Устройство и принцип работы гигрометров

Устройство и принцип работы гигрометров

     Внешний вид гигрометра Байкал-5Ц представлен на рисунке 4.
     Принцип работы гигрометра иллюстрируется на рис. 1, на котором изображена упрощенная схема гигрометра.
     В канале цилиндрического стеклянного корпуса 1 кулонометрического чувствительного элемента размещены родиевые электроды 2, 3 и 4, выполненные в виде геликоидальных несоприкасающихся спиралей. Электроды 3 и 4расположены последовательно друг за другом по ходу газового тракта. На стенки канала и электрода нанесена пленка частично гидратированной пятиокиси фосфора Р2О5 , обладающей высокой влагосорбирующей способностью.
     Через чувствительный элемент в направлении, указанном стрелкой, непрерывно проходит анализируемый газ, расход которого поддерживается постоянном, а величина выбрана таким образом, чтобы практически вся влага извлекалась из потока анализируемого газа пленкой пятиокиси фосфора.

1 - корпус; 2- электрод родиевый общий; 3- электрод родиевый рабочей части чувствительного элемента; 4- электрод родиевый контрольной части чувствительного элемента; 5 - источник питания; 6 - гигрометр.
7 - кнопка "КОНТРОЛЬ"
Рисунок 1 - Иллюстрация принципа действия гигрометра

     К электродам приложено напряжение от источника постоянного тока 5, величина которого превышает потенциал разложения воды. Таким образом, одновременно с непрерывным количеством извлечением влаги пленкой сорбирующего вещества из точно дозируемого потока анализируемого газа происходит электролитическое разложение поглощенной влаги. В установившемся режиме ток электролиза, контролируемый гигрометром, является мерой абсолютного содержания влаги в газе.
     В процессе работы чувствительного элемента происходит постепенное уменьшение активной поверхности сорбирующей влаги пленки пятиокиси фосфора, равносильное укорочению чувствительного элемента со стороны входа анализируемого газа.
     Уменьшение поверхности происходит в результате загрязнения пленки механическими примесями и полимеризующимися на ней компонентами анализируемого газа и в результате постепенного выноса пленки газовым потоком.
     В связи с перечисленным, во время эксплуатации гигрометров количество влаги, не извлеченной в чувствительном элементе, постепенно увеличивается.
     Зная законы распределения тока по длине чувствительного элемента и величину участка чувствительного элемента, занимаемого электродом 4, можно по величине тока электролиза в цепи электрода и суммарному току электролиза чувствительного элемента определить полноту извлечения влаги в чувствительном элементе.
     С целью проверки полноты извлечения влаги в конструкции гигрометра предусмотрена возможность контроля полноту извлечения влаги в чувствительном элементе.
Принципиальная газовая схема гигрометра приведена на рисунке 2.
     Анализируемый газ подается под давлением от 200 до 1000 кПа на штуцер «ВХОД ГАЗА» гигрометра, проходит через фильтр грубой очистки Ф1, далее через пневматическое сопротивление СПП1 и разделяется на два потока – байпасный и дозируемый. В точке разделения потоков давление поддерживается постоянным с помощью стабилизатора давления СДГ. Дозируемый поток газа, очищаясь от возможных механических примесей на фильтре Ф1, проходит через пневматическое сопротивление СПП1, чувствительный элемент Э4, пневматическое сопротивление СПП2, клапан электромагнитный КЭ, индикатор расхода газа ИР, выбрасывается в атмосферу. Байпасный поток проходит через стабилизатор давления газа СДГ и сбрасывается в дренажную линию или в атмосферу.

1-фильтр (Ф1); 2-сопротивление постоянное пневматическое(СПШ); 3- элемент чувствительный(ЭЧ); 4-сопротивление постоянное пневматическое(СПП2); 5-клапан электромагнитный(КЭ); 6-индикатор расхода(ИР); 7-стабилизатор давления газа СДГ-116А.
* Сопротивление постоянное пневматическое подбирается в зависимости от вида анализируемого газа расчетным путем. Вид газа на котором произведена настройка указан в РЭ на гигрометр.
Рисунок 2- Гигрометр БАЙКАЛ-5Ц исп.1,2,3.
Принципиальная газовая схема

     Индикатор расхода газа ИР показывает прохождение анализируемого газа через чувствительный элемент. Индикатор расхода газа не является измерительным средством по его показаниям лишь приблизительно судят о величине расхода газа. В качестве индикатора расхода газа используется индикатор ИР-2-01 ТУ6-83 5Б2.833.045 ТУ.
Клапан электромагнитный КЭ предназначен для запирания газовой схемы при аварийных отключениях напряжения питания.

