Контроль качества сгорания топлива в методических нагревательных печах - Металлургия - Скачать бесплатно
| |
|Выходной сигнал с цифровой индикацией, мА |0-5;4-2|
|В |0; |
| |0-10 |
|Длина погружаемой части ПИП, м |0,5; 1:|
| |1,5 |
Технические характеристики
О2-АДГ-1 - Анализатор кислорода в дымовых газах
НАЗНАЧЕНИЕ
О2-АДГ-1 современный автоматический газоанализатор, предназначенный
для непрерывного измерения концентрации свободного кислорода в газовой
среде с целью технологического и экологического контроля. Наиболее
целесообразно его использование в системах автоматического контроля и
регулирования процессов сжигания топлива.
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Теплоэнергетика, металлургия, нефтехимия, производство строительных
материалов, коммунально-бытовой сектор и другие отрасли, где используются
топливосжигающие агрегаты, работающие на различных видах топлива.
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ
Метод ЭДС с использованием ионопроводящих твердых электролитов,
селективных по кислороду.
ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Пределы измерения концентрации кислорода,% об.............0,1-10(0,1-
21)
Погрешность
измерения,%......................................................+/- 2,0
Время
реагирования,с..............................................................
20
Выходной сигнал на вторичный прибор
- постоянного тока, мА
............................................................ 0-5
- постоянного
напряжения,В................................................... 0-10
Напряжение питания (переменный ток)................................
220
Потребляемая мощность,
Вт................................................. 60
Режим работы
.........................................................................неп
рерывный
Температура окружающей среды,°С:
-у блока первичного преобразователя ...............................
-30...+70
-у измерительного блока
..................................................... 0...+50
Расход анализируемого газа, л/час.
......................................15
Характеристика анализируемого газа:
-
температура,°С..............................................................
..... до +600
- пылесодержание, мг/м3
........................................................ до 10,0
Исполнение
...........................................................................п
огружной зонд с датчиком
Длина погружной части, м
....................................................... до 1,5
Габариты прибора,
мм.........................................................120х120х350;
200х250х180
Масса блоков,
кг................................................................. не
более 1,5;1,6
Срок службы, лет ................................................. 8
КОМПЛЕКТНОСТЬ
Конструктивно газоанализатор состоит из двух блоков:
. первичного преобразователя (с зондом)
. измерительного блока с цифровой индикацией.
УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ
Анализатор прост и надежен в эксплуатации и ремонте, не требует
специальнойподготовки персонала, не нуждается в пробоотборе и
пробоподготовке. Его датчик может быть установлен как на газоходе, так и на
шунтовой трубе. В приборе предусмотрены полуавтоматическая проверка работы
всех измерительных каналов и калибровка.
ЭФФЕКТИВНОСТЬ
Экономический эффект применения анализатора дымовых газов О2-АДГ-1
обусловлен экономией не менее 3-5% топлива за счет эффективного контроля
присосов по газовому тракту котла.Срок окупаемости прибора по этому
показателю 6-12 месяцев.
Научно-производственная фирма "У Р А Н" гарантирует Вашему предприятию
быструю поставку анализатора О2-АДГ-1, внедрение и сервисное обслуживание
на высоком уровне и самых выгодных условиях.
Использование топливных элементов.
В основе действия топливного элемента лежит реакция окисления водорода
кислородом с выделением тепла:
2H2+O2>2H2O + Q.(18)
Эту реакцию можно проводить таким образом, чтобы в реакционной системе
возникал электрический ток, т. е. осуществлялось направленное движение
заряженных частиц (электронов). Для этого необходимо создать замкнутую
электрическую цепь, состоящую из электролита (источника ионов) и двух
электродов, к одному из которых подводится водород, а к другому — кислород.
В такой электрохимической ячейке происходят следующие процессы:
2H2 + 4OH- >4Н2О + 4е-
4е-+О2+2Н2О>4ОН-(19)
В сумме эти две реакции дают реакцию (18).
Основными элементами топливного элемента являются: анод, катод и
электролит, т. е. те же элементы, что и в любом электрохимическом
анализаторе.
