Газоанализатор компонентов газовых смесей типа ГТВ-1101-М
Общие сведения
Газоанализатор предназначен для непрерывного измерения термокондуктометрическим методом содержания одного из компонентов в невзрывоопасных газовых смесях (в том числе, в воздухе) технологических процессов энергетики, химической и других отраслях промышленности. ГТВ-1101-М:
ГТВ - газоанализатор термокондуктометрический,
для взрывобезопасной среды;
1101 - обозначение серии;
М - обозначение модификации.
Условия эксплуатации
Температура окружающего воздуха от 5 до 50°С.
Относительная влажность окружающего воздуха до 80% при температуре 35°С и более низких температурах без конденсации влаги.
Атмосферное давление от 84 до 106,7 кПа (630-800 мм рт. ст.).
Синусоидальная вибрация с частотой от 1 до 60 Гц при ускорении 0,5g.
Рабочее положение вертикальное, угол наклона в любом направлении не более 5°С.
Параметры анализируемой газовой смеси на входе газоанализатора:
температура от 5 до 50°С;
абсолютное давление от 70 до 130 кПа (по отдельному заказу давление на входе до 200 кПа);
массовая концентрация влаги не более 5 г/м3;
массовая концентрация пыли и других взвешенных частиц более 0,005 г/м3;
массовая концентрация сероводорода и аммиака не более 0,01 г/м3;
объемный расход (12+4)·10-6 м3/с; (0,78+0,04) л/мин.
По защищенности от воздействия окружающей среды газоанализатор имеет исполнение, защищенное от попадания внутрь газоанализатора твердых тел. Степень защиты IРХ3 по ГОСТ 14254-80.
По устойчивости к механическим воздействиям газоанализатор соответствует группе 3 по ГОСТ 08042462.
Газоанализатор относится к группе по размещению 5 по ГОСТ 08042462.
По способу защиты человека от поражения электрическим током газоанализатор соответствует классу 01 по ГОСТ 12.2.007.0-75.
Газоанализатор должен быть заземлен в соответствии с ГОСТ 12.2.007.0-75.
Сброс газовой смеси при работе газоанализатора должен осуществляться за пределами помещения.
При эксплуатации баллонов со сжатым газом должны соблюдаться требования действующих "Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением".
При работе с газоанализатором должны соблюдаться требования действующих "Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей".
При эксплуатации газоанализаторов, предназначенных для анализа газовых смесей с содержанием кислорода более 23%, должны выполняться следующие требования:
Содержание жировых загрязнений внутренней поверхности газового тракта не должно превышать 500 мг/м2.
Сброс газовой смеси должен осуществляться в отдельный коллектор.
Для работы со смесями должно применяться кислородное оборудование.
Если параметры анализируемой газовой смеси не соответствуют приведенным выше, то необходимо применять следующие вспомогательные устройства:
объемный фильтр (ФО) для очистки газовой смеси от крупнодисперсной пыли;
объемный фильтр осушитель (ФО-О) для снижения влагосодержания газовой смеси;
холодильник ХК-З для охлаждения газовой смеси и снижения ее влагосодержания;
побудитель расхода ПЗ для обеспечения необходимого расхода газовой смеси через газоанализатор;
блок пробоподготовки для очистки газовой смеси, снижения ее влагосодержания и обеспечения необходимого расхода.
Перечисленные вспомогательные устройства не входят в состав газоанализатора, а поставляются изготовителем по отдельному заказу.
Газоанализатор должен устанавливаться во взрывобезопасном помещении. Воздух в помещении не должен содержать коррозийно-активных примесей.
Газоанализатор должен быть защищен от местных перегревов. Не рекомендуется устанавливать газоанализатор в местах, имеющих сильные источники света, так как при этом ухудшаются условия визуального отсчета показаний по цифровому табло.
Монтаж линий сигнализации производится в соответствии с правилами, действующими на объекте. Рекомендуется при монтаже использовать экранированный кабель, экран которого необходимо заземлить. Кабель необходимо подключать к разъему "СИГН." через ответную часть из комплекта ЗИП.
В случае применения дополнительного показывающего прибора необходимо к разъему "ВЫХОД" газоанализатора подсоединить ответную часть из комплекта ЗИП и подключить показывающий прибор экранированным проводом с сечением не менее 0,15 мм2. Экран является общим проводом электрической системы газоанализатора.
Электрическое сопротивление изоляции газоанализатора - не менее 40 МОм.
Технические характеристики
Основные технические данные приведены в табл. 1.
Таблица 1
| Наименование измеряемого компонента | Диапазон измерений объемной доли, % | Предел допустимой основной приведенной погрешности, % | Наименование анализируемой среды |
| Водород | 0–1 | ±5 | Водород–азот |
| 0–2 | ±4 | ||
| 0–3; 0–5; 0–10; 50–100; 60–100; 80–100; 90–100; 95–100 | ±2,5 или ±5 | ||
| 0–20; 0–30; 0–40; 0–50; 0–60; 0–80; 0–100 | ±2 или ±5 | ||
| Водород | 0–1 | ±10 | Водород–воздух |
| 0–2; 0–3 | ±4 | ||
| 90–100 | ±2,5 или ±5 | ||
| Водород | 0–1; 0–2; 0–3 | ±5 | Водород–кислород |
| Кислород | 0–1; 0–2; 0–3 | ±5 | Кислород–водород |
| Двуокись углерода | 0–50; 40–100; 90–100 | ±5 | Двуокись углерода–азот |
| Кислород | 0–1; 0–2 | ±5 | Кислород–гелий |
| Азот | 0–20; 80–100 | ±4 | Азот–гелий |
| 0–40; 0–60; 60–100 | ±2,5 или ±5 | ||
| Водород | 0–0,5; 0–1 | ±5 | Водород – двуокись углерода (10%) – кислород (2%) – азот (остальное) |
Предел допустимой вариации показаний равен 0,5 предела допустимой основной приведенной погрешности.
Калибровка газоанализатора по ПГС № 1 и № 3 один раз в 30 сут.
Предел допустимого времени установления показаний 30 с для газоанализаторов, измеряющих содержание водорода, азота, кислорода и 90 с для остальных газоанализаторов.
Предел допустимой дополнительной погрешности при изменении температуры окружающего воздуха от 5 до 50°С на каждые + 10°С от температуры определения основной приведенной погрешности равен 0,5 предела допустимой основной приведенной погрешности.
Предел допустимой дополнительной погрешности при изменении давления анализируемой газовой смеси от 70 до 130 кПа от давления смеси при калибровке газоанализатора равен 0,5 предела допустимой основной приведенной погрешности.
Предел допустимой дополнительной погрешности при воздействии синусоидальной вибрации частотой от 1 до 60 Гц ускорением 4,9 м/с2 равен 0,5 предела допустимой основной приведенной погрешности.
Газоанализатор обеспечивает включение внешних сигнальных цепей по четырем независимым каналам в виде замыкания контактов реле при достижении выходным сигналом четырех заданных уровней в пределах от 5 до 90% диапазона измерений.
Погрешность срабатывания сигнализации в рабочих условиях эксплуатации не превышает 0,5 предела допустимой основной приведенной погрешности.
Газоанализатор изготовляется с уровнями срабатывания сигнализации, указанными в табл. 2, если их значения не оговорены потребителем при заказе.
Таблица 2
| Наименование канала сигнализации | Значение уровня срабатывания сигнализации в процентах разности между пределами измерений |
| Сигнализация 1 | 60 |
| Сигнализация 2 | 20 |
| Сигнализация 3 | 40 |
| Сигнализация 4 | 80 |
Допустимые токи и напряжения через контакты реле (нагрузка по каждому каналу цепей сигнализации) приведены в табл. 3.
Таблица 3
| Допустимый ток, А | Допустимое напряжение, В | Вид нагрузки | Род тока |
| 1 | 6–30 | Активная | Постоянный |
| 0,1–0,3 | 6–250 | ||
| 0,2–0,5 | 6–115 | 50–1100 Гц | |
| 0,1–0,25 | соs j ? 0,3 |
Газоанализатор имеет унифицированный выходной сигнал 0-5 или 4-20 мА. Сопротивление нагрузки не более 2,5 кОм для выходного сигнала 0-5 мА или 0,5 кОм для выходного сигнала 4-20 мА.
Электрическое питание газоанализатора осуществляется переменным однофазным током с напряжением 220-+ В частотой (50+1) или (60+2) Гц.
Время прогрева газоанализатора 30 мин.
Потребляемая газоанализатором мощность в пределах от 15 до 30 В·А.
Габаритные размеры газоанализатора не более 250x350x140 мм.
Масса газоанализатора - не более 9 кг.
Норма средней наработки на отказ не менее 20 000 ч.
Средний полный срок службы не менее 10 лет.
Принцип действия газоанализатора основан на использовании зависимости теплопроводности анализируемой газовой смеси от содержания в ней измеряемого компонента, так как его теплопроводность значительно отличается от теплопроводности остальных компонентов.
Чувствительным элементом газоанализатора является нагреваемый электрическим током терморезистор, находящийся под постоянным воздействием анализируемой газовой смеси. Изменение теплопроводности анализируемой газовой смеси, вызванное изменением содержания измеряемого компонента, приводит к изменению теплоотдачи с поверхности терморезистора и его сопротивления.
Общий вид газоанализатора, его электрическая функциональная схема приведены соответственно на рис. 1, 2.
Газоанализатор типа ГТВ-1101-М:
а - общий вид, габаритные, установочные и присоединительные размеры:
1 - передняя панель;
2 - переключатель "СЕТЬ";
3 - индикатор "СЕТЬ";
4 - индикаторы "СИГНАЛИЗАЦИЯ 1" (2; 3; 4);
5 - уголок крепления;
6 - цифровое табло;
7 - резистор " D";
8 - резистор "О";
9 - разъем "ВЫХОД";
10 - корпус;
11 - штуцеры "ВХОД, ВЫХОД";
12 - сетевой предохранитель;
13 - разъем "СЕТЬ";
14 - вывод заземления;
15 - разъем "СИГНАЛИЗАЦИЯ";
б - разметка отверстия на панели щита управления для крепления газоанализатора
Электрическая функциональная схема газоанализатора:
1 - устройство преобразования (A1);
2 - источник питания БЧЭ (Д1; V3);
3 - блок чувствительных элементов (БЧЭ);
4 - датчик температуры (R1, 2, 3, 4);
5 - сумматор 1 (Д2.1);
6 - предварительный усилитель 1 (Д5);
7 - инвертор (Д22);
8 - сумматор 2 (Д6);
9 - сумматор 3 (Д3);
10 - усилитель (Д8);
11 - умножитель (Д4);
12 - линеаризатор (Д9.1; Д9.2; U);
13 - повторитель (Д11);
14 - преобразователь U/J (Д1; U5; U6);
15 - регистратор;
16 - согласующий усилитель (Д7.2; Д12);
17 - устройство индикации (A3);
18 - устройство питания и сигнализации (A2);
19 - задатчик 1 (R15);
20 - компаратор 1 (Д6; U15; U16; K1);
21 - задатчик 2 (R18);
22 - компаратор 2 (Д7; U17; U18; K2);
23 - задатчик 3 (R29);
24 - компаратор 3 (Д8; U27; U28; K3);
25 - задатчик 4 (R32);
26 - компаратор 4 (Д9; U29; U30; K4);
27 - схема формирования напряжений
Газоанализатор состоит из следующих основных узлов: блока чувствительных элементов; устройства преобразования; устройства питания и сигнализации; устройства индикации; силового трансформатора.
Газоанализатор имеет металлический пылезащищенный корпус (см. рис. 1), который состоит из кожуха, промежуточной и задней панели, соединенных между собой стяжками, передней панели. На нижних стяжках крепится шасси, на котором установлены блок чувствительных элементов, плата устройства питания и сигнализации, плата устройства преобразования.
На промежуточной панели устанавливаются планка с единичными индикаторами, плата устройства индикации, резисторы "О" и " D", переключатели "СЕТЬ".
На переднюю панель выведены:
единичные индикаторы "СИГНАЛИЗАЦИЯ 1"..., "СИГНАЛИЗАЦИЯ 4", информирующие о включении каналов сигнализации;
единичный индикатор "СЕТЬ" для индикации наличия сетевого напряжения;
цифровое табло для индикации значения содержания измеряемого компонента в анализируемой газовой смеси;
переключатель "СЕТЬ" для включения газоанализатора;
резисторы "О" и " D" для корректировки показаний газоанализатора в начале и в конце диапазона измерений;
резисторы "1" и "2" для регулирования уровней срабатывания сигнализации при снижении содержания измеряемого компонента в смеси (мало), "3 D" и "4 D" для регулировки уровней срабатывания сигнализации при повышении содержания измеряемого компонента в смеси (много).
Переключатели, резисторы на передней панели закрыты съемными крышками.
На заднюю панель выведены:
штуцера "ВХОД", "ВЫХОД" для подачи и отвода анализируемой газовой смеси;
вывод заземления "";
сетевой предохранитель "1 А";
разъемы "СЕТЬ" для подключения газоанализатора к сети питания, "ВЫХОД" для подключения дополнительных измерительных приборов, "СИГН." для подключения кабеля сигнализации.
На внутренней стороне задней панели крепится силовой трансформатор.
Блок чувствительных элементов (см. рис. 2) измерительного первичного преобразователя состоит из четырех терморезисторов, включенных в мостовую схему. Терморезисторы (измерительные элементы) R1, R4, включенные в противоположные плечи моста, омываются анализируемой газовой смесью. Терморезисторы (чувствительные элементы) R2, R3 находятся в запаянных стеклянных ампулах, заполненных газовой смесью. Для диапазонов измерений, нижний предел которых не равен нулю (80-100, 90-100% и т.д.), ампулы заполняются газовой смесью с содержанием измеряемого компонента, равного верхнему пределу измерения. При этом выходной сигнал мостовой схемы близок к нулю при пропускании через газоанализатор газовой смеси такого же состава. Для всех диапазонов измерений, начинающихся с нуля, ампулы заполняются неизмеряемым компонентом анализируемой газовой смеси. Различие в заполнении ампул налагает определенные требования на порядок проведения калибровки газоанализатора.
Выходной сигнал мостовой схемы блока чувствительных элементов (измерительный сигнал) поступает в устройство преобразования на вход предварительного усилителя 1, построенного на микросхеме D5. Сигнал существенно зависит от изменений температуры окружающей среды, что вносит в результат измерений значительную погрешность. В газоанализаторе контроль изменений температуры окружающей среды осуществляется с помощью датчика температуры в составе терморезисторов R1, R2, R3, R4.
После предварительного усиления измерительный сигнал через сумматор 2 (микросхема D6) и усилитель (микросхема D8) поступает на первый вход умножителя (микросхема D4). Сигнал с выхода датчика температуры через сумматор (микросхема D2.1), инвертор (микросхема D2.2) и сумматор 3 (микросхема D3) поступает на второй вход умножителя, где осуществляется компенсация мультипликативной составляющей погрешности измерительного сигнала от температуры.
С помощью переменного резистора R18 осуществляется компенсация аддитивной составляющей погрешности измерительного сигнала от изменения температуры.
С помощью переменных резисторов R1 "0" и R2 "" осуществляется установка нуля и чувствительности газоанализатора.
С помощью переменного резистора R21 осуществляется в сумматоре 1 компенсация влияния сигнала, пропорционального температуре окружающей среды от концентрации измеряемого компонента. В сумматоре 3 осуществляется сложение напряжения источника питания БЧЭ с сигналом, пропорциональным температуре окружающей среды. С выхода умножителя сигнал поступает на вход линеаризатора, построенного на микросхемах D9.1, D9.2 и транзисторе V. После преобразования сигнал поступает: на преобразователь напряжения в ток; через согласующий усилитель (микросхемы D7.2, D12) на устройство индикации; через повторитель (микросхема D11) на устройство питания и сигнализации.
Преобразователь напряжения в ток построен на микросхеме D10 и транзисторах V5, V6. На выходе преобразователя формируется сигнал постоянного тока 0-5 или 4-20 мА.
В устройстве индикации сигнал преобразуется аналогоцифровым преобразователем (микросхема D1) в цифровую форму и выводится на цифровое табло (знаковые индикаторы Н1-Н4).
В устройстве питания и сигнализации сигнал поступает на входы компараторов четырех независимых каналов, которые формируют выходные дискретные сигналы логической "1" (канал включен) и логического "О" (канал выключен) при достижении содержания измеряемого компонента в анализируемой смеси заданных уровней. Компараторы выполнены на микросхемах D6...D9, транзисторах V15-V18 и V27-V30, реле К1-К4. При помощи задатчиков 1-4 (резисторы R15, R18, R29, R32) устанавливаются значения уровней срабатывания сигнализации.
Каналы 1, 2 (СИГНАЛИЗАЦИЯ 1, СИГНАЛИЗАЦИЯ 2) включаются при понижении содержания измеряемого компонента в анализируемой смеси от заданного уровня. Каналы 3, 4 (СИГНАЛИЗАЦИЯ 3, СИГНАЛИЗАЦИЯ 4) включаются при превышении содержания измеряемого компонента заданного уровня. Одновременно с включением канала загорается соответствующий единичный индикатор на лицевой панели. В качестве коммутирующего устройства используются контакты реле К1-К4.
Схема формирования напряжения питания обеспечивает напряжения постоянного тока +5 В, +15 В, +24 В для питания электрической схемы газоанализатора.
Стабилизатор напряжения +15 В выполнен на выпрямительном мосте V1 и микросхеме D1, стабилизатор напряжения -15 В - на выпрямительном мосте V2 и микросхеме D2, стабилизатор напряжения +5 В - на приборе выпрямительном V4 и микросхеме D3.
Стабилизатор напряжения +24 В выполнен на выпрямительном мосте V3.
Схема внешних электрических соединений газоанализатора приведена на рис. 3.
Схема внешних электрических соединений газоанализатора:
1 - устройство преобразования;
2 - устройство питания и сигнализации;
3 - устройство индикации;
4 - блок чувствительных элементов
В комплект поставки входят: изделие в количестве согласно заказу, вспомогательные устройства (по отдельному заказу), техническое описание и инструкция по эксплуатации, паспорт, ЗИП.
Характеристики Электротехнического оборудования
Характеристики станков
Характеристики КПО
Характеристики импортного оборудования
Характеристики насосного оборудования
Марки стали и сплавов
Прочее оборудование
