Анализатор кислорода в жидких средах типа АЖА-101М

Общие сведения

Анализатор кислорода АЖА-101М предназначен для оперативного измерения содержания растворенного кислорода и температуры в пробах технологических растворов, природных и сточных вод, а также непосредственно в водоеме.
Портативный прибор с автономным или сетевым питанием может быть применен на очистных сооружениях природных и сточных вод в различных отраслях промышленности, сельского хозяйства и органов охраны окружающей природной среды.

Структура условного обозначения

АЖА-101.Х:
АЖА - анализатор, в жидких средах, амперометрический;
101 - обозначение модификации;
Х - М (с измерительным устройством погружного типа);
1М (с измерительным устройством для проведения анализа
воды на содержание кислорода в колбе);
2М (с измерительными устройствами, входящими в комплекты
приборов АЖА-101М и АЖА-101.1М).

Условия эксплуатации

Температура окружающего воздуха от 5 до 40°С.
Относительная влажность воздуха от 30 до 90% при температуре 25°С.
Температура анализируемой среды от 0 до 40°С.
Блок сетевого питания должен быть надежно заземлен. Заземляющий провод должен быть медным, сечением 2-3 мм2 и иметь электрическое сопротивление не более 0,1 Ом.
Электрическое сопротивление заземления в любое время года не должно превышать 4 Ом.

Технические характеристики

Диапазон измерения концентрации растворенного кислорода составляет 0-20 мг/л.
Основная допустимая приведенная погрешность измерения + 2%.
Предел допустимой дополнительной погрешности измерения приведен в табл. 1.

Таблица 2

° С мг/л ° С мг/л ° С мг/л ° С мг/л ° С мг/л ° С мг/л
0 14,62 8,5 11,73 17 9,74 25,5 8,3 34 7,2 42,5 6,35
0,5 14,43 9 11,59 17,5 9,64 26 8,22 34,5 7,15 43 6,3
1 14,23 9,5 11,56 18 9,54 26,5 8,15 35 7,1 43,5 6,25
1,5 14,03 10 11,33 18,5 9,44 27 8,08 35,5 7,05 44 6,2
2 13,84 10,5 11,21 19 9,35 27,5 6 36 7 44,5 6,15
2,5 13,65 11 11,08 19,5 9,26 28 7,92 36,5 6,95 45 6,1
3 13,48 11,5 10,96 20 9,17 28,5 7,85 37 6,9 45,5 6,05
3,5 13,31 12 10,83 20,5 9,08 29 7,77 37,5 6,85 46 6
4 13,13 12,5 10,72 21 8,99 29,5 7,7 38 6,8 46,5 5,95
4,5 12,97 13 10,6 21,5 8,91 30 7,63 38,5 6,75 47 5,9
5 12,8 13,5 10,49 22 8,83 30,5 7,57 39 6,7 47,5 5,85
5,5 12,64 14 10,37 22,5 8,76 31 7,5 39,5 6,65 48 5,8
6 12,48 14,5 10,26 23 8,68 31,5 7,45 40 6,6 48,5 5,75
6,5 12,33 15 10,15 23,5 8,61 32 7,4 40,5 6,55 49 5,7
7 12,17 15,5 10,5 24 8,53 32,5 7,35 41 6,5 49,5 5,65
7,5 12,02 16 9,95 24,5 8,46 33 7,3 41,5 6,45 50 5,6
8 11,87 16,5 9,84 25 8,38 33,5 7,25 42 6,4 – –

Напряжение питающей сети 220 В, частота 50 Гц.
Время установления рабочего режима прибора не превышает 15 мин.
Габаритные размеры преобразователя - не более 115x245x75 мм.
Масса прибора - не более 4 кг.
Среднее время восстановления работоспособного состояния - не более 1 ч.
Средняя наработка на отказ преобразователя - не менее 10 000 ч.
Полный средний срок службы преобразователя - 10 лет.
Гарантийный срок - 1,5 года со дня ввода прибора в работу при условии, что гарантийная продолжительность хранения не превысила 1 года со дня изготовления.