При определении концентрации газов и паров с помощью топливных
элементов электролитом могут служить как жидкие электролиты, так и твердые
. При использовании твердого носителя ионов, например синтетической
полимерной ионообменной мембраны, устраняются недостатки, присущие ячейкам
с жидким электролитом. Наличие в полимерной структуре мембраны неподвижных
ионных групп и одновременно находящихся в равновесии с ними и способных к
обмену подвижных ионов, используемых для переноса тока, способствуют тому,
что концентрация ионов в отмытой мембране и ее проводимость не изменяются в
процессе работы ячейки длительное воемя. Упрощаетсятакже изготовление
электродов, так как роль последних могут выполнять металлические сетчатые
электроды, прижатые к боковым поверхностям мембраны с обеих ее сторон.
Рис. 9. Схема топливного элемента, используемого в качестве
газоанализатора;
/—ионообменная мембрана; 2, 4—рабочая и сравнительная камеры;
3—электроды
Схема топливного элемента, используемого для определения концентрации
газообразных веществ, показана на рис. 9. Ионообменную мембрану 1 вместе с
плотно прижатыми к ней с обеих сторон металлическими активными сетчатыми
электродами 3 помещают в камеру и таким образом разделяют ее на две части:
рабочую 2 и сравнительную 4. В рабочую камеру 2 поступает проба АГС,
содержащая определяемый компонент, а в сравнительную подается чистый газ,
являющийся восстановителем или окислителем.
При определении концентрации молекулярного кислорода в сравнительную
камеру можно подавать, например водород.
При одновременной подаче с постоянными скоростями пробы АГС с одной
стороны и чистого газа (окислителя или восстановителя) с другой — на
границе раздела мембрана — активированные электроды возникает
электрохимическая реакция «холодного горения» (реакция происходит при
комнатной температуре) определяемого компонента, сопровождаемая появлением
разности потенциалов между электродами. Эта разность потенциалов, или
электрического тока, является функцией концентрации определяемого
компонента пробы АГС.
Оптические методы.
Молекулярный кислород в ближней ИК-области спектра (от 0,75 до 15 мкм)
не поглощает излучение, в видимой области спектра молекулярный кислород
слабо поглощает; в УФ-области спектра молекулярный кислород имеет полосы
поглощения от 195 до 130 нм.
В области от 130 до ПО нм молекулярный кислород прозрачен, а от 110 до
30 нм лежит область сплошного поглощения молекулярного кислорода. Максимум
поглощения излучения молекулярного кислорода расположен на длине волны
около 145 нм .
Оптико-акустические газоанализаторы
Оптико-акустические газоанализаторы по принятой классификации следует
отнести к оптическим. Они основаны на измерении степени поглощения газом
прерывистого потока инфракрасной рдиации. Излучения инфракрасной области
спектра поглощаются газами, молекулы которых состоят из двух или большего
числа различных атомов и ионов. В теплоэнергетике их применяют для
измерений СО2; СО; СН4.
Оптико-акустический эффект состоит в следующем: при воздействии на газ
(находящийся в замкнутом объеме) прерывистым потоком инфракрасной радиации
происходит пульсация температуры, а следовательно, и давления этого газа.
Эта пульсация, воздействуя на микрофон, вызывает «звучание» газа.
На рис. 10 приведена принципиальная схема газоанализатора.
Инфракрасное излучение от двух источников 1 направляется по двум каналам
(рабочему и сравнительному),
проходя при этом через обтюратор 2,который шесть раз в секунду прерывает
оба потока одновременно. Прерывистые потоки излучения проходят через
фильтровые камеры 3 заполненные
обычно данной смесью газа, из которой исключен анализируемый компонент.
