Газоанализатор горючих газов, кислорода, окиси углерода и сероводорода типа АНКАТ 7664
Конструкция и принцип действия
Газоанализатор состоит из измерительного блока и блока побудителя расхода, электрически не связанных между собой.
Комплект ЗИП формируется согласно ведомости ЗИП, учитывая индивидуальную потребность покупателя.
Питание БИ и БПР осуществляется от индивидуальных комплектов АКБ.
Блок БИ включает в себя:
аккумуляторную батарею; электрохимический датчик (ЭХД) на СО, Н2S, О2 и ТХД на СН4; измерительное устройство, обрабатывающее сигналы с датчиков и приводящее их к цифровой форме; устройство индикации, экран которого выведен на лицевую панель; устройство переключения для управления режимами работы; устройство питания, формирующее напряжения, необходимые для работы вышеуказанных устройств. Выходные цепи устройства питания - искробезопасны.
Блок БПР включает в себя:
аккумуляторную батарею; блок побудителя расхода; блок управления.
Общий вид газоанализатора представлен на рис. 1. Корпус измерительного блока состоит из основания и крышки.
Общий вид, габаритные и присоединительные размеры газоанализатора:
a - БПР находится в состоянии "прижат":
1 - специальные гайки;
2 - блок побудителя расхода БПР;
3 - аккумуляторная батарея блока БН;
4 - многофункциональный светодиод;
5 - панель кнопки управления режимами;
6 - цифровой жидкокристаллический индикатор;
7 - светодиоды сигнализации;
8 - основание;
9 - гнездо для подключения ЗПУ;
10 - переключатель "включение-выключение";
11 - крышка
б - БПР - в состоянии "отжат"
Со стороны верхней стенки БИ расположены буквенно-цифровой жидкокристаллический индикатор (экран), там же расположены светодиоды сигнализации о превышении сигнальных уровней по всем каналам измерения.
Кнопки управления режимами расположены вокруг отверстия звукового излучателя, закрытого сеткой для защиты от брызг, под кнопкой управления расположен многофункциональный светодиод сигнализации.
Блок АКБ БИ закрыт крышкой.
На боковой поверхности БИ находится переключатель включения-выключения газоанализатора и гнездо для подключения ЗПУ.
В нижней части газоанализатора расположен блок побудителя расхода. БПР электрически не связан с БИ и имеет свой комплект аккумуляторов, кнопки включения, гнездо для подключения ЗПУ и светодиод, который горит постоянно при работе БПР и прерывисто - при разряде АКБ: при этом БПР отключается.
Для диффузионного забора пробы необходимо выключить БПР, отвернуть спецгайки и сдвинуть БПР ВНИЗ до упора. При этом блок отойдет примерно на 15 мм от БИ и тем самым будет обеспечен доступ пробы к датчикам.
Работа газоанализатора от ЗПУ, находящегося в комплекте ЗИП, возможна только при наличии заряженной АКБ. ЗПУ должно находиться в этот момент в режиме "РАБОТА".
Взрывозащищенность газоанализатора обеспечивается применением следующих видов взрывозащиты: "Искробезопасная электрическая цепь", "Специальный" и "Взрывонепроницаемая оболочка".
Пластмассовый корпус газоанализатора выполнен из материала, имеющего поверхностное электрическое сопротивление не более 109 Ом.
Ток, потребляемый газоанализатором от АКБ, искробезопасный. Напряжение питания измерительных и логических схем БИ формирует устройство питания.
В электрической цепи +Uп1 имеется резистивно-полупроводниковый ограничитель тока с падающей характеристикой. При КЗ ограничение тока происходит на уровне не более 400 мА с дальнейшим уменьшением до 40 мА.
Часть измерительной схемы, не отключаемая от АКБ, получает питание через токоограничивающий резистор. Ограничитель тока непосредственно ограничивает ток, потребляемый преобразователем от АКБ на искробезопасном уровне.
В преобразователе напряжения ограничение тока происходит за счет резистивно-полупроводникового ограничителя. Ограничитель тока непосредственно ограничивает ток, потребляемый преобразователем от АКБ на искробезопасном уровне, а также ограничивает ток в нагрузке преобразователя.
Токоограничивающие резисторы, элементы ограничителя тока, преобразователи и их элементы расположены на плате, установленной в отсеке крышки БИ и залиты компаундом "Виксинт ПК-68" или эпоксидно-каучуковой композицией "ГИРЛЕН-1" или СИЭЛ 159-376. Электрические параметры соответствуют требованиям ГОСТ 22782.5-78.
