Классификация и принцип действия средств измерений состава газов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Выбросы автотранспортных средств являются, в настоящее время, одним из основных источников загрязнения воздушной среды. Так, например, в московском мегаполисе они обуславливают более 80% загрязнений атмосферы [5]. В этой связи, требования к составу отработанных газов автомобилей постоянно ужесточаются.

Автомобильные газоанализаторы предназначены для оценки состава выхлопных газов бензиновых двигателей внутреннего сгорания и проверки соответствия параметров выхлопных газов экологическим нормам выбросов количества CO (оксида углерода), CO2 (диоксида углерода), O2 (кислорода), CH (углеводородов). Также автомобильные газоанализаторы способны определять технические параметры и выдавать информацию о температуре масла двигателя, информацию об оборотах двигателя.

В данной курсовой работе рассматривается устройство и принцип действия средств измерения, предназначенных для контроля содержания компонентов в газовых средах, а также, более подробно один из автомобильных газоанализаторов - ИНФРАКАР М, производится разработка локальной поверочной схемы данного газоанализатора.

1. Классификация и принцип действия средств измерений состава газов

1.1 Общие сведения об измерении состава газов

измерение состав газ

Газовый анализ - это анализ смесей газов, целью которого является определение их качественного и количественного состава. Газовый анализ осуществляется при помощи специальных приборов, хроматографов и газоанализаторов.

Хроматографы

В газовом анализе хроматографы используются для периодического анализа продуктов горения различных видов топлива в промышленных парогенераторах, печах и других установках. Кроме того, хроматографы могут быть использованы для определения концентрации вредных примесей (СО, СН4 и др.) в воздухе производственных помещений. Здесь хроматография используется для разделения газовых смесей физическими методами, основанными на распределении одного или нескольких компонентов смеси между двумя фазами. Одна из этих фаз, фиксированная на адсорбенте (поверхности твердого тела или тонкого слоя жидкости), омывается подвижной фазой (газом-носителем вместе с анализируемым газом), движущейся в свободном пространстве, не занятом неподвижной фазой. При этом происходит многократное повторение элементарных актов адсорбции и десорбции. Так как отдельные компоненты газовой смеси поглощаются а удерживаются данным адсорбентом неодинаково, то распределение компонентов между двумя фазами, а вместе с тем и перемещение их относительно друг друга осуществляется в определенной последовательности со скоростью, характерной для каждого компонента. Это позволяет производить поочередное определение концентрации каждого компонента газовой смеси.

Хроматография газов подразделяется на газоадсорбационную и газожидкостную.

Газоадсорбационный метод разделения компонентов газовой смеси основан на различной адсорбируемости компонентов твердыми адсорбентами, представляющими собой пористые вещества с большой поверхностью. Адсорбентами, широко применяемыми в газоадсорбционной хроматографии являются активированные угли, силика-гели, алюмогели, молекулярные сита (цеолиты). Используются также и другие адсорбенты, например тонкопористые стекла.

В газожидкостной хроматографии разделение сложных смесей веществ основано на различии растворимости компонентов анализируемой смеси в тонком слое жидкости, нанесенной на поверхности твердого химически инертного носителя. Твердый носитель не участвует непосредственно в адсорбционном процессе, а служит только для создания необходимой поверхности растворителя. Выбор жидкости (неподвижной фазы) определяется природой подлежащих разделению смеси веществ. Для разделения веществ применяют различные жидкости, например вазелиновое масло (смесь жидких парафинов высокой чистоты), силиконовое масло (ДС-200, ДС-703) высококипящее авиационное масло, полиэтиленгликоль различных марок и др. В качестве твердых нейтральных носителей используется кирпич (инзенский - ИНЗ-600, дмитровский, апрелевский) диатомит, каолин и др.

Газоанализаторы

Газоанализаторы широко применяются в различных отраслях промышленности, в медицине, науке. По принципу действия газоанализаторы бывают ручными и автоматическими. В любом случае основной метод анализа газовой смеси заключается в последовательном поглощении газов различными реагентами, однако автоматические газоанализаторы способны также определить физические или физико-химические характеристики газовой смеси и ее отдельных составляющих. Автоматические газоанализаторы в настоящее время более распространены. Большинство автоматических газоанализаторов, используемых в промышленности, являются одноканальными приборами, измеряющими один компонент. В отличие от них, например, автомобильный газоанализатор должен фиксировать концентрацию, как правило, нескольких компонентов выхлопа, в том числе, CO, CH и О2. Часто о газоанализаторах приходится слышать в контексте эксплуатации автомобиля, именно поэтому газоанализатор прочно ассоциируется с определением токсичности выхлопных газов, контроль токсичности - одна из функций газоанализатора. Многие приборостроительные предприятия разрабатывают и производят газоанализаторы и комплексные системы контроля воздуха. Использование научно-исследовательских разработок позволяет выпускать на рынок новые более совершенные модели приборов. Каждый такой прибор в обязательном порядке проходит сертификацию и проверку в органах Ростехрегулирования.

Приведём несколько классификаций газоанализаторов.

Как уже отмечалось выше, по принципу действия газоанализаторы бывают ручного действия и автоматические.

Среди газоанализаторов ручного действия наиболее распространены абсорбционные газоанализаторы, в которых компоненты газовой смеси последовательно поглощаются различными реагентами. При работе ручного газоанализатора в определенном порядке осуществляются следующие операции: забор и отмеривание объема пробы при определенном (обычно атмосферном) давлении, удаление тем или иным способом из пробы определяемого компонента, измерение уменьшившегося объема пробы при том же давлении, при котором проводилось ее отмеривание и удаление из прибора проанализированной пробы. Большинство лабораторных газоанализаторов ручного действия позволяет производить многокомпонентный анализ. Газоанализаторы ручного действия дают информацию только о промежуточном состоянии процесса и, как правило, с некоторым опозданием в отношении оперативной оценки ситуации.

Автоматический газоанализатор обеспечивает оперативное определение концентрации контролируемого компонента в анализируемой смеси, позволяет осуществлять запись результата измерения, а при необходимости - выдачу соответствующего сигнала и команд на исполнительные устройства. В последнее время автоматические газоанализаторы и автоматические газоаналитические системы получают все большее распространение, они могут оснащаться несколькими датчиками, имеющими унифицированный выходной сигнал и использующими стандартный канал связи. Автоматические газоанализаторы предназначены для измерения уровней загазованности непосредственно в рабочей зоне помещений и открытых пространств, вблизи технологического оборудования, а также для выдачи предупредительной и аварийной сигнализации о достижении значений заданных порогов газо-воздушной смеси оператору или персоналу объекта, а также для реализации программ автоматической защиты.

По функциональным возможностям газоанализаторы делятся на:

Индикаторы - это приборы, которые дают качественную оценку газовой смеси по наличию того или иного контролируемого компонента, по принципу «много - мало». Обычно индикаторы отображают информацию посредством линейки из нескольких точечных индикаторов. Если горят все индикаторы - это означает, что контролируемый компонент в избытке, если горит один из индикаторов - значит, количество компонента незначительно.

Течеискатели - при помощи данного прибора, снабженного зондом или пробоотборником, можно установить конкретное место утечки газа из трубопровода. Течеискатель - это незаменимый инструмент для инженера, обслуживающего установки, которые используют горючие газы, хладагенты, так как течеискатели обнаруживают места утечек в бытовых, промышленных и энергетических установках и позволяют устранить все потери связанные с утечками. Принцип действия течеискателя не зависит от типа газа и основан на преобразовании вибраций, возбуждаемых дефектом, в электрические сигналы. Сигнал, воспроизводимый течеискателем, увеличивается как по скорости, так и по частоте, когда приближается источник утечки.

Сигнализаторы. В связи с интенсификацией производственных циклов и развитием нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической и других потенциально опасных отраслей промышленности своевременное обнаружение горючих газов и паров в воздухе производственных помещений и промышленной территории в концентрациях, значительно меньших взрывоопасных, и их локализация является важной задачей. Эту задачу успешно решают газоанализаторы-сигнализаторы, которые широко используются в промышленности для применения в помещениях и на открытых технологических установках. Сигнализаторы дают весьма приблизительную оценку концентрации контролируемого компонента, но при этом имеют один или несколько порогов сигнализации. При достижении концентрацией газа порогового значения, срабатывают элементы сигнализации (оптические индикаторы, звуковые устройства, коммутируются контакты реле). Современная промышленность выпускает два типа термохимических газоанализаторов-сигнализаторов: с конвекционно-диффузионной и с принудительной подачей анализируемой среды. Сигнализаторы с конвекционной подачей состоят из блока сигнализации и питания, и одного или нескольких датчиков в соответствии с количеством каналов. Сигнализаторы с принудительной подачей среды состоят из блока сигнализации и питания, и одного или нескольких блоков датчика в соответствии с количеством каналов. Блок датчика предназначен для принудительного забора контролируемой среды на анализ. Датчики сигнализатора устанавливаются непосредственно в помещении или на открытых площадках, где необходимо контролировать наличие в воздухе концентраций горючих газов.

Газоанализаторы - вершиной эволюции приборов газового анализа, за исключением хроматографов, являются непосредственно газоанализаторы. Данные приборы позволяют получить не только количественную оценку концентрации измеряемого компонента с индикацией показаний по объему или по массе, но также могут быть снабжены любыми вспомогательными функциями, такими как пороговые устройства, выходные аналоговые или цифровые сигналы, принтеры и так далее. Главным же отличительным признаком современного газоанализатора можно считать наличие в нем микропроцессора, который непосредственно и управляет работой прибора, а также совершенную систему отбора и подготовки проб. Основной функцией микропроцессора является обеспечение надежной работы газоанализатора в различных условиях его эксплуатации.

По типу выделяют следующие виды газоанализаторов:

Стационарные - тяжелые и громоздкие газоанализаторы, предназначенные для длительной непрерывной работы. Стационарные газоанализаторы используются преимущественно для непрерывного измерения объемной доли различных газов в составе газо-воздушных смесей. Основное достоинство состоит в универсальности и гибкости в конфигурации приборов, которые позволяют эффективно и экономично решать вопросы непрерывного комплексного контроля в рабочей зоне всего предприятия в целом, регистрируя степень загазованности как непосредственно на объектах, так и у оператора.

Переносные газоанализаторы представляют собой менее габаритные, по сравнению со стационарными приборами, изделия, которые могут быть без особого труда перемещены с одного объекта на другой и достаточно просто запущены в работу. Как и для стационарных, количество измеряемых газов индивидуально для каждого прибора в зависимости от набора датчиков.

Портативные газоанализаторы - это малогабаритные и легкие приборы. Основное качество портативных газоанализаторов - мобильность. Приборы применяются в местах, где невозможно или нерационально применение стационарных систем и приборов - при добыче, переработке и транспортировке нефти и газа, в колодцах, тоннелях, водоканалах и объектах общепромышленного назначения и АЗС. А также для индивидуальной безопасности работающего персонала. Также портативные газоанализаторы незаменимы для периодического или выездного экологического мониторинга воздуха жилой зоны и промышленных объектов.

По количеству измеряемых компонентов:

Однокомпонентные газоанализаторы предназначены для измерения в воздухе рабочей зоны концентрации определенного газа, например, газоанализатор хлора, газоанализатор оксида углерода, газоанализатор диоксида азота, газоанализатор сероводорода, газоанализатор диоксида серы, газоанализатор водорода, газоанализатор кислорода. Обычно однокомпонентные газоанализаторы являются портативными приборами.

Многокомпонентные газоанализаторы могут быть сконструированы для анализа сразу нескольких компонентов. Причем анализ может производиться как одновременно по всем компонентам, так и поочередно, в зависимости от конструктивных особенностей конкретного прибора.

По количеству каналов измерения:

Одноканальный газоанализатор имеет один датчик или одну точку отбора пробы. Одноканальные газоанализаторы позволяют воспроизводимо и надежно измерять концентрацию одного конкретного газа. Это могут быть компактные приборы, удобные для кратковременных мероприятий, типа операций по отключению оборудования, и для персонального контроля на рабочих местах, так как они обеспечивают надежный мониторинг окружающего воздуха и предупреждают о вредных концентрациях того или иного газа.

Многоканальные - современные модульные газоаналитические системы позволяют наращивать количество каналов измерения практически до бесконечности. Измеряемые компоненты для разных каналов могут быть как одинаковыми, так и различными, в произвольном наборе. Для газоанализаторов с датчиком проточного типа (термокондуктометрических, термомагнитных, оптико-абсорбционных) задача многоточечного контроля решается при помощи специальных вспомогательных устройств - газовых распределителей, которые обеспечивают поочередную подачу пробы к датчику из нескольких точек отбора.

По назначению:

Бытовой газоанализатор - это, обычно, недорогая модель, предназначенная для массового применения. Бытовой газоанализатор может быть использован для обнаружения утечки газа, автоматического управления вентиляционным оборудованием, для нормализации газовой обстановки. Применяются такие приборы индивидуально или на предприятиях коммунального хозяйства. Бытовые газоанализаторы характеризуются, как правило, небольшими размерами и низким энергопотреблением.

Для обеспечения безопасности работ. Приборы применяются в целях обеспечения безопасности работ в производственных помещениях, подземных коллекторах, колодцах, проходных каналах, тоннелях, гаражах и других объектах, где могут возникать скопления газов. Это могут быть как стационарные системы, так и переносные приборы газового контроля.

Для контроля технологических процессов. Газоанализаторы, сигнализаторы газа и системы обеспечения безопасности, которые применяются для измерения предельной допустимой концентрации рабочей зоны, контроля содержания концентрации газа в технологических процессах и в помещениях, для контроля технологических газовых сред и сигнализируют о возникшей опасности. Широко применяются на предприятиях большинства отраслей промышленности.

Для контроля промышленных выбросов. Используются для мониторинга газовых выбросов промышленных предприятий и тепловых станций, контроля выбросов загрязняющих веществ из труб заводов и контроля выбросов загрязняющих веществ из выхлопных труб автомобилей.

Приборы для экологического контроля атмосферы и проведения экологической экспертизы. Для постоянного автоматического экологического контроля теплоэнергетических установок широко используются некоторые модели газоанализаторов.

1.2 Обзор существующих средств измерения газовых компонентов

1.2.1 Индивидуальный двухканальный газоанализатор БИНОМ - 2В

Рисунок 1 - Индивидуальный двухканальный газоанализатор БИНОМ - 2В

Прибор Бином-2В (см. рис. 1) предназначен для непрерывного одновременного двухканального контроля концентраций в атмосфере рабочей зоны. С измерением численных значений концентраций указанных газов, световой и звуковой сигнализацией о превышении заданных пороговых уровней.

Прибор содержит два газо-чувствительных сенсора, преобразующих концентрацию соответствующего газа в электрический ток, и измерительный усилитель, выходное напряжение или выходной ток которого пропорциональны концентрации газа.

Базовые пороги сигнализации основаны на общероссийских нормативных документах и для токсичных газов первый порог составляет один ПДК, а для горючих 20% НКПР. Возможна установка других порогов в пределах диапазона измерения (оговаривается при заказе).

ГС на кислород (О2) при включении обеспечивает автокалибровку (автоматическую установку показаний нормальной концентрации 20, 9%), поэтому включение прибора необходимо производить в атмосфере с заведомо нормальным содержанием О2.

Конструктивно индивидуальный ГС выполнен в едином плоском пластмассовом корпусе. На левой боковой стенке расположены выходное отверстие сигнального акустического извещателя и кнопка включения/выключения прибора. На правой боковой стенке расположен разъем для зарядки аккумулятора. На верхней стенке расположен цифровой индикатор. На задней крышке установлена клипса для крепления ГС к одежде. На лицевой стенке расположено отверстие для доступа воздуха к каждому газо-чувствительному сенсору и два светодиода сигнализирующие о превышении заданных порогов по каждому газу.

Технические характеристики. Основные технические характеристики ГС приведены в таблице №1.

Таблица №1 - Основные технические характеристики ГС Бином-2В

Параметр	Значение
Относительная погрешность измерения по горючим и токсичным газам в нормальных условиях (н. у.) (5)	25%
Погрешность измерения по кислороду при н. у. в диапазоне 12 - 30% об., абсолютная погрешность в диапазоне 0, 1 - 12% об., относительная погрешность* * погрешность измерения по кислороду в диапазоне низких и высоких концентраций является экспериментальной величиной для технологических приборов	± 0, 5% об. 25%
Относительная погрешность установки уровня порога сигнализации	менее ± 1%
Дополнительная погрешность от изменения температуры окружающей среды на каждые 10 °С	не более 0, 2 5
Дополнительная погрешность от изменения влажности окружающей среды на каждые 10%	не более 0, 2 5
Время срабатывания сигнализации Т (09) при нормальных условиях без пробоотборного зонда (зависит от типа сенсора) : - для горючих газов - для токсичных газов - для кислорода	не более 15 с (до 60 c с оптическим сенсором) не более 45 с не более 30 с
Сигнализация: - световая - звуковая	цифровая матрица сирена 95 дВ
Продолжение таблицы №1
Параметр	Значение
Срок службы сенсоров (среднестатистическое) : - для кислорода - для остальных газов - оптических	до 5 лет до 3 лет более 5 лет
Электрическое питание от внутреннего источника пост. тока.	33, 6 В
Условия эксплуатации: - температура окружающей среды - относительная влажность - атмосферное давление	от -30 до +50 °С 30... 95% 84... 120 кПа (630... 900 мм. рт. ст.)
Время работы без подзарядки аккумуляторов, час с термокаталитическим сенсором с оптическим сенсором	20 6
Габаритные размеры, не более, мм	100Ч50Ч25
Масса комплекта ГС/ ЗУ	не более 150/350 г
Рабочий диапазон температур: - холодоустойчивое исполнение - исполнение для нормальных условий	-30... +50 °С -20... +40 °С
Рабочий диапазон относительной влажности	30... 95%
Периодичность поверки	не реже 1 раза в год
Чувствительность сенсоров к другим газам	Указана в спецификации на сенсоры (см. прил. к РЭ)
Наличие автокалибровки при включении	для кислорода- всегда, для горючих и токсичных - по заказу

1.2.2 Переносной многокомпонентный газоанализатор оптимизации режимов горения АНКАТ-310

Назначение

Газоанализатор АНКАТ-310 (см. рис. 2) предназначен для проведения периодического измерения параметров дымовых газов и температуры при проведении регулировочных работ по оптимизации режима горения различных видов топлива (газ, уголь, мазут и др.) в котельных установках малой и средней мощности (котлов, турбин, горелок).

Рисунок 2 - Переносной многокомпонентный газоанализатор оптимизации режимов горения АНКАТ-310

Область применения: может быть использован службами энергопредприятий; организациями, проводящими ремонт и наладку котельного оборудования; предприятиями, эксплуатирующими топливосжигающие установки, а также службами экологического и газового надзора.

Способ забора пробы - принудительный (встроенный побудитель расхода).

Режим работы - периодический. Принцип работы - электрохимический.

Технические характеристики

Основные технические характеристики приведены в таблице №2.

Газоанализатор АНКАТ-310 обеспечивает одновременную цифровую индикацию значений всех измеряемых и расчетных параметров на встроенном ЖК дисплее с подсветкой.

Калибровка и установка режимов газоанализатора осуществляется с помощью меню, выводимого на буквенно-цифровой ЖК дисплей и проводится один раз в 6 месяцев.

Таблица №2

Основные технические характеристики газоанализатора

Газоанализатор хранит информацию о проведенных измерениях, с привязкой к реальному времени.

Газоанализатор имеет следующие основные и подключаемые блоки: газоанализатор (измерительный блок, электрохимические ячейки, побудитель расхода), выносной пробозаборник, термохолодильник (по заказу), термопринтер с инфракрасным каналом связи с газоанализатором (по заказу). Выносной пробозаборник предназначен для: забора пробы, фильтрации пыли, измерения температуры анализируемой среды.

Термохолодильник ИБЯЛ. 418316. 020 обеспечивает: осушение газовой смеси, охлаждение газовой смеси.

Термопринтер позволяет распечатать измеренные данные. Радиус приема по инфракрасному каналу до 2 м.

Для обеспечения работы газоанализатора совместно с ПЭВМ поставляется программное обеспечение, которое позволяет: вводить при помощи ПЭВМ в газоанализатор список мест контроля с привязкой к реальному времени, построение таблиц и графиков на ПЭВМ по данным, считанным с газоанализатора, просмотр данных на мониторе.

1.2.3 Газоанализатор многоканальные универсальный «СИГМА -03»

Рисунок 3 - Газоанализатор многоканальные универсальный «СИГМА-03»

Назначение

Газоанализаторы универсальные СИГМА-03 (см. рис. 3) (далее газоанализаторы) предназначены для непрерывного измерения концентрации токсичных газов (СО, NO2, NO, SO2, H2S, Cl2, NH3, HCl, хладоны, элегаз), взрывоопасных и горючих газов (ВОГ) (кислород, углеводороды С1 - С12, бензин, ацетон, спирт и другие) в воздухе рабочей зоны и в окружающей среде, сигнализации (световой и звуковой) о превышении заданных уровней концентраций, формирования и выдачи сигналов управления внешними устройствами, архивирования полученных результатов и передачи информации внешнему компьютеру (удаленному терминалу).

Применение

Газоанализаторы могут применяться для контроля атмосферного воздуха в производственных помещениях и на промышленных площадках объектов химической, нефтехимической, газовой, металлургической, фармацевтической, пищевой промышленности, энергетике, коммунальном хозяйстве, в газовых и автомобильных хозяйствах (АЗС, АГНКС, автостоянки), а также при контроле окружающей среды в местах отбора проб, подвалах, колодцах, коллекторах подземных коммуникаций, в котельных и других помещениях технологических объектов класса B-I, B-Iа и наружных установок класса B-Iг, где по условиям эксплуатации возможно образование токсичных концентраций или взрывоопасных смесей категории IIB по ГОСТ Р 51330. 11-99 температурного класса Т4 по ГОСТ Р 51330. 0-99.

Описание

Газоанализатор представляет собой стационарный, многоканальный, многоблочный газоанализатор/газосигнализатор непрерывного действия с конвекционной подачей анализируемой среды, состоящий из отдельных блоков и модулей, соединенных в локальную измерительную сеть. Конструктивно газоанализатор состоит из блока информационного СИГМА-03. ИПК и от одного до восьми выносных датчиков. Блок СИГМА-03ИПК обеспечивает искробезопасные уровни питания датчиков. Каждый датчик соединён с информационным блоком двух- или трёхпроводным кабелем длиной до 1000 метров, по которому подается питание от блока информационного на датчики, а от датчиков на блок информационный поступает аналоговый токовый сигнал 4…20 мА, пропорциональный измеряемому значению концентрации газов или паров. Измерительная информация считывается с информационного табло. Информация выражается в процентах нижнего концентрационного предела распространения пламени (% НКПР) для взрывоопасных газов, мг/м3 для токсичных газов и объёмных процентах для кислорода.

Блоки и модули, входящие в газоанализатор, по функциональному признаку делятся на следующие группы:

- преобразователи измерительные - датчики газов;

- устройства управления, сбора и обработки информации;

- сервисные устройства.

Преобразователи измерительные (датчики газов) предназначены для измерения концентрации токсичных газов и горючих веществ в атмосферном воздухе с помощью чувствительного элемента (сенсора), первичной обработки электрического сигнала, и передачи его в линию связи с устройствами управления, сбора и обработки информации. Преобразователи измерительные (датчики газов) могут применяться как самостоятельные изделия, в составе измерительных систем других производителей. В зависимости от измеряемых газов и паров в газоанализаторе используются преобразователи: электрохимические, термокаталитические, полупроводниковые. Каждый датчик настраивается только на один взрывоопасный или токсичный газ.

Технические характеристики

- Рабочий диапазон температуры окружающей среды от -40 °С до +40°С;

- относительная влажность воздуха 30... 95%

- средний срок службы термокаталитических сенсоров 5 лет.

- Межповерочный интервал 12 месяцев,

- срок службы 10 лет

- гарантийный срок 18 месяцев

Составные части газоанализатора и их функциональные возможности Блок информационный СИГМА-03. ИПК является центральным блоком газоанализатора СИГМА-03 и выполняет следующие функции:

- сбор, обработка и анализ измерительных данных от удаленных групп ИП и других источников по токовому интерфейсу 4- 20 мА; - обеспечение источников сигналов напряжением питания;

- визуальное отображение полученной информации;

- передача информации по одному или нескольким каналам связи для потребителей (удаленных терминалов) ;

- управление внешними исполнительными устройствами (удаленная сигнализация, звуковое оповещение, вентиляция и пр.) по событиям перехода измеренных концентраций через заданные уровни (пороги) или по другим условиям;

- взаимодействие с оператором;

СИГМА-03. ИПК собран в боксе для настенного монтажа c открывающейся передней дверью, на которой смонтированы органы управления и индикации. Функциональные возможности, алгоритм работы, состав и расположение органов блока информационного формируются на стадии проектирования. Типичный набор блоков, входящих в состав, следующий:

- центральный контроллер;

- платы интерфейсов связи;

- модуль реле;

- модуль световой сигнализации и индикации;

- блок питания.

Алгоритм работы СИГМА-03. ИПК задается программным обеспечением, находящимся в энергонезависимой памяти центрального контроллера. В качестве конфигурационной информации для каждого канала измерения задается измеряемый газ (и соответствующий ему тип преобразователя), диапазон измерений, значения порогов и другая информация. Допускается программное изменение значений порогов в пределах (5 - 100) % диапазона измерения датчика.

Конфигурационная информация и значения порогов записываются в память контроллера в процессе производства и не могут быть изменены.

Остальные устройства - блок питания Сигма-03. ИП, конвертер интерфейсов Сигма-03. ИК, выносной модуль реле Сигма-03. БР, индикатор Сигма-03. УС выполняют вспомогательные функции и вводятся в состав газоанализатора по мере необходимости, а также применяться как самостоятельные устройства или в составе других информационно измерительных систем.

1.2.4 Газоанализатор ГАНК-4С (А), (Р), (АР)

Назначение

Стационарный газоанализатор ГАНК-4С (см. рис. 4) предназначен для автоматического непрерывного контроля концентраций одного из 117 вредных веществ в атмосферном воздухе, в воздухе рабочей зоны, в промышленных выбросах и в технологических процессах в целях охраны окружающей среды, обеспечения безопасности труда и оптимизации технологических процессов.

Рисунок 4 - Стационарный газоанализатор ГАНК-4С

Условия эксплуатации

Температура окружающего воздуха:

- без термостата от плюс 5 до плюс 50°С

- с термостатом от минус 50? С

Атмосферное давление от 66 до 106, 7 кПа;

Относительная влажность воздуха до 80% при 35°С;

Температура анализируемой смеси не более плюс 50°С;

Основные технические характеристики

Диапазоны измерения вредных веществ, мг/м3:

- атмосферный воздух 0, 5 ПДКсс - 0, 5 ПДКр. з. ; (А)

- воздух рабочей зоны 0, 5 ПДКр. з. - 20 ПДКр. з. ; (Р)

- расширенный диапазон 0, 5 ПДКсс - 20 ПДКр. з. (АР)

- промышленные выбросы и технологические газы с концентрацией более 20 ПДК р. з. - с разбавителем (по заказу).

Предел допускаемой основной погрешности, %: не более 20

Время прогрева после включения, мин: не более 15

Продолжительность отбора пробы, с не более: 30

Напряжение питания: 220 В, 50 Гц

Потребляемая мощность газоанализатора, ВА не более: 8

Максимальный ток нагрузки контактов подключения аварийного выхода «АВ», А () : 5

Максимальное коммутируемое напряжение контактами «АВ», В () : 250

Токовый выход, мА: 4-20

Время работы без корректировки, месяцев не менее: 12

Ресурс работы без замены химкассеты или датчика, не менее: 1 года

Габаритные размеры газоанализатора, мм: 250х200х150

Масса, кг, не более: 3, 5

Состав газоанализатора

Газоанализатор включает в себя:

а) электронную схему с микропроцессором памятью и программным управлением;

б) систему подачи анализируемого воздуха с малогабаритным насосом;

в) фотоголовку с оптронной парой;

г) блок питания, звуковые и световые сигнализаторы;

д) жидкокристаллический дисплей (ЖКИ) ;

е) разъем RS232 для подключения персонального компьютера к COM порту;

ж) разьем «сухие контакты» для подключения внешнего исполнительного устройства;

з) встроенный датчик или сменные химкассеты с реактивной лентой на анализируемое вещество и блоком памяти.

1.2.5 Газоанализатор термокондуктометрический Диск-ТК

Назначение

Газоанализатор Диск-ТК (см. рис. 5) используется 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.

Рисунок 5 - Газоанализатор термокондуктометрический Диск-ТК

Принцип действия газоанализатора - термокондуктометрический

Способ отбора пробы - принудительный

Исполнение - моноблочное для щитового монтажа, обыкновенное по ГОСТ 12997-84

Применение

Использование - взрывобезопасные зоны помещений

Описание

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 дает 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.

1.2.6 Газоанализатор переносной портативный М02 (метан, кислород, оксид углерода, сероводород, горючие газы)

Газоанализатор М 02 (см. рис. 6) на токсичные и горючие газы, в зависимости от варианта исполнения, предназначен для оперативного автоматического непрерывного измерения степени взрывоопасности контролируемой среды, содержащей горючие газы (СхНy), довзрывоопасных концентраций метана (СН4), концентраций кислорода (О2), концентраций оксида углерода (СО), концентраций сероводорода (Н2S) и выдачи сигнализации при достижении измеряемым компонентом установленных пороговых значений.

Рисунок 6 - Газоанализатор переносной портативный М02

Применение

Газоанализатор М 02 является автономным портативным прибором индивидуального контроля атмосферы рабочей зоны объектов общепромышленного назначения, включая объекты нефтяной, газовой, энергетической промышленности и жилищно-коммунального хозяйства, а также в подземных выработках шахт и рудников, в подземных коммуникациях и их колодцах, закрытых объемах и помещениях, в том числе опасных по газу или пыли и внезапным выбросам.

Газоанализаторы могут быть использованы как средства сбора информации по газовым составляющим при мониторинге окружающей среды и маршрутных газовых съёмках, для контроля датчиков стационарных систем АГЗ и АГК методом сличения, а также при проведении пожарно-спасательных работ.

Функции

- Непрерывное одновременное измерение с цифровой индикацией до 4-х газовых компонентов в зависимости от исполнения;

- Индикация и сигнализация (звуковые и световые прерывистые сигналы) в зависимости от исполнения о превышении установленных пороговых значений концентрации метана или горючих газов, оксида углерода, кислорода, сероводорода;

- Автоматическая корректировка изменений чувствительности термокаталитического сенсора в процессе эксплуатации;

- Фиксация результатов измерения концентрации контролируемого компонента в автоматическом режиме и по команде оператора (сразу или с задержкой) с занесением их в память прибора;

- Выборка и индикация зафиксированных значений из памяти газоанализатора;

- Реализация функции «чёрного ящика» с привязкой к реальному времени с записью измеренных значений в течение не менее 48 часов с интервалом 2 минуты;

- Передача всей записанной информации, включая режимы «чёрного ящика» и по команде оператора, по инфракрасному порту в персональный компьютер;

- Индикация текущей даты и времени, температуры и абсолютного давления окружающей среды;

- Индикация неисправностей газоанализатора;

- Управление зарядом и индикация сигнализации о разряде аккумулятора;

- Сигнализация о включенном состоянии.

Условия эксплуатации

Температура окружающей среды: от ?30 до +45 °С.

Атмосферное давление: от 87, 8 до 119, 7 кПа (от 660 до 900 мм рт. ст.).

Относительная влажность окружающей среды: до 100% (с конденсацией влаги) при температуре +35 °С.

Содержание пыли: не более 2 г/мі.

Содержание углекислого газа: не более 2% об. дол.

Скорость движения газо-воздушного потока: до 8 м/с.

Технические характеристики

Основные технические характеристики представлены в таблице №3.

Таблица №3 - Основные технические характеристики газоанализатора

2. Газоанализатор ИНФРАКАР М-1

Назначение

Газоанализаторы ИНФРАКАР М-1 предназначены для измерения объемной доли оксида углерода (СО), углеводородов (в пересчете на гексан), диоксида углерода (CO2), кислорода (О2) в отработавших газах автомобилей с бензиновыми двигателями.

В газоанализаторе имеется канал для измерения частоты вращения коленчатого вала двигателя автомобиля, осуществляется расчет коэффициента избытка воздуха л.

Газоанализаторы ИНФРАКАР М-1 применяются на станциях автотехобслуживания, органах автоинспекции, в автохозяйствах при контроле за техническим состоянием бензиновых двигателей и их регулировании.

Тахометр предназначен для измерения и отображения в цифровом виде частоты вращения коленчатого вала 2-х, 4-х, 6 и 8 цилиндровых четырехтактных двигателей внутреннего сгорания, с бесконтактной и контактной одноискровой системой зажигания с высоковольтным распределением.

Прибор выпускается с диапазонами измерения, которые приведены в таблице № 4.

Коэффициент л вычисляется газоанализатором по измеренным СО, СН, СО2 и О2.

Рабочие условия применения прибора:

1) питание прибора:

- от сети переменного тока напряжением (220+22/-33) В, частотой (50±1) Гц;

- от источника постоянного тока с напряжением питания (12+2, 8-1, 2) В.

2) температура окружающего воздуха от 0 до плюс 40 и С;

3) относительная влажность окружающего воздуха до 95% при температуре плюс 30 °С и более низких температурах без конденсации влаги;

4) атмосферное давление 84 -106, 7 кПа (от 6ЗО до 800 мм. рт.) ;

5) тахометр прибора должен подключаться к центральному проводу, импульсы на котором должны иметь следующие характеристики:

- амплитуда импульсов должна быть в пределах 2-20 кВ;

- длительность импульсов должна быть в пределах 20-50 мкс.

Технические характеристики

Диапазоны измерения, основная приведенная погрешность приведены в таблице №4. Шкала, прибора по каналу СН отградуирована в объемных долях гексана, для настройки испытаний и поверки прибора применяются смеси пропана в азоте.

Таблица №4 - Технические характеристики газоанализатора ИНФРАКАР М-1

Обозначение газоанализатора	Наименование газоанализатора	Пределы измерения	Основная приведенная погрешность, % от ДИ
ВЁКМ. 41331 1. 004-1	Инфракар М-1	0-5, 0-10% СО 0 - 1000 млн-1 СН 0 - 5000 млн-1 СН 0 - 20% CO2 0 - 25% O2 л: 0-2 (расчет.) тахометра; 0 - 1000 об/мин, 0 - 10000 об/мин.	±5 ±5 ±5 ±5 ±2, 5 ±2, 5 ±2, 5

Масса- не более 10 кг.

Потребляемая мощность: не более 30 ВА.

Предел допускаемого времени установления показаний Т09 равен 15 с. для каналов СО, СН, СО2; и 30 мин - для канала О2.

Время прогрева не должно превышать 15 мин. для каналов СО, CH, CO2 и 30 мин - для канала О2.

Средняя наработка на отказ 10000 ч.

Срок службы: 10 лет.

Прибор в упаковке для транспортирования выдерживает:

- воздействие температур от минус 50 до плюс 50 °С;

- воздействие относительной влажности до 95% при температуре 30°С;

- транспортную тряску с ускорением 30 м/с при частоте ударов от 80 до 120 в минуту.

Устройство и принцип работы

Прибор состоит из системы пробоотбора и пробоподготовки, блока измерительного (БИ) и блока электронного (БЭ).

Конструктивно газоанализатор выполнен в металлическом корпусе, предназначенном для установки на горизонтальной поверхности (столе).