Наличие фильтровых камер обеспечивает уменьшение погрешности за счет
возможного частичного наложения
спектров поглощения анализируемой и не анализируемой составляющей газовой
смеси. Далее поток радиации, направленный по рабочему каналу, проходит
рабочую камеру 4, через которую непрерывно пропускается анализируемая
газовая смесь. Анализируемая составляющая газа поглощает часть энергии,
определяемой поглощающей способностью этого газа. Остаток лучистой энергии
после отражения от пластины 5 поступает в правую область луче приемника
6. Лучистый поток, проходящий по сравнительному каналу, после фильтровой
камеры 3 попадает в компенсационную камеру 8. Компенсационная камера
заполнена анализируемой составляющей смеси. На поверхности этой камеры
имеются окна из специального стекла (Li+F) 7 свободно
пропускающего инфракрасные лучи. Внутри компенсационной камеры имеется
отражательное зеркало, которое направляет лучистый поток в левую область
луче приемника 6. Если в правую и левую области луче приемника поступают
различные по величине прерывистые потоки излучения, то конденсаторный
микрофон 15, помещенный в луче приемнике, создает звуковой сигнал, который
после усиления усилителем 14 воздействует на реверсивный двигатель 12.
Реверсивный двигатель с помощью редуктора 11 перемещает отражательное
зеркало 13 до тех пор, пока поток сравнительного канала не уравняется с
потоком, поступающим в луче приемник по рабочему каналу. При равенстве этих
потоков звучание микрофона прекращается. Перемещение отражательного зеркала
внутри уравнительной камеры вызывает изменение ее объема, т. е. изменение
пути движения газа, что приводит к изменению поглощения лучистой энергии.
Одновременно с редуктором перемещается движок реохорда 9 вторичного прибора
10.
Подобные газоанализаторы выпускают для диапазонов от 0ч1% до 0ч100% по
объему анализируемого компонента с основной погрешностью от ±2,5 до ±5% от
верхнего предела измерения.
-
Рис. 10. Принципиальная схема оптико- акустического газоанализатора
Macс-спектрометрический метод
Сущность метода состоит в том, что ионизованные атомы и молекулы
вещества разделяются по значениям отношения т/е (т — масса, е — заряд иона)
и раздельно регистрируются. Из полученного масс-спектра определяются
значения масс и концентраций компонентов в пробе АГС.
Mace-спектрометрический метод — один из важнейших и универсальных
методов анализа состава, в котором используется основная характеристика
вещества — масса молекулы или атома.
Количественный масс-спектрометрический анализ основан на
пропорциональности интенсивности всех линий масс-спектра каждого из веществ
пробы АГС его парциальному давлению в области ионизации:
Ii,j=Kijpi(20)
где Ii,j — значение пика тока ионов i-й массы, образовавшихся в
результате ионизации данного компонента i пробы АГС; Kij—- коэффициент
пропорциональности, который определяется градуировкой масс-спектра по
целевым компонентам; pi — парциальное давление j-того компонента пробы АГС
в области ионизации.
Если в масс-спектре i-компонентной газовой смеси находится j-пиков
ионного тока различных масс, то
[pic](21)
т. е. имеем j уравнений с i неизвестными и с i,j коэффициентами,
которые определяются, как было сказано выше, градуировкой масс-спектрометра
по каждому компоненту. Так как обычно число уравнений (j) больше числа
компонентов (i) пробы АГС, то система уравнений может быть решена разными
способами.
Масс-спектрометрический анализ газовых смесей (в том числе
кислородсодержащих смесей) состоит из следующих последовательных операций
(стадий): ввода пробы АГС в источник ионов; получения ионов из атомов или
молекул пробы АГС и формирования их в пучок или пакет; разделения ионного
пучка или пакета по массам; улавливания и регистрации ионов — раздельного
измерения интенсивности каждой составляющей ионного пучка; обработки
результатов измерений.
Получение ионов из атомов и молекул пробы АГС — наиболее сложная
стадия масс-спектрометрического анализа. Выбор способа ионизации и
конструкции источника ионов зависит от многих факторов, в том числе от
агрегатного состояния исследуемого вещества, смеси веществ или материалов,
а также от их физико-химических свойств, требуемой точности анализа и т. д.
При использовании масс-спектрометрии в газовом анализе применяют
следующие способы ионизации пробы АГС : электронный удар, фотоионизацию,
химическую ионизацию, ионизацию в пламени, полевую ионизацию, поверхностную
ионизацию
Образующиеся в области ионизации ионы формируются оптической системой
источника в ионный пучок, или сгусток.
Полученные в источнике ионные пучки (сгустки) разделяются в
электрических и магнитных полях или по времени пролета.
По способу разделения ионов масс-спектрометры делят на статические и
динамические. В статических масс-спектрометрах используются постоянные или
медленно изменяющиеся во времени электрические или магнитные поля. В
динамических масс-спектрометрах ионы с различными массами разделяются в
пространстве либо по времени пролета, лишенном электрических и магнитных
полей, либо с высокочастотными электрическими полями.
Следующая стадия масс-спектрометрического анализа — улавливание и
регистрация ионов. Приемные устройства играют важную роль в собирании
разделенного продукта и в значительной степени определяют характеристики
масс-спектрометра в целом.
По способу регистрации ионов масс-спектрометры делятся на масс-
спектрографы, в которых одновременно регистрируются ионы всех или части
компонентов пробы АГС фотографическим способом, и собственно на масс-
спектрометры, в которых ионы регистрируются последовательным измерением
ионного тока различных компонентов пробы АГС.
Применение масс-спектрометров при анализе газовых смесей эффективно
при анализе многокомпонентных газовых смесей, когда контроль ведется по
нескольким компонентам.
Общее число определяемых компонентов может достигать 20 и более.
Основные параметры масс-спектрометров — диапазон масс определяемых
компонентов и разрешающая способность, которую определяют отношением
М/[pic]М (М — максимальное массовое число компонента, регистрируемого
раздельно от другого компонента, массовое число которого отличается от
максимального на [pic]M, равного единице).
Основные преимущества масс-спектрометров следующие: непрерывность и
одновременность анализа всех компонентов; малое приборное запаздывание;
относительно одинаковое влияние внешних условий на погрешность измерения,
что сохраняет точность их соотношений; дешевизна изготовления и
эксплуатация прибора (при условии достаточно широкого спектра анализов) .
Особым преимуществом масс-спектрометрического метода, наряду с
достаточно высокой чувствительностью (? 10-12— 10-15 г ), является
небольшой расход пробы АГС.
Масс-спектрометр MX 1215. Предназначен для определения концентраций
кислорода, водорода, оксида и диоксида углерода, азота и аргона в отходящих
газах кислородного конвертора, а также мартеновского, доменного и
химических производств.
Масс-спектрометром определяют одновременно шесть компонентов пробы
АГС, имеющих молекулярную массу от 2 до 44.
Время реагирования Гэо не превышает 2 с; потребляемая мощность 6,5
кВт; масса 1100 кг.
Масс-спектрометр MX 1215 представляет собой статический масс-
спектрометр со 180° магнитным полем, в котором ионы определяемого
компонента пробы АГС разделяются по значению отношения массы к заряду и
фокусируются по направлению движения.
Одним из важнейших направлений в области масс-спектрометрического
приборостроения является разработка унифицированного комплекса масс-
спектрометрических приборов (УКМСП), включающего масс-спектрометры первого,
второго и третьего классов с предельной разрешающей способностью
соответственно 105, 104 и 500. Приборы УКМСП в зависимости от решаемой
задачи комплектуются различными системами ввода пробы АГС, источниками и
приемниками ионов, системами регистрации и обработки информации,
вспомогательными устройствами
Магнитные методы.
Кислород обладает наибольшей магнитной восприимчивостью по сравнению с
другими газами. В табл. 1 приведены объемная и относительная (относительно
кислорода) магнитная восприимчивость некоторых газов (при 7 = 0 °С).
Таблица 1. Магнитные свойства некоторых газов.
|Газ |Химическая |Магнитная вое |
| |формула |приимчивость |
| | |объемная, х-109 |относительная |
|Кислород |02 |146 |1,0 |
|Воздух (21 % | |30,8 |0,21 |
|О2) | | | |
|Монооксид |NO |53,0 |0,362 |
|азота | | | |
|Диоксид азота |NO2 |9,0 |0,0616 |
|Оксид азота |N2O |3,0 |0,02 |
|(I) | | | |
|Ацетилен |C2Ha |1,0 |0,0068 |
Из табл. 3 видно, что большинство газов обладает ничтожно малой по
сравнению с кислородом магнитной восприимчивостью, что обеспечивает
возможность избирательного определения концентрации кислорода во многих
газовых смесях. Только два газа — моноокисд и диоксид азота — имеют
относительно большую магнитную восприимчивость, но они встречаются весьма
редко в смесях промышленных газов, к тому же монооксид азота в присутствии
кислорода вступает с ним в реакцию и переходит в диоксид азота.
Для определения концентрации молекулярного кислорода наибольшее
распространение получили следующие методы: термомагнитный,
магнитомеханический, магнитопневматический.
Термомагнитный метод.
Парамагнитные газы характеризуются положительным значением магнитной
восприимчивости. Это значит, что, если ввести парамагнитный газ в зону
неоднородного магнитного поля, газ будет ориентироваться в направлении
поля. Иными словами, парамагнитный газ втягивается в неоднородное магнитное
поле, а диамагнитный газ выталкивается.
Силу, действующую на объем газа V в неоднородном магнитном поле,
характеризующемся напряженностью H и градиентом напряженности в направлении
оси абсцисс [pic], определяют по формуле :
[pic](22)
Объемная магнитная восприимчивость смеси веществ, не вступающих в
химическое взаимодействие, равна сумме парциальных восприимчивостей
отдельных компонентов, т. е. определяется по закону аддитивности:
[pic](23)
где [pic] и Сi — объемная магнитная восприимчивость и объемная доля i-
ro компонента газовой смеси.
Магнитная восприимчивость сложной смеси, содержащей как парамагнитные,
так и диамагнитные составляющие, определяется соотношением:
[pic](24)
где [pic] —объемная магнитная восприимчивость соответственно
парамагнитной и диамагнитной составляющей сложной смеси.
Объемная магнитная восприимчивость веществ (диамагнети-ков и
парамагнетиков) зависит как от давления, так и от температуры, поскольку
они влияют на плотность р.
Согласно закону Бойля — Мариотта для газов
p = pM/RT, (25)
где М — молекулярная масса; R — газовая постоянная.
С учетом плотности (25) получим (при поправке Д = 0): для диамагнитных
газов
[pic](26)
для парамагнитных газов (кислорода)
[pic](27)
где [pic] — удельная магнитная восприимчивость.
Подставляя (26) и (27) в (24), получим:
[pic](28)
где индексы п и д означают принадлежность газа к парамагнетикам и
диамаг-нетикам соответственно.
Учитывая (22), выражение для силы F можно записать в виде:
[pic](29)
Если на неоднородное магнитное поле наложить неоднородное тепловое
поле, то в зоне, соответствующей максимуму температуры, объем газа dV
наряду с ориентирующим действием магнитного поля будет испытывать
дезориентирующее действие теплового поля в соотношении, обратно
пропорциональном квадрату температуры.
На объем газа dV1, находящийся в зоне с температурой Т, действует
сила
[pic](30)
На объем газа dV2, находящийся в зоне с температурой Г2 действует сила
[pic](31)
При Т1> Т2 возникает перепад давлений, вызывающий перемещение более
холодных элементов объема газа в область более высоких температур и
вытеснение оттуда нагретых элементов объема газа, испытывающих меньшее
ориентирующее действие магнитного поля:
[pic](32)
Это перемещение элементов объема газа, или так называемая магнитная
конвекция, тем сильнее, чем выше парциальное давление парамагнитной
составляющей смеси, т. е. чем выше абсолютное значение удельной магнитной
восприимчивости.
Непосредственно измерить перепад давлений [pic] трудно, поэтому
термомагнитную конвекцию измеряют, в частности, термоанемометрами. В
простейшем виде это может быть осуществлено установкой вблизи полюсов
магнитной системы нагревательного элемента, выполняющего одновременно и
функции анемометра. Термоанемометр представляет- собой стеклянную трубку,
на наружной поверхности которой намотана спираль, состоящая из двух секций.
При протекании тока через спираль последняя нагревается, образуя по длине
трубки перепад температур с максимумом, соответствующим середине трубки.
Такой градиент температур соответствует положению, при котором газовая
смесь, содержащаяся в воздушном зазоре магнитной системы, является
бескислородной.
