Файл: Кислородные магнитные газоанализаторы (зарубежный обзор)..pdf

высита юом HUUm ЧПОм Ш м ШОм ШОПм иод уровнем моря

Вход сравнительного гою

Датчик

Рис. 32. Электрическая схема газоанализатора «ОхутаЬ со шкалой 90—100% объемных кислорода (фирма Siemens & Halske)

в магнитном поле, составляют смежные плечи одной ветви мо ста, симметричные относительно его диагонали, а чувствитель­ ные элементы одного газового тракта (рабочего или сравни­ тельного) образуют смежные плечи разных ветвей моста (см. рис. 31—32). Схема одинарного моста, разделенного двумя потоками, позволила скомпенсировать влияние изменения атмо­ сферного давления на показания газоанализатора, благодаря чему прибор может применяться на разных географических вы­ сотах.

На каждые 10 мм рт. ст. изменения атмосферного давления показания прибора со шкалой 90—100% объемных кислорода изменяются не более чем на ±0,4% от диапазона измерения [4].

Для уменьшения влияния температуры окружающей среды на показания прибора в схеме применена температурная компен­ сация с помощью термисторов 7±, Т\\ Т2 и 7"3 (см. рис. 32), рас­ положенных в специальных нишах корпуса блока чув­ ствительных элементов. Термисторы Т2 и Т3 и сопротивления /?7, R?, R ,з и R и шунтируют два противоположных чувствительных элемента мостовой схемы. Для сохранения симметричности мо­ стовой схемы параллельно двум другим чувствительным элемен­ там включены сопротивления и R \2.

Термисторы Т| и Т'\, включенные параллельно между собой, и R is являются добавочным сопротивлением ко вторичному при­ бору.

Применение одинарного моста с четырьмя симметричными в тепловом отношении чувствительными элементами и термисто­ рами, включенными в шунты противоположных плеч и в диаго­ наль моста, значительно упростило конструкцию прибора и на­ столько снизило температурную погрешность, что фирма смогла отказаться от термостатирования датчика. По данным испыта­ ний ВНИИ Комитета стандартов, мер и измерительных приборов на каждые 10° изменения температуры окружающей среды пока­ зания газоанализатора меняются не более чем на ±2% от диа­ пазона измерения, т. е. в пределах вариации прибора [4].

В качестве вторичного прибора в комплектах газоанализато­ ров «Oxymat» поставляются гальванометры магнитоэлектриче­ ской системы, шкалы которых отградуированы в объемных про­ центах кислорода.

Блок питания, подключаемый к сети напряжением 220 в, ча­ стотой 50 гц, состоит пз магнитного стабилизатора, селенового выпрямителя и барретера и служит для подачи тока низкого напряжения на измерительный мост. В приборе обеспечена хо­ рошая стабилизация тока питания. Резкие колебания напряже­

54

Содержание Вг 6 образцовой газобои смеси, подаби смой I рабочую камеру, %

Рис. 34. Градуировочные характеристики (азоанализатора «Oxymat» со шкалой 90—100% объемных кислорода (фирма Siemens & Halske)

Наклон датчика на 25° без дополнительной корректировки показаний прибора в наклоненном состоянии вызывает измене­ ние показаний примерно на ± 1,5% объемных кислорода.

Воспроизводимость показаний прибора со шкалой 90—100% объемных кислорода (при анализе одних и тех же газовых сме­ сей в разные дни) составила +2,5% от диапазона измерения. Основная погрешность прибора для анализа чистоты кислорода также составляет ±2,5% от диапазона измерения, но величина основной погрешности зависит от точности «установки показа­ ний» прибора и точности контрольного анализа сравнительного газа [4].

Испытания газоанализатора «Oxymat» со шкалой 90—100% объемных кислорода, проведенные во ВНИИ Комитета стандар­ тов, мер и измерительных приборов [4], показали, что сравни­ тельным газом может быть газовая смесь с содержанием кисло­ рода в диапазоне шкалы 90—100% объемных кислорода. При­ чем линейность градуировки шкалы не нарушается при измене­ нии концентрации сравнительного газа в пределах этого диапа­ зона (рис. 34). Прибор имеет равномерную и прямолинейную шкалу с пределом измерения по току 23 ма и по напряжению

2,5 мв.

Корректировка шкалы («установка показаний») производит­ ся при пропускании через рабочую и сравнительную камеры га­ зовых смесей с одинаковой концентрацией кислорода. Регули­ ровкой положения нулевого реостата, включенного между смеж-

36

ными плечами рабочей измерительной камеры, стрелка вторич­ ного прибора устанавливается на отметку, соответствующую процентному содержанию кислорода в газовой смеси, пропус­ каемой через прибор.

