ДЕФОРМАЦИОННЫЕ МАНОМЕТРЫ 5 страница

уровнемеры предназначены для уровня в закрытых сосудах, когда из-за особых условий ведения тех­нологического процесса (высокого давления, высокой температуры, аг­рессивной жидкости) проникнове­ние в сосуд и контакты с измеряе­мой средой невозможны. Такие ус­ловия часто встречаются в ЦБП. Поэтому радиоизотопные уровне­меры, особенно сигнализаторы уровня, так называемые гамма-реле, с успехом эксплуатируются на различных комбинатах. Уровнемеры с радиоизотопными датчи­ками делятся на две группы: со следящей системой для непре­рывного измерения уровня и сигнализаторы отклонения уровня от заданного значения.

Радиоизотопные уровнемеры основаны на поглощении у-лу-чей при их прохождении через слой вещества. Общее поглоще­ние интенсивности у-излучения веществом выражается экспонен­циальной зависимостью

/_и = /₀ехр(—1хк),

где /_и— интенсивность лучей после прохождения слоя вещества толщиной х; /о — начальная интенсивность излучения; ц — коэффициент ослабления у-из-лучения, зависящий от природы и толщины вещества.

Эта зависимость справедлива для узкого и параллельного пучка монохроматического излучения и однородного поглоти­теля.

Возможны три принципиальные схемы радиоизотопных уров­немеров (рис. 6-6), на которых цифрой / отмечен излучатель, а 2 — приемник и измерительное устройство. Схемы, показан­ные на рис. 6-6, а, б, применяются в тех случаях, когда нет до­ступа в сосуд. Схему, приведенную на рис. 6-6, с, можно приме­нять как сигнализатор максимального или минимального уровня (при неподвижном излучателе и приемнике излучения) или для

непрерывного измерения уровня (уровнемеры со следующей си­стемой) .

При небольшом столбе жидкости (до 1 м для легких жидко­стей) можно применять схему, показанную на рис. 6-6, б. Схему, приведенную на рис. 6-6, в, целесообразно применять в тех слу­чаях, когда в сосуд можно поместить поплавок.

Радиоизотопный уровнемер со следящей системой (типаУР-8)

«выполнен по схеме рис. 6-6, а. Он предназначен для непрерыв­ного бесконтактного измерения границы раздела двух сред раз­личной плотности: газ — жидкость, жидкость — жидкость; газ —

^твердое или сыпучее тело; жидкость — твердое или сыпучее

^тело.

Действие прибора основано на сравнении интенсивности по­токов у-лучей, проходящих выше или ниже уровня раздела двух |сред равной плотности.

Комплект прибора состоит их трех блоков: первичного радио-' изотопного преобразователя уровня, включающего в себя источ­ник и приемник излучения и устройство для перемещения си­стемы источник — приемник; вторичного электронного преобра­зователя—измерительного блока; показывающего прибора.

Максимальные значения измеряемого уровня радиоизотопным Куровнемером достигают 10 м, а основная абсолютная погреш­ность измерения не превышает ± 1 см.

В ЦБП наиболее распространены гамма-реле (типов ГР-1 — ГТМ4). Конструктивные модификации этих сигнализаторов предназначены для автоматического бесконтактного контроля уровня вещества в различных труднодоступных, герметичных, [взрывоопасных емкостях, а также для автоматизации процесса ^загрузки стационарных и движущихся емкостей. Вещества мо­гут быть любой проводимости, агрессивности и находиться в различных фазовых состояниях.

Гамма-реле состоит из радиоизотопного датчика и измери­тельного электронного блока, выход которого через реле связан с сигнализирующим устройством.

6.4. СПЕЦИАЛЬНЫЕ УРОВНЕМЕРЫ ДЛЯ ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Для ЦБП из специальных уровнемеров особо следует вы­делить измерители уровня щепы. Уровень щепы необходимо из­мерять как в буферных, запасных емкостях, так и в технологи­ческих объектах, где в ряде случаев уровень является одним из Ответственных параметров производственного процесса, напри-гр в варочных котлах и в других объектах. I Для измерения уровня щепы в емкостях можно использовать |>яд рассмотренных уровнемеров, например емкостные, радиоизо-ропные и пьезометрические непрерывные уровнемеры и сигна­лизаторы уровня [1]. Однако чаще предпочитают применять

особые средства измерения уровня, так как щепа обладает свой­ством образовывать своды, залипать, слеживаться, зависать на стенках бункеров.

В ЦБП часто применяют визуальный контроль заполнения емкостей щепой с помощью установок промышленного телеви­дения.

При измерении уровня в емкостях и технологических аппара­тах хорошо зарекомендовал себя массоизмерительный принцип построения уровнемеров. Для точного измерения уровня в этом случае необходимо измерять влажность щепы, которая может колебаться от 20 до 60%. Там, где влажность известна или остается постоянной, этот принцип оказывается весьма эффек­тивным для контроля уровня сыпучих материалов.

При небольших емкостях уровень их заполнения щепой мо­гут контролировать тензодатчики в комплекте со стандартными приборами ГСП (см. гл. 4 и 9). Промышленностью выпуска­ются тензометрические массоизмерительные устройства типа С-0,5; 1; 5; 10; 50; здесь цифры маркировки обозначают макси­мальную измеряемую массу в тоннах.

