Газовый анализатор не работает

VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2016

ВИДЫ, НЕИСПРАВНОСТИ И СПОСОБЫ ПРОДЛЕНИЯ СРОКА СЛУЖБЫ СЕНСОРОВ ДЛЯ ГАЗОАНАЛИЗАТОРОВ

К промышленным газоанализаторам предъявляют высокие требования надежности, так как такой прибор должен своевременно определить наличие или выброс газа в самых суровых условиях для данного оборудования. Но даже самое надежное устройство может выйти из строя по причине естественного износа компонентов, применение не качественных компонентов, нарушение условий эксплуатации газоанализаторов.

Причиной выхода из строя газоанализатора может являться: неисправности сенсоров; неисправности аккумуляторов и батарей; неисправности пробоотборного модуля или пробоотборного насоса; неисправности термопары измерения температуры дымовых газов; неисправности элементов, органов контроля и управления; которые, совместно с рассмотренными выше неисправностями сенсоров и встроенных химических источников электропитания, составляют 90-95% всех отказов в работе газоанализаторов.

Самой частой причиной выхода из строя газоанализатора является неисправность сенсоров. В связи с этим рассмотрим сенсоры, которые чаще всего используются в горной промышленности, а также выясним, почему сенсоры выходят из строя и как можно продлить срок их службы.

Сенсор – высокочувствительная составная часть датчика, предназначенная для регистрации и преобразования сигналов о нормированном изменении контролируемого параметра в электрические сигналы о нормированном изменении контролируемого параметра. Электрохимические сенсоры – это специальные устройства, в которых аналитический сигнал обеспечивается протеканием электрохимического процесса. Электрохимические сенсоры предназначены для количественного и качественного анализа химических соединений в газообразных и жидких средах.

В электрохимических сенсорах чувствительным является электрохимический элемент (ячейка). Первичные информационные сигналы об исследуемом явлении или объекте, возникают в виде изменения свойств этого элемента: разности потенциалов или электропроводности, электрического тока или вольтамперной характеристики, динамики их изменения. Физическая форма информационного сигнала и положена в основу классификации. В соответствии с этим электрохимические сенсоры разделяют на кондуктометрические, потенциометрические, амперометрические, вольтамперометрические и хроноамперометрические.

Термокаталитический метод детектирования продолжает оставаться основным способом контроля довзрывоопасных концентраций горючих газов и паров жидкостей в воздухе. В его основу положено каталитическое окисление молекул контролируемых веществ на поверхности чувствительного элемента термокаталитического сенсора и преобразованием выделяющегося тепла в электрический сигнал. Значение выходного сигнала сенсора определяется концентрацией контролируемого компонента (суммарной концентрацией для совокупности горючих газов и паров жидкостей), выражаемой в процентах к нижнему концентрационному пределу распространения пламени (НКПР).

Сенсор кислорода () – это электрохимический первичный преобразователь концентрации кислорода является двухэлектродной электрохимической ячейкой гальванического типа, которая преобразует содержащийся в газовой смеси (в воздухе) кислород в постоянный электрический ток. Сила тока, генерируемая сенсором, прямо пропорциональна парциальному давлению (концентрации) кислорода в воздухе. Сенсор кислорода предназначен для использования сигнализаторах и газоанализаторах кислорода.

Сенсор угарного газа (, окиси углерода, монооксида углерода) – это электрохимический первичный преобразователь концентрации угарного газа является трехэлектродной электрохимической ячейкой, которая преобразует содержащийся в воздухе угарный газ в непрерывный электрический сигнал. Сила тока, генерируемая сенсором, прямо пропорциональна концентрации угарного газа в воздухе.

Сенсор предназначен для использования в сигнализаторах и газоанализаторах угарного газа (окиси углерода, монооксида углерода) при следующих параметрах: температура воздуха: (–10 . + 50) ; относительная влажность воздуха: (20 . 95) %; атмосферное давление (80 … 120) кПа; не допускается эксплуатация сенсора в условиях, когда на его поверхности происходит конденсация водяного пара. Допускается эксплуатация сенсора при любой пространственной ориентации.