1-корпус, 2-крышка, 3-мембрана, 4-фланец, 5-тарелка,
6-клапан, 7-пружина, 8-толкатель, 9-тарелка, 10-пружина,
11-отверстие, 12-колпачок, 13-установочный винт.

Рис. 3. Стабилизатор давления газа СДГ-116А

     Стабилизатор давления газа СДГ116А приведен на рис. 3. Стабилизатор давления газа предназначен для регулирования и стабилизации давления газа на входе чувствительного элемента и тем самым обеспечивает постоянный расход газа через чувствительный элемент. Стабилизатор СДГ-116А состоит из корпуса 1, крышки 2, между которыми закреплена мембрана 3. В жестком центре мембраны, состоящем из фланца 4 и тарелки 5, расположен клапан 6, поджатый пружиной 7 через толкатель 8. Клапан 6 перекрывает сопло корпуса 1, связанное каналом со штуцерным гнездом выхода газа. Под мембраной 3 расположена камера стабилизируемого давления, связанная каналом со штуцерным гнездом выхода газа. Сверху на мембрану через тарелку 9 воздействует пружина 10, подпирание которой регулируется установочным винтом 13. Винт сверху закрывается колпачком 12 с отверстием под отвертку. Для соединения надмембранной полости с атмосферой в крышке 2 имеется отверстие 11. В нижней части корпуса 1 имеется стрелка, указывающая направление движения газа.
Принцип работы стабилизатора СДГ116А основан на уравновешивании силы упругой деформации регулирующей пружины 10, действующей на мембрану 3, и силы от давления газа под мембраной. Мембрана управляет работой клапана 6, при этом в сопло корпуса 1 сбрасывается такое количество газа, что давление в подмембранной камере и газовой линии до стабилизатора становится постоянным. Вращением установочного винта устанавливается необходимое давление в рабочем диапазоне, обеспечивающее расход газа через чувствительный элемент 100см3/мин.
     При вращении установочного винта против часовой стрелки стабилизируемое давление увеличивается, а при вращении установочного винта по часовой стрелке установочное давление уменьшается.
     При работе стабилизатора пружина 7 прижимает клапан 6 вниз до упора и упругих деформаций не испытывает, т.е. клапан 6, фланец 4 и стрелка 5 представляют при работе жесткий узел. В нерабочем положении, когда давление газа в подмембранной камере отсутствует, пружина 10прижимает жесткий центр мембраны до крайнего нижнего положения, при этом сопло корпуса 1 через клапан 6 и толкатель 8 сжимает пружину 7. Тем самым клапан 6 предохраняется от разрушения кромками сопла.
В гигрометре применяется фильтр грубой очистки. Фильтр состоит из корпуса и установленного в нем фильтрующего элемента из пористого металла Х18Н15-МП-8 (ПНС-8) ТУ14-1-2173-77.
Принципиальные электрические схемы гигрометра исп.1, 2, 3 приведена в приложениях Б, В.
Измерительная схема гигрометра исп.1, 2 состоит из следующих основных узлов: трансформатора, преобразователя, переключателя единиц измерений, переключателей рода работ, разъемов для подключения внешних электрических соединений.
В гигрометре исп. 1 плата преобразователя закреплена на передней панели, и на ней находятся следующие устройства: стабилизаторы напряжения для питания электрических схем и чувствительного элемента, устройство диагностики и сигнализации о неисправности чувствительного элемента, аналого-цифровой преобразователь АЦП с элементами индикации, генератор стабильного тока ГСТ.
     В гигрометре исп. 2 применяется преобразователь, тот же, что и в исп. 1, на в схему введены дополнительные изменения, которые расширяют предел измерения гигрометра.
Измерительная схема гигрометра исп. 3 состоит из следующих основных узлов: трансформатора, преобразователя, переключателя рода работ, кнопки контроля неисправности чувствительного элемента , переключателя области измерений ОДВ, разъёмов для подключения внешних электрических соединений .
     В гигрометре исп. 3 плата преобразователя закреплена на передней панели, и на ней находятся следующие устройства: стабилизаторы, напряжения для питания электрических схем и чувствительного элемента усилитель постоянного тока с переменным коэффициентом усиления, аналого-цифровой преобразователь АЦП с элементами индикации, генератор стабильного тока ГСТ.