В основу принципа определения растворенного в воде кислорода положен полярографический метод анализа. С помощью этого метода измеряется предельный диффузионный ток при напряжении, которое соответствует восстановлению на индикаторном электроде молекулярного кислорода, содержащегося в воде.
В приборе АЖА-101М применен полярографический датчик растворенного кислорода с внешним источником поляризации индикаторного электрода (катода) по отношению к вспомогательному электроду (аноду).
Катод и анод датчика погружены во внутренний раствор электролита, который отделен от анализируемой среды мембраной, проницаемой для кислорода, но непроницаемой для ионов и паров воды. Кислород из анализируемой среды диффундирует через мембрану в тонкий слой раствора между катодом и мембраной и вступает в электрохимическую реакцию на поверхности катода, который поляризуется внешним напряжением Е, приложенным между электродами. При этом значение напряжения описывается уравнением
Е = Еа - Ек+IR,
где Еа - изменение потенциала анода, мВ;
Ек - изменение потенциала катода, мВ;
I - сила тока, мА;
R - сопротивление электролита, Ом.
Вследствие большой площади анода и малых токов анод практически не поляризуется и, следовательно, значения напряжения Е можно представить в следующем виде: Е = -Ек.
Из этого следует, что напряжение поляризации полностью прикладывается к катоду.
При определенном потенциале на катоде протекает реакция восстановления кислорода, растворенного в электролите, вызывающая деполяризацию катода О2 + 4Н+ + 4е - 2Н2О.
Возникающий при этом ток определяется количеством кислорода, диффундирующего к катоду, и пропорционален разности концентрации кислорода в анализируемой среде и у катода.
Так как скорость электрохимической реакции у катода обычно значительно больше скорости доставки кислорода и концентрация его на поверхности катода падает до значений, близких к нулю, то силу тока можно представить в виде I = КС,
где I - сила тока при потенциале восстановления кислорода;
К - коэффициент пропорциональности;
С - концентрация кислорода в анализируемой среде.
В закрытой мембраной электродной системе существуют особенности, связанные с реакцией на присутствие кислорода в анализируемой среде.
Мембрана является диффузионным барьером для кислорода и в ней устанавливается свой определенный градиент концентрации, пропорциональный парциальному давлению кислорода в анализируемой среде.
Ток деполяризации определяется по формуле
Iд = К1С,
где К1 - чувствительность электродной системы, которая может быть выражена в мкА/кПа, мкА/мг/л или в мкА/% О2;
С - концентрация кислорода в анализируемой среде, кПа, мг/л, % О2.
Значение коэффициента К1 в общем случае определяется концентрацией кислорода в анализируемой среде и на поверхности катода, диффузионными свойствами анализируемой среды, мембраны и раствора электролита.
Кроме того, коэффициент К1 зависит также от следующих факторов:
барометрического давления;
температуры и состава (рН, солевое содержание) анализируемой среды;
мешающих газов.
При нормальном атмосферном давлении 101,3 кПа (760 мм рт. ст.) парциальное давление кислорода для сухого воздуха составляет 21,2 кПа (160 мм рт. ст.), что соответствует 160/760·100 = 21%.
При отклонении атмосферного давления от нормального пропорционально меняется давление кислорода воздуха и ток датчика, процент же содержания кислорода в воздухе остается неизменным.
При измерении растворенного в воде кислорода проводится калибровка по воде, насыщенной кислородом воздуха, учитывая, что при 100% насыщении парциальное давление кислорода, растворенного в воде, равно парциальному давлению кислорода в воздухе. При этом следует учитывать, что растворимость кислорода в воде меняется пропорционально изменению парциального давления кислорода в воздухе.
При изменении температуры анализируемой воды происходит изменение тока электродной системы за счет изменения скорости диффузии кислорода через мембрану.
На рис. 1 приведен график зависимости диффузионного тока электродной системы от концентрации растворенного в дистиллированной воде кислорода при изменении температуры дистиллированной воды.


Кривые зависимости диффузионного тока от концентрации растворенного кислорода в воде при изменении ее температуры
При увеличении (уменьшении) температуры анализируемой воды парциальное давление кислорода остается неизменным (без учета давления водяных паров), однако концентрация растворенного в воде кислорода по весу (мг/л) уменьшается (увеличивается).
Концентрация кислорода в дистиллированной воде, насыщенной воздухом при атмосферном давлении 101,3 кПа (760 мм рт. ст.), приведена в табл. 2.

Таблица 1

Наименование параметра Значение параметра Предел допустимой дополнительной погрешности в долях предела допустимой основной погрешности
прибора в режиме измерения концентрации кислорода преобразователя в режиме измерения
концентрации кислорода температуры

Температура окружающего воздуха, на каждые 10 ° С

 5–40 ° С – 1,5 0,8

Относительная влажность окружающего воздуха

 До 90% при
температуре 25 ° С		 – 1 –

Температура анализируемой среды на каждые 5 ° С

 0–40 ° С 1 1,5 –

Напряжение питания на каждые 22 В

 198–242 В 1 0,6

Концентрация кислорода в морской воде (в зависимости от солевого содержания), насыщенной воздухом при атмосферном давлении 101,3 кПа (760 мм рт. ст.), приведена в табл. 3.

