Приборы физико-химического анализа

Для измерения малых эдс преобразователей рН-метров  применяют компенсационные схемы. В этих схемах эдс преобразователя компенсируется напряжением на выходе усилителя. Такая схема показана на рис. 64. Усиление происходит на переменном токе. Для этого на входе усилителя стоит преобразователь постоянного тока в переменный. Так как компенсация эдс  преобразовательного элемента производится постоянным током, то на выходе  усилителя стоит преобразователь переменного тока в постоянный.

Электродвижущая  сила преобразовательного  элемента Ех  сравнивается с падением  напряжения на резисторе R,  которое по знаку противоположно электродвижущей силе Ех. На вход усилителя подается  напряжение

U_вх = E_х – U_вых = E_х – I_вых R ,

Где U_вх - напряжение на входе усилителя; E_х – эдс преобразовательного элемента; U_вых – падение напряжения на резисторе R.

Если обозначить коэффициент  усиления электронноо усилителя через К , то

U_вых = U_вхК = (E_х - U_вых)К = (E_х - I_вых R) К;

E_х = U_вых = I_вых R ≈ I_вых R

Отсюда видно, что при  достаточно большом коэффициенте усиления К, когда множитель _{близок к единице, можно сделать следующие выводы:}

1. Выходное напряжение  усилителя может компенсировать  эдс преобразовательного элемента, так как разница между ними очень мала.

2. Ток, протекающий через  сопротивление резистора,  характеризует  эдс.

Для того чтобы изменение  температуры раствора не влияло на величину показаний прибора, применяется  температурная  компенсация. Прибор может быть снабжен ручным или автоматическим термокомпенсатором. Автоматический термокомпенсатор требует прокладки дополнительных кабельных линий для соединения  усилителя прибора с термометром сопротивления, измеряющим температуру раствора. Кроме того, надежность всей установки снижается, так как появляется дополнительный узел (измерение  температуры).

Поэтому там, где температура  контролируемого раствора  изменяется медленно (например, колебания температуры  зависят от сезонов времени года), или там, где величина рН контролируемого раствора близка к значению рН изопотенциальной точки электродной системы, применяется ручная температурная компенсация.

Изопотенциальной точкой называется точка, в которой  пересекаются все линии, выражающие зависимость  эдс  преобразовательного элемента от величины рН раствора. Эти линии представляют собой прямые, расходящиеся под разными углами из  изопотенциальной точки. Каждая линия соответствует своей температуре. Изопотенциальная точка является характерной для данной системы электродов.

Принцип температурной компенсации  заключается в том, что в схему  измерения включается резистор, сопротивление  которого имеет температурный коэффициент, равный крутизне  характеристики электродной  схемы.

При выборе электродной системы  надо стремиться к тому, чтобы изопотенциальная точка выбранных электродов лежала близко к контролируемой величине рН раствора. В этом случае  погрешности от изменения температуры раствора значительно уменьшаются даже без применения температурной компенсации.

Стеклянные измерительные  и вспомогательные электроды  рН- метров монтируются в специальную конструкцию, образующую преобразователь рН-метра. Преобразователь может быть  погружного или проточного типа. Преобразователи погружного типа  служат для измерения величины рН растворов в баках при атмосферном давлении. Проточными преобразователями измеряют  протекающие растворы. Эти преобразователи не приспособлены для непосредственной установки на трубопроводе из-за возможности проникновения измеряемой среды, находящейся под давлением выше атмосферного, во вспомогательный электрод. Поэтому измеряемая среда подводится по трубке, присоединенной к основному трубопроводу, и выходит из преобразователя через сливную трубку.

В комплект преобразователей входит компенсатор, служащий для ручной регулировки и обеспечивающий взаимозаменяемость при разбросе характеристик выбираемых электродов. Компенсатор представляет собой устройство, создающее дополнительное напряжение, включаемое последовательно с эдс электродной системы.

 

 

 

 

 

 

 

 

ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ И МОНТАЖА ПРИБОРОВ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОГО  АНАЛИЗА.

 

Газоанализаторы. Эксплуатация газоанализаторов требует  соблюдения ряда условий, предъявляемых как  к самому прибору, так и к газовой  смеси, подаваемой на анализ.

Температура газа на входе  в прибор должна быть от 10 до 35° С.

Для магнитных газоанализаторов на кислород при измерении содержания кислорода в продуктах горения  температура в месте отбора газа может быть в пределах от 200 до 600° С.

Газ, поступающий в газоанализатор, не должен содержать масел, капельно-жидкой влаги и механических примесей. Все эти компоненты мешают работе газоанализаторов, способствуют  повышенной коррозии, забивают импульсные трубки, фильтры и другие части прибора.

Все участки газовой линии  должны быть расположены таким образом, чтобы обеспечивался сток конденсата в конденсационный сосуд или  другие узлы схемы, из которых влага  может быть легко удалена.

Помещение, в котором устанавливается  прибор, должно иметь определенный микроклимат. Прибор не может работать в  помещении, где температура  воздуха понижается ниже +5° С или повышается выше +50° С. При очень низкой температуре в частях  прибора может выпадать и замерзать конденсат. Масло, которым смазаны движущиеся части прибора, может застыть. При очень  высокой температуре может наступить перегревание элементов схемы электронного усилителя и двигателя вторичного прибора.

Колебание напряжения питания  допускается не более, чем на 10% выше и 15% ниже номинального. Желательно  стабилизировать напряжение питания. В некоторых типах газоанализаторов требуется дополнительный подвод сжатого воздуха. Этот воздух должен быть сухим и чистым с давлением не менее 1 кгс/см2 (98 кПа).

