4.Нормативные документы

ГОСТ 13320-81 «Газоанализаторы промышленные автоматические. Общие технические условия» распространяется на автоматические промышленные газоанализаторы, том числе газоаналитические преобразователи и газоаналитические приборы Государственной системы промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП), предназначенных для измерения содержания одного или нескольких компонентов в газовой смеси. Изготавливаемые газоанализаторы по техническим и метрологическим характеристикам должны соответствовать требованиям настоящего стандарта. В данном документе указаны методы испытаний (проверка функциональности) и требования по маркировке газоанализаторов.

Сертификация оборудования. Технические устройства, в том числе иностранного производства, применяемые на опасном производ­ственном объекте, подлежат сертификации на соответствие требовани­ям промышленной безопасности в установленном законодательством Российской Федерации порядке. Перечень технических устройств, применяемых на опасных производственных объектах и подлежащих сертификации, разрабатывается и утверждается в порядке, определяе­мом Правительством РФ (ст. 7 Федерального закона).

Сертификация технических устройств, для опасных производственных объектов служит снижению риска аварийных ситуаций в связи с возможностью использования некачественного оборудования. Сертифи­кацию технических устройств, применяемых на опасных производствен­ных объектах, проводят организации аккредитованные Госгортехнадзором, специально уполномоченные в области промышленной безопасности. Правила проведения сертификации устанавливаются Госгортехнадзором по стандартизации, метрологии и сертификации совме­стно с федеральным органом исполнительной власти, специально упол­номоченным в области промышленной безопасности. Технические устройства, применяемые на опасном производственном объекте, в про­цессе эксплуатации подлежат экспертизе промышленной безопасности в установленном порядке.

5. Методы испытаний

Согласно международным требованиям, в приборах для атмосферного мониторинга должны использоваться референтные либо эквивалентные методы измерений. Референтные методы – методы, принятые в качестве эталонных. Именно они позволяют получить наиболее корректные результаты. Эквивалентные методы используют для атмосферного мониторинга тех или иных газов с определенными оговорками и дополнительными требованиями.

Каждый газ поглощает инфракрасное излучение в своих, свойственных ему участках спектра, что связано с частотами собственных колебаний¹ атомов или ионов и отдельных струк­турных групп в молекуле, а также с вращением молекул. Наличие у газов колебательно-вращательных спектров поглощения объяс­няется тем, что атомы и ионы, образующие молекулы, могут коле­баться относительно друг друга с различными частотами, а вся молекула может вращаться с различными угловыми скоростями.

Способностью поглощать инфракрасную радиацию обладают газы, молекулы которых состоят из двух или большего числа различных атомов или ионов, т. е. все двухатом­ные или многоатомные газы.

В основу процесса измерения концентрации положен принцип инфракрасно-го поглощения, что позволяет получить высокую избирательность и малое время отклика при проведении измерений. Благодаря тщательной разработке электрон-ной и оптических схем прибора, “ОПТОГАЗ-500.4” позволяет проводить стаби-льные, точные измерения концентрации СО2.

Оптико-акустические газоанализаторы с газовой компенсацией, нося-щей спектральный характер. Оптико-акустический эффект состоит в следую-щем: при воздей­ствии на газ (находящийся в замкнутом объеме) прерывистым потоком инфракрасной радиации происходит пульсация температуры, а следо-вательно, и давления этого газа. Эта пульсация, воздейст­вуя на микрофон, вызы-вает «звучание» газа.

Осо­бенность этой схемы за­ключается в том, что по­глощение газом инфракрас­ной радиации в рабочей камере правого оптическо­го канала компенсирует­ся поглощением радиации определяемым компонен­том, которым заполнена специальная компенсаци­онная камера, помещенная в левом, сравнительном ка­нале газоанализатора..Толщина слоя газа в компен­сационной камере изме­няется за счет перемеще­ния в ней отражающего поршня, которое осущест­вляется через редуктор ре­версивным двигателем, уп­равляемым сигналом от усилителя. Таким образом, каждому значению концен­трации измеряемого, ком­понента в газовой смеси соответствует определен­ная длина слоя этого же компонента в компенсационной камере, вследствие чего поглощение инфракрасной радиации в обоих каналах носит одинаковый спек­трально-избирательный характер.

