Самостійна робота студентів №10 Характеристика газоаналізаторів

Газоаналізатори та їх характеристика. На стаці­онарних пунктах спостереження за забрудненням атмо­сферного повітря (ПСЗ) найчастіше використовують га­зоаналізатори (прилади для визначення якісного та кількісного складу газової суміші), які дають змогу в автоматичному режимі визначати і записувати на діа­грамну стрічку концентрації певних речовин протягом доби. Найчастіше використовують газоаналізатори різних типів для визначення діоксиду сірки, оксиду вуглецю, оксидів азоту, вуглеводнів і озону.

Газоаналізатор ГКП-1. Автоматичний кулонополя-рографічний газоаналізатор ГКП-1 призначений для виявлення в повітрі концентрації діоксиду сірки. Ос­новним його елементом є датчик, що містить такі вузли:

— систему забору й очищення повітря від пилу (забір­ний пристрій на корпусі датчика, протипиловий фільтр ФГ-6 на каретці, дві з'єднувальні фторопластові трубки);

- електрохімічну чарунку з оргскла (рис. 3.5);

1 — вхідний штуцер; 2 — електроди; 3 — штуцер для виходу повітря; 4 — відвід для зливу кислоти; 5 — порівнювальні електроди; 6 — задня стінка чарунки; 7 — верхня мітка рівня кислоти; 8 — камера для запас­ного електроліту; 9 — вертикальний канал для заливання кислоти (3 % або 5 % водний розчин H₂SО₄) та засипання електродної суміші (піролюзит с вугіллям); 10 — канал для засипання йоду (фракція 2—3 мм).

Рис. 3.5. Електрохімічна чарунка кулонополярографічного газоаналізатора

• систему підтримки постійної витрати ((50±4) л/год або (0,83±0,07) л/хв.), що забезпечує прокачування по­вітря через електрохімічну чарунку;

• систему термостатування, що забезпечує підтрим­ку всередині датчика постійної температури 18—20°С при роботі в зимових умовах.

Перед початком роботи необхідно перевірити справ­ність газоаналізатора. Після увімкнення його в мережу перемикач шкал встановлюють на діапазоні 0—10 мг/м³. При цьому можливі дві неробочі ситуації: зашкалювання стрілки потенціометра ліворуч, праворуч або встанов­лення на значеннях, близьких до крайніх праворуч (20—30 поділок). При зашкалюванні стрілки ліворуч необхідно поміняти місцями проводи робочого сигналу на затискачах чарунки, праворуч (датчик недавно за­правлений реактивами) — залишити працювати прилад на 24—36 год., встановивши перемикач в положення «КЗ». Потім слід перевірити значення витрат повітря, фонового струму, герметичність датчика, достовірність значень газоаналізатора, систему термостатування (у зимовий період).

При перевірці обсягу витрати повітря і герметичнос­ті датчика користуються заздалегідь відкаліброваним ротаметром, який під'єднують до вхідного штуцера на верхній кришці датчика. Якщо витрата нижче за нор­му, ротаметр приєднують до вихідного штуцера чарун­ки. Нормативна витрата повітря на вихідному штуцері і занижена на вхідному свідчать про порушення герметич­ності внаслідок неповного з'єднання каретки і корпусу датчика. Якщо на вихідному штуцері також виявлено за­нижену витрату повітря, потрібно приєднати ротаметр до вихідного штуцера тонкого очищення, від'єднавши по­вітровід. Нормативна витрата повітря свідчить про негерметичність системи «електрохімічна чарунка — фільтр грубого очищення», зумовлену посиленням опо­ру чарунки внаслідок забруднення отвору вимірюваль­ного електрода або фільтра грубого очищення при від­працюванні латунної стружки й осаду солі на ній. Ці де­фекти можна усунути, промивши електрод етиловим спиртом і дистильованою водою та перезарядивши фільтр грубого очищення. Якщо витрата повітря виявилася за­ниженою і на вході фільтра тонкого очищення, слід пе­ревірити, чи не забитий фільтр, чи немає тріщин в кор­пусі та ін. Не встановивши причин візуально, витрату повітря регулюють за допомогою регулювального гвин­та «Р» на корпусі СРГ-5.

Контроль «нуля» приладу (значення фонового стру­му) є важливим елементом експлуатації ГКП-1. Фоновий струм справного приладу по шкалі 0—1 мг/м³ повинен перебувати в інтервалі 3—30 поділок. При перевищенні 30 поділок (електрохімічна чарунка сильно забруднена) чарунку промивають і перезаряджають. Потім знов встановлюють «нуль».

Іноді внаслідок тривалої і безперервної роботи ГКП-1 чутливість електрохімічної чарунки погіршується, внаслідок чого занижуються значення концентрації діоксиду сірки в атмосферному повітрі. У цьому разі для перевірки справності приладу використовують дозатор діоксиду сірки (рис. 3.6), порівнюючи покази газоаналі­затора ГКП-1 з показами контрольного приладу або з ре­зультатами хімічного аналізу.

Підключивши за допомогою з'єднувальної трубки 9 дозатор до датчика ГКП-1, визначають «нуль» приладу.

1 — дифузійна чарунка (пробірка діаметром 20—30 мм, довжиною 100—200 мм, заповнена еквімолекулярною сумішшю кристалічних сульфіту натрію й щавлевої кислоти або насиченим водним розчи­ном діоксиду сірки); 2 — дозатор — вихідний скляний капіляр, що вводять у трійник під час подачі діоксиду сірки при перевірці прила­ду (дозатор забезпечує витрату повітря 5 мл/хв.); 3 — термостат; 4 — термометр; 5 — джерело стиснутого повітря (камера гумова); 6 — ручний насос; 7 — фільтр; 8 — газозмішуюча лінія; 9 — з'єднуваль­на трубка; 10 — заглушка, що встановлюється замість дозатора 2 після перевірки приладу.

Рис. 3.6. Дозатор діоксиду сірки

Спочатку це роблять при закритому заглушкою відводі трійника, а потім замість заглушки в газозмішувач вво­дять вихідний капіляр дозатора і через 15—20хв. вста­новлюють покази. Абсолютне значення концентрації визначають шляхом обчислення нуля. Дозатор поперед­ньо градуюють або контрольним приладом, або хіміч­ним методом.

Для градуювання дозатора хімічним методом (турбодиметричним) готують 5—7 пробірок з 5 мл поглинального розчину (пероксид водню або хлорат калію) в кожній. Капіляр від дозатора занурюють до самого дна в пробірку на 30—50 хв. У пробірку набирають 25—30 мкг діоксиду сірки. Відібрані проби аналізують і розрахову­ють середнє значення оптичної щільності. Розбіжність отриманих значень концентрації в 5—7 пробірках не повинна перевищувати ±15 % . За градуйованим графі­ком знаходять середню кількість діоксиду сірки в пробі (мкг) і визначають концентрацію в мкг/л або мг/м³ за формулою:

, (3.2)

де  — кількість газу, мкг; t — час відбору проби, хв.; 0,83 л/хв. — витрата повітря газоаналізатором.

Покази газоаналізатора, що перевіряється, не повинні бути нижчі від отриманих хімічним методом, в іншому разі електрохімічну чарунку необхідно перезарядити. Пе­ред перевіркою дозатор повинен бути увімкнений і працю­вати не менше 5—6 год. за безперервного пропуску повіт­ря, тобто в холостому режимі відповідно до регламенту.

При експлуатації газоаналізатора ГКП-1 необхідно своєчасно проводити профілактичні роботи. Для цього кожні 2—3 дні оглядають його ззовні, контролюють ну­льову лінію, корегують час просування стрічки. Один раз на тиждень дозаправляють чарунки електролітом, досипають суміш пиролюзита з вугіллям, перевіряють витрати повітря і правильність показників. Щомісяця, а влітку двічі на місяць, здійснюють:

— промивання допоміжних електродів і засипання свіжої суміші. Йод засипають маленькими порціями че­рез спеціальний канал доти, поки його шар не торкнеть­ся нижньої поверхні електрода, а дистильовану воду до­ливають в камеру із запасним електродом до верхньої помітки. Оскільки після цього фоновий струм може зрости, перевіряють нульове значення приладу. Якщо воно більше 20 малих поділок шкали «0—1», прилад вмика­ють вхолосту на кілька годин до зменшення нульового значення (перемикач поставити в положення «КЗ»). Піс­ля установки постійної нульової лінії необхідно перевіри­ти чутливість чарунки за допомогою дозатора;

— повне перезарядження чарунки і перевірка її фо­нового струму, перезарядження фільтра грубого очи­щення, профілактичний ремонт потенціометра.

Крім того, один раз у квартал перезаряджають фільтр тонкого очищення і промивають зовнішні і внутрішні за­бірні лінії розчином будь-якого синтетичного миючого засобу, гарячою водою, спиртом, холодною водою.

Концентрації діоксиду сірки, що вимірюють за до­помогою ГКП-1, записують на стандартній спеціаль­ній стрічці самописця. Для діапазону вимірювань 0—10 мг/м³ ціна поділки на стрічці дорівнює 0,01 мг/м³, для діапазону 10—100 мг/м — 0,1 мг/м³.

Для того щоб обробити стрічку самописця, її треба відрізати. На ній повинні бути зафіксовані: наймену­вання міста, номер поста спостережень, рік, місяць, число. Ці дані записуються у сітки, які вказують поча­ток доби, між ординатами в 24 або 01 год. Операції по обробці стрічки самописця і форма заповнення журналу аналогічні до таких процедур для ГМК-3.

Метрологічне обслуговування ГКП-1 здійснюється відповідно до вимог «Тимчасової інструкції по організа­ції обслуговування газоаналізатора ГКП-1 на мережі спостережень Держкомгідромету».