Особого внимания требует  установка прибора во взрывоопасном  помещении. В этом случае прежде всего необходимо убедиться, что категория прибора соответствует категории помещения. Категория взрывоопасности прибора выбивается в виде букв и цифр на  корпусе и указывается в документах на прибор.

Преобразователи, электронный  блок, устройства подготовки  пробы, а также обвязку преобразователя, как правило, монтируют на специальном  щите, который необходимо устанавливать возможно ближе к месту отбора пробы. Место установки щита должно  хорошо просматриваться и быть доступным для управления и ремонта.

Большое внимание должно быть уделено ликвидации  запаздывания показаний прибора.

Инерционность прибора прямо  пропорциональна объему  подводящих трубок, общей их длине и давлению газа и обратно пропоп- циональна расходу газа на пробу. Уменьшение времени запаздывания прежде всего может быть достигнуто за счет сокращения длины подводящих трубок.

Газоподводящие линии чаще всего выполняют стальными бесшовными трубками из углеродистых и легированных сталей или медными трубками. Внутренний диаметр трубок от 6 до 10 мм,  толщина стенок 1—2 мм.

В последнее время все  большее распространение находят  пластмассовые трубки из винипласта или полиэтилена, а также  резиновые  трубки с внутренним диаметром 8 мм и толщиной стенок 1,25 мм.

Вся система газовых и  гидравлических коммуникаций должна пройти испытания на прочность и герметичность.

В газоанализаторах, в которых  применяются водоструйный  насос, надо следить, чтобы он не засорялся. О засорении  свидетельствует  прекращение или резкое уменьшение слива воды из насоса. Чтобы насос  не засорялся частицами окалины, рекомендуется  каждый раз после  длительной остановки системы промывать  водопроводную линию до насоса.  

При разрушении фланели в  фильтре тонкой очистки,  свидетельствующем  о том, что отработалась железная стружка в фильтре для очистки  от сернистого газа, следует заменить стружку и  фланель.

Термоэлементы измерительной  камеры магнитного  газоанализатора  должны обладать одинаковыми электрическими  характеристиками. Поэтому в случае выхода из строя одного из них,  необходимо заменить оба термоэлемента парой, полученной с завода, изготовляющего эти приборы.

Кроме того, в процессе эксплуатации газоанализатора  необходимо:

1. Проверять раз в сутки  (по манометру) и при  необходимости корректировать разрежение и расход анализируемой газовой смеси.

2. Через двое суток  проверять и корректировать нуль  газоанализатора.

3. Проверять один раз  в семь суток герметичность  системы по манометру.

4. Проверять и корректировать  один раз в пятнадцать суток  чувствительность газоанализатора,  используя для этого  контрольный  анализ воздуха или сравнивая  с показаниями химического лабораторного  прибора. 

В процессе эксплуатации необходимо следить за тем, чтобы в сливном  сосуде постоянно находилась вода для  затвора.

Если регулировочным вентилем не удается уменьшить  разрежение при заданном сопротивлении газовой  системы, необходимо  продуть керамический фильтр. Для продувки следует отвернуть  накидную гайку у керамического  фильтра и вместо ниппеля подсоединить баллон со сжатым воздухом или азотом. Продувка производится при давлении 0,5 кгс/см2 (49 кПа).

Если продуть фильтр при  этом давлении не удается, то следует  вынуть газозаборное устройство и заменить фильтр новым. Фильтр может быть восстановлен путем обжига при температуре 600—700° С.

Солемеры. При установке  солемеров надо соблюдать общие  правила, относящиеся к монтажу  трубопроводов. Трубопроводы  должны быть продуты и промыты, места стыковки тщательно уплотнены. Особое внимание необходимо уделить подгонке сопротивлений внешних линий с помощью подгоночных резисторов.

рН-метры. Между преобразователем рН-метра и прибором  прокладывается коаксиальный кабель РК. Замена коаксиального кабеля другим не разрешается. Монтаж коаксиального кабеля  осуществляется в стальных трубах, обеспечивающих защиту его при эксплуатации. При прокладке труб следует, по возможности,  избегать изгибов, так как при затягивании кабеля в трубу он может быть легко поврежден.

Соединительные линии  прибора должны быть проверены на  герметичность и сопротивление  изоляции, которое для каждой линии  указывается в «Инструкции на эксплуатацию и монтаж» прибора. Например, сопротивление изоляции экрана коаксиального кабеля должно быть не менее 500 МОм.

В наиболее распространенном приборе рН-261 осуществляется раздельное заземление схемы и корпуса. Схема  прибора должна быть заземлена в  непосредственной близости от места  установки чувствительного элемента, а корпус должен быть заземлен в  месте его установки. Поэтому  от схемы прибора, помещающейся в  корпусе, должен быть протянут специальный  заземляющий проводник к месту  установки преобразователя.

Показывающий прибор обычно монтируется на панели щита и щит  обязательно заземляется.

Кабель от кабельной коробки, устанавливаемой в  непосредственной близости от преобразователя, подводится к головке  преобразователя в  металлорукаве. Металлорукав необходимо тщательно закрепить. Перемещение металлорукава при вибрациях оборудования может вызвать колебания стрелки прибора из-за  пьезоэлектрического эффекта в изоляции коаксиального кабеля Расстояние от разъема преобразователя до ближайшей точки крепления должно быть около 1—1,5 м. Преобразователи рассчитаны для работы в помещениях или на открытом воздухе при температуре от 5 до 60° С и относительной влажности до 90%.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЛИТЕРАТУРА.

 

1. Р.Н. Парахуда «Автоматизация измерений и контроля»

 

2. А.Н. Камразе «Контрольно-измерительные приборы и автоматики»

 

3. В.А. Гольцман «Приборы контроля и средств автоматики тепловых процессов»

 

4. Г.П. Кузьминов «Основы автоматики и автоматизации производственных процессов»