Контроль качества сгорания топлива в методических нагревательных печах (стр. 12 из 20)

Рис. 14. Схема термомагнитного газоанализатора с О-образной камерой: / — резистор; 1 — магнитные наконечники; 3 — термоанемометр; 4 — измерительная камера; 5 — нагреватель; 6 — измерительный прибор; 7 — источник питания; S — усилитель

На рис. 14 представлена схема одного из термомагнитных газоанализаторов, в котором использована О-образная измерительная камера.

Измерительная камера 4состоит из расположенного под магнитными наконечниками 2 термоанемометра 3, который вместе с элементами 1 мостовой схемы образует первичный измерительный преобразователь, реагирующий на изменение концентрации кислорода в пробе АГС. Сигнал с диагонали съема моста подается на вход усилителя 8, его выход связан с входом управляемого источника питания 7, нагрузкой которого служит нагреватель 5, являющийся устройством для создания компенсирующего патока тепловой конвекции. Измерительный прибор 6включен в цепь питания нагревателя.

Газоанализатор работает следующим образом. При отсутствии в пробе АГС кислорода отсутствует и поток термомагнитной конвекции F_M. Создаваемый термоанемометром 3поток тепловой конвекции F_t1 уравновешен потоком тепловой конвекции F_t2, создаваемым нагревателем 5 при протекании через последний начального тока. Это состояние газоанализатора соответствует исходному состоянию, когда концентрация кислорода в пробе АГС равна нулю. При этом на входе в усилитель сигнал рассогласования отсутствует.

При появлении в пробе АГС кислорода возникает поток термомагнитной конвекции F_м вызывающий разбаланс мостовой схемы. На входе в усилитель появляется сигнал, который после усиления воздействует на управляемый источник питания таким образом, чтобы уменьшить ток через нагреватель 5. При этом уменьшается поток тепловой конвекции F_t2 и увеличивается результирующий поток тепловой конвекции F_T = F_t1 — F_t2.

Результирующий поток тепловой конвекции будет увеличиваться до тех пор, пока он не уравновесит возникший поток термомагнитной конвекции, т. е. пока не наступит равенство F_K = F_T. При этом на входе в усилитель сигнал вновь станет равным нулю, а изменившееся значение тока питания нагревателя 5 будет функцией концентрации кислорода в пробе АГС. Аналогичным образом действует газоанализатор и при диапазонах с подавленным нулем. В этом случае исходному положению соответствует такое состояние компенсации, когда начальному значению потока термомагнитной конвекции соответствует равное ему значение результирующего потока тепловой конвекции. Рассмотренный термомагнитный компенсационный газоанализатор обеспечивает компенсацию при любых концентрациях кислорода в пробе АГС.

Прибор Газоанализатор АГ0011 [4]

Предназначен для непрерывого автоматического измерения объемной доли кислорода в невзрывоопасных двух или многокомпонентных газовых смесях (в т.ч. и воздухе) и выдачи измерительной информации в виде показаний по цифровому дисплею и стандартных электрических выходных сигналов информационной связи с другими изделиями

Область применения: металлургические, нефтеперерабатывающие заводы, ТЭС, электролизные и другие технологические установки.

Тип газоанализатора – стационарный

Способ забора пробы– принудительный

Принцип работы– термомагнитный

Наименование измеряемого компонента	Диапазон измерения объемной доли, %	Пределы допускаемой приведенной основной погрешности, %	Наименование неизмеряемого компонента анализируемой среды
Кислород	0-1	±5,0	Азот не нормируется; Один из компонентов: водород - от 0 до 1,2% метан - от 0 до 1,2% двуокись углерода от 0 до 15%
	0-2	±4,0
	0-5, 0-10, 00-21, 0-30, 0-50, 0-80, 0-100	±2,0
	0-21, 0-50	±2,0	Воздух зоны производственных помещений по ГОСТ 12.1.005
	0-2 0-5, 0-10, 0-21, 0-30	±4,0 ±2,0	Двуокись углерода от 0 до 25%, Азот-остальное
	0-2	±5,0	Двуокись углерода от 0 до 10%, Водород от 0 до 15%, Азот - остальное
	15-30	±2,0	Двуокись углерода от 0 до 3%, Азот - остальное
	50-100, 80-100	±2,0	Азот
	90-100, 95-100 95-100	±2,5 ±4,0	Азот или аргон
Основные технические характеристики