В газоанализаторе используются герметичные аккумуляторы для обеспечения взрывозащищенности АКБ.
Неповреждаемость аккумуляторов, их соединений между собой, с ограничителем и преобразователем напряжений обеспечивается размещением аккумуляторов в отдельных ячейках специального отсека в корпусе газоанализатора. Ложементы в отсеке образуют для каждого аккумулятора ячейку, исключая соприкосновение аккумуляторов, а токопроводы и контакты, соединяющие аккумуляторы, исключают их замыкание.
Отсек АКБ закрывается отдельной крышкой. Крышку необходимо открывать только при замене аккумуляторов.
Специальный вид взрывозащиты обеспечивается монолитностью (без трещин, отслоений и воздушных включений) заливки компаундом "ВИКСИНТ ПК-68" или композицией "ГИРЛЕН-1" или СИЭЛ 159-376 в отдельном отсеке элементов ограничителя тока и преобразователей напряжения, а также заливки проводов от выводов аккумуляторов. Толщина заливки над выводами элементов печатной платы - не менее 3 мм.
Максимальная температура наружной поверхности датчиков устройства питания в предельном режиме работы не превышает допустимую для температурного класса Т6, и рабочую температуру применяемых в газоанализаторе изоляционных материалов.
В БИ находится ТХД, который имеет взрывонепроницаемую оболочку (D). В ТХД используется заливка клеем К-400, состав 1 с наполнителем - двуокись титана. Конструкция датчика неразборна.
Взрывозащищенность БПР обеспечивается применением видов взрывозащиты "искробезопасная электрическая цепь" и "специальный".
Ток, потребляемый БПР от АКБ, искробезопасный.
Все устройства БПР питаются от АКБ через искробезопасные электрические цепи.
В электрической цепи БПР напряжением 3,5-4,7 В, имеется резистивно-полупроводниковый ограничитель тока с падающей характеристикой. При КЗ ограничение тока происходит на уровне не более 300 мА с дальнейшим уменьшением до 25...35 мА. Ограничитель тока непосредственно ограничивает ток, потребляемый преобразователем от АКБ на искробезопасном уровне.
Элементы ограничителя тока расположены на плате, установленной в отсеке корпуса БПР, и залиты компаундом "ВИКСИНТ ПК-68", композицией "ГИРЛЕН-1" или СИЭЛ 159-376.
Взрывозащищенность БПР (специальный вид взрывозащиты) обеспечивается следующим образом. В БПР используются герметичные аккумуляторы типа металлгидридные. Неповреждаемость аккумуляторов, их соединений между собой, с ограничителем тока обеспечивается размещением аккумуляторов в отдельных ячейках специального отсека в корпусе БПР. Ложементы в отсеке образуют для каждого аккумулятора ячейку, исключая их соприкосновение. Токопроводы и контакты, соединяющие аккумуляторы, исключают их замыкание.
Специальный вид взрывозащиты БПР обеспечивается монолитностью (без трещин, отслоений и воздушных включений) заливки компаундом "ВИКСИНТ ПК-68", композицией "ГИРЛЕН-1" или СИЭЛ 159-376 в отдельном отсеке элементов ограничителя тока БПР, а также заливки проводов от выводов аккумуляторов. Толщина заливки над выводами элементов печатной платы - не менее 3 мм.
Максимальная температура наружной поверхности БПР в предельном режиме работы не превышают допустимую по ГОСТ 22782.0-78 для температурного класса Т6, и рабочую температуру, применяемых в БПР изоляционных материалов.
Электрическая функциональная схема газоанализатора приведена на рис. 2.
Электрическая функциональная схема газоанализатора:
ИЧЭ - измерительный чувствительный элемент;
СЧЭ - сравнительный чувствительный элемент;
АРТ - регулятор тока - усилитель;
ДУ1(2) - дифференциальные усилители;
t° - датчик температуры;
ЭХД O2, CO, H2S - электрохимические датчики кислорода, окиси углерода и сероводорода;
ТРК - цепи термокомпенсации;
НУ1(2, 3) - нормирующие усилители;
ПС1(2) - потенциостаты;
УП1(2) - усилители-преобразователи;
АЦП - аналого-цифровой преобразователь;
АО - аккумуляторный отсек;
ТО - токоограничительное устройство;
УП - устройство питания;
Д1 - преобразователь-инвертор;
Д2 - повышающий преобразователь;
R2; R3 - делитель;
ФН2 - фильтр низкой частоты;
ФСС - формирователь сигналов синхронизации и сброса;
УН - измерительное устройство;
ЭСПЗУ - электрически стираемое постоянное запоминающее устройство;
ОМЭВМ - однокристальная МЭВМ;
БРД - буферные регистраторы данных;
ИН - индикатор;
ОУ, ОС - соответственно органы управления и сигнализации;
ЗПУ - зарядно-питающее устройство.