Инфракрасное излучение от двух источников направляется по двум каналам (рабочему и сравнительному), проходя при этом через обтюратор 5,который шесть раз в секунду прерывает оба потока одно­временно. Прерывис-тые потоки излучения проходят через фильтровые камеры 6 заполненные обычно данной смесью газа, из которой исключен анализируемый компонент. Наличие фильт­ровых камер обеспечивает уменьшение погрешности за счет возможного частичного наложения спектров поглощения анализируемой и не анализируемой составляющей газовой смеси. Далее поток радиации, направлен-ный по рабочему каналу, проходит ра­бочую камеру 7, через которую непре-рывно пропускается анали­зируемая газовая смесь. Анализируемая составляю-щая газа по­глощает часть энергии, определяемой поглощающей способностью этого газа. Остаток лучистой энергии после отражения от пла­стины 10 посту-пает в правую область луче приемника 13. Лучистый поток, проходящий по сравнительному каналу, после фильтровой камеры 6 попадает в компенсацион-ную камеру 8. Компенсацион­ная камера заполнена анализируемой составляю-щей смеси. На по­верхности этой камеры имеются окна из специального стекла (Li+F) 7 свободно пропускающего инфракрасные лучи. Внутри компенсационной камеры имеется отражательное зеркало, которое направляет лучистый поток в левую область луче приемника 13. Если в правую и левую области лучеприемника поступают различные по величине прерывистые потоки излучения, то конденсаторный микрофон 12, помещенный в луче приемнике, создает звуковой сигнал, который после усиления усилителем 15 воздействует на реверсив­ный двигатель 14. Реверсивный двигатель с помощью редуктора 11 перемещает отражательное зеркало 13 до тех пор, пока поток сравнительного канала не уравняется с потоком, поступающим в луче приемник по рабочему каналу. При равенстве этих потоков звучание микрофона прекращается. Перемещение отражательного зеркала внутри уравнительной камеры вызывает изменение ее объема, т. е. изменение пути движения газа, что приводит к изме-не­нию поглощения лучистой энергии. Одновременно с редуктором перемещает-ся движок реохорда 9 вторичного прибора 10.

Сигнал, развиваемый ОА-приемником, зависящий от содержания газа А в анализируемой смеси, компенсируется в сравнительном канале слоем газа А известной концентрации САк, причем толщина этого слоя в момент, когда амплитуда сигнала ОА-приемника равна нулю, является однозначной мерой искомого содержания газа А. В том случае, если объем компенсационной кюветы отделен от окружающей среды гибкой стенкой, причем сброс газа из рабочей кюветы после анализа происходит в окружающую среду, то осущест-вляется частичная компенсация влияния температуры и давления окружающей среды на показания газоанализатора. Погрешность ("Дельта"С/С)Р,Т, обусловле-нная одновременным изменением температуры Т на "Дельта"Т и атмосферного давления Р на "Дельта"Р, не превышает:

(1)

Следует подробнее рассмотреть вопросы, определяющие чув­ствительность и избирательность оптико-акустических газоанали­заторов.

Чувствительность оптико-акустического газоанализатора зависит от чувствительности лучеприемника, оптимальной длины рабочей камеры и чувствительности измерительной схемы.

Измерительная схема оптико-акустического газоанализатора с газовой

компенсацией:

1 — синхронный выпрямитель; 2 — синхронный двигатель; 3 — отражатель; 4 — излу­чатель; 5 — обтюратор; 6- фильтровые камеры; 7 — рабочая камера; 8 — компенсацион­ная камера; 9 — реохорд; 10 — отражающая пластина; 11 - лучеприемные цилиндры; 12 — конденсаторный микрофон; 13 — лучеприемник; 14 — реверсивный двигатель; 15—усилитель и блок питания; 16— стабилизатор; 17—электронный самопишущий прибор.

Чувствительность лучеприемника увеличивается с уменьше­нием пассивных объемов (объемы, в которых происходит погло­щение излучения) и не зависит в основном от длины лучеприемных цилиндров (часть лучеприемника, в которой происходит поглоще­ние излучения) и концентрации заполняющего газа.

Концентрация газов, заполняющих лучеприемник, подби­рается такой, чтобы обеспечить для каждого предела измерения максимальную чувствительность и равномерность шкалы.

Одновременное достижение максимальной чувствительности и равномерности шкалы в оптико-акустических газоанализаторах С оптической или электрической компенсацией неосуществимо и может быть выполнено только при схеме с газовой компенсацией.

Наиболее распространены газоанализаторы с газонаполненным оптико-акустическим приемником. Последний представляет собой герметичную камеру с окном, заполненную именно тем газом, содержание которого нужно измерить. Этот газ, поглощая из потока излучения определенную часть с характерным для данного газа набором спектральных линий, нагревается, вследствие чего давление в камере увеличивается. Посредством механического модулятора поток излучения прерывается с определенной частотой. В результате с этой же частотой пульсирует давление газа в приемнике. Амплитуда пульсации давления - мера интенсивности поглощенного газом излучения, зависящая от того, какая часть характерного излучения поглощается тем же газом в рабочей кювете. Другие компоненты смеси излучение на этих длинах волн не поглощают. Т. обр., амплитуда пульсации давления в приемнике излучения - мера количества определяемого компонента в анализируемой смеси, проходящей через рабочую кювету. Изменение давления измеряют обычно конденсаторным микрофоном или микроанемометром (датчиком расхода газа). Заменяя газ в приемнике излучения оптико - акустического газоанализатора, можно избирательно измерять содержание различных компонентов смесей.

Газоанализатор может эксплуатироваться в следующих условиях:

• диоксида углерода 0 - 2000 ppm

• предел основной погрешности измерений диоксида углерода ± 20%

• температура +5...+40 °С

• давление 84 - 106,7 кПа

• влажность до 95%

• расход газовой смеси 1,0 ± 0,2 дм3/мин

Межкалибровочный интервал - 6 месяцев.

Межпроверочный интервал - 1 год.

Состав

ОПТОГАЗ-500.4С : газоанализатор, держатель фильтров, комплект аэрозольных фильтров, руководство по эксплуатации, методика поверки, CD-диск с программным обеспечением .

Дополнительный: пылезащищенное исполнение корпуса

Внешний накопитель данных модель РД-256

Выбор метода и средств поверки зависит, как правило, от конкретного устройства и характеристик поверяемого газоанализатора.

Из существующих методов поверки газоанализаторов удобнее всего использовать метод поверки по стандартным образцам. В качестве стандартных образцов применяются газовые смеси известного состава – поверочные газовые смеси (ПГС). При поверке с применением ПГС сличают показания газоанализатора с паспортным значением концентрации измеряемого компонента в газовой смеси.

Вместо ПГС можно применять аттестованные имитаторы – физические эквиваленты. При методе физических эквивалентов вместо аттестованной газовой смеси с известной концентрацией измеряемого компонента используют имитатор – физический эквивалент того или иного физико-химического свойства анализируемой газовой смеси. Этот метод особенно важен при поверке газоанализаторов на особо токсичные и агрессивные газы и пары.

Поверку можно также проводить методом сличения с эталонным газоанализатором. При поверке с помощью эталонного газоанализатора сличают показания эталонного и рабочего прибора при измерении одной и той же газовой смеси, причем в качестве газовой смеси может использоваться и анализируемая среда. Этот метод мало распространен, так как отсутствуют переносные эталонные газоанализаторы.