Измерение составе газов и жидкостей методом хроматографии

Хроматография представляет собой физико-химический метод разделения сложных газовых или жидкостных смесей, при кото­ром разделяемые компоненты распределяются между двумя фа­зами, одной из которых является движущийся поток анализи­руемого газа или жидкости — подвижная фаза, а второй — неподвижный сорбент с развитой поверхностью неподвижная фаза, через которую движется анализируемый поток.

Проявительный метод хроматографического разделения по­лучил наибольшее распространение. Он состоит в том, что через неподвижный сорбент непрерывно протекает несорбируюшнйся поток подвижной среды, в которую периодически вводится ана­лизируемое вещество Это вещество представляет собой смесь сорбирующихся компонентов, подлежащих определению. Процесс разделения компонентов при проявительной хроматографии мо­жет быть представлен в виде схемы, приведенной на рис. 3.30

Порция исследуемой смеси, состоящая, например, из компо­нентов А, Б и S, вводится в разделительную колонку, заполнен­ную сорбентом — неподвижной фазой, и перемещается вдоль нее с помощью потока инертного (по отношению к сорбенту и компонентам смеси) носителя. При этом будем считать, что сор- бнруемость компонентов смеси характеризуется рядом А>Б>В. Так как компоненты смеси имеют разную сорбируемость или растворимость, то движение их в колонке замедляется по-разно­му. Через некоторое время вперед уйдет компонент в. как меиее сорбирующийся, за ним будет располагаться компонент Б и. на­конец, А, более сорбирующийся и потому движущийся медлен­нее других компонентов. Затем компоненты разделяются пол­ностью. а при дальнейшем движении между их слоями оказыва­ется слой чистого носителя. Таким образом, разделительную

колонку покидают последова­тельно чистый носитель и би­нарная смесь (носитель + ана­лизируемый компонент). Би­нарная смесь поступает в спе­циальный анализатор-детектор, выходной сигнал которого пря­мо пропорционален концентра­ции анализируемого компо­нента.

Хроматографическая разде­лительная колонка представля­ет собой трубку, в которую помешают неподвижную фазу, оставляя свободное простран­ство. необходимое для прохождения газового потока. Важнейшей частью любого хро­матографа является детектор, предназначенный для преобразо вания концентрации компонентов газа, выходящего из хромато­графической разделительной колонки, в соответствующий элект­рический или другого вида сигнал, удобный для дальнейше­го использования в системе автоматического контроля или регулирования. От совершенства детектора во многом зависят чувствительность и точность хроматографической установки в целом.

Наибольшее практическое применение в газовой хроматогра­фии получили детекторы по теплопроводности (термокондукто- метрическне детекторы или катарометры). ионизационные и пла­менные. Детекторы по теплопроводности по принципу действия аналогичны соответствующим газоанализаторам, рассмотренным в п. 3.3.2.

ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ

3. Автоматические регуляторы, исполнительные механизмы н регулирующие органы

Всякая автоматическая система регулирования (АСР) состоит из совокупности объекта регулирования (ОР). измерительного устройства (ИУ), автоматического регулятора (АР), исполни­тельного механизма (ИМ) и регулирующего органа (РО).

1. Автоматические регуляторы

Автоматический регулятор представляет собой устройство, предназначенное для преобразования сигнала от измерительного устройства в соответствии с заданным алгоритмом (законом) управления и усиления его до значений, необходимых для управ­ления исполнительным механизмом, воздействующим через регу­лирующий орган на объект управления.

По способу действия АР подразделяются на регуляторы пря­мого и непрямого (косвенного) действия. В регуляторах прямого действия энергия для их работы поступает от самого объекта автоматизации. В регуляторах непрямого действия энергия к их элементам подводится от внешнего источника, что позволяет раз­вивать достаточно большие динамические усилия при переме тении регулирующих органов и обеспечивает возможность тер­риториального разделения объекта, автоматического регулятора и исполнительного механизма с регулирующим органом. Кроме того, регуляторы косвенного действия обладают более высокими быстродействием и точностью.

По виду подводимой энергии регуляторы подразделяются на электрические, пневматические, гидравлические и комбинирован­ные. Одной из основных характе­ристик регуляторов является за­кон регулирования (см. п. 5.3.). Современные регуляторы кос­венного действия представляют собой устройства, состоящие из нескольких структурных элементов, основными из которых явля­ются многоступенчатые усилители, сумматоры, модуляторы, умножители и другие блоки, с помощью которых обеспечи­вается построение схем, обусловливающих формирование регу­лирующего воздействия в соответствии с алгоритмом управ­ления.

Электрические автоматические регуляторы (автоматические регулирующие блоки), структурная схема которых приведена на рис. 4.1, предназначены для формирования выходного сигна­ла, подаваемого к электрическому исполнительному механизму АСР.

Автоматический регулятор состоит из узла входных цепей /, к которому подводятся сигналы от измерительных преобразова­телей. Далее преобразованные сигналы поступают к сумматору 2. к которому также подводится сигнал, сформированный узлом обратной связи 5. Разность между сигналом обратной связи и сигналом от измерительного преобразователя подается к сум­мирующему усилителю 3 и далее к узлу 4_% с помощью которого формируется управляющий сигнал в соответствии с законом регулирования. Настройки вводятся в регулятор при наладке АСР конкретного объекта автоматизации через узел входных цепей /.

На рис. 4.2. приведена принципиальная схема пневматичес­кого регулятора, построенного на основе универсальной системы элементов промышленной пневмоавтоматики (УСЭППА). При работе регулятора давление р_п от измерительного преобразова­теля, пропорциональное текущему значению регулируемой вели­чины, подается в камеру Г элемента /, который является элемен­том сравнения. К камере В этого же элемента подведено давле­ние рлл% пропорциональное заданному значению регулируемой ве­личины. Кроме того, в камеру Д подается давление р„, поддер­живаемое постоянным с помощью элемента ///. Питание этой ветви схемы АР осуществляется от источника через дроссель Д.

Сигнал с выхода элемента / в виде р\ подается на элемент сравнения fV_% где он суммируется с сигналом обратной связи р*и%, поступающим с выхода усилителя мощности V. Выходной сигнал элемента IV подается в камеру Б элемента //, к камере Д этого же элемента подведено постоянное давление р„ от элемен­та ///. Сигнал р₂. пропорциональный разности этих двух сигналов. подается к усилителю V и далее через выключающее реле VI — на выход регулятора в линию связи с исполнительным ме­ханизмом. а также через линию обратной связи — на вход эле­мента IV.

Выключающее реле VI служит для отключения выходного сигнала регулятора при подаче командного давления р_к в камеру А этого элемента, когда необходим переход с автомати­ческого на ручное управление. Настройка регулятора осуществ­ляется регулируемым дросселем Д„ элемента IV.