При появлении в газовой смеси кислорода единичный объем этой смеси
втягивается в воздушный зазор, подвергается действию теплового поля
термоанемометра, теряя при этом свои магнитные свойства, и вытесняется
более холодным газом, продолжающим поступать в воздушный зазор магнитной
системы. При этом вдоль термоанемометра образуется поток газа
(термомагнитная конвекция), скорость которого тем выше, чем выше
парамагнетизм этого газа или концентрация кислорода в этой смеси.
Поток термомагнитной конвекции охлаждает первую секцию термоанемометра
и передает часть тепла второй секции термоанемометра, изменяя тем самым
градиент температур. При этом сопротивление первой секции термоанемометра
падает, а второй — возрастает. Разность сопротивлений секций
термоанемометра является функцией концентрации молекулярного кислорода в
газовой смеси.
Рис. 11. Термоанемометры:
а — с внутренней конвекцией; б — с внешней конвекцией: 1 —
термоанемометр, расположенный под магнитными полюсами; 2 — термоанемометр,
расположенный под ложными немагнитными наконечниками
Измерение термомагнитных усилий термоанемометрическим способом
получило наибольшее применение. Термоанемометры, использующиеся для этих
целей, разделяют на термоанемометры с внутренней конвекцией (рис. 11, а) и
внешней конвекцией (рис. 11,6). Термоанемометры с внешней конвекцией
представляют собой цилиндрический капилляр, на внешней поверхности которого
намотана платиновая спираль, защищенная от воздействия АГС покрытием,
обычно остеклованием.
Принцип действия газоанализатора с термоанемометрами с внешней
концентрацией аналогичен ранее описанному. При наличии в АГС кислорода
единичный объем этого газа втягивается в воздушный зазор магнитной системы,
подвергается воздействию теплового поля термоанемометра 1, расположенного
под полюсами магнита, нагревается, теряет свои магнитные свойства и
вытесняется более холодным газом, втягивающимся в неоднородное магнитное
поле рабочего зазора магнитной системы. Образовавшийся поток термомагнитной
конвекции FM охлаждает первый термоанемометр и частично передает свое тепло
второму термоанемометру 2, расположенному под ложными немагнитными
наконечниками измерительной камеры. Электрическое сопротивление первого
термоанемометра уменьшается, а второго возрастает. По их разности судят о
концентрации кислорода в. АГС.
Использование термомагнитного метода при конструировании
газоанализаторов для определения концентрации кислорода связано с
неоднозначностью функциональной связи между фактически измеряемой и искомой
величиной. Эта неоднозначность вызвана зависимостью показаний прибора от
свойств не только определяемого компонента АГС — кислорода, но и свойств
реальной смеси. С другой стороны, поскольку измерение магнитной
восприимчивости кислорода затруднительно ввиду ее малого значения, а
использование косвенных методов измерения предполагает сложную цепь
преобразования магнитной восприимчивости в поток термомагнитной конвекции с
последующим его измерением термоанемометрическим способом, это приводит к
дополнительным затруднениям и связанным с ними методическим погрешностям.
На показания газоанализаторов влияют: неопределяемые компоненты пробы
АГС, температура и давление пробы АГС. Перед разработчиками аналитических
приборов стоят задачи обеспечения стабильности параметров при длительной
эксплуатации; оптимальных динамических характеристик; необходимой
технелогичности конструкций; универсальности, исключающей многообразие
конструкций измерительных камер, схемных решений и т. п.
Указанные задачи реализуют разнообразными средствами, главные из
которых — создание специфичной конструкции измерительной камеры и
чувствительного элемента, а также оригинальных схемных решений.
Для устранения (уменьшения) влияния температуры и давления пробы АГС
на показания прибора возможны следующие варианты: стабилизации параметров и
компенсация влияния.
Стабилизация параметров позволяет использовать простые и надежные
конструкции измерительных камер, упрощает технологию изготовления и наладки
газоанализаторов. Реализация компенсационных способов устранения
(уменьшения) влияния давления и температуры приводит к созданию сложных
многокамерных конструкций измерительных систем с одновременным усложнением
электрических схем приборов, а также технологии изготовления и наладки.
