Безэлектродные кондуктометры

Оптический метод анализа состава жидкостей

Он содержит два оптических канала, помещенных в измерительную камеру с анализируемым газом или жидкостью. Первый оптический канал для проходящего луча света от электрической лампочки. Второй оптический канал собирает рассеянный свет.

Лучи от одного или другого оптического канала поступают на фотоприемник, который измеряет разность между проходящим световым потоком и рассеянным световым потоком.

Эти приборы применяются для определения наличия пыли и взвесей в анализируемой среде.

42. Измерение концентрации газов, растворенных в воде и паре

Измерение концентрации газов, растворенных в воде и паре

С задачей измерения концентрации растворенных в воде газов встречаются как в промышленности, например при контроле теплоносителя на тепловых и атомных электростанциях, так и при анализе состояния вод в водоемах и отстойниках.

Измерение растворенного в воде кислорода. В зависимости от концентрации растворенного в воде кислорода для его измерения используется несколько методов. Для анализа микроконцентраций растворенного кислорода применяются амперометрические, кондуктометрические и колориметрические методы. При концентрациях, составляющих мг/л, используется термокондуктометрический метод.

Амперометрические кислородомеры относятся к электрохимическим анализаторам, принцип действия которых основан на измерении тока, протекающего через поляризованную электродную систему при наличии деполяризатора — кислорода.

Действующее напряжение Е в цепи, содержащей погруженные в раствор электроды, может создаваться за счет внешнего или внутреннего источника, последним служит гальваническая пара электродов. В кислородомерах этот источник сигнала используется чаще. Поляризованным электродом в приборах служит твердый катод, на котором происходит восстановление кислорода. В качестве материала катода используются золото, серебро, палладий, платина. Для сохранения постоянства характеристик прибора электроды не должны загрязняться продуктами электролиза. Для защиты электродов от анализируемой среды и обеспечения малого сопротивления электролита между электродами последние помещаются в фоновый электролит, индифферентный по отношению к электродам.

В промышленных кислородомерах применяются открытые электродные системы или закрытые полимерной мембраной. В первом случае кислород из анализируемой воды передается фоновому электролиту с помощью газопередающей системы. Во втором случае анализируемая вода омывает защищенную мембраной электродную систему. В качестве фонового электролита используется щелочной буферный раствор с рН = 8... 10. В таких средах скорость восстановления кислорода на катоде на три порядка выше, чем в кислом электролите.

Схема мембранного амперметрического кислородомера КМА-08М.З, выпускаемого НПП «Техноприбор», представлена на рис. 1.

Рис. 1. Схема мембранного амперметрического кислородомера:

1,2 — цинковый и угольный электроды; 3 — буферный раствор; 4 — анализируемая вода; 5 мембрана; 6 — медное сопротивление; 7 — напорная трубка

Гальванический элемент образуется цинковым 1 (анод) и угольным 2 (катод) электродами. Угольный электрод поляризован. Пространство между электродами заполнено буферным раствором 3. Кислород из анализируемой воды 4 диффундирует через мембрану 5 в буферный раствор 3. При этом кислород восстанавливается на катоде, образуя ионы ОН^- и Н⁺. Величина тока, протекающего во внешней цепи преобразователя, пропорциональна концентрации кислорода. Для коррекции влияния температуры на сигнал преобразователя используется медный термопреобразователь сопротивления 6. Анализируемая вода поступает в измерительную ячейку под постоянным давлением, создаваемым напорной трубкой 7. Кислородомер имеет четыре диапазона измерения. При нижнем пределе 0 верхние пределы составляют 19,99; 199,9; 1999; 19990 мкг/л. Прибор имеет автоматическое переключение диапазонов измерения, предел основной приведенной погрешности составляет ±4 %.

Растворенный в воде кислород измеряют анализаторы серии SIPAN (ф. Siemens); 871 DO, 873DO (ф. Foxboro); 7021, 7022 (ф. Honeywell) и др.

Измерение растворенного в воде водорода. Концентрация водорода в свежем паре на выходе пароперегревателей котлов характеризует интенсивность протекания процесса коррозии поверхностей нагрева. В связи с этим автоматические водородомеры получают все более широкое распространение на тепловых электрических станциях. Водородомер АВ-09 (НПП «Техноприбор») включает мембранный преобразователь, совпадающий по конструкции с представленным на рис. 1 преобразователем кислородомера. Различие состоит в материале электродов и типе буферного раствора. Водородомер имеет пределы измерения 0...20; 20...200; 200...2000 мкг/л при погрешности измерения ±4%. Прибор имеет цифровой индикатор и токовый выходной сигнал 0...5 (4...20) мА.

43. Эксплуатация анализаторов состава жидкостей и их вспомогательных устройств

Анализаторы состава жидкостей в большей мере, чем другие первичные приборы, требуют правильного выбора точек отбора проб, жесткого соблюдения условий транспортировки и подготовки пробы, квалифицированного и своевременного проведения технического обслуживания, предусмотренного документацией на анализаторы и вспомогательные устройства.

Первичные преобразователи, рассмотренных анализаторов жидкостей, при соответствующих параметрах среды по температуре и давлению могут вводиться непосредственно в технологические объекты. К их числу относятся магистральные и погружные преобразователи кондуктометров, рН-метров. Хотя при этом отсутствуют помехи, вызванные транспортировкой и подготовкой пробы, тем не менее и в этом случае возможно получение непредставительных результатов измерения. Они вызываются неоднородностью состава жидкости по высоте резервуара или сечению трубопровода. Последнее более вероятно при ламинарном течении потока, чем при турбулентном. Наличие температурного градиента по длине и высоте резервуара, размещение преобразователей вблизи точек ввода потоков также может быть причиной отклонений показаний от действительных значений измеряемых величин. Все сказанное распространяется на правила установки отборных устройств, с помощью которых анализируемая жидкость выводится из трубопровода или резервуара. Поскольку параметры и состав отбираемых жидкостей могут быть самыми разнообразными, набор существующих вспомогательных устройств обеспечивает снижение температуры и давления, очистку пробы от механических и мешающих примесей, создание постоянного расхода.

Отборные устройства. Для отбора пробы гомогенной среды, движущейся в трубопроводе, применяется трубчатый зонд, схема которого для отбора пробы перегретого пара представлена на рис. 1, а. Трубка со скосом 45° навстречу потоку имеет глубину погружения до 20 мм. С увеличением глубины погружения растут механические усилия, действующие со стороны потока на зонд.

Рис. 1. Схема трубчатого (а) и щелевого (б) зондов

При необходимости усреднения пробы по сечению трубопровода используются щелевые зонды (рис. 1, б). Отбор осуществляется с помощью отверстий в трубке, их общее сечение составляет половину сечения трубки зонда. Для отбора представительной пробы скорости движения среды в зонде и в трубопроводе должны совпадать. При анализе состава насыщенного пара отбор необходимо проводить в таком сечении трубок, где не проявляется эффекта сепарации влаги стенками. Это требование объясняется тем, что концентрации примесей в паровой и жидкой фазах различны и требуется производить отбор усредненной пробы.

В качестве таких сечений выбираются трубопроводы на выходе барабанов котлов, сепараторов или сечения с высокими скоростями движения пара, где эффект сепарации влаги стенками не наблюдается. Для получения искусственной высокой скорости движения пара в месте расположения зонда используются трубы Вентури. Зонд устанавливается после суженной части трубы, где влажность пара выравнивается по сечению в результате отрыва пленки влаги от стенок трубопровода и дробления капель. Скорость пробы в зондах для насыщенного пара также должна совпадать со скоростью движения пара в трубопроводе.

Для первоначального отделения от анализируемой жидкости механических примесей используются сетчатые фильтры, окружающие отборную трубку. Для периодической очистки сетки предусматривается возможность пропуска через нее встречно направленного потока. Линии, через которые проба из отборного устройства поступает на вспомогательные устройства и анализатор, не должны иметь горизонтальных участков, чтобы в них не собирался шлам, газы. Минимальный угол наклона трубок в сторону продувочного вентиля или отстойника должен быть не менее 10°.

Материал линий определяется составом анализируемого вещества. Так, протекание процессов коррозии в линиях может уменьшить концентрацию кислорода в пробе по сравнению с исходной водой. В подобных случаях линии выполняют из коррозионно-стойких материалов. Для линий анализаторов жидкостей в основном используются бесшовные жесткотянутые и холоднокатаные трубы из стали 10 или бесшовные из нержавеющей стали с наружным диаметром 14...16 мм.

При анализе концентрации растворенных в воде или конденсате газов должна быть исключена возможность контакта пробы с атмосферой. Наличие последней может привести к погрешностям в оценке рН и электропроводности за счет десорбции СO₂ и NH₃в воздух.

Устройства подготовки пробы. Для снижения давления пробы используют наборы дроссельных шайб, трубки с малым внутренним диаметром — ламинарные дроссели, регулировочные вентили. При анализе пара на содержание кремнекислоты холодильники должны размещаться перед дросселем, так как при снижении давления наблюдается выделение кремнекислоты и в анализаторы попадает обедненная проба. Таким образом, результаты анализа могут зависеть от взаимного расположения вспомогательных устройств, что следует учитывать при их компоновке.

