Термокондуктометрические и диффузионные газоанализаторы

Министерство  образования и науки Российской Федерации

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

факультет кибернетики

кафедра Автоматизированных систем

Реферат

по дисциплине:

Метрология стандартизация и сертификация

Термокондуктометрические  и диффузионные газоанализаторы

^{наименование  темы}

Выполнил студент  группы:	АСУ-10-1				Чувашов А. С.
	шифр  группы		подпись		Фамилия И.О
Проверил:					Высоцкая А.В.
	должность		подпись		Фамилия И.О

 

Иркутск 2013 г.

 

Содержание:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Термокондуктометрические  газоанализаторы

ГАЗОАНАЛИЗАТОРЫ, приборы, измеряющие содержание (концентрацию) одного или нескольких компонентов  в газовых смесях. Каждый газоанализатор предназначен для измерения концентрации только определенных компонентов на фоне конкретной газовой смеси в нормированных условиях. Наряду с использованием отдельных газоанализаторов создаются системы газового контроля, объединяющие десятки таких приборов. В большинстве случаев работа газоанализаторов невозможна без ряда вспомогательных устройств, обеспечивающих создание необходимых титры и давления, очистку газовой смеси от пыли и смол, а в ряде случаев и от некоторых мешающих измерениям компонентов и агрессивных веществ. Газоанализаторов классифицируют по принципу действия на пневматические, магнитные, электрохимические, полупроводниковые и др. Ниже излагаются физические основы и области применения наиболее распространенных газоанализаторов.

Термокондуктометрические  газоанализаторы. Их действие основано на зависимости теплопроводности газовой  смеси от ее состава. Для большинства практически важных случаев справедливо уравнение:

 

Где теплопроводность смеси, - теплопроводность i - того компонента, Ci - eгo концентрация, n-число компонентов.

 

Термокондуктометрические  газоанализаторы не обладают высокой  избирательностью и используются, если контролируемый компонент по теплопроводности существенно отличается от остальных, например для определения концентраций Н2, Не, Аг, СО2 в газовых смесях, содержащих N2, О2 и др. Диапазон измерения - от единиц до десятков процентов по объему.

Изменение состава газовой  смеси приводит к изменению ее теплопроводности и, как следствие, титры и электрическое сопротивления  нагреваемого током металлического или полупроводникового терморезистора, размещенного в камере, через которую  пропускается смесь. При этом:

 

где a-конструктивный параметр камеры, R1 и R2 - сопротивление терморезистора в случае пропускания через него тока I при теплопроводности газовой  среды соответствует и, температурный  коэффициент электрического сопротивления  терморезистора.

 

Рис.1. Термокондуктометрический газоанализатор: 1 - источник стабилизированного напряжения; 2-вторичный прибор; R1 и R3 - рабочие терморезисторы; R2 и R4 - сравнительные  терморезисторы; R0 и потенциометры; вход и выход анализируемой газовой смеси показаны стрелками.

 

На рис.1 приведена  схема, применяемая во многих Термокондуктометрических газоанализаторах. Чувствительные элементы R1 и R3 (рабочие терморезисторы) омываются  анализируемой смесью; сравнительные  терморезисторы R2 и R4 помещены в герметичные ячейки, заполненные сравнительным газом точно известного состава. Потенциометры R0 и предназначены для установки нулевых показаний и регулировки диапазона измерения. Мера концентрации определяемого компонента - электрический ток, проходящий через, который измеряется вторичным (т.е. показывающим или регистрирующим) прибором. Термокондуктометрические газоанализаторы широко применяют для контроля процессов в производстве H2SO4, NH3, HNO3, в металлургии и др.

 

Термокондуктометрический  газоанализатор XMTC             Производитель: GE Panametrics            Тип: Стационарные          Термокондуктометрический газоанализатор ХМТС обеспечивает простой и надежный          анализ состава бинарных и псевдобинарных газовых смесей. Он позволяет измерять          концентрацию          таких газов, как водород, двуокись углерода, метан, гелий и других газов в различных диапазонах.             Технические характеристики XMTC Погрешность:  ±2 % от диапазона измерения  Линейность:  ±2 % от диапазона измерения  Воспроизводимость:  ±0,5 % от диапазона измерения  Стабильность нуля:  ±0,5 % от диапазона измерения  Стабильность диапазона измерения:  ±0,5 % от диапазона измерения  Постоянная времени:  20 секунд при 90 % ступенчатом изменении измеряемой величины  Диапазоны измерения(стандартные):  0—1 %; 0—2 %; 0—5 %; 0—10 %; 0—25 %; 0—50 %;  0—100 %; 50—100 %; 80—100 %; 90—100 %  Измеряемые газы(стандартные):  Н2 в N2 или СО2  Не в N2 или воздухе  СО2 в N2 или воздухе  SO2 в воздухе  Влияние температуры окружающей среды:  ±0,05 % от диапазона измерения  Расход пробы газа:  50—2000 см3/мин, 250 см3/мин номинальный расход  Влияние расхода газа:  < 0,5 % от диапазона измерения (при изменении расхода от 50 до 2000 см3/мин) Расход образцового  газа:  5—2000 см3/мин, 250 см3/мин номинальный расход  Влияние напряжения:  < 0,02 % от диапазона измерения (в пределах стандартных отклонений напряжения)  Аналоговый выход:  4-20 мА, 600 Ом максимум  Электропитание:  24 ±2 В постоянного тока, 1 А максимум  Кабель:  стандартный: 3-х проводный длиной 3 м;  дополнительно: длина до 1200 м  Рабочая температура:  стандартная: 55 °С  дополнительно: 70 °С  Температура окружающей среды (условия для пробы газа):  стандартная: от 10 до +50 °С  дополнительно: от 10 до +65 °С  Размеры:  исполнение, защищенное от атмосферных воздействий (высота х диаметр): 242 х 145 мм;  взрывозащищенное исполнение (высота х диаметр): 266 х 145 мм  Вес:  4,3 кг  Исполнение:  защищенное от атмосферных воздействий:  NEMA/4X; IP65  взрывозащищенное: Class I, Groups А, В, С, D,  Div. 1, Cenelec Eex d llC T6

 

Газоанализатор термокондуктометрический Диск-ТК

Газоанализатор Диск-ТК предназначен для измерения концентрации водорода, диоксида серы, диоксида углерода, аргона, метана, аммиака, гелия и  в отдельных случаях - других газов  в технологических газовых смесях промышленных   установок и выдачи сигнала о достижении концентрации определяемого компонента установленных пороговых значений. 
 
Принцип действия - термокондуктометрический 
Способ отбора пробы - принудительный 
Исполнение - моноблочное для щитового монтажа, обыкновенное по ГОСТ 12997-84 
Использование - взрывобезопасные зоны помещений

Основные технические  характеристики

Диапазон измерений  в зависимости от исполнения	см. Раздел «Исполнение  газоанализатора ДИСК-ТК»
Основная приведённая  погрешность	см. Раздел «Исполнение газоанализатора ДИСК-ТК»
Выходной сигнал:
- аналоговый	(0 - 5) мА или (4 - 20) мА
- цифровой	цифровой дисплей
Время установления выходного  сигнала на уровне 0,9	3 cек
Сигнализация:
- количество независимых  порогов сигнализации	2
- установка порогов  включения сигнализации	(5 - 100)% диапазона измерений
- «cухие» переключающие  контакты	~220 В, 0,3 А или =220 В, 0,1 А
Параметры анализируемой  газовой смеси:
- температура	от +5 до +50 oС
- абсолютная влажность	до 5 г/м3
- избыточное давление	до 4 кгс/см2
- объемный расход	(15±10) л/ч
Условия эксплуатации:
- температура	от +5 до +50 oС
- относительная влажность	80 % при +35 oС и более низких температурах без конденсации влаги
- атмосферное давление	от 84 до 106,7 кПа
- синусоидальная вибрация	от 10 до 55 Гц,  амплитуда смещения 0,35 мм
Время прогрева	75 мин
Напряжение и частота  питания	(~220 +22/-33) В, (50±1) Гц
Потребляемая мощность	45 ВA
Габаритные размеры	(375 х 225 х 115) мм
Масса	8,5 кг

 
Исполнения газоанализатора Диск-Т

Анализируемый газ  и диапазон измерения	Пределы допускаемой  основной приведённой  погрешности(Y), %
гелий в азоте, 0 - 20 %	4
гелий в азоте, 0 - 40 %	4
гелий в азоте, 60 - 100 %	4
гелий в азоте, 80 - 100 %	4
аргон в азоте, 0 - 20 %	4
аргон в азоте, 0 - 40 %	4
аргон в азоте, 60 - 100 %	4
аргон в водороде, 97 - 100 %	10
аргон в воздухе, 0 - 20 %	4
аргон в воздухе, 0 - 40 %	4
аргон в воздухе, 60 - 100 %	4
аргон в кислороде, 0 - 20 %	4
аргон в кислороде, 0 - 40 %	4
аргон в кислороде, 60 - 100 %	4
водород в азоте, 0 - 1 %	10
водород в азоте, 0 - 2 %	8
водород в азоте, 0 - 3 %	6
водород в азоте, 0 - 5 %	4
водород в азоте, 0 - 10 %	4
водород в азоте, 0 - 20 %	4
водород в азоте, 0 - 40 %	4
водород в азоте, 0 - 60 %	4
водород в азоте, 0 - 80 %	4
водород в азоте, 0 - 100 %	4
водород в азоте, 30 - 90 %	4
водород в азоте, 50 - 80 %	4
водород в азоте, 40 - 70 %	4
водород в азоте, 50 - 100 %	4
водород в азоте, 60 - 80 %	4
водород в азоте, 60 - 100 %	4
водород в азоте, 80 - 100 %	4
водород в азоте, 90 - 100 %	4
водород в азоте, 95 - 100 %	4
водород в азоте, 99 - 100 %	10
водород в воздухе, 0 - 1 %	10
водород в воздухе, 0 - 2 %	8
водород в диоксиде углерода, 0 - 1 %	10
водород в диоксиде углерода, 0 - 2 %	8
водород в диоксиде углерода, 0 - 3 %	6
водород в диоксиде углерода, 0 - 5 %	4
водород в диоксиде углерода, 0 - 10 %	4
водород в диоксиде углерода, 0 - 20 %	4
водород в диоксиде углерода, 0 - 40 %	4
водород в диоксиде углерода, 0 - 60 %	4
водород в диоксиде углерода, 0 - 80 %	4
водород в диоксиде углерода, 0 - 100 %	4
водород в диоксиде углерода, 50 - 100 %	4
водород в диоксиде углерода, 60 - 100 %	4
водород в диоксиде углерода, 80 - 100 %	4
водород в диоксиде углерода, 90 - 100 %	4
водород в диоксиде углерода, 95 - 100 %	4
водород в аргоне, 0 - 5 %	4
водород в пропилене, 0 - 5 %	4
водород в метане, 0 - 5 %	6
гелий в воздухе, 0 - 5 %	6
гелий в воздухе, 0 - 10 %	4
гелий в воздухе, 90 - 100 %	4
гелий в воздухе, 95 - 100 %	6
диоксид серы в азоте, 0 - 10 %	4
диоксид серы в азоте, 0 - 20 %	4
диоксид серы в воздухе, 0 - 10 %	4
диоксид серы в воздухе, 0 - 20 %	4
диоксид углерода в азоте, 0 - 10 %	10
диоксид углерода в азоте, 0 - 20 %	5
диоксид углерода в азоте, 0 - 30 %	5
диоксид углерода в азоте, 0 - 40 %	4
диоксид углерода в азоте, 0 - 60 %	4
диоксид углерода в азоте, 50 - 100 %	4
диоксид углерода в азоте, 80 - 100 %	5
диоксид углерода в азоте, 90 - 100 %	10
метан в азоте, 0 - 100 %	4

 
Дополнительная информация

Газоанализатор представляет собой одноканальный автоматический прибор непрерывного действия.

Газоанализатор выдает сигнал о  достижении концентрации определяемого  компонента установленных пороговых  значений.

Конструктивно газоанализатор выполнен в виде одноблочного стационарного  прибора для щитового монтажа  обыкновенного исполнения.

В газоанализаторе применен микроконтроллер и цифро-буквенный  шестнадцатиместный жидкокристаллический дисплей с подсветкой. Управление газоанализатором осуществляется четырьмя кнопками с помощью меню.

Применение микроконтроллера и высококачественных элементов  обеспечивает: 
   точность и стабильность измерений; 
   удобную настройку и проверку газоанализатора; 
   простую, точную и независимую установку порогов сигнализации; 
   установку выходного тока потребителем; 
   сохранение настроек и установок при отключении питания; 
   контроль и сигнализацию неисправности; 
   учёт времени наработки. 
 
Цифро-буквенный шестнадцатиместный жидкокристаллический дисплей обеспечивает наглядное представление результатов измерения, настройки, проверки и сигнализации. 
Газоанализатор имеет гальваноразвязанный выходной токовый сигнал.

Газоанализатор имеет 71 исполнения в зависимости от диапазона  измерений, контролируемого компонента и состава газовой смеси. ЗАО «ЭНАЛ» выпускает полный набор пневмоэлементов для обеспечения системы пробоподготовки к газоанализатору.

Газоанализатор зарегистрирован  в Государственном реестре средств  измерений под № 20849-01 и допущен к применению в РФ. Сертификат RU.C.31.001.А № 9510.

Разрешение Госгортехнадзора России на применение газоанализатора  ДИСК-ТК № РРС 03-4160.

Анализатор CI2000-RQD.

Термокондуктометрический  газоанализатор используется для определения  концентрации газа измерением теплопроводности газа. Анализатор CI2000-RQD использует передовой датчик с однокристальным микрокомпьютером. Термокондуктометрический газоанализатор использует платиновые нити в роли чувствительного прибора для устранения не сбалансированности моста, величина сигнала зависит от процентного содержания водорода в газе-образце. чего, сигнал усиливается, фильтруется и выпрямляется, обрабатывается в соответствии со стандартными сигналами, и, в конце, концентрация газа выводится виде соответствующей силы тока или напряжения.

Технические характеристики термокондуктометрического  газоанализатора 

Диапазон измерений	0.01%-5%/10%/50%/100%
Погрешность	≤±2% от полной шкалы
Стабильность	Дрейф нуля ≤±2% от полной шкалы за неделю Дрейф  шкалы ≤±2% от полной шкалы за неделю
Воспроизводимость	≤±0.5%
Время подогрева	≤7 мин
Время отклика (Т90)	≤ 30 сек
Колебание выходного  сигнала	0.5% от полной  шкалы
Рабочая температура	-10 ℃ +60 ℃
Рабочая относительная  влажность	≤80%
Датчик	Термокондуктометрический
Скорость потока образца газа	400±10 мл/мин
Давление измеряемого  газа	0.05 МПа≤Давление  на входе≤0.45 МПа
Питание	220±10% В, 50/60 Гц, потребляемая  мощность≤15 ВА
Гарантия	12 месяцев на  анализатор - 12 месяцев на датчик
Масса	4 кг
Монтажные размеры	482.5 мм × 177 мм × 300 мм (Ш×В×Г)