действием переменного маг­нитного поля импульсы давления имеют одинаковую амплитуду и взаимно компенсируются. При изменении концентрации кисло­рода в одном из газов мембрана начинает отклоняться и на усили­теле возникает напряжение, пропорциональное ее отклонению.

Фирма Hartmann und Braun с 1970 г. выпускала быстро дейст­вующий газоанализатор Oxytest S, действовавший по изложенному выше принципу. Выпуск этого прибора прекращен в связи с на­чалом производства прибора Magnos 4G. Линейность градуировки во всем диапазоне, независимость показаний от неизмеряемых компонентов анализируемого газа и -особенно крайне малое за­паздывание делают этот газоанализатор особенно пригодным для использования в медицине, например для контроля процесса ды­хания. Длительность цикла дыхания иногда может 'быть меньше 1 с. Для точного контроля дыхания запаздывание должно составлять ~0,1 с. Газоанализатор Oxytest S, имеющий время выхода на 90 %-ное показание 150 мс и объем камеры 20 см3, хорошо справ­ляется с этой задачей. Конструкция прибора и выбор диапазонов измерения рассчитаны на его использование в медицине. В ка­честве сравнительного газа обычно можно использовать воздух, что* полностью устраняет затруднения, связанные с выбором срав­нительного газа.

Характеристики

Список файлов реферата