Сенсор метана (, сенсор пропана ) – это термокаталитический преобразователь концентрации метана и пропана предназначен для преобразования величины концентрации анализируемого газа в величину электрического напряжения. Преобразователи состоят из рабочего элемента (РЭ) и сравнительного элемента (СЭ), которые помещены в корпус из пористого материала. Принцип действия преобразователей основан на изменении электрического сопротивления каталитически активного РЭ, обусловленного выделением тепловой энергии при окислении анализируемого газа на РЭ. Выходным сигналом преобразователя является величина напряжения на выходе измерительного моста, которая пропорциональна концентрации метана в воздухе. Сенсор предназначен для использования в сигнализаторах и газоанализаторах при температуре воздуха — (–30 . + 50) .

Рис. 1. Внешний вид сенсора.

Отказ сенсоров (чувствительных элементов газоанализаторов) является самой частой неисправностью в работе газоанализаторов. Это связано с тем, что в сам принцип работы сенсоров (особенно электрохимических и термокаталитических) заложено постепенное расходование ресурса сенсора на протекание химических реакций внутри сенсора. Например, электрохимические сенсоры, особенно сенсор кислорода, начинают расходовать свой рабочий ресурс сразу же с момента их изготовления. Поэтому гарантированный производителем срок службы сенсора кислорода может колебаться от 1 года (например, для сенсора кислорода типа 2FO) до 3 и более лет (например, для сенсора кислорода DragerSensor O2 LS 6809630). Как правило, на упаковке электрохимических сенсоров или на них самих указывается дата, до которой производитель рекомендует их хранить. Эта особенность делает электрохимические сенсоры похожими на обычные батарейки, которые теряют свой заряд не зависимо от того, работают они или нет.

Для функциональной проверки работоспособности, калибровки и поверки приборов нужно использовать только специальные газовые смеси требуемых концентраций и другие специализированные средства (источники микропотоков, генераторы газовых смесей и т.д.).

Продлить срок службы сенсора можно с помощью установки граничных значений (окись азота) на минимальный уровень (определяется технологическим режимом), т.к. у сенсора имеется перекрестная чувствительность на газ . В корпусе сенсора установлен фильтр , который со временем теряет свою поглощающую способность и сенсор газоанализатора может выйти из строя. Это проявляется в суммировании сенсором газа и газа пропорционально степени износа фильтра , в результате, при наладке Вы можете не добиться нуля и наладка будет ошибочной. Необходимо, также установить и граничные значения сенсора газа на небольшое превышение необходимого уровня.

Продление срока службы сенсора возможно только вынув сенсор из газоанализатора на срок длительного перерыва в работе, к сожалению не во всех газоанализаторах можно совершить данную процедуру. Сенсор при этом, желательно хранить в холодильнике при температуре около +4 °C. Возобновление работы возможно только после прошествии не менее двух часов после установки сенсора в газоанализатор. Такая процедура дает возможность продлить срок службы сенсора примерно на 10-30%.

Список литературы:

Семёнов А.С., Шипулин В.С. Использование газоаналитических систем нового поколения для защиты рудника // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 6-3. – c. 480-484;

Источник

Основные неисправности и способы проверки и ремонта газоанализатора

Характер неисправности	Способ проверки и устранения
Прибор вяло реагирует на концентрации кислорода	Проверить плотность газового тракта приемника Заменить приемник из-за «старения» магнитной системы
Прибор имеет значительную погрешность измерения, не устраняемую резисторами R9 и R16 (соответственно «нуль» прибора и «диапазон измерений»)	Проверить проскок капельной влаги на чувствительные элементы R1 — R2 и R5 — R6 из-за плохой работы блоков подготовки газов (при работе прибора на отходящих и топочных газах в ко­тельных и т. д.). Проверить состояние резисторов R9; R16; замерить их сопротивления и сравнить с данными табл. 7.3. Замерить сопротивления чувствитель­ных элементов рабочего и сравнитель­ного мостов R5 — R8; R1 — R4 и срав­нить их с данными табл. 7.3
При исправности регистри­рующего прибора и обеспе­чения синфазности питания газоанализатор не реагирует на концентрацию кислорода и регулировку резисторов R9, R16	Проверить на обрыв сопротивление рабочего и сравнительного мостов приемника Проверить резисторы R9, R16 Проверить напряжение питания мо­стов приемника
При включении напряжения газоанализатор не работает	Проверить схему включения и заме­нить предохранитель; заменить или от­ремонтировать выключатель
При включении прибора из­мерительная стрелка дви­жется к одному из крайних положений	Разобрать приемник, проверить цело­стность чувствительных элементов и их соединений; при необходимости заме­нить приемник
При изменении концентра­ции кислорода прибор не ре­агирует	Проверить и устранить обрыв в цепях. Установить заданный расход (по риске на ротаметре)

Ремонт и наладка газоанализатора типа МН-5130. Наибо­лее простыми неисправностями являются: устранение неплот­ности газового тракта; настройка по ротаметру необходимого расхода контролируемого газа; подстройка показаний при­бора по поверочным газовым смесям (ПГС).

Неплотности газового тракта проверяют обмыливанием соединений газовых импульсных линий (накидных гаек, шту­церов, стыков и сварочных соединений). После устранения неплотностей газовую линию ставят на испытание под давле­ние с установкой образцового манометра и засечкой времени испытания. Величина падения давления не должна превы­шать 1 % за 10 мин испытаний.ТЕРМОКОНДУКТОМЕТРИЧЕСКИЕ ГАЗОАНАЛИЗАТОРЫ

Термокондуктометрические газоанализаторы серии ТП используют для опре­деления целого ряда газовых компонентов (водорода, кислорода, азота, метана, гелия и т. п. ).

Область применения приборов, их модификации и техни­ческие характеристики приведены в таблице.

Принцип действия газоанализатора ТП основан на измерении теплопро­водности определяемого газа в газовой смеси.

7. 5. Область применения и технические характеристики газоанализаторов типа ТП

Модифи­кация прибора	Измеряемый компонент	Диапазон показаний объемной концентра­ции, % об.	Класс точно­сти
ТП1120	Водород	60—100 80—100 90—100 95—100	2,5 2,5 2,5 2,5
ТП7102	Гелий	0—5 0—10 90—100 90—100	2,5 2,5 2,5
ТП5004	Кислород	0—0,5 0—1 0—5 0—10	2,5 2,5
ТП5005	Кислород в воздухе	0—0,5 0—1
ТП2301	Метан	0—100	2,5
ТП2220	Диоксид углерода	0—10 0—20 0—30 0—40 50—100 80—100 90—100 95—100	2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5
ТП4102	Азот в гелии	0—20 0—40 60—100 80—100	2,5 2,5

Интерферометр ШИ- 10

Представляет собой переносной прибор, предназначенный для определения содержания метана и углекислого газа в рудничном воздухе действующих проветриваемых горных выработок шахт, где максимальное содержание углекислого газа или метана (местные скопления) допускается до 6 об. %

Применяется для контроля рудничной атмосферы при ведении горноспасательных работ, в трубопроводах шахтных и дегазационных системах, в колодцах, промышленных котлах и резервуарах.

Конструкция прибора обеспечивает автоматическую установку газо-воздушной камеры из положения “контроль” в положение “измерение”; установку микровинтом интерференционной картины в нулевое положение.

Пределы измерения содержания газов в объемных долях, % 0 — 6

Предел допускаемой абсолютной погрешности измерения, % ± 0,2

Рабочие условия эксплуатации прибора:

— температура окружающей среды, 0С

— атмосферное давление, мм рт. ст. от -10 до + 40

Время одного определения, мин 0,5

Габаритные размеры, мм 115х54х186

Масса прибора без футляра, кг 1,45

13.3 Автоматизированные системы управления газовым хозяйством.

Наиболее часто в современном газовом хозяйстве применяют системыFloBoss. FloBoss, Flow Manager – это компактный и самодостаточный компьютер расхода на один поток, позволяющий выгодно заменить традиционные бумажные самописцы, широко используемые в газовой промышленности. Сбор и замена диаграмм требует затрат значительного количества времени, а их обработка требует финансовые ресурсы и увеличивает промежуток во времени между подачей газа и оплатой за него.
FloBoss собирает информацию о расходе газа в электронном виде и предоставляет исчерпывающие базы данных как по измеренным, так и по вычисленным параметрам, включая журналы событий . Может быть заархивировано до 15 точек с почасовым или суточным интервалами глубиной архива в 35 суток. Кроме того, дополнительная база данных для значений давления и температуры с интервалом записи в 10 минут позволит получить оператору подробную информацию о работе узла учета для эффективного им управления.
FloBoss устраняет все проблемы, связанные с бумажными самописцами, что приводит к меньшим потерям и отсутствию неучтенного газа, принося большую прибыль. Статическое и дифференциальное давления измеряются с точностью ±0.1% или ±0.075%. Ведется учет, как количества газа, так и его качества (калорийность) с учетом фактора сжимаемости. Прибор полностью соответствует требованиям стандарта API. FloBoss является компактным прибором, поэтому может быть смонтирован практически где угодно. Кроме того, он потребляет чрезвычайно мало электроэнергии, что позволяет ему работать почти целый месяц от встроенных аккумуляторов и при этом ежедневно передавать информацию о расходе в удаленную диспетчерскую. Достаточно лишь солнечной панели мощностью 2.5 Ватт, чтобы обеспечивать периодический подзаряд его аккумулятора.
FloBoss – это чрезвычайно стабильный и не требующий обслуживания прибор. После его пуска в работу потребуется лишь проведение периодических поверок. У него нет никаких движущихся частей, и он был создан для многолетней надежной работы. FloBoss включает ПИД регулирование, логическое и последовательное управление, карту ввода/вывода и дополнительный коммуникационный порт. Требования к солнечным панелям и аккумуляторам могут варьироваться в зависимости от метода опроса и географического положения прибора. Ответственность за организацию технического обслуживания (ТО) системы и ремонтов несет административно-технический персонал, за которым закреплены установки и сети. Объем ТО и ремонта определяется необходимостью поддержания работоспособного состояния оборудования, установок и сетей.

При ТО следует проводить операции контрольного характера: осмотр, надзор за соблюдением эксплуатационных инструкций, технические испытания и проверки технического состояния, а также некоторые технологические операции восстановительного характера:

Глава 14. Охрана труда при обслуживании и ремонте газового оборудования.

14.1 Охрана труда в условиях производства.

Охрана труда представляет собой систему законодательных актов, социально – экономических, организационных, технических и лечебно – профилактических мероприятий и средств, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда.

Главной задачей охраны труда является создание на предприятиях здоровых и безопасных условий труда, исключающих производственный травматизм и профзаболевания. Основными средствами решения этой задачи являются обеспечение безопасности оборудования и технологических процессов, комплексная механизация производства и его автоматизация, ликвидация тяжелого физического труда.

Одновременно должно осуществляться последовательное повышение качества и эффективности всех средств коллективной и индивидуальной защиты от вредных и опасных производственных факторов, увеличение объема их производства до полного удовлетворения потребностей народного хозяйства и рациональное их использование.

Охрана труда выявляет и изучает возможные причины производственных несчастных случаев, профессиональных заболеваний, аварий, взрывов, пожаров и разрабатывает систему мероприятий и требований с целью устранения этих причин и создания, безопасных и благоприятных для человека условий труда.

С вопросами охраны труда неразрывно связанно и решение вопросов охраны природы.

Сложность стоящих перед охраной труда задач требует использования достижений и выводов многих научных дисциплин, прямо или косвенно связанных с задачами создания здоровых и безопасных условий труда.

Так как главным объектом охраны труда является человек в процессе труда, то при разработке требований производственной санитарии используются результаты исследований ряда медицинских и биологических дисциплин.

Особо тесная связь существует между охраной труда, научной организацией труда, эргономикой, инженерной психологией и технической эстетикой.

Успех в решении проблем охраны труда в большой степени зависит от качества подготовки специалистов в этой области, от их умения принимать правильные решения в сложных и изменчивых условиях современного производства.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник