контр. КОНТРОЛЬНО. Контрольноизмерительные приборы
![]()
|
![]() Рис. 2.24. Типовая установка электрического газоанализатора на диоксид углерода: 1 - керамический фильтр; 2 - газозаборная трубка; 3 - газовый кран: 4, 5 - водяной и ватный фильтры; 6 - печь для дожигания водорода; 7 - холодильник; 8 - преобразователь для анализа газа на содержание СО2; 9 - показывающий прибор; 10 -источник питания; 11 - миллиамперметр; 12 - водяной предохранитель; 13 - водоструйный насос-эжектор; 14 - U-образный манометр; 15 - отвод для заливки воды; 16 - дренажный сосуд Электрохимические газоанализаторы на кислород. Действие их основано на электрохимической реакции, вызывающей образование тока в электролите при взаимодействии кислорода газовой смеси с электродом. Ток, протекающий по внешней цепи электролита, пропорционален концентрации кислорода в газовой смеси. В составе газовой смеси не должно быть электрохимически активных газов (хлора, оксидов азота, сероводорода). Электрохимический газоанализатор ГЛ-5108 (рис. 2.25) состоит из преобразователя, увлажнителя с гидрозатвором, реакционной камеры теплообменника со сборником конденсата, электролизера, электроблока и вторичного прибора. ![]() Рис. 2.25. Электрохимический газоанализатор на кислород типа 171-5108: 1 - баллон с водородом; 2 - ареометр; 3 - кран-переключатель; 4 - реактор; 5 -теплообменник со сборником конденсата; 6 - контрольный электролизер; 7 - преобразователь; 8 - увлажнитель; 9 - электролизер; 10 - реакционная камера с измерительным патроном и анодом; 11 - гидрозатвор; 12 - бак с дистиллированной водой В преобразователе анализируемая или контрольная газовая смесь проходит через гальваническую камеру, состоящую из увлажнителя 8, предназначенного для сокращения концентрации электролита в реакционной камере, и реакционной камеры, заполненной электролитом. В камере находится измерительный патрон с серебряным катодом и свинцовым анодом, с которыми взаимодействует кислород газовой смеси. После преобразователя 7 газ проходит через гидрозатвор 11, сообщающийся с баком 12 дистиллированной воды, и через кран-переключатель 3 возвращается в технологическую газовую линию. Гидрозатвор защищает реакционную камеру 10 от попадания в нее атмосферного кислорода. В корпусе размещены поддон для слива электролита из преобразователя гальванической камеры и нагреватель. В состав электроблока входят стабилизатор напряжения, усилитель или компенсационный мост. Магнитные газоанализаторы на кислород применяют для непрерывного определения процентного содержания кислорода в продуктах горения промышленных печей и топок, в системах воздушно-кислородного дутья мартеновских и других печей, а также в газовой смеси на кислородных станциях. Работа этих приборов основана на так называемом парамагнитном свойстве кислорода втягиваться в магнитное поле в отличие от других газов (диамагнитных), обладающих значительно меньшей магнитной восприимчивостью. Магнитные газоанализаторы измеряют не саму магнитную восприимчивость, а ее изменение при повышении температуры. В основе преобразователя (рис. 10.26) газоанализатора — схема моста с двумя платиновыми резисторами: активным 1 и сравнительным 2. Два других плеча образуются из двух секций обмотки трансформатора, питающего схему. Резисторы помещены в камеры постоянного магнита NS, установленного таким образом, что в магнитном поле находится только активный резистор, а сравнительный находится вне его. Анализируемая газовая смесь проходит через камеру с постоянной скоростью. Вследствие этого платиновые проволоки в двух плечах моста нагреваются электрическим током до определенной одинаковой температуры. Часть потока газовой смеси, содержащей кислород, притягивается магнитным полем к нагретому активному резистору. Кислород, нагреваясь, теряет свои магнитные свойства и выходит из камеры с общим потоком газа. Камера непрерывно пополняется новыми порциями анализируемой смеси. ![]() Рис. 2.26. Электрическая схема (а) и общий вид (б) преобразователя магнитного газоанализатора на кислород: 1 - активный платиновый резистор; 2 -сравнительный платиновый резистор; NS- постоянный магнит; ИП - измерительный прибор В результате температура активного резистора понижается. Степень его охлаждения будет тем больше, чем выше процентное содержание кислорода в анализируемой смеси. С понижением температуры понижается и его электрическое сопротивление, вследствие чего нарушается равновесие измерительного моста: в диагонали его появляется напряжение разбаланса, соответствующее процентному содержанию кислорода в газовой смеси. Разбаланс измеряется автоматическим электронным потенциометром ИП, отградуированным в процентах содержания кислорода. Кроме преобразователя и автоматического потенциометра в комплект газоанализатора входят стабилизатор напряжения, холодильник, конденсационный сосуд, керамический и контрольный фильтры, гидрокомпрессор (только для приборов со шкалой 0... 10% кислорода), а также шланги, трубы и арматура. Хроматографы. Хроматографией называют разделение газовой смеси на отдельные компоненты при ее движении через слой поглотителя (сорбента). Определенное количество контролируемой газовой смеси вместе с газом-носителем пропускают через поглотитель, находящийся в разделительной колонке. Так как адсорбционные свойства компонентов газовой смеси различные, то и скорости их прохождения через разделительную колонку разные. Это приводит к разделению анализируемой газовой смеси на отдельные компоненты, которые и выходят из колонки в виде так называемой бинарной смеси с газоносителем. Из колонки бинарная смесь попадает в измерительную ячейку (камеру) детектора, через другую его ячейку — сравнительную — непрерывно проходит чистый газ-носитель. Принцип действия детектора основан на разной теплопроводности анализируемой газовой смеси и чистого газа-носителя. В качестве чувствительных элементов детектора используют терморезисторы, размещенные в каждой из двух ячеек детектора (измерительной и сравнительной). При пропускании через обе ячейки газа одного и того же состава температура нагрева обоих терморезисторов будет одинаковой; при пропускании через ячейки газов разного состава температура нагрева терморезисторов, а следовательно, и их электрическое сопротивление будут разными. Если терморезисторы включить в схему электрического уравновешенного моста постоянного тока, то при пропускании газов разного состава равновесие моста нарушится. Разбаланс моста пропорционален концентрации отдельных компонентов в смеси пробы газа, что фиксируется на картограмме регистрирующего прибора. Автоматический хроматограф (рис. 2.27) — прибор для периодических анализов газовых смесей на технологических установках. Контролируемый газ из пробоотборной линии 1 проходит через редукторы 2 и 3 низкого давления, в которых его давление понижается до 0,12... 0,15 МПа. ![]() ![]() Рис. 2.27. Схема автоматического хроматографа (а) и общий вид преобразователя хроматографа, конструктивно объединенного с блоком подготовки газов (б): 1 - пробоотборная линия; 2, 3, 19 - редукторы; 4, 18 -ротаметры; 5, 6 - фильтры; 7, 17, 20 - дроссели; 8 -трехходовой кран; 9 - пробоотборный кран; 10 - разделительная колонка; 11 -детектор; 12, 14- термопреобразователи сопротивления; 13 - автоматический электронный потенциометр; 15 - электронный усилитель; 16 - электронагреватель; 21 - баллон с азотом Между редукторами расположен регулируемый дроссель 20, позволяющий сбрасывать газ в атмосферу, если это необходимо для поддержания постоянного давления на входе в редуктор 3 низкого давления. Газ, выходящий из редуктора J, поступает в один из двух фильтров 5 или 6 с поглотителем для удаления влаги и сернистых соединений. Фильтры работают поочередно. Из фильтров газ через дроссель 7 тонкой регулировки расхода и трехходовой кран 8 попадает в пробоотборный кран 9, пропускающий газ в преобразователь (на схеме не показан). Кран 9 устроен таким образом, что скорость протекания газа соответствует допустимому расходу, который в хроматографе должен составлять 2... 5 л/ч. Расход газа контролируется ротаметром 4. Отмеренную пробу контролируемого газа вносит в разделительную колонку 10 поток газа-носителя (азота), находящегося в баллоне 21 в сжатом виде. Азот проходит через редуктор 19 и дроссель 17, откуда поступает в сравнительную ячейку (камеру) детектора 11, а из нее в пробоотборный кран 9, откуда через ротаметр 18 сбрасывается в атмосферу. Пробоотборный кран 9 перестанавливается электродвигателем в два положения. В первом положении газ-носитель, пройдя через кран, вытесняет пробу контролируемого газа, находящуюся в дозировочной трубке (на рисунке не показана), и подает ее в колонку для анализа. Во втором положении газ-носитель проходит через измерительную ячейку детектора, разделительную колонку, кран 8 и выходит через ротаметр 18 в атмосферу. Когда через ячейки проходит газ одного состава, температура обоих терморезисторов детектора одинакова. Мост в этом случае находится в равновесии. Если через измерительную ячейку проходит газ-носитель, содержащий какой-либо компонент контролируемого газа, то температура в ней повышается, так как теплопроводность чистого азота выше теплопроводности газовой смеси. Поэтому отдача теплоты терморезистором понижается, а температура его и электрическое сопротивление увеличивается. Мост выходит из равновесия, что фиксируется в виде пики на картограмме регистрирующего прибора—автоматического электронного потенциометра 13. Площадь пики характеризует количество компонента в анализируемой смеси. Температура в преобразователе поддерживается регулятором, включающим и выключающим электронагреватель 16. Измеряют температуру термопреобразователи сопротивления 12 и 14. Преимущество хроматографов перед другими видами газоанализаторов в том, что они позволяют определять процентный состав многих компонентов пробы газовой смеси. Психрометры. Действие таких приборов основано на психрометрическом эффекте, который заключается в том, что при испарении воды с увлажненной поверхности тела последнее