Система пробоотбора и пробоподготовки газоанализатора включает газозаборный зонд, пробоотборный шланг, бензиновый фильтр, тройник, пневмосопротивленне, 2 насоса, каплеотбойник, фильтр тонкой очистки (ФВ6-03).

Каплеотбойник имеет в нижней части штуцер для автоматического слива конденсата побудителем расхода.

Принцип действия датчиков объемной доли (СО, СО2 углеводородов) -оптико-абсорбционный.

Принцип действия датчика измерения концентрации кислорода - электрохимический.

Принцип действия датчика частоты вращения коленчатого вала основан на индуктивном методе определения частоты импульсного тока в системе зажигания.

Блок измерительный содержит оптический блок, в котором имеются излучатель, измерительная кювета, фокон, пироэлектрический приемник излучения. Излучение модулируется обтюратором, в котором размещены 4 интерференционных фильтра.

Оптическая и газовая схемы прибора приведены в Приложении А. В измерительном блоке также размещен электрохимический датчик кислорода,

Блок электронный предназначен для измерения выходных сигналов первичных преобразователей газоанализаторов ИНФРАКАР М-1, обработки и представления результатов измерения.

Газоанализатор ИНФРАКАР М-1 содержит:

- блок питания постоянного тока напряжением (12+2, 8-1. 2) В;

- блок питания переменного тока напряжением (220+22/-33) В. частотой (50 ±1) Гц.,

- блок предварительного усиления сигнала пироэлектрического приемника;

- микропроцессорный контроллер, в том числе выполняющий функцию измерения частоты вращения коленчатого вала двигателя.

- 6 светодиодных индикаторов;

- клавиатуру;

- датчик температуры;

- цифровой выход для связи с компьютером через разъем RS-232.

Требования к компьютеру (не хуже) :

а) Процессор 486 DX 33

б) Оперативная память 8Мб

в) Операционная система Windows 95, 98

г) Наличие СОМ-порта

Газоанализатор через разъем RS-232 нуль-модемным кабелем соединяется с компьютером через СОМ-пор т.

Клавиатура содержит кнопки: НАСОС, >0<, ПЕЧАТЬ, ЦИЛ., ЯРКОСТЬ. Газоанализатор имеет следующие режимы работы, заложенные в меню контроллера:

- измерение;

- выбор параметров для настройки.

МЕНЮ контроллера содержит следующие регулируемые параметры: СО - усиление; СО - нелинейность; СН - усиление; СН - нелинейность; СО2 - усиление; СО2 - нелинейность; О2 - усиление; О2 - нелинейность;

Работа прибора начинается с его включения выключателем ВКЛ. Кнопкой НАСОС включается и выключается насос прибора. Нажатием и удержанием более 0, 5с кнопки >0< происходит автоматическая подстройка нулей всех каналов (кроме канала О2 у которого происходит автоматическая подстройка чувствительности по кислороду в воздухе). Нажатием и удержанием кнопки ЦИЛ. вводится в прибор число цилиндров двигателя автомобиля для измерения числа оборотов.

Нажатием кнопки ПЕЧАТЬ производится распечатка измеренных величин с указанием реального времени и информации о владельце прибора. Яркость индикаторов изменяется нажатием и удержанием кнопки (*).

Анализируемый газ поступает в анализируемую кювету, где определяемые компоненты, взаимодействуя с излучением, вызывают его поглощение в соответствующих спектральных диапазонах. Потоки излучения характерных областей спектра выделяются интерференционными фильтрами и преобразуются в электрические сигналы, пропорциональные концентрации анализируемых компонентов. Электрохимический датчик при взаимодействии с кислородом выдает сигнал, пропорциональный: концентрации кислорода. Величина л вычисляется газоанализатором автоматически по измеренным СО, СН, СО2 и О2.

На лицевой панели прибора размещены: индикаторы, кнопки управления, выключатель насоса (см. рисунок Б. 1, Приложение Б)

На задней панели прибора размещены (см. рисунок Б. 2, Приложение Б) : выключатель питания СЕТЬ, разъем для подключения датчика тахометра, разъем для подключения электрического питания 12/220 В, сетевой предохранитель, штуцеры ВХОД и ВЫХОД анализируемого газа, каплеотбойник с входным и выходным штуцерами, штуцер для продувки прибора воздухом при автоматической подстройке нуля (чувствительность - для канала О2), фильтр тонкой очистки, информационная фирменная планка с указанием:

- шифра исполнения газоанализатора;

- года выпуска.

Анализируемый газ из выхлопной трубы автомобиля поступает в газозаборный зонд, снабженный зажимом для закрепления, последнего на выхлопной трубе автомобиля. Из зонда газозаборного проба газа поступает по поливинилхлоридной трубке каплеотбойника, где производится отделение конденсированной влаги и частичная очистка от сажи; дальнейшая очистка газа от твердых частиц происходят в фильтре тонкой очистки ФВ6-03. Далее проводится анализ компонентов газа в измерительном блоке газоанализатора. Конденсированная влага непрерывно автоматически удаляется из каплеотбойника побудителем за пределы прибора.

Продувка прибора воздухом осуществляется 2-м побудителем расхода.

Размещено на Allbest.ru

...