Авг 09 2006

ПРИБОРЫ ДЛЯ ОТБОРА И АНАЛИЗА ПРОБ ВОЗДУХА

Опубликовано в 16:20 в категории Одесский регион

ПРИБОРЫ ДЛЯ ОТБОРА И АНАЛИЗА ПРОБ ВОЗДУХА

А.В. Сахаров, В.А. Войтенко, С.Н. Городилов, А.А. Эннан

Физико-химический институт защиты окружающей среды и человека МОН и НАН Украины, г.Одесса

Важными элементами санитарно-химических исследований воздушной среды являются отбор и  анализ проб воздуха.

В настоящей статье представлены результаты разработок малогабаритных аспираторов с цифровой индикацией объема отобранной пробы и измерителя потенциалов ионселективных электродов (для анализа отобранной пробы).

Современные аспираторы, как правило, оснащены стеклянными ротаметрами, побудителем расхода и, все чаще, таймером. В реальных     условиях их эксплуатации из-за низкой степени автоматизации аспираторов, жестких требований к вертикальности расположения приборов, существенного влияния сопротивления накопительных элементов (фильтры, поглотители различного назначения и др.)  на величину погрешности объема отбираемой пробы воздуха требуется постоянный контроль оператора за положением поплавка ротаметра в процессе пробоотбора.

Преимущество разработанного ФХИЗОСиЧ аспиратора АУП-2м (табл.1): наличие тахометрического датчика расхода газо-воздушной смеси (ГВС), программируемого задатчика объема отбираемой пробы, устройства автоматического выключения канала после выполнения программы пробоотбора; автоматическое поддержание заданного объемного расхода при смене поглотителей при перепаде давления на накопительном элементе до 240 мм вод.ст. Последнее обеспечивается с помощью специального модуля поддержания частоты вращения тахометрического датчика (МПЧВТД).

Блок-схема измерительного канала приведена на рис. 1.

Процесс отбора проб ГВС полностью автоматизирован; оператору достаточно установить на соответствующем задатчике значение необхо-

димого для отбора объема пробы. Укажем, что текущая информация о ходе процесса пробоотбора отображается на цифровом табло аспиратора.

Рисунок 1 –  Блок-схема измерительного канала малогабаритного

                      аспиратора типа АУП-2м

МПЧВТД автоматически поддерживает величину заданного расхода, что значительно уменьшает погрешности, возникающие вследствие изменения сопротивления на входе побудителя расхода, как в течение цикла измерения, так и при смене типа поглотителей. При этом у оператора отпадает необходимость  постоянно следить за расходом и подстраивать его при смене типа поглотителей, что особенно важно при длительном отборе, например, проб мелкодисперсных аэрозолей.

Датчик влажности позволяет защитить воздушный тракт аспиратора от попадания в него поглотительных растворов при неправильном присоединении жидкостных поглотителей, что повышает надежность и долговечность побудителей расхода.

В соответствии с требованиями ГОСТ 17.2.601-86 к переносным аспираторам,  аспиратор АУП-2м оснащен универсальным блоком питания и может питаться как от сети переменного тока, так и от внешнего аккумулятора (=12 В). Встроенная система контроля за выходным напряжением исключает погрешности измерения расхода и объема пробы вследствие снижения напряжения питания. При недопустимом снижении напряжения (о чем извещается звуковым сигналом) побудители расхода аспиратора отключаются, при этом на табло аспиратора фиксируется  значение объема неотобранной пробы.

Таблица 1 – Технические    характеристики аспиратора АУП–2м

Число параллельных каналов отбора пробы

2

Расход воздуха по каналам (фиксированный)

0,5  и 2,0 дм3/мин.

Диапазон задания объема проб воздуха

1-999 дм3

Пределы допускаемой основной погрешности:

– в диапазоне (1 ¸ 5) дм3 (абсолютная)

– в диапазоне (5 ¸ 999) дм3 (относительная)

± 0,25 дм3;

±  5 %

Продолжительность отбора пробы

от 20 мин до 24 ч

Индикация значения отбираемого объема воздуха

цифровая

Питание

(~220) В, 50 Гц
(=12) 

Потребляемая мощность

³ 30 Вт

Габаритные размеры

(220 х 220 х110) мм

Вес

не более 3 кг

УСЛОВИЯ    ЭКСПЛУАТАЦИИ

Предельные  значения температуры окружающего воздуха

(– 10 °С ¸ + 50) °С

Предельные значения атмосферного давления

(630 ¸800) мм рт.ст.

Относительная влажность воздуха

до 98%

К дополнительным сервисным возможностям аспиратора относятся световая индикация и отключение прибора в случае аварийной ситуации, звуковая индикация и отключение прибора в случае низкого напряжения в сетях питания, возможность оперативной калибровки прибора с целью снижения погрешности измерения.

Лабораторные и производственные  испытания экспериментальных образцов аспираторов АУП-2м в условиях электролизного цеха и цеха пылеулавливания ОАО «Запорожский алюминиевый комбинат», проведенные в 2003–2005 г.г., показали, что основные относительные погрешности отбора заданного объема пробы при расходах воздуха 0,5 и 2,0 дм3/мин и изменении сопротивления нагрузки на входе прибора от 0 до 240 мм вод.ст.  не превышают ± 5 %, т.е. соответствуют требованиям ГОСТ 17.2.6.01-86 «Охрана природы. Атмосфера, Приборы для отбора проб воздуха населенных пунктов.– Общие технические требования».

Для определения концентрации анализируемого токсиканта в поглотительном растворе (а также, при необходимости, в сточных водах) на базе микроконтроллера AT90S8515 (ATMEL) разработан малогабаритный измеритель потенциалов (МИП), совместимый с различными типами и моделями ионоселективных электродов (рис.2, табл.2); в качестве входного усилителя применен специализированный Ultra-Low Bias Current Difet operational amplifier; электронный термометр реализован на специализированной микросхеме фирмы Texas Instruments.

Рисунок 2 – Структурная схема МИП

Результатами испытаний в ФХИ им.А.В. Богатского НАН Украины установлено, что сходимость результатов измерений в растворах  потенциалов электродных пар (на примерах измерения концентраций фторид-ионов, рН и ЭДС водных вытяжек из почв), полученных с помощью МИП, лучше, чем при использовании серийных иономеров. Отмечены и эксплуатационные  достоинства прибора – встроенный  микропроцессор автоматически рассчитывает и выводит на индикаторное табло прибора среднее арифметическое нескольких измерений  за время опыта (до 16), что облегчает считывание значений нестабильного потенциала, а наличие встроенного термометра позволяет наблюдать температуру исследуемого раствора параллельно с  измерением потенциала электродной  пары.

Таблица 2 – Технические  характеристики МИП

Диапазон входных  напряжений

± 2000,0 мВ

Диапазон измерения температуры  

(-10,0 ¸ +50,0)  °С:

Цена единицы младшего разряда при измерении:

- напряжения

- температуры

0,1  мВ,

0,1 °С;

Входной импеданс при измерении напряжения

не менее 1×1014 Ом;

Предел допускаемой основной абсолютной         погрешности измерения напряжения на границах диапазона

не более  ±0,5 мВ;

Предел допускаемой основной абсолютной

погрешности измерения температуры 

± 0,2 °С;

Напряжение питания МИП:

– сеть переменного тока  напряжением

– батарея (аккумулятор)

(220 ±22) В, 

9 В;

Диапазон рабочих температур МИП

 (-10 ¸ +40) °С.

    

Принципы и уровень схемотехнических  разработок, универсальность плат позволяет использовать рассмотренные (функционально независимые) приборы как самостоятельно, так и  в качестве отдельных узлов в газоанализаторах, основанных на принципе потенциометрии, в которых реализована функция пробоотбора [1,2].

1. Эннан А.А., Дзержко Е.К., Арабаджи В.Н. и др. Полуавтоматический газоанализатор фтористого водорода “Фторинг -1”//Завод. лаб. – 1988. – Т. 54, № 4. – С.20-22.

2. Эннан А.А., Дзержко Е.К., Арабаджи В.Н. Малогабаритный моноблочный газоанализатор фтористого водорода //Завод. лаб. – 1990. – Т. 56, № 1. – С.22-25.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.