11 (682880), страница 9

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

Текст из файла (страница 9)

Преимущество многокамерных систем — использование ми­ниатюрных малоинерционных чувствительных элементов, обеспечивающих устойчивую работу газоанализаторов в условиях механических воздействий. Инерционность таких ЧЭ не пре­вышает 30 с при крутизне номинальной статической характе­ристики 20—25 мВ на 1 % (об.) кислорода.

Многокамерные газоанализаторы выпускаются отечествен­ными приборостроительными заводами. Это газоанализаторы, в которых используется схема компаратора напряжения пере­менного тока МН-5130, МН-5121 — МН-5128, а также газо­анализаторы типов МН-5106М и МН-5110Т4.

С двухкамерными первичными преобразователями выпуска­ются газоанализаторы «Magnos 5», «Magnos 5T» фирмы «Hart-man and Braun» (ФРГ), модель 6500 фирмы GKHP (Англия), модель 7803 фирмы «Leeds and Northrup» (ФРГ)

Четырехкамерный газоанализатор выпускает американская фирма «Mine Safety Appliances Company», а тдкже фирма «Sie­mens» (ФРГ).

Недостатки — сложность, низкая надежность, низкий уровень унификации, сложность технологии изготовления и наладки, не­достаточно высокие метрологические характеристики, трудность реализации частных задач, обусловленных большим диапазоном воздействия давления пробы АГС и ужесточением требований при их использовании на подвижных объектах.

Таким образом, сопоставление однокамерных (кольцевых) и многокамерных систем свидетельствует в пользу однокамерных. Вместе с тем нельзя признать кольцевую камеру единственно приемлемой для использования в базовой конструкции унифици­рованного термомагнитного газоанализатора на кислород, по­скольку и она не является универсальной.

В СССР разработана так называемая О-образная камера, обладающая рядом преимуществ по сравнению с классической кольцевой измерительной камерой.

О-образная измерительная камера состоит из двух парал­лельно расположенных стеклянных трубок с двумя секциями, выполняющих одновременно функции терморе­зисторов — термоанемометров.

Измерительная камера работает следующим образом. Проба АГС втягивается в термоанемометр, находящийся под полюсами магнитной системы. При этом газ, нагреваясь, теряет свои маг­нитные свойства и выталкивается более холодным газом, про­должающим поступать в верхнюю полость, где происходит по­стоянная смена газа.

В О-образном контуре камеры создается поток термомаг­нитной конвекции, который изменяет сопротивление секций тер­моанемометров, включенных в мостовую схему. По разбалансу моста судят о концентрации кислорода в пробе АГС.

В термоанемометрах действуют потоки термомагнитной и теп­ловой конвекции. Результирующий поток в О-образном контуре определяют по формуле:

F_к = F_м - F_t1+F_t2(33)

где F_K — результирующий поток О-образного контура; F_м — поток термомаг­нитной конвекции; F_t1— поток тепловой конвекции 1-го термоанемометра; F_t2 — поток тепловой конвекции 2-го термоанемометра.

В зависимости от соотношений потоков тепловых конвекции F_t1 и F_t2 при одной и той же конструкции измерительной камеры можно получить различные функциональные решения.

Так, при достижении равенства F_t1= F_t2, обеспечиваемого соответствующим симметрированием секций термоанемометров, можно достичь диапазона, нижний предел которого начинается с нуля, и достигаются условия, при которых изменение угла наклона в широком интервале не влияет на показания прибора. На самом деле, при равенстве F_t1= F_t2 в О-образном контуре действует только термомагнитная конвекция, не зависящая от угла наклона. Это обстоятельство придает О-образной камере новые качества, расширяющие область ее использования.

При варьировании значением F_t2 в широких пределах можно обеспечить F_к = 0 на различных участках диапазона измерения.

При F_t1 = F_t2 нуль потоков, или F_к = 0, достигается при F_м =0, т. е. в нулевой точке диапазона измерения (концентрация кисло­рода в пробе АГС равна нулю). При изменении давления пробы АГС погрешности в этой точке диапазона измерения не появ­ляются.

Значение F_к = 0 можно реализовать и в любой другой точке диапазона измерения, обеспечив равенство F_м = F_t1 — F_t2 при определенной концентрации кислорода в пробе АГС.

Универсальность О-образной камеры предопределяет раз­личные варианты схем включения при неизменных параметрах самой камеры.

На рис. 13, а изображена схема включения О-образной камеры, в которой один термоанемометр расположен под магнитными наконечниками и используется в качестве измерителя, а второй термоанемометр — в качестве нагревателя для обеспечения компенсации потоков термомагнитной и результирующей тепловой конвекции в одной из точек диапазона измерения.