В датчике газоанализатора размещены литой измеритель­ ный блок с чувствительными элементами, миллиамперметр на 500 ма, нулевой реостат, реостат для регулировки тока питания моста и клеммная панель, предназначенная для настройки при­ бора в зависимости от его расположения над уровнем моря. Над измерительным блоком проходит литой блок газосоединигельного канала (см. рис. 25).

В комплект газоанализатора «Oxymat» включены устройства (керамический фильтр, конденсационный сосуд) для предвари­ тельной очистки поступающего в рабочую камеру газа от меха­ нических примесей, влаги, пыли. Керамический фильтр приме­ няется обычно для отбора газа с высокой температурой (напри­ мер, анализ отходящих газов печных топок). Кроме того, на входных патрубках рабочей и сравнительной камер имеются ватные фильтры для более тонкой очистки газа.

Газопросасывающее устройство фирмы Siemens'& Halske, поставляемое комплектно с приборами «Oxymat» (рис. 35), со­ стоит из жидкостного насоса с всасывающей трубкой и лопаст­ ного жидкостного насоса с электроприводом (бесколлекторный электродвигатель переменного тока напряжением 220 в, ча­ стотой 50 гц, мощностью 60 вт). Трубки обоих насосов сверху соединены, а внизу опущены в ванну. Верхняя часть всасываю­ щей трубки присоединяется к датчику прибора.

Циркуляция тяжелой маловязкой жидкости (удельный вес 1,6) в насосе со всасывающей трубкой поддерживается лопа­ стным насосом. При этом создается разрежение и жидкость увлекает за собой газ. Затем жидкость стекает в ванну. Избыток газа через рубашку насоса выходит наружу.

Высота всасывания насоса 850 + 50 мм вод. ст.

МАГНИТОМЕХАНИЧЕСКИЕ ГАЗОАНАЛИЗАТОРЫ

При анализе многокомпонентных газовых смесей тепловые характеристики неизмеряемых компонентов (теплопроводность, теплоемкость) определенным образом влияют на температуру, а, следовательно, и электрическое сопротивление чувствительных элементов. Магнитные газоанализаторы, в основу работы кото­ рых положен принцип непосредственного измерения магнитной восприимчивости газовой смеси, называемые магнитомеханиче­ скими, позволяют исключить влияние неизмеряемых компонен­ тов. В зависимости от физических методов непосредственного измерения магнитной восприимчивости кислородосодержащей смеси имеется несколько типов магнитомеханических газоана­ лизаторов на кислород, различающихся конструкциями измери­ тельных камер.

37

Рис. 35. Газопросасывающее устройство фир­ мы Siemens & Halske

38

Рис. 36. Принципиальная измеритель пая схема магнитомеханического га­ зоанализатора с гантельной системой в качестве чувствительного элемента

В приборах, основанных на методе Фарадея, в измеритель­ ных камерах применяется подвижный гантелеобразный чувстви­ тельный элемент (рис. 36), состоящий из двух легких полых стеклянных шариков, скрепленных перемычкой и подвешенных на кварцевой нити в неоднородном магнитном поле в струе ана­ лизируемой газовой смеси. При прохождении газа через датчик благодаря разной магнитной восприимчивости «гантельной» си­ стемы и анализируемой смеси положение гантели в простран­ стве меняется. Если анализируемый газ более парамагнитен, чем чувствительный элемент, то гантель выталкивается из обла­ сти сильного магнитного поля, а если газ менее парамагнитен, то гантель втягивается в область высокой напряженности. Вели­ чина вращающего момента (угол поворота системы в простран­ стве) пропорциональна концентрации кислорода в смеси. На показания прибора может влиять нестабильность упругих свойств кварцевых подвесок. Чтобы исключить это влияние, используется компенсационная схема измерения, обеспечиваю­ щая практически неизменное положение гантельной системы при любых концентрациях кислорода в анализируемой смеси.

Beckman Instruments Inc. (США) [1, 13]. В кислородном газо­ анализаторе использован электростатический метод компенса­ ции вращающего момента (рис. 37).

Подвижная система прибора состоит из легкого гантеле­ видного тела, подвешенного на кварцевой инти вместе с зерка­ лом, указывающим угловое перемещение системы в зазоре меж­ ду полюсными наконечниками магнита. Стенки шариков покры­ ты металлической пленкой родия, что делает систему электри­ чески проводимой. Около одного из шариков расположены два электрода с определенным электрическим потенциалом, образу-

39