Таблица 3

Температура, ° С Концентрация кислорода, мг/л, при содержании солей, мг/л
5000 10 000 15 000 20 000
0 13,79 12,97 12,14 11,32
1 13,41 12,61 11,82 11,03
2 13,05 12,28 11,52 10,76
3 12,72 11,98 11,24 10,5
4 12,41 11,65 10,97 10,25
5 12,09 11,39 10,7 10,01
6 11,79 11,12 10,45 9,78
7 11,51 10,85 10,21 9,57
8 11,24 10,61 9,98 9,36
9 10,97 10,36 9,76 9,17
10 10,73 10,13 9,55 8,98
11 10,49 9,92 9,35 8,8
12 10,28 9,72 9,17 8,62
13 10,05 9,52 8,98 8,46
14 9,85 9,32 8,8 8,30
15 9,65 9,14 8,63 8,14
16 9,46 8,96 8,47 7,99
17 9,26 8,78 8,3 7,84
18 9,07 8,62 8,15 7,7
19 8,89 8,45 8 7,56
20 8,73 8,3 7,86 7,42
21 8,57 8,14 7,71 7,28
22 8,42 7,99 7,57 7,14
23 8,27 7,85 7,43 7
24 8,12 7,71 7,3 6,87
25 7,96 7,56 7,15 6,74
26 7,81 7,42 7,02 6,61
27 7,67 7,28 6,88 6,49
28 7,53 7,14 6,75 6,37
29 7,39 7 6,62 6,25
30 7,25 6,86 6,49 6,13

Растворимость кислорода при других давлениях определяется по формуле
S' = S·P/101,3,
где S' - растворимость кислорода при атмосферном давлении Р кПа, мг/л;
S - растворимость кислорода при атмосферном давлении 101,3 кПа (760 мм рт. ст.), мг/л;
Р - атмосферное давление, кПа.
Газы, восстанавливающиеся или окисляющиеся при напряжении поляризации равном 0,750 В, могут вызвать погрешность при отсчете. таким газам относятся SО2, СL2 и окислы азота.
Малые концентрации сероводорода (Н2S) влияют на растворимость кислорода в воде незначительно, но могут вызвать загрязнение электродной системы.
Прибор представляет собой комплект, включающий преобразователь, блок сетевого питания и измерительное устройство (рис. 2).


Анализатор кислорода типа АЖА-101М:
а - общий вид преобразователя:
1 - крышка;
2 - корпус;
3 - крышка отсека элементов питания;
4 - индикатор;
5 - гнездо подключения сетевого блока питания;
6 - вилка подключения измерительного устройства;
б - общий вид измерительного устройства погружного типа:
1 - заглушка;
2 - винт;
3, 4 - корпуса;
5 - втулка;
6 - сальник;
7 - шайба;
8 - гайка;
9 - кабель;
10 - плата;
11 - кронтшейн;
12 - кольцо;
13 - прокладка;
14 - кожух;
15 - термокомпенсатор;
в - общий вид измерительного устройства для измерения растворенного кислорода в колбе или открытых емкостях:
1 - датчик кислорода ДК-02;
2, 8 - резиновые кольца;
3 - колпак;
4 - вилка подключения;
5 - кнопка;
6 - розетка подключения к преобразователю;
7 - корпус;
9 - термокомпенсатор;
г - общий вид амперометрического датчика ДК-01:
1 - дистиллированная вода;
2, 10 - кольца;
3 - катодный стержень;
4 - анод;
5 - раствор КСL;
6 - полуэлемент;
7 - корпус;
8, 16 - колпачки;
9 - разъем;
11 - электролитная камера;
12 - прокладка;
13 - гайка компенсатора давления;
14 - гайка мембранного узла;
15 - мембранный узел
Общий вид преобразователя приведен на рис. 2, а.
Преобразователь состоит из соединенных винтами пластмассовой крышки и корпуса, уплотненных резиновой прокладкой.
На крышке расположен жидкокристаллический индикатор и органы управления для включения преобразователя, выбора режима измерения и настройки.
На боковой и задней стенках корпуса размещены вспомогательные органы настройки и разъемные соединения для подключения вилок кабелей измерительного устройства и блока сетевого питания.
В нижней части корпуса расположен отсек для размещения четырех элементов типа "316".
Электрический монтаж выполнен на двух печатных платах, закрепленных внутри корпуса и крышки преобразователя.
Блок сетевого питания выполнен в пластмассовом корпусе и подключается непосредственно к сетевой розетке. Для подключения к преобразователю блок сетевого питания снабжен шнуром со штекером.
Измерительное устройство погружного типа предназначено для измерения растворенного кислорода непосредственно в водоеме (рис. 2,б).
Устройство представляет собой корпус с установленным в нижней части основанием, на котором расположена печатная плата входных усилителей.
Основание и корпус соединены винтами и уплотнены резиновыми прокладками.
Датчики растворенного кислорода и температуры установлены в отверстие с маркировкой "О2" и "Rt" через разъемные соединения и уплотнены резиновыми прокладками.
В верхней части устройства герметично установлен кабель с вилкой для подключения к преобразователю.
Измерительное устройство для измерений растворенного кислорода в колбе или открытых емкостях предназначено для проведения анализа воды на содержания кислорода в колбе со стандартной горловиной, диаметром 45 мм (рис. 2, в).
Устройство состоит из корпуса и колпака.
В корпусе установлены термокомпенсатор, являющийся несъемным элементом, а также имеется гнездо для установки датчика кислорода, уплотненного резиновым кольцом.
Внутри колпака расположена печатная плата входного усилителя и переключатель, обеспечивающий работу прибора с автоматической термокомпенсацией или в условиях постоянной температуры анализируемой среды.
Подключение измерительного устройства к преобразователю осуществляется кабелем с разъемом.
Перемещение воды в колбе или открытой емкости осуществляется магнитной мешалкой.
Общий вид амперометрического датчика кислорода ДК-01 приведен на рис. 2, г.
Датчик состоит из корпуса с разъемом и встроенным в него полуэлементом, электролитной камеры с устройством компенсатора давления или без компенсатора давления (ДК-02) и мембранного узла.
Полуэлемент содержит катод и анод. Электролитная камера заполняется 0,8 М раствором КСL.
В качестве кислородоселективной мембраны применена фторопластовая пленка (толщиной 30 мкм), закрепленная в специальную обойму. Мембранный узел закреплен на электролитной камере гайкой.
Разъем датчика защищен колпачком. В нерабочем состоянии кислородоселективная мембрана защищена от механических повреждений и высыхания специальным колпачком, заполненным дистиллированной водой.
Датчики ДК-01 и ДК-02 взаимозаменяемы, конструктивно унифицированы между собой и при использовании в модификациях прибора АЖА-101 и АЖА-101М могут быть укомплектованы изготовителем любой из электролитных камер.
Электрическая функциональная схема прибора приведена на рис. 3.


Электрическая функциональная схема прибора:
1 - измерительное устройство;
2 - преобразователь;
3 - блок измерения;
4 - блок индикации;
5 - источник питания;
6 - блок сетевого питания
Измерительное устройство включает в себя схему поляризации электродной системы и входные усилители, предназначенные для преобразования в напряжение термокомпенсированного выходного сигнала датчика растворенного кислорода и температурного изменения перехода диодного датчика температуры.
Связь между измерительным устройством и преобразователем по выходным сигналам и питанию осуществляется через кабель и разъемное соединение.
Блок измерения выполняет следующие функции:
согласование характеристик электрода с параметрами преобразователя;
измерение температуры анализируемого раствора;
коррекцию показаний прибора при изменении температуры анализируемого раствора.
Управление прибором осуществляется органами, расположенными на лицевой панели и боковой стенке.
Блок питания предназначен для питания электронных компонентов схемы.
Блок индикации показаний предназначен для отображения результатов измерения и фиксации обозначений, характеризующих выбранный режим измерения на цифровом табло индикатора.
Блок сетевого питания преобразует напряжение сети переменного тока 220 В в постоянное напряжение 6 В.

В комплект поставки входят: преобразователь, измерительное устройство погружного типа, измерительное устройство для измерения растворенного кислорода в колбе или открытых емкостях, датчики ДК-01(02), блок сетевого питания, руководство по эксплуатации, комплект ЗИП.
Примечание. По отдельному заказу поставляется магнитная мешалка.

Характеристики Электротехнического оборудования

Характеристики станков

Характеристики КПО

Характеристики импортного оборудования

Характеристики насосного оборудования

Марки стали и сплавов

Прочее оборудование
© Машинформ | Справочник содержания драгоценных металлов | mashinform@bk.ru