Эксплуатация анализаторов состава жидкостей и их вспомогательных устройств

Анализаторы состава жидкостей в большей мере, чем другие первичные приборы, требуют правильного выбора точек отбора проб, жесткого соблюдения условий транспортировки и подготовки пробы, квалифицированного и своевременного проведения технического обслуживания, предусмотренного документацией на анализаторы и вспомогательные устройства.

Первичные преобразователи, рассмотренных анализаторов жидкостей, при соответствующих параметрах среды по температуре и давлению могут вводиться непосредственно в технологические объекты. К их числу относятся магистральные и погружные преобразователи кондуктометров, рН-метров. Хотя при этом отсутствуют помехи, вызванные транспортировкой и подготовкой пробы, тем не менее и в этом случае возможно получение непредставительных результатов измерения. Они вызываются неоднородностью состава жидкости по высоте резервуара или сечению трубопровода. Последнее более вероятно при ламинарном течении потока, чем при турбулентном. Наличие температурного градиента по длине и высоте резервуара, размещение преобразователей вблизи точек ввода потоков также может быть причиной отклонений показаний от действительных значений измеряемых величин. Все сказанное распространяется на правила установки отборных устройств, с помощью которых анализируемая жидкость выводится из трубопровода или резервуара. Поскольку параметры и состав отбираемых жидкостей могут быть самыми разнообразными, набор существующих вспомогательных устройств обеспечивает снижение температуры и давления, очистку пробы от механических и мешающих примесей, создание постоянного расхода.

Отборные устройства. Для отбора пробы гомогенной среды, движущейся в трубопроводе, применяется трубчатый зонд, схема которого для отбора пробы перегретого пара представлена на рис. 1, а. Трубка со скосом 45° навстречу потоку имеет глубину погружения до 20 мм. С увеличением глубины погружения растут механические усилия, действующие со стороны потока на зонд.

Рис. 1. Схема трубчатого (а) и щелевого (б) зондов

При необходимости усреднения пробы по сечению трубопровода используются щелевые зонды (рис. 1, б). Отбор осуществляется с помощью отверстий в трубке, их общее сечение составляет половину сечения трубки зонда. Для отбора представительной пробы скорости движения среды в зонде и в трубопроводе должны совпадать. При анализе состава насыщенного пара отбор необходимо проводить в таком сечении трубок, где не проявляется эффекта сепарации влаги стенками. Это требование объясняется тем, что концентрации примесей в паровой и жидкой фазах различны и требуется производить отбор усредненной пробы.

В качестве таких сечений выбираются трубопроводы на выходе барабанов котлов, сепараторов или сечения с высокими скоростями движения пара, где эффект сепарации влаги стенками не наблюдается. Для получения искусственной высокой скорости движения пара в месте расположения зонда используются трубы Вентури. Зонд устанавливается после суженной части трубы, где влажность пара выравнивается по сечению в результате отрыва пленки влаги от стенок трубопровода и дробления капель. Скорость пробы в зондах для насыщенного пара также должна совпадать со скоростью движения пара в трубопроводе.

Для первоначального отделения от анализируемой жидкости механических примесей используются сетчатые фильтры, окружающие отборную трубку. Для периодической очистки сетки предусматривается возможность пропуска через нее встречно направленного потока. Линии, через которые проба из отборного устройства поступает на вспомогательные устройства и анализатор, не должны иметь горизонтальных участков, чтобы в них не собирался шлам, газы. Минимальный угол наклона трубок в сторону продувочного вентиля или отстойника должен быть не менее 10°.

Материал линий определяется составом анализируемого вещества. Так, протекание процессов коррозии в линиях может уменьшить концентрацию кислорода в пробе по сравнению с исходной водой. В подобных случаях линии выполняют из коррозионно-стойких материалов. Для линий анализаторов жидкостей в основном используются бесшовные жесткотянутые и холоднокатаные трубы из стали 10 или бесшовные из нержавеющей стали с наружным диаметром 14...16 мм.

При анализе концентрации растворенных в воде или конденсате газов должна быть исключена возможность контакта пробы с атмосферой. Наличие последней может привести к погрешностям в оценке рН и электропроводности за счет десорбции СO₂ и NH₃ в воздух.

Устройства подготовки пробы. Для снижения давления пробы используют наборы дроссельных шайб, трубки с малым внутренним диаметром — ламинарные дроссели, регулировочные вентили. При анализе пара на содержание кремнекислоты холодильники должны размещаться перед дросселем, так как при снижении давления наблюдается выделение кремнекислоты и в анализаторы попадает обедненная проба. Таким образом, результаты анализа могут зависеть от взаимного расположения вспомогательных устройств, что следует учитывать при их компоновке.

Для снижения температуры пробы используются змеевиковые противоточные холодильники с расходом охлаждающей воды до 300 л/ч. В число устройств подготовки пробы могут входить сепараторы для удаления растворенных газов и различного рода фильтры для удаления механических и мешающих примесей. Так, при измерении удельной электропроводности конденсата, содержащего растворенный аммиак и гидразин, используют предвключенный Н-катионитовый фильтр. В кондуктометрических кислородомерах применяется предвключенный фильтр смешанного действия.

При отборе проб жидкостей или пара, находящихся под давлением, побудителей расхода не требуется, поскольку среды движутся самотеком и производится только стабилизация их расхода вследствие использования сосудов с перетоком, называемых напорными.

В анализаторах жидкостей используются разнообразные побудители расхода: диафрагменные, ротационные, перистальтические. Визуальный контроль за постоянством расхода обычно осуществляется ротаметрами.

Применяются два способа размещения анализаторов на технологических объектах. В одном случае анализаторы размещаются на минимальном расстоянии от точек отбора проб, что обеспечивает малое запаздывание и снижение погрешностей, обусловленных передачей пробы по длинным линиям. При этом приборы находятся в разных точках технологических объектов, на них влияют меняющиеся внешние воздействия, их обслуживание более трудоемко.

В другом случае, учитывая сложность анализаторов и их высокие требования к условиям и уровню эксплуатации, приборы размещают в специальном помещении с регулируемым микроклиматом. При этом используются проточные первичные преобразователи и автоматизированные системы подготовки пробы. Это повышает надежность и качество работы приборов, упрощает их обслуживание, хотя первоначальные затраты на установку приборов возрастают. На электростанциях приборы химического контроля пароводяного тракта энергоблоков обычно находятся в отдельном помещении. Наличие в микропроцессорных анализаторах интерфейсов RS-232, RS-485 позволяет создавать системы химического контроля, интегрированные в локальные сети электростанций.

На тепловых и атомных электрических станциях для подготовки проб используются устройства УПП (рис. 2).

Рис. 2. Схема устройства подготовки пробы:

1 — пробоотборный зонд; 2 — запорный вентиль; 3 — холодильник; 4 — регулировочный вентиль; 5 — набор дроссельных шайб; 6 — водяной холодильник; 7 — электромагнитный клапан; 8 — бачок постоянного уровня; 9 — термоограничитель

Из пробоотборного зонда 1 анализируемая проба последовательно проходит следующие устройства: запорный вентиль 2, холодильник 3, регулировочный вентиль 4, набор дроссельных шайб 5, водяной холодильник 6, электромагнитный клапан 7, бачок постоянного уровня 8. Температура в бачке измеряется контактным термопреобразователем, при достижении 40 °С термоограничитель 9 сигнализирует о превышении температуры и закрывает клапан 7, прекращая подачу пробы в анализатор. Комплект устройств УПП-ТП (НПП «Технопри- бор») обеспечивает подачу пробы до 100 л/ч с температурой не более 40 °С и давлением 0,16 МПа.

Автоматический химический контроль теплоносителя первого контура АЭС с реакторами ВВЭР затруднен высоким уровнем радиоактивности, значительным количеством растворенного водорода и азота, высокой концентрацией борной кислоты. Отбор и подготовка проб для анализаторов химического контроля теплоносителя второго контура АЭС с реакторами ВВЭР не имеет особенностей по сравнению с тепловыми станциями сверхкритического давления.

Отбор и подготовка пробы при химическом контроле теплоносителя в реакторах РБМК производятся так же, как на тепловых электростанциях. Отличие состоит в том, что выпар из бачка постоянного уровня УПП направляется в систему газовых сдувок. Техническое обслуживание и ремонт анализаторов осуществляются в соответствии с действующими на АЭС правилами.