Измерение концентрации метана в диапазоне от 0 до 50 НКПР основано на термохимической реакции, при которой происходит выделение тепла от окисления метана на каталитически активной поверхности измерительного чувствительного элемента (ИЧЭ). Для компенсации влияния параметров окружающей среды ТХД содержит каталитически пассивный сравнительный элемент (СЧЭ).
Элементы СЧЭ и ИЧЭ включены в мостовую схему, ток через которую установлен таким образом, чтобы мостовая схема находилась в сбалансированном состоянии.
Во включенном состоянии температура ИЧЭ постоянна. Выходными сигналами являются напряжение самого моста и напряжение, снимаемое с плеч моста.
Измерение концентрации кислорода основано на электрохимической реакции, вызывающей образование тока в щелочном гальваническом элементе. Гальванический элемент состоит из свинцового анода и серебряного катода. Свинцовый электрод является расходуемым.
При восстановлении кислорода на катоде гальванического элемента во внешней цепи возникает ток, значение которого пропорционально концентрации кислорода в газовой смеси.
Гальванический элемент нагружен на цепи термокомпенсации, с которых снимается напряжение, пропорциональное концентрации кислорода в газовой смеси.
Измерение концентрации окиси углерода и сероводорода основано на электрохимической реакции, вызывающей протекание тока через ЭХД. На вспомогательном и сравнительном электродах относительно рабочего электрода в ЭХД поддерживается нулевая разность потенциалов. При проникновении детектируемого газа через пористую мембрану на катализаторе рабочего электрода происходит окисление газа с выделением свободных электронов. Таким образом ток, протекающий между рабочим и вспомогательным электродами, пропорционален концентрации детектируемого газа.
Измерительное устройство (УН) предназначено для приема и обработки сигналов с измерительных устройств, управления режимами работы газоанализатора. УИ включает в себя следующие составные части:
АЦП - аналогово-цифровой преобразователь;
ОМЭВМ - однокристальная МЭВМ;
ФСС - формирователь сигналов синхронизации и сброса;
ЭСПЗУ - электрически стираемое постоянное запоминающее устройство;
БРД - буферный регистр данных.
АЦП выполнен на мискросхеме D6, которая представляет собой однокристальный, восьмиканальный, двенадцатиразрядный АЦП с последовательным интерфейсом обмена данных. АЦП связан с ОМЭВМ четырьмя линиями, по которым в АЦП передаются слова и считываются данные.
ОМЭВМ выполнен на микросхеме D8, которая представляет собой однокристальный микроконтроллер с внутренней памятью программ и данных.
ФСС используется для начальной установки и тактирования ОМЭВМ, включает в себя устройство сброса ОМЭВМ при включении питания или его уменьшении до минимально допустимого значения D7, а также включает внешние элементы внутреннего тактового генератора ОМЭВМ.
ЭСПЗУ предназначено для записи и хранения калибровочной информации в отсутствии напряжения питания.
БРД используется для согласования параллельной шины данных устройства индикации с последовательным портом ОМЭВМ.
Заряд АКБ осуществляется через искробезопасную зарядную цепь R1, V2 от ЭПУ, подключаемого к БИ.
Включение-выключение газоанализатора осуществляется переключателем "ВКЛ.".
Преобразователь со стабилизацией выходного напряжения собран на микросхеме D2 и формирует стабилизированное напряжение +5 В.
Преобразователь-инвертор собран на микросхеме D1 и формирует нестабилизированное напряжение минус 3,5...минус 5,5 В.
Напряжения питания с АКБ и с преобразователя-инвертора подаются через фильтры низких частот (ФНЧ) на потенциостаты измерительных каналов СО и Н2S. Напряжение питания с преобразователя-инвертора через ключ, собранный на транзисторах V10 и V11 устройства питания, через Х2 подается на интегральный стабилитрон V1 для получения опорного напряжения минус 1,25 В. При включении газоанализатора ключ (V10, V11) находится в разомкнутом состоянии.
С АКБ напряжение питания подается также на резистивный делитель, собранный на резисторах R2, R3, с которого снимается напряжение, пропорциональное напряжению АКБ.
