89. Методы, которые используются в газоанализаторах для определения газов в смесях

Газоанализатор — измерительный прибор для определения качественного и количественного состава смесей газов. Различают газоанализаторы ручного действия и автоматические. Среди первых наиболее распространены абсорбционные газоанализаторы, в которых компоненты газовой смеси последовательно поглощаются различными реагентами. Автоматические газоанализаторы непрерывно измеряют какую-либо физическую или физико-химическую характеристику газовой смеси или её отдельных компонентов. По принципу действия автоматические газоанализаторы могут быть разделены на 3 группы:

1. Приборы, основанные на физических методах анализа, включающих вспомогательные химические реакции. При помощи таких газоанализаторов, называемых объёмно-манометрическими или химическими, определяют изменение объёма или давления газовой смеси в результате химических реакций её отдельных компонентов.

2. Приборы, основанные на физических методах анализа, включающих вспомогательные физико-химические процессы (термохимические, электрохимические, фотоколориметрические, хроматографические и др.). Термохимические, основанные на измерении теплового эффекта реакции каталитического окисления (горения) газа, применяют главным образом для определения концентраций горючих газов (например, опасных концентраций окиси углерода в воздухе). Электрохимические позволяют определять концентрацию газа в смеси по значению электрической проводимости раствора, поглотившего этот газ. Фотоколориметрические, основанные на изменении цвета определённых веществ при их реакции с анализируемым компонентом газовой смеси, применяют главным образом для измерения микроконцентраций токсичных примесей в газовых смесях — сероводорода, окислов азота и др. Хроматографические наиболее широко используют для анализа смесей газообразных углеводородов.

3. Приборы, основанные на чисто физических методах анализа (термокондуктометрические, денсиметрические, магнитные, оптические и др.). Термокондуктометрические, основанные на измерении теплопроводности газов, позволяют анализировать двухкомпонентные смеси (или многокомпонентные при условии изменения концентрации только одного компонента). При помощи денсиметрических газоанализаторов, основанных на измерении плотности газовой смеси, определяют главным образом содержание углекислого газа, плотность которого в 1,5 раза превышает плотность чистого воздуха. Магнитные газоанализаторы применяют главным образом для определения концентрации кислорода, обладающего большой магнитной восприимчивостью. Оптические газоанализаторы основаны на измерении оптической плотности, спектров поглощения или спектров испускания газовой смеси. При помощи ультрафиолетовых газоанализаторов определяют содержание в газовых смесях галогенов, паров ртути, некоторых органических соединений.

90. Кондуктометрические газоанализаторы основаны на измерении электрической проводимости поглотительных растворов, абсорбирующих измеря­емый компонент газовой смеси.

Контактные кондуктометрические методы ха­рактеризуются тем, что поглотительный раствор непосредственно контакти­рует с электродами изме­рительной ячейки. Участие ■ в реакции всего подава­емого вещества обеспечи­вает высокую чувствитель­ность измерений без применения усилителей. Кондуктометрические приборы не требуют сложных устройств, обеспечивают не­посредственный отсчет показаний, просты в изготовлении и эксплуатации.

Газоанализаторы, основанные на измерении электрической проводимости, можно применять для анализа О2, С0₂, H2S, S0₂, NН₃ водяного пара и других компонентов.

В термохимических газоанализаторах для определения содер­жания анализируемого компонента используют тепловой эффект реакции каталитического окисления этого компонента. Наиболь­шее применение получили две группы приборов.

В приборах первой группы горение происходит на каталити­чески активной платиновой нити, являющейся одновременно чувствительным элементом — плечом измерительного моста. В приборах этой группы анализ основан на измерении повышения температуры при сгорании определяемого компонента.

В термохимических газоанализаторах второй группы реак­ция окисления происходит в слое катализатора, а тепловой эффект реакции измеряется термометром сопротивления или термобата­реей, помещенными в этот катализатор.

Термохимические га­зоанализаторы применяют в качестве индикаторов и сиг­нализаторов довзрывных концентраций горючих газов и паров в воздухе. При этом их выпускают преимущественно переносными и градуируют таким образом, чтобы появился сигнал при кон­центрации, равной 20 % нижнего предела воспламенения (НПВ).

92. Преобразователи сигналов от приборов и датчиков. Типы

Наиболее распространенными преобразователями сигналов от приборов и датчиков являются дифференциально-трансформаторные, ферродинамические, частотные электрические и пневматические преобразователи.

Дифференциально-трансформаторные преобразователи используются для измерения расхода, уровня, давления и других параметров, значение которых может быть преобразовано в перемещение сердечника к катушке первичного прибора. В дифференциально-трансформаторных преобразователях перемещение сердечника первичного прибора уравновешивается известным перемещением сердечника вторичного прибора.

Ферродинамические преобразователи нашли применение в качестве передающих преобразователей при дистанционных передачах показаний от первичного прибора ко вторичному. Они предназначены для преобразования угловых перемещений в пропорциональные унифицированные электрические сигналы переменного тока. Мерой выходного сигнала ферродинамических преобразователей является взаимоиндуктивность. Принцип действия ферродинамических преобразователей основан на использовании явления электромагнитной индукции.

Пневматический преобразователь предназначен для работы в системах автоматического контроля и управления производственными процессами с целью выдачи информации в виде унифицированного пневматического сигнала о перепаде давления, расходе жидкости и газа, а также уровне жидкости. Преобразователи эксплуатируются совместно с вторичными регистраторами и регуляторами. Принцип действия преобразователя основан на пневматической силовой компенсации. Преобразователи широко применяются в химической, нефтеперерабатывающей, нефтехимической промышленностях и ряде других областей.

Частотно-электрический преобразователь – это устройство, которое за счет создания на выходе электрического напряжения заданной частоты служит для плавного регулирования скорости асинхронного электродвигателя. Он состоит из выпрямителя (служит мостом постоянного тока) и инвертора (то есть преобразователя), который преобразует постоянный ток в переменный с необходимой частотой и амплитудой. Выходные транзисторы и тиристоры обеспечивают ток, необходимый для питания электродвигателя.