охлаждается. Простейший психрометр состоит из двух термометров: сухого и влажного. Измерение относительной влажности сводится к определению разности температур сухого и влажного термометров, а эта разность зависит от относительной влажности, барометрического давления, температуры окружающей среды и скорости обтекания ею влажного термометра. Психрометры дают возможность производить как местное, так и дистанционное измерение относительной влажности. В промышленности для измерения относительной влажности воздуха и газов применяют автоматические психрометрические влагомеры. Автоматический психрометрический влагомер состоит из первичного прибора (преобразователя) и вторичного (электронного автоматического моста переменного тока). Корпус первичного прибора — цилиндрической формы, в передней его части предусмотрен фланец для крепления вторичного прибора. Сухой и влажный термопреобразователи сопротивления установлены в двух каналах теплоизоляционной втулки, запрессованной в металлический цилиндр, находящийся в корпусе первичного прибора. Внутри корпуса находится резервуар с водой для смачивания хлопчатобумажного чехла, надетого на влажный термопреобразователь. Контролируемый воздух или газ проходит в первичный прибор через отверстия в задней части корпуса. Скорость потока воздуха или газа регулируют, меняя число отверстий, для чего часть отверстий закрывают с помощью рукоятки. Для устранения механических примесей в контролируемом газе служат фильтры, которые представляют собой обоймы, заполненные коксом. Фильтры помещены в гнезде теплоизоляционной втулки. Для измерения влажности воздуха применяют вытяжное устройство, состоящее из крыльчатки и электродвигателя переменного тока напряжением 200 В. Воздух просасывается через каналы вытяжного устройства, в которых установлены термопреобразователи, и выходит из отверстий в задней стенке корпуса первичного прибора. Первичный прибор психрометра устанавливают горизонтально по уровню. Бачок с дистиллированной водой с примесью сулемы располагают на высоте 250... 500 мм над резервуаром преобразователя. Бачок герметически закрыт крышкой и имеет два ниппеля для соединения соответственно с нижним и верхним ниппелями резервуара первичного прибора. При уменьшении уровня воды в резервуаре (за счет ее испарения с поверхности влажного термопреобразователя) обнажается нижний конец трубки, опущенной в резервуар первичного прибора, и в верхнюю полость бака проникает воздух. Это приводит к увеличению давления в бачке с водой и к повышению уровня воды в резервуаре. Первичный прибор соединяют с вытяжным устройством резиновой трубкой, проложенной горизонтально. Вытяжное устройство устанавливают на расстоянии 100... 150 мм от преобразователя и на одном уровне с ним. Измерительное устройство (рис. 2.28) вторичного прибора состоит из двух мостов: I и II. В одно из плеч моста I включен сухой термопреобразователь сопротивления Rтс, а в одно из плеч моста II — влажный термопреобразователь сопротивления RTM. ![]() Рис. 2.28. Принципиальная схема измерительного устройства вторичного прибора психрометра: Rтс - сухой термопреобразователь сопротивления; Rтм – влажный термопреобразователь сопротивления; Rp - реохорд; Rт - подгоночный резистор; Rл - уравнительный резистор; RH- резистор, определяющий начало шкалы; Rn - резистор, определяющий конец шкалы; гн, гп, г2, г4 - подгоночные резисторы; R1-R4 - постоянные резисторы плеч моста; Rd - добавочный резистор; Rb, Rb1 - балластные резисторы; Rщ - шунтовый резистор; В - однополюсный выключатель; П - предохранитель; У -электронный усилитель; РД - реверсивный двигатель; СД - синхронный двигатель; Ср.Д и Сiр.Д - емкости в цепи реверсивного двигателя На вершинах а и b диагонали моста I возникает разность потенциалов, пропорциональная температуре сухого термопреобразователя сопротивления. Разность потенциалов, возникающая на вершинах а и с диагонали моста II, пропорциональная температуре влажного термопреобразователя сопротивления. Следовательно, падение напряжения между вершинами b и с двойного моста пропорционально разности температур сухого и влажного термопреобразователей сопротивления, т. е. психрометрической разности температур. Посредством движка реохорда Rp, перемешаемого реверсивным электродвигателем РД, автоматически устанавливается равновесие измерительной схемы. Таким образом, положение движка реохорда служит мерой психрометрической разности температур, характеризующей относительную влажность измеряемой среды. При измерении относительной влажности на вершинах b и с двойного моста появляется напряжение разбаланса, которое усиливается электронным усилителем У до значения, необходимого для работы реверсивного электродвигателя. Вал электродвигателя, вращаясь, приводит в движение через зубчатую передачу рычаг, перемещающий движок по реохорду. Движение рычага передается через механическую передачу перу прибора и стрелке, которая перемещается по шкале. При наступлении равновесия вращение реверсивного электродвигателя прекращается. |