Выходной сигнал канала измерения метана снимается с плеч измерительного моста ИЧЭ, СЧЭ, R37, R38 и усиливается с помощью дифференциального усилителя ДУ1, собранного на микросхемах D4.2, D4.3 и стабилитроне V5. Напряжение, снимаемое с измерительного моста, подается также на дифференциальный усилитель ДУ2, собранный на микросхеме D4.4. Сигналы с выходов ДУ1 и ДУ2 подаются на вход АЦП для их дальнейшей обработки однокристальной микроЭВМ (ОМЭВМ).
Управление включением и выключением измерительного моста осуществляется ОМЭВМ с помощью ключа, собранного на транзисторе V2. Измерительный мост питается с помощью регулятора тока (V3, V4), которым управляет усилитель, собранный на микросхеме D4.1.
Сигнал с ЭХД кислорода подается на нормирующий усилитель НУ1, собранный на микросхеме D2.1, который служит для согласования амплитуды сигнала с диапазоном входных напряжений АЦП. Подаваемое на НУ1 опорное напряжение минус 1,25 В служит для смещения нуля шкалы в область положительных напряжений. Сигнал с выхода НУ1 подается на уход АЦП.
Токовый выходной сигнал с ЭХД СО и Н2S подается на усилители-преобразователи УП1 и УП2, работающие по схеме ток - напряжение, и собранные на микросхемах D1.2, D1.1, соответственно.
Далее сигналы концентрации подаются через нормирующие усилители НУ2, НУ3 (микросхемы D3.2, D3.1) на входы АЦП. Поддержание нулевой разности потенциалов между рабочим и сравнительным электродами датчиков осуществляется с помощью потенциостатов ПС1 и ПС2, собранных на микросхемах D1.4, D1.3, соответственно.
Для поддержания ЭХД в рабочем режиме с потенциостатов и усилителей-преобразователей (микросхема D1) напряжение питания не снимается и при выключенном газоанализаторе.
Для ввода температурной коррекции чувствительности датчиков на метан, СО, Н2S используется сигнал с датчика температуры t°, с которого снимается сигнал, пропорциональный температуре окружающей среды. Снимаемый сигнал подается на вход АЦП.
Напряжение, снимаемое с делителя устройства питания, через повторитель подается на вход АЦП.
Обработанная ОМЭВМ информация через БРД поступает на устройство индикации (экран), которое представляет собой шестнадцатиразрядный жидкокристаллический модуль со встроенным контроллером.
Органы сигнализации состоят из пьезоэлектрического акустического излучателя, служащего для подачи звукового сигнала, и светодиодов, служающих для световой сигнализации по каждому измерительному каналу в отдельности.
Схемы внешних электрических и газовых соединений приведены соответственно на рис. 3 и 4.
Схема внешних электрических соединений газоанализатора:
а - газоанализатора АНКАТ 7664-01:
А2 - электрохимический датчик CO;
А3 - электрохимический датчик O2;
А4 - датчик температуры;
D1 - термохимический датчик CH4;
А5 - измерительное устройство;
А6 - устройство питания;
А7 - устройство индикации;
А8 - устройство переключения;
Б1-Б4 - аккумуляторы НМг-1,25;
б - газоанализатора АНКАТ 7664:
А1 - электрохимический датчик H2S;
А5 - измерительное устройство
Схема внешних газовых соединений газоанализатора:
а - с принудительным забором пробы при температуре окружающего воздуха от минус 5 до 40°С и длине соединительной трубки 1 м:
1 - пробоотборный зонд;
2 - соединительная муфта;
3 - соединительная трубка ПВХ 4x1,5;
4 - газоанализатор;
б - то же, при длине соединительной трубки 10 м;
в - с принудительным забором пробы при температуре окружающего воздуха от минус 20 до 40°С и длине соединительной трубки в 1 м:
1-3 - по рис. а;
4 - мех резиновый;
5 - дроссель;
6 - выпускной клапан;
7 - газоанализатор;
г - то же, при длине соединительной трубки 10 м:
1-3 - по рис. а; 4-7 - по рис в;
д - с диффузионным забором пробы при температуре окружающего воздуха от минус 20 до 40°С
В комплект поставки входят: изделие в количестве, оговоренном в заказе, техническое описание и инструкция по эксплуатации, ЗИП.
Характеристики Электротехнического оборудования
Характеристики станков
Характеристики КПО
Характеристики импортного оборудования
Характеристики насосного оборудования
Марки стали и сплавов
Прочее оборудование
