|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Хемилюминесцентные газоанализаторы
Принцип действия хемилюминесцентных газоанализаторов основан на явлении люминесценции, которое сопровождает некоторые химические реакции. Такую люминесценцию называют хемилюминесценцией. В хемилюминесцентном газоанализаторе (рис. 11.26) анализируемый газ и воздух с постоянными объемными расходами из блока подготовки газов 1 поступают в реакционную камеру 2. Воздух предварительно проходит через озонатор 7, где под действием барьерного высоковольтного разряда в воздухе образуется озон. При взаимодействии в камере 2 озона с определяемым компонентом анализируемой смеси образуются продукты реакции в возбужденном состоянии. При переходе их в устойчивое состояние происходит излучение квантов люминесценции. Электромагнитное излучение через окно 3 попадает в фотоумножитель 4, сигнал которого преобразуется в унифицированный сигнал с помощью преобразователей 5. Выходной сигнал последнего воспринимается автоматическим потенциометром 6. При постоянной концентрации озона в воздухе, поступающем в камеру 2, интенсивность электромагнитного излучения пропорциональна концентрации определяемого компонента в анализируемом газе. При такой подаче газов хемилюминесцентный газоанализатор может использоваться для селективного измерения микроконцентраций (в диапазонах от 0—10-5 до 0—10-4% об. и более) непредельных углеводородов и оксидов азота. Он может применяться для селективного измерения микроконцентраций озона в воздухе. В этом случае воздух поступает в реакционную камеру 2, минуя озонатор, а вместо анализируемого газа в камеру с постоянным объемным расходом подается этилен. Системы автоматического контроля загрязнений окружающей среды
Проблема эффективного контроля и защиты окружающей среды от загрязнений приобрела чрезвычайную актуальность. Основной причиной интенсивного загрязнения воздушного и водного бассейнов является противоречие между быстро растущим объемом производства во всех областях мировой экономики и медленным внедрением новой прогрессивной технологии, эффективных очистных установок и средств контроля загрязнений окружающей среды. Загрязнение воздуха и водного бассейна на предприятиях, где используются химико-технологические процессы, связано в основном с выделениями и выбросами вредных веществ из оборудования, плохой работой очистных установок, фикального хозяйства и сжиганием топлив (газа, мазута) в огневых нагревателях химико-технологических процессов. В нефтехимическом производстве наиболее типичными загрязнителями воздушного бассейна являются: сероводород, диоксид серы, оксид углерода, диоксид углерода, углеводороды, оксиды азота, сажа и др. Гамма веществ, являющихся загрязнителями водного бассейна, весьма разнообразна и зависит в основном от используемых в конкретном процессе реагентов и сырья. Успешное решение проблемы охраны окружающей среды возможно только при наличии средств, обеспечивающих получение информации о загрязнениях воздушного и водного бассейнов. В настоящее время многие фирмы, научно-исследовательские и конструкторские организации в нашей стране и за рубежом разрабатывают и выпускают различные средства контроля загрязнений окружающей Таблица 11.1 Автоматические анализаторы систем контроля загрязнений атмосферы
Таблица 11.2 Автоматические анализаторы систем контроля загрязнений вод
среды, в том числе автоматические системы (станции), основой которых являются автоматические анализаторы концентраций отдельных компонентов, рассмотренные выше. Находят применение стационарные и передвижные автоматические станции контроля загрязнений воздушного и водного бассейнов. Эти станции обеспечивают автоматический отбор проб, измерение выбранных параметров контролируемых сред, автоматическую проверку и корректировку нулевого уровня сигналов анализаторов и их автоматическую градуировку, регистрацию информации от анализаторов в аналоговой и цифровой формах, запись информации на магнитной ленте или перфоленте, передачу информации по радио или телефонной сети в центр контроля для дальнейшей обработки и использования, включение сигнала тревоги и отбор контрольных проб для дальнейшего исследования. Станции для контроля загрязнений водного бассейна снабжаются специальными устройствами для ультразвуковой очистки чувствительных элементов анализаторов. Передвижные автоматические станции монтируются обычно на автобусах. Модульный принцип построения автоматических систем контроля загрязнений окружающей среды позволяет использовать самые различные автоматические анализаторы газов и жидкостей. Наиболее распространенные из них приведены в табл. 11.1 и 11.2.
Тема 11. Измерение расхода и количества веществ (2 часа). Классификация методов и средств измерений расхода и количества веществ. Основные требования к приборам измерения расхода. Расходомеры переменного перепада давления. Анализ явлений при дросселировании потока. Стандартные сужающие устройства (ССУ). Методика расчета расходомеров – дифманометров. Правила соединения сужающих устройств с ДМ. Специальные сужающие устройства. Измерение количества и расхода жидкости, газа и пара ([1], Глава 7) Общие сведения Одним из важнейших параметров технологических процессов является расход протекающих по трубопроводам веществ. Необходимость повышения качества выпускаемой продукции и эффективности автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) придает вопросам точного измерения количества и расхода различных веществ исключительно важное значение. К средствам, измеряющим количество и расход веществ при товароучетных операциях, предъявляются высокие точностные требования. Многообразие измеряемых сред, характеризующихся различными физико-химическими свойствами, а также различные требования, предъявляемые промышленностью к метрологическим характеристикам и надежности измерителей расхода, привели к созданию средств измерения расхода, основанных на различных принципах и методах измерения. Количество вещества определяют его массой или объемом и измеряют соответственно в единицах массы (кг, т) или в единицах объема (м3, л). Средства измерений количества вещества за некоторый промежуток времени (сутки, месяц и т. д.) называют счетчиками. Количество вещества V в единицах объема, прошедшее через счетчик за выбранный промежуток времени
где qv — постоянная счетчика, определяющая количество вещества, приходящегося на единицу показания счетчика. Расходом вещества называют количество вещества, протекающее через данное сечение канала в единицу времени. Различают объемный расход, измеряемый в м3/с, м3/ч, л/мин и т. д., и массовый расход, измеряемый в кг/с, кг/ч, т/ч и т. д. Необходимо различать понятия «средний расход» и «истинный (мгновенный) расход». Например, средний объемный расход равен
где V —объем вещества, измеренный счетчиком за время t2—t1. Истинным, или мгновенным, расходом называют производную от количества (объема V или массы т) по времени. Так, для объемного и массового истинного расходов соответственно имеем
Средства измерений расхода называют расходомерами. Интегрируя сигнал расходомера по времени, можно определить количество вещества, прошедшее через расходомер за интервал времениt2—t1, т. е. или
Приборы, работающие в комплекте с расходомерами и реализующие операцию интегрирования его сигнала, называют интеграторами расходомеров. При измерении расходов газа с целью получения результата измерения, не зависящего от давлений и температуры потока, его выражают в объемных единицах, приведенных к нормальным условиям. В качестве нормальных условий в технике приняты: температура tH=20°C, давление РH= 101 325 Па (760 мм рт. ст.) и относительная влажность j= 0.
Объемные счетчики
Принцип действия объемных счетчиков основан на непосредственном отмеривании объемов измеряемой среды с помощью мерных камер известного объема и подсчета числа порций, прошедших через счетчик. Объемные счетчики подразделяют на опорожняющиеся и вытесняющие. Опорожняющиеся объемные счетчики имеют жесткие камеры, из которых измеряемая среда свободно вытекает. Счетчики этого типа непригодны для измерения количества газа. Простейшим объемным счетчиком с жесткой камерой является мерный бак или мерник. К этому же типу объемных счетчиков относятся барабанные и опрокидывающиеся счетчики. Вытесняющие объемные счетчики имеют мерные камеры с перемещающимися стенками, которые вытесняют измеряемую фазу, освобождая камеру для следующей порции. К объемным счетчикам указанного типа относятся: однопоршневые, многопоршневые, кольцевые, с овальными шестернями, ротационные, сухие газовые, мокрые газовые и дисковые. Наиболее распространенным объемным счетчиком жидких веществ является счетчик с овальными шестернями (рис. 7.1). Внутри корпуса 3 размещены две находящиеся в зацеплении овальные шестерни 1 и 2. Набегающий на шестерни измеряемый поток создает на них перепад давления P1 и P2. Под действием этого перепада поток в положении, показанном на рис. 7.1, а, создает на овальной шестерне 1 крутящий момент и заставляет вращаться эту шестерню,
которая ведет шестерню 2. В положении, показанном на рис. 7.1, 6, крутящий момент возникает на обеих шестернях, а в положении на рис. 7.1, в крутящий момент действует на шестерню 2, которая теперь ведет шестерню 1. Вращение шестерни происходит в направлении стрелок. В положении, представленном на рис.7.1, а, происходит заполнение объема между корпусом и левой частью шестерни 2, а объем правее этой шестерни вытесняется. В том же положении (рис. 7.1, а) между шестерней 1 и корпусом отсекается измеряемый объем жидкости V1, которая будет затем вытесняться в положениях, представленных на рис. 7.1, б, в. За один оборот шестерен измерительные полости V1 и V2 дважды наполняются и дважды опорожняются. В итоге за один оборот через счетчик проходит объем жидкости, равный четырем объемам V1 (или V2). Ось одной из шестерен вращает счетный механизм, расположенный вне корпуса прибора. Для уменьшения трения между торцевыми поверхностями шестерен и стенками корпуса шестерни устанавливают на горизонтальных осях. Благодаря высокой точности измерения (погрешность ±(0, 5—1)% от измеряемого значения), малой потере давления, независимости показания от вязкости, значительному вращающему моменту счетчики с овальными шестернями используются для измерения различных жидкостей, в том числе нефти и нефтепродуктов. Существенным недостатком этих счетчиков является необходимость хорошей фильтрации измеряемой среды от механических примесей, а также высокий уровень акустического шума. Калибр D выпускаемых счетчиков 12—250 мм, а предел измерений 0, 01— 250 м3/ч. Для измерения газовых потоков применяют ротационные газовые счетчики, принцип действия которых аналогичен принципу действия счетчиков с овальными шестернями. Они имеют калибр 50—1200 мм и служат для измерения номинальных расходов от 40 до 40000 м3/ч и классы точности 2 и 3. К числу объемных счетчиков, используемых для измерения количества нефтепродуктов, минеральных масел, а также ряда агрессивных жидкостей, относятся лопастные счетчики.
Счетчик представляет собой цилиндрический корпус 2 с подвижным барабаном 3, внутри которого расположен неподвижный кулачок 5. На кулачок опираются четыре ролика 6 с закрепленными на них лопастями 1, 4, 7 и 8. В пространстве между внутренней поверхностью корпуса 2 и поверхностью барабана 3 движется измеряемая жидкость. Барабан вращается за счет давления поступающей жидкости, действующей на лопасть 4. При вращении барабана ролики 6 катятся по кулачку 5 и при этом поочередно занимают место снаружи и внутри барабана. Вращение барабана передается на счетный механизм. За один оборот барабана через счетчик проходит объем жидкости, соответствующий кольцевому пространству между корпусом и барабаном. Перетеканию жидкости из входа на выход препятствует вкладыш 9. Лопастные счетчики успешно работают как в стационарных условиях на нефтехимических заводах, так и на передвижных агрегатах - в автозаправщиках. Выпускаются счетчики с диаметрами условного прохода 100—150 мм, с верхними пределами измерений 100—300 м3/ч и классами точности 0, 25—0, 5.
Скоростные счетчики Скоростные, как и объемные, счетчики применяют для определения объемного количества измеряемой среды. Однако в отличие от объемных скоростные счетчики не имеют измерительных камер и производят косвенное измерение количества веществ в объемных единицах. Чувствительным элементом скоростных счетчиков является аксиальная или тангенциальная турбинка, приводимая во вращение потоком жидкости, протекающим через счетчик. Принцип действия скоростных счетчиков основан на том, что число оборотов турбинки в единицу времени n пропорционально скорости потока, омывающего турбинку: где k — коэффициент пропорциональности; W — скорость потока в некотором сечении счетчика F. Объемный расход через счетчик равен Q = WF. (7.8) Решая совместно (7.8) и (7.7), получим Отсюда следует, что шкала тахометра, измеряющего мгновенное число оборотов турбинки п, может быть проградуирована в единицах объемного расхода измеряемого потока жидкости. Выражение (7.9) с учетом (7.3) примет вид Интегрируя (7.10) в интервале времени t1—t2, получим
где Таким образом, измеряя суммарное число оборотов турбинки с помощью счетного механизма оборотов, можно получать информацию об объемном количестве вещества. Если же скоростной счетчик снабжен тахометром, то он может измерять объемный расход потока. При использовании скоростного счетчика в качестве измерителя объемного расхода вещества обычно применяют электрический тахогенератор. Ротор этого генератора получает вращение от оси турбинки скоростного счетчика, а индуцированная в статоре ЭДС измеряется вторичным прибором — вольтметром.
Для регулирования скорости вращения турбинки в процессе тарировки счетчика предусмотрено регулировочное устройство 7, которое позволяет поворачивать одну из радиальных перегородок струевыпрямителя относительно направления потока. Счетчики с аксиальной турбинкой изготавливают с диаметрами условного прохода 50—300 мм для измерения количества вещества при расходах 3—1300 м3/ч, классы точности 1; 1, 5; 2. Для измерения количества жидкости при малых расходах используются скоростные счетчики с тангенциальными турбинками. В этих счетчиках турбинка с прямолинейными или криволинейными лопастями установлена на вертикальной оси.
В многоструйных счетчиках (рис. 7.4, б) корпус выполнен так, что в нем имеется два ряда равномерно распределенных по окружности сопл. Расположение сопл в корпусе счетчика показано на рис. 7.4, в. Через нижний ряд сопл 2 жидкость подается на турбинку 1, а через верхний ряд сопл 3 отводится из камеры вращения турбинки. Одноструйные счетчики более просты по конструкции и в них меньше потеря давления, но они имеют меньшую надежность из-за одностороннего износа опоры турбинки. Счетчики с тангенциальной турбинкой имеют диаметр условного прохода 15—40 мм, верхний предел измерений по расходу 3— 20 м3/ч и классы точности 2—3 Существенным недостатком скоростных счетчиков является зависимость показаний от вязкости измеряемой жидкости.
|
Последнее изменение этой страницы: 2017-03-15; Просмотров: 1527; Нарушение авторского права страницы
, определяется по разности показаний счетчика N2 и N1, взятых во время t2 и ti, т. е.
, (7.1)
, (7.2)
, (7.3)
. (7.3)
(7.5)
(7.6)
Имеется ряд конструктивных вариантов лопастных счетчиков, основными элементами которых являются вращающийся барабан и пластичные лопасти. Одним из перспективных счетчиков с точки зрения кинематических и метрологических качеств является лопастный счетчик с кулачковым управлением движения лопастей (рис. 7.2).
, (7.7)
(7-9)
(7.10)
, (7.11)
— разность показаний счетного механизма в интервале времени t2—t1 или число оборотов турбинки в этом интервале.
Схема скоростного счетчика с аксиальной турбинкой показана на рис. 7.3. Внутри корпуса размещена горизонтально вдоль направления измеряемого потока жидкости турбинка 6, выполненная в виде многозаходного винта. Перед турбинкой установлен струевыпрямитель 1, предназначенный для сглаживания возмущений потока на входе и исключения завихрения. Вращение турбинки через червячную пару 5 и передаточный механизм 2, расположенный в камере 4, передается через сальник счетному устройству 3.
Поток жидкости тангенциально подводится к турбинке и приводит ее во вращение. В зависимости от способа подвода жидкости к лопастям турбинки различают одноструйные и многоструйные счетчики. Жидкость в однострунных счетчиках (рис. 7.4, а) подводится к прямому гладкому каналу на лопасти турбинки 1 одной струей через фильтр 2.