Рис. 13. О-образная камера:

а — с двумя термоанемометрами: одним измерительным, другим нагревательны-м; б — с двумя измерительными термоанемометрами

Для увеличения чувствительности камеры и одновременного обеспечения компенсации потоков предпочтительнее включать камеру по схеме, изображенной на рис. 23, б. Здесь оба термо­анемометра используются в качестве измерительных, а второй термоанемометр одновременно выполняет и функции нагревателя, создающего дополнительный поток тепловой конвекции для обеспечения компенсации потоков. При этом наиболее эффективно в качестве измерителя второй термоанемометр будет использо­ваться для диапазонов, нижний предел которых начинается с нуля, так как протекающий через него ток практически не отличается от тока, протекающего через первый термоанемометр, и менее эффективно для диапазонов с подавленным нулем, особенно в узких пределах измерения.

О-образная измерительная камера позволяет разработать компенсационный термомагнитный газоанализатор, обладающий более высокими метрологическими характеристиками. Принцип действия термомагнитных компенсационных газоанализаторов основан на непрерывном поддержании равенства термомагнитных и компенсирующих усилий, действующих на пробу АГС. Для тер­момагнитных компенсационных газоанализаторов, использующих тепловую конвекцию для обеспечения условий компенсации, F_к = 0 или F_м = F_t.

П реимуществами компенсационных газоанализаторов яв­ляются: полная независимость показаний от давления пробы АГС; меньшая зависимость от температуры; высокая точность; универ­сальность, т. е. возможность разработки приборов с любыми пределами измерений.

Рис. 14. Схема термомагнитного газоана­лизатора с О-образной камерой: / — резистор; 1 — магнитные наконечники; 3 — термоанемометр; 4 — измерительная ка­мера; 5 — нагреватель; 6 — измерительный прибор; 7 — источник питания; S — усилитель

На рис. 14 представлена схема одного из термомагнитных газоанализаторов, в котором использована О-образная измерительная камера.

Измерительная камера 4 состоит из расположенного под маг­нитными наконечниками 2 термоанемометра 3, который вместе с элементами 1 мостовой схемы образует первичный измеритель­ный преобразователь, реагирующий на изменение концентрации кислорода в пробе АГС. Сигнал с диагонали съема моста по­дается на вход усилителя 8, его выход связан с входом управляемого источника питания 7, нагрузкой которого служит нагре­ватель 5, являющийся устройством для создания компенсирующего патока тепловой конвекции. Измерительный прибор 6 включен в цепь питания нагревателя.

Газоанализатор работает следующим образом. При отсутствии в пробе АГС кислорода отсутствует и поток термомагнитной конвекции F_M. Создаваемый термоанемометром 3 поток тепловой конвекции F_t1 уравновешен потоком тепловой конвекции F_t2, создаваемым нагревателем 5 при протекании через последний начального тока. Это состояние газоанализатора соответствует исходному состоянию, когда концентрация кислорода в пробе АГС равна нулю. При этом на входе в усилитель сигнал рассогласо­вания отсутствует.

При появлении в пробе АГС кислорода возникает поток термо­магнитной конвекции F_м вызывающий разбаланс мостовой схемы. На входе в усилитель появляется сигнал, который после усиления воздействует на управляемый источник питания таким образом, чтобы уменьшить ток через нагреватель 5. При этом уменьшается поток тепловой конвекции F_t2 и увеличивается результирующий поток тепловой конвекции F_T = F_t1 — F_t2.

Результирующий поток тепловой конвекции будет увеличи­ваться до тех пор, пока он не уравновесит возникший поток термомагнитной конвекции, т. е. пока не наступит равенство F_K = F_T. При этом на входе в усилитель сигнал вновь станет рав­ным нулю, а изменившееся значение тока питания нагревателя 5 будет функцией концентрации кислорода в пробе АГС. Ана­логичным образом действует газоанализатор и при диапазонах с подавленным нулем. В этом случае исходному положению со­ответствует такое состояние компенсации, когда начальному значению потока термомагнитной конвекции соответствует равное ему значение результирующего потока тепловой конвекции. Рассмотренный термомагнитный компенсационный газоана­лизатор обеспечивает компенсацию при любых концентрациях кис­лорода в пробе АГС.

Прибор Газоанализатор АГ0011 [4]

П редназначен для непрерывого автоматического измерения объемной доли кислорода в невзрывоопасных двух или многокомпонентных газовых смесях (в т.ч. и воздухе) и выдачи измерительной информации в виде показаний по цифровому дисплею и стандартных электрических выходных сигналов информационной связи с другими изделиями

Область применения: металлургические, нефтеперерабатывающие заводы, ТЭС, электролизные и другие технологические установки.

Характеристики

Список файлов реферата