К первой категории измерительных камер относится кольцевая
измерительная камера. Чувствительный элемент — трубчатый термоанемометр,
совмещающий в себе нагревательный элемент и терморезистор.
Конструкция кольцевой измерительной камеры позволяет создавать
многошкальные приборы, нижний предел измерения которых начинается с нуля:
0—1,0—2, 0—5, 0—10, 0—15, 0—21, О—50, 0—100 % (об.) — при горизонтальном
расположении термоанемометра, а также шкалы с подавленным нулем: 15—30,
20—50, 50—100, 80—100, 90—100, 95—100, 98—100% (об.) — при наклонном
(вертикальном) расположении термоанемометра.
В кольцевой измерительной камере сравнительно легко устраняется
влияние неопределяемых компонентов, для этого обеспечивают необходимую
тепловую симметрию термоанемометра при нулевом значении концентрации
кислорода в пробе АГС.
В газоанализаторах МГК-14М, ГТМК-ПМ, ГТМК-12М и ГТМК-16М в начальной
части диапазона влияние неопределяемых компонентов не наблюдается и
достигает в конце диапазона ±5 % относительно верхнего предела диапазона
при замене 10 % одного неопределяемого компонента 10 % другого. Это
позволяет использовать кольцевые измерительные камеры в условиях, когда
анализу подлежат сложные многокомпонентные газовые смеси, характеризующиеся
значительными колебаниями концентраций неопределяемых компонентов. В
настоящее время газоанализаторы с кольцевыми камерами широко используют в
различных отраслях науки и техники, прежде всего в химии, металлургии и
энергетике. Указаные газоанализаторы дешевы, надежны и отвечают современным
требованиям метрологического обеспечения.
К недостаткам кольцевых камер относят большую зависимость показаний
приборов от положения в пространстве, что исключает их эксплуатацию на
подвижных объектах: судах, самолетах, поездах и т. п.
В том случае, когда диапазон давлений, в котором работают
стабилизаторы давления (регуляторы абсолютного давления), недостаточен,
применяют газоанализаторы, принцип действия которых основан на компенсации
потока термомагнитной конвекции тепловой конвекцией. Применение кольцевых
камер при этом не является оптимальным. Это второй недостаток кольцевой
камеры.
Многокамерные системы созданы главным образом для устранения влияния
давления и температуры пробы АГС компенсационными способами. Представляют
интерес конструктивные и схемные решения, реализованные в газоанализаторе
типа МН (рис. 12).
В газоанализаторе в качестве измерительной схемы использованы два
моста: рабочий I и сравнительный II.
Рабочий мост собран из чувствительных элементов R1— R4, расположенных
в камере, через которую пропускается проба АГС. Сравнительный мост собран
из чувствительных элементов R5 — R8, размещенных в камере, через которую
пропускается сравнительный газ — атмосферный воздух. Потоки пробы АГС и
сравнительного газа на выходе из камер объединяются, достигается равенство
давлений в обеих камерах, встроенных в латунный блок.
Рис. 12. Схема газоанализатора типа МН: I, II — рабочий и
сравнительный мосты; 1 — реохорд; 2 — шкала; 3 — подвижной квнтакт
(поводок) реохорда; 4 — реверсивный двигатель; 5 — усилитель
Обозначим напряжение в диагонали съема моста I через [pic]U1, в
диагонали съема моста II — [pic]U2, а напряжение, снимаемое с участка
реохорда I — [pic]U3. Напряжения [pic]U1 и [pic]U2 сдвинуты по фазе на
180°. Усилитель переменного тока 5управляет реверсивным двигателем 4,
перемещающим подвижный контакт 3 реохорда 1 и механически связанную с ним
стрелку (указатель) шкалы 2 до тех пор, пока напряжение на выходе усилителя
не станет равным нулю. В момент равновесия схемы напряжение [pic]Ul
компенсируется равным ему и сдвинутым по фазе на 180° напряжением [pic]U1.
Положение подвижного контакта 3 реохорда 1, а следовательно, и положение
указателя шкалы 2 определяются как отношение [pic]U1/[pic]U2.
Действительно, в момент равновесия схемы
|
