Avtomatlashtirish va boshqarish

Termokonduktometrik gaz analizatorlari
Termokonduktometrik gaz analizatorlarining ishlash prinsipi gaz aralashmasi issiqlik o‘tkazish qobiliyatining tekshirilayotgan komponent konsentratsiyasiga bog‘liqligiga asoslangan. Agar binar aralashmadagi komponentlarning issiqlik o‘tkazuvchanligi har xil bo‘lsa, bu usulni qo‘llash qulay. Ko‘p komponentli gaz aralashmasini tahlil qilishda yuqoridagi usulni qo‘llash mumkin, lekin aniqlanmaydigan komponentlarning issiqlik o‘tkazuvchanligi bir-biridan uncha farq qilmay, aniqlanayotgan komponentning issiqlik o‘tkazuvchanligi ulardan ancha farq qilishi kerak.
Ko‘pchilik gaz aralashmalarining issiqlik o‘tkazuvchanligini quyidagi ifoda bilan aniqlash mumkin:
, (33.1)
bu yerda S₁, S₂, S₃,..., S_p — issiqlik o‘tkazuvchanligi tegishlicha λ₁,λ₂,λ₃,...,λ_p bo‘lgan komponentlar mikdori (bu yerda, S₁ + S₂ + S₃ + . . . + S_p = 100 % bo‘lishi shart).
Aniqlanmaydigan komponentlarning yig‘indi konsentratsiyasi S_v (6.1) ga ko‘ra mos keladigan issiqlik o‘tkazuvchanligi λ_v bo‘lgan aralashmaning issiqlik o‘tkazuvchanligi quyidagi ifodadan aniqlanadi:

, (33.2)

bu yerda S_A — issiqlik o‘tkazuvchanligi λ_A bo‘lgan aniqlanadigan komponent miqdori.
S_v + S_A = 1 bo‘lganligi uchun aniqlanadigan komponent konsentratsiyasi S_A ning aralashmaning o‘lchanadigan issiqlik o‘tkazuzchanligi λ ga bog‘liqligi, aniqlanmaydigan va aniqlanadigan komponentlarning issiqlik o‘tkazuvchanliklari ma'lum bo‘lganida, quydagi ko‘rinishda bo‘ladi:

C_A=(λ-λ_B)∙(λ_A-λ_B). (33.3)

Gaz aralashmasining issiqlik o‘tkazuvchanligini o‘lchash uchun tahlil qilinayotgan aralashma bilan to‘ldirilgan kameraga joylashtirilgan qizdiriladigan o‘tkazgichdan foydalaniladi. Agar o‘tkazgichdan kamera devorlariga faqat issiqlik o‘tkazuvchanlik tufayligina issiqlik berilsa, quyidagi ifoda to‘g‘ri bo‘ladi:
Q=2π∙l∙λ(t_p-t_s)/l_p(D/d), (33.4)
bu yerda Q — o‘tkazgich 1 sekundda beradigan issiqlik miqdori; l, d — o‘tkazgichning uzunligi va diametri; D — kamera diametri, λ — gaz aralashmasining issiqlik o‘tkazuvchanligi; t_n , t_s — o‘tkazgich va kamera devorlarining harorati.
O‘tkazgich beradigan issiqlik Q va kamera devorlarining atrof-muhit haroratiga bog‘liq bo‘lgan harorati t_s o‘zgarmas bo‘lganida gaz aralashmasining issiqlik o‘tkazuvchanligi o‘tkazgichning haroratini, binobarin, uning o‘tkazuvchanligini bir xil qiymatda aniqlaydi. O‘tkazgich sifatida elektr qarshiligining harorat koeffitsienti yuqori va kimyoviy jihatdan chidamli metall simdan foydalaniladi; platina ko‘proq, volfram, nikel, tantal kamroq ishlatiladi.
Termokonduktometrik gaz analizatorlarining o‘lchash elementlari o‘zi qiziydigan qarshilik termometri rejimida ishlaydigan, platina tola joylashgan kamera shaklidagi o‘zgartkichdan iborat. Gaz aralashmasi tarkibining o‘zgarishi uning issiqlik o‘tkazish qobiliyatini o‘zgartiradi, natijada qizigan tola va gaz aralashmasi o‘rtasida o‘zaro issiqlik almashuvining jadalligi ham o‘zgaradi. Tolaning elektr qarshiligi tekshirilayotgan komponent konsentratsiyasini bildiradi.
B u turdagi sanoat gaz analizatorlarida o‘lchashning differensial usuli qo‘llaniladi, bu yerda, tekshirilayotgan va namuna gaz aralashmalarining issiqlik o‘tkazuvchanligi ishlovchi va solishtirma kameralar yordamida solishtiriladi. Ishlovchi kamera oqib o‘tadigan qilib ishlanadi, solishtirma kamera esa tarkibiga konsentratsiyasi o‘lchashning pastki, o‘rta va yuqorigi chegarasiga mos keladigan o‘lchanayotgan komponent kirgan gaz aralashmasi bilan to‘ldiriladi.
O‘lchash sxemalari bevosita hisoblash yoki avtomatik muvozanatlash prinsipiga ko‘ra quriladi. 33.1-rasmda ko‘rsatilgan termokonduktometrik gaz analizatori konsentratsiyani muvozanatlashgan ko‘prik yordamida o‘lchaydi. Doimiy sarfga ega bo‘lgan tekshirilayotgan gaz aralashmasi R_t 1 ishlovchi kameralarga keladi. Ko‘prikning qolgan yelkasiga etalon aralashmali R_t 2 yordamchi kameralar ulangan. Sezgir elementning tolalari ko‘prik sxemasining ta'minlash toki (STM — stabillashgan ta'minlovchi manba) hisobiga qiziydi. Ko‘prik sxemasi R3 reostat orqali sozlanadi. Bu turdagi sanoat gaz analizatorining o‘lchash asboblari standart avtomatik kompensator asosida bajariladi. Termokonduktometrik gaz anlizatorlarida xato, asosan, quyidagi sabablarga ko‘ra sodir bo‘ladi:
a) atrof-muhit haroratining o‘zgarishi, bu yerda, o‘lchash kameralarining devorlaridagi harorat o‘zgaradi;
b) o‘lchash ko‘prigi ta'minlovchi manba kuchlanishining o‘zgarishi;
v) gaz aralashmasining kameralar (yacheykalar) orasida o‘tish tezligining o‘zgarishi;
g) ikkilamchi tekshirilmayotgan komponentlarning (xususan, suv bug‘lari) mavjudligi.
O ‘lchash blokini termostatlash va stabillashgan ta'minlash manbalaridan foydalanish zarurati asbobni murakkablashtiradi va qimmatlashtiradi. Havodagi yoki gaz aralashmalaridagi (vodoroddan tashqari tarkibida SO, SO₂, SN₄, N₂ va O₂ bo‘lgan) vodorod miqdorini, shuningdek, ko‘p komponentli aralashmalarda SO₂ miqdorini aniqlash uchun TP turidagi termokonduktometrik gaz analizatorlaridan foydalaniladi (33.2- rasm).
Sxema muvozanatlashmagan ikkita A va B ko‘priklardan iborat bo‘lib, ular o‘zgaruvchan tok manbaidan transformator orqali ta'minlanadi. Ko‘priklarning yelkalari platina simlardan tayyorlangan va shisha ballonchalarga joylashtirilgan. O‘lchash ko‘prigining ikkita ish yelkasi 1 va 3 ning atrofidan tahlil qilinayotgan gaz o‘tib turadi. Qolgan ikkita yelkasi 2 va 4 gaz muhitida turadi, bu gazning tarkibi asbob shkalasining boshlanishiga mos keladi. Taqqoslash ko‘prigi B ning ikkita yelkasi 6 va 8 gaz muhitida turadi, uning tarkibi asbob shkalasining boshlanishiga mos keladi, yelkalar 5 va 7 esa tarkibi shkala oxiriga mos keladigan gaz muhitida turadi.
Taqqoslash ko‘prigi B ning diagonaliga reoxord R_P ulangan, uning surmasi va A ko‘prikning uchi elektron kuchaytirgich EK ning kirishiga ulangan. Reversiv dvigatel RD reoxordning surmasini va asbobning ko‘rsatkich strelkasini a va v ko‘prik uchlaridagi shkalada to kuchlanish surmaning reoxorddan oladigan kuchlanish bilan muvozanatlashmaganiga qadar suradi. Gaz analizatorining ko‘rsatishi ta'minlash manbai kuchlanishining o‘zgarishiga va atrof-muhit haroratining o‘zgarishiga bog‘liq emas.
TP turidagi gaz analizatorlari bir nechta rusumlarda chiqariladi: TP 1120—binar va ko‘p komponentli gaz aralashmalarida vodorod miqdorini aniqlash uchun; TP 7102—havodagi geliy miqdorini aniqlash uchun; TP 4102—havodagi azot va geliy miqdorini aniqlash uchun. Tahlil qilinayotgan gaz turi va o‘lchash chegaralariga ko‘ra asosiy xatolik ±2,5; ±4,0; ±10% bo‘ladi. Gaz aralashmasining hajmiy sarfi 12sm³/s, bosim 70—130 kPa. Ko‘rsatishlarni aniqlash vaqti 3 dan 110 s gacha. Chiqish signallari 0—5 mA; 0—100 mV; 0—10V.