В качестве измерителей уровня (и количества) вещества в больших,производственных и накопительных емкостях преиму­щественно применяют массоизмерительные устройства с магни-тоупругими первичными преобразователями (см. гл. 4), устрой­ство которых для определения количества вещества (уровня за­грузки) в вертикальных варочных котлах приведено в 5.5.

С помощью уровнемеров, зная параметры емкостей и харак­теристики вещества, вычисляют производительность, запасы и потери промежуточной и конечной продукции в целлюлозно-бу­мажном производстве. Однако при таких учетно-расчетных опе­рациях необходимо учитывать неточности измерений геометри­ческих размеров емкостей и их изменений из-за зашламления, налипания, обрастания и т. п. в процессе длительной эксплуата­ции. Кроме того, следует оценить влияние изменения плотности, влажности, вязкости (особенно для веществ, дающих стойкие осадки и изменяющих свои свойства в зависимости от уровня), а также температуры (которая вносит нестабильность в пере­численные характеристики) на результаты технико-экономиче­ских расчетов.

В ЦБП часто требуется измерять уровень раздела двух сред, например при измерении уровня осадка в отстойниках при очистке сточных вод. Действительно, низкий уровень осадка в отстойниках сточных вод снижает эффективность их работы; высокий же уровень увеличивает вынос взвешенных частиц, ухудшает качество очистки и в отдельных случаях может при­вести к остановке и даже поломке илососов или скребков.

В УкрНПОБумпроме разработан сигнализатор типа СУО-1 для дистанционного контроля уровня осадка сточных вод в от­стойниках очистных сооружений.

Принцип действия измерительных преобразователей для из­мерения уровня раздела двух сред (осадка и осветленной сточ­ной воды) основан на зависимости интенсивности рассеяния света взвешенными частицами. Это рассеяние тем интенсивнее, чем больше плотность среды (т. е. количество твердых частиц в водном растворе), которая отличается у верхнего и нижнего слоя сточной суспензии при очистке. В качестве измерительных преобразователей здесь используются фоторезисторы, изменяю­щие под действием света свою выходную характеристику — ак­тивное сопротивление.

В сигнализаторе уровня осадка СУО-1 применены два изме­рительных преобразователя. Один — рабочий преобразователь, установленный на уровне, где необхо­дима сигнализация появления осадка, а второй — уравновешивающий преоб­разователь, установленный несколько выше и находящийся в осветленной сточной воде. Сигналы с преобразова­телей включаются (в измерительной мостовой цепи) встречно, и возникнове­ние разностного сигнала свидетельст­вует о появлении осадка там, где рас­положен рабочий преобразователь. Это обеспечивает малую зависимость работы прибора от температуры и ок­раски среды, обрастания преобразо­вателей и солнечной засветки фоторе­зисторов.

Оба преобразователя совместно с вспомогательными элемен­тами (источниками света) оформлены в единый конструктивный блок, закрытый общим стеклянным колпаком, и образуют датчик.

В качестве измерительной цепи применена мостовая неравно­весная цепь, выходной сигнал с которой поступает в релейную Цепь сигнализации и управления. /

Структурная схема измерительного устройства СУО-1 приве­дена на рис. 6-7. Пучок света от источника 1 рассеивается в воде осадком 2 и 3 различной плотности и попадает на фоторези­сторы 4 и 7, включенные в плечи моста,, состоящего из двух фоторезисторов 4 и 7 типа ФСД-1 и двух манганиновых резисто­ров 6 и 5. Разница освещенности фоторезисторов рассеянным светом от плотного осадка 2 и суспензии 3 измеряется мостом, сигнал которого управляет транзисторным реле.

Выходной сигнал датчика с ростом концентрации осадка сначала увеличивается, а затем падает, что объясняется погло­щением света плотным осадком и изменением эффективного рас­стояния рассеивающего слоя от датчика. Выбирая расстояния между осветителем и фоторезистором, а также осветителем и

⁷ Заказ № 301 193

стеклом (изменением расстояния до жидкости) и регулируя уровень освещенности, можно сужать и расширять зону сраба­тывания сигнализатора или перемещать ее по высоте с учетом концентрации. Кроме того, порог срабатывания сигнализатора можно регулировать настройкой моста. Для повышения чет­кости срабатывания усилитель сигнала разбаланса моста выпол­нен с релейной характеристикой. Для сигнализатора уровня осадка СУО-1 чувствительность датчика в рабочей области вы­брана около 5 мВ/мг/л.

Конструктивно сигнализатор оформлен в виде трех блоков. Первый блок является датчиком и устанавливается в отстой­нике. Во второй блок входят вторичный преобразователь (изме­рительная цепь), устройства питания, сигнализации и выдачи команд управления. Он располагается в непосредственной бли­зости к отстойнику. Третий блок функционально дублирует вто­рой и используется для представления сигнальной информации на центральном диспетчерском щите.

Сигнализатор уровня осадка типа СУО-1 имеет следующую техническую характеристику:

Глубина погружения датчика, м................................... до 6

Диапазон контролируемых уровней осадка, м . . . 0,35—1,05
Число одновременно контролируемых уровней ... до 3

Погрешность контроля уровня осадка, см.................. ±2,5