Для снижения температуры пробы используются змеевиковые противоточные холодильники с расходом охлаждающей воды до 300 л/ч. В число устройств подготовки пробы могут входить сепараторы для удаления растворенных газов и различного рода фильтры для удаления механических и мешающих примесей. Так, при измерении удельной электропроводности конденсата, содержащего растворенный аммиак и гидразин, используют предвключенный Н-катионитовый фильтр. В кондуктометрических кислородомерах применяется предвключенный фильтр смешанного действия.

При отборе проб жидкостей или пара, находящихся под давлением, побудителей расхода не требуется, поскольку среды движутся самотеком и производится только стабилизация их расхода вследствие использования сосудов с перетоком, называемых напорными.

В анализаторах жидкостей используются разнообразные побудители расхода: диафрагменные, ротационные, перистальтические. Визуальный контроль за постоянством расхода обычно осуществляется ротаметрами.

Применяются два способа размещения анализаторов на технологических объектах. В одном случае анализаторы размещаются на минимальном расстоянии от точек отбора проб, что обеспечивает малое запаздывание и снижение погрешностей, обусловленных передачей пробы по длинным линиям. При этом приборы находятся в разных точках технологических объектов, на них влияют меняющиеся внешние воздействия, их обслуживание более трудоемко.

В другом случае, учитывая сложность анализаторов и их высокие требования к условиям и уровню эксплуатации, приборы размещают в специальном помещении с регулируемым микроклиматом. При этом используются проточные первичные преобразователи и автоматизированные системы подготовки пробы. Это повышает надежность и качество работы приборов, упрощает их обслуживание, хотя первоначальные затраты на установку приборов возрастают. На электростанциях приборы химического контроля пароводяного тракта энергоблоков обычно находятся в отдельном помещении. Наличие в микропроцессорных анализаторах интерфейсов RS-232, RS-485 позволяет создавать системы химического контроля, интегрированные в локальные сети электростанций.

44. Информационные функции АСУ ТП. Виды АСУ ТП

В состав типовых информационных функций АСУ ТП входят:

· сбор информации о технологических параметрах и состоянии оборудования;

· фильтрация входных сигналов от высокочастотных помех измерения;

· контроль технологических параметров на физическую достоверность, на соответствие технологическому регламенту, на достижение аварийных границ;

· косвенные измерения параметров (получение оценки технологического параметра, который непосредственно не измеряются, в результате математической обработки измеряемых сигналов, функционально связанных с этим параметром). Примером косвенных измерений является оценка концентрации серной кислоты по результатам измерения её плотности и температуры;

· ручной ввод информации в систему с использованием пульта оператора или клавиатуры;

· обмен информацией между вычислительными средствами АСУ ТП (контроллеры, станции распределенной периферии, рабочие и инженерные станции, серверы);

· формирование и выдача сигналов световой и звуковой сигнализаций;

· визуализация информации в удобном для оперативного персонала виде;

· архивирование информации о ходе технологического процесса, о нарушениях технологического регламента, о возникновении аварийных ситуаций;

· подсчет технико-экономических показателей производства;

· прогнозирование аварийных ситуаций (например, формируется сообщение: «Температура подшипника растет, через 15 минут будет достигнут максимально допустимый уровень»);

· обмен данными со смежными и вышестоящими системами управления;

· Автоматизированная система управления технологическим процессом или АСУ ТП — решает задачи оперативного управления и контроля техническими объектами в промышленности, энергетике, на транспорте.

· Автоматизированная система управления производством (АСУ П) — решает задачи организации производства, включая основные производственные процессы, входящую и исходящую логистику. Осуществляет краткосрочное планирование выпуска с учётом производственных мощностей, анализ качества продукции, моделирование производственного процесса. Для решения этих задач применяются MIS и MES-системы, а также LIMS-системы.

· Автоматизированная система управления уличным освещением («АСУ УО») — предназначена для организации автоматизации централизованного управления уличным освещением.

· Автоматизированная система управления наружного освещения («АСУНО») — предназначена для организации автоматизации централизованного управления наружным освещением.

· Автоматизированная система управления дорожным движением («АСУ ДД») — предназначена для управления транспортных средств и пешеходных потоков на дорожной сети города или автомагистрали

· Автоматизированная система управления предприятием («АСУП») — Для решения этих задач применяются MRP,MRP II и ERP-системы. В случае, если предприятием является учебное заведение, применяются системы управления обучением.

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: