Поверка газоанализатора. Эксплуатация и поверка газоанализаторов

Качество и надежность работы промышленных газоанализаторов в значительной мере зависят от способа отбора пробы и соблюдения требований к характеристикам газа, поступающего в приемник газоанализатора. Эти требования относятся к температуре, давлению, расходу и влажности газа, наличию в нем механических, агрессивных и других примесей.

Отбираемая проба газа должна быть представительной, т.е. по своему составу подходящей для усредненного состава газов в соответствующих сечениях технологических объектов. В связи с этим отбор проб из трубопроводов должен производиться в сечениях с установившимся потоком, удаленных от местных сопротивлений. Не рекомендуется производить отбор из нижних точек трубопровода, в которых могут собираться механические примеси и влага. Если газы содержат частицы золы, угольную и другую пыль, то для отбора пробы используются керамические фильтры, вводимые в измеряемую среду. Вблизи точек отбора не должно быть ввода технологических потоков, создающих пространственный градиент концентраций, а также устройств, через которые возможен подсос воздуха или других газов.

Так, при анализе с помощью термомагнитного газоанализатора топочных газов на содержание O₂, характеризующего избыток подаваемого в топку воздуха, отбор пробы производится из трубы, шунтирующей конвективные поверхности нагрева. Газы в трубу поступают после пароперегревателя, а возвращаются в газоход после воздухоподогревателя. В этом случае подсосы воздуха, имеющие место в конвективных поверхностях нагрева, не влияют на состав анализируемого газа. Измерение указанного параметра упрощается при использовании циркониевого электрохимического кислородомера, вводимого в виде зонда в газоход котла после пароперегревателя.

Для подготовки пробы газа и ее транспортировки через газоанализатор применяются вспомогательные устройства, которые разделяются на газоотборные, редуцирующие, охлаждающие, очистные, просасывающие и др. Набор этих устройств, входящих в состав газоанализатора, зависит от типа последнего, состава и параметров анализируемого газа. В качестве примера на рис. 1 представлена схема установки приемника термомагнитного кислородомера.

Рис. 1. Схема установки приемника кислородомера:

1 — керамический фильтр; 2 — холодильник; 3 — конденсат; 4 — фильтр тонкой очистки; 5 — электронасос; 6, 9 — вентиль; 7 — контрольный фильтр; 8 — ротаметр; 10 — напоромер; 11 — блок контроля; 12 — кислородомер

Наиболее распространенным устройством, служащим для отбора пробы, является керамический фильтр 1. Он вводится в поток газа, имеющего температуру до 500 °С, содержание пыли до 20 г/м³, и может обеспечить расход газа через установку до 0,8 л/мин. При использовании водяного охлаждения фильтра температура газов в точке отбора может достигать 1700 °С. Нижняя граница температур газов в точках отбора определяется возможностью образования при конденсации жидких частиц, забивающих поры фильтра. Для защиты от механического истирания частицами золы керамический фильтр 1 закрывается стальным щитком.

Наклон газоотводящей трубки обеспечивает отток конденсата, а наличие на ее конце пробки — возможность периодической продувки фильтра, которая производится сжатым воздухом при закрытом кране.

При повышенных температурах газов газоанализатор снабжается холодильником 2, обеспечивающим также снижение влажности анализируемого газа. Конструкция холодильника зависит от температуры и состава газа. При температуре газов 400...600 °С используются прямоканальные холодильники, в которых охлаждающая вода снаружи омывает трубку, по которой протекает газ. В змеевиковых холодильниках трубка свернута спиралью. В нижней части холодильника имеется полость для сбора конденсата 3, сливающегося в дренаж с использованием гидрозатвора. В холодильнике 2, изображенном на рис. 1, применяется комбинированный охладитель, нижняя его часть, заполненная железными стружками, служит для сбора конденсата и удаления сернистого газа.

Установки газоанализаторов обычно содержат несколько фильтров, предназначенных для очистки газа от механических частиц, капелек влаги и неопределяемых компонентов. Таким образом, установка, представленная на рис. 1, помимо керамического фильтра 1 для удаления мелких механических частиц включает в себя тканевый фильтр тонкой очистки 4 и контрольный 7.

Для осушки газа служат фильтры, заполненные гранулами хлористого кальция, или силикагеля. Удаление неопределяемых компонентов производится химическими фильтрами или с помощью печей дожигания. Для поглощения сероводорода фильтр заполняется болотной рудой, диоксид углерода удаляется поглотителем ХПИ, а хлор — активированным углем. Водород сжигается в электрических печах дожигания.

На рис. 1 элементы 5—9 объединены в блок контроля 11 и предназначены для прососа газа через установку, контроля и поддержания постоянства его расхода и давления. Ротаметром 8 измеряется расход газа, регулируемый вентилем 9. Требуемое давление в линии устанавливается вентилем 6 и контролируется напоромером 10, побудителем расхода служит электронасос 5.

Перечисленные вспомогательные элементы типизированы и входят в состав блоков регулировки и фильтрации типа Б, модификации которых различаются набором фильтров. Расход газа через блок регулировки и фильтрации достигает 8 л/мин.

Для газоанализаторов, работающих в системах автоматического регулирования, важной характеристикой является запаздывание показаний. Для того, чтобы у газоанализатора показания новой концентрации установились в пределах основной погрешности, необходима в среднем двух — пятикратная смена внутреннего объема в установке от точки отбора давления до приемника кислородомера 12. В связи с этим последние вместе с вспомогательными устройствами размещают вблизи технологических объектов. Чтобы уменьшить запаздывание показаний, повышают скорости анализируемого газа в линиях за счет байпасирования приемника газоанализатора. Сокращение длины газовых линий и уменьшение запаздывания может быть получено также за счет отбора газа из петель, шунтирующих участки технологических объектов.

Поверка показаний газоанализаторов производится с помощью образцовых газовых смесей, заключенных в баллоны и прилагаемых к газоанализаторам.