Характеристики	Значения	Примечание
Параметры измеряемой среды: - температура, °С - давление (абсолютное), кПа - влага, г/м3, не более - пыль, г/м3, не более - объемный расход, см3/с - массовая концентрация сероводорода и аммиака, г/м3	0,01
Установление показаний Т0.9, с, не более	25
Время прогрева, мин, не более	30
Унифицированный выходной сигнал, мА	0-5, 0-20, 4-20	По заказу
Наличие порогов сигнализации по 4-м каналам: Два на превышение - "много" Два на понижение - "мало"	Регулируемые уставки от 0 до 100% диапазона измерения
Температура окружающей среды, °С	От +10 до +50	По заказу от +5 до +50
Питание, В	220, 50Гц
Потребляемая мощность, ВА, не более	30
Габаритные размеры, мм	270x250x150
Срок службы, лет, не менее	10
Масса, кг, не более	9

Магнитопневматический метод.

Для газоанализатора, основанного на использовании магнито-пневматического принципа, необходима подача вспомогательного газа. В качестве вспомогательного можно использовать газ, не содержащий кислорода, а иногда и воздух. Вспомогательный газ служит в качестве пневматического связующего звена между анализируемым газом и чувствительным элементом. За счет притягивания магнитным полем кислорода анализируемой смеси повышается давление (примерно на 10^-4 мбар), которое передается вспомогательному газу и регистрируется различными способами. Величина приращения давления определяется уравнением[5]

, (34)

где

— приращение давления; А — коэффициент пропорциональности; k_m — магнитная восприимчивость анализируемого газа; k_h — магнитная восприимчивость вспомогательного газа; Н — напряженность магнитного поля.

Отсюда видно, что на магнитопневматические газоанализаторы кислорода не оказывают влияния немагнитные свойства неизмеряемых компонентов.

Устройство, предложенное Кундтом , измеряет приращение давления непосредственно с помощью микроманометра. Однако этот способ не получил распространения, что, возможно, определяется несовершенством измерения перепада давления.

Рис. 15. Схема магнитопкевматического газоанализатора на кислород типа Oxygor фирмы Maihak:

1 — вспомогательный канал; 2 — соединительный канал; 3 — кольцевой канал; 4 — проволочный нагревательный элемент; 5 — анализируемый газ; 6 — вспомогательный газ

Другой способ, предложенный Люфтом и Морманом , использует термоанемометрический мост, состоящий из проволочных нагревателей, равновесие которого нарушается при изменении скорости потока. Принципиальная схема прибора приведена на рис. 15. Сравнительный газ под постоянным давлением по двум каналам 1 через прорези попадает в канал анализируемого газа. Одна из двух прорезей находится в сильном неоднородном магнитном поле. Пневматическое сопротивление обоих каналов 1 с помощью винта настраивается так, чтобы при одинаковой концентрации кислорода в анализируемом и вспомогательном газе движение газов в измерительной системе было полностью симметричным. При снижении, например, содержания кислорода в анализируемом газе возникает давление, направленное от магнитов в сторону измерительного канала, так как противодавление кислорода в анализируемом газе против прорези становится меньше. Симметричное распределение потоков нарушается, и в соединительном канале 2 возникает поперечное течение. Один из находящихся здесь проволочных нагревателей 4 охлаждается. Вместе с находящимися в кольцевом канале 3 нагревателями он образует мост Уитстона. Под действием протекающего тока температуранагревателей достигает примерно до 100 °С. Вызванное охлаждением изменение сопротивления нарушает баланс моста и является мерой разности концентраций кислорода. На сравнительные элементы, установленные в кольцевом канале 3, не влияет поперечный поток, так как этот канал связан с каналом 1 капиллярами. Эти элементы служат для сохранения нулевой точки газоанализатора при изменении давления и температуры. Влияние зависящих от положения нагревателей конвективных потоков в сравнительном канале устраняется при помощи установочного винта. В противоположность термомагнитным приборам сигнал этих газоанализаторов не зависит от немагнитных свойств компонентов анализируемой смеси, таких как теплопроводность, удельная теплоемкость и вязкость. Они особенно пригодны для измерения концентрации кислорода в газовых смесях с сильно изменяющимся составом и дл» измерения разности содержания кислорода в двух газах, которые используют как анализируемый и сравнительный (например, в процессах окисления в химии или биологии). Измерение содержания кислорода в агрессивных газах возможно, но из-за диффузии агрессивных компонентов в сравнительный газ промышленной применение такого метода измерения проблематично. Вспомогательный раз, в качестве которого используют азот, диоксид углерода или воздух, можно подавать из баллона или с помощью насоса. Применение СО₂ имеет по сравнению с азотом преимущество вследствие ее более высокой теплоемкости, более низкой теплопроводности и вязкости, что приводит почти к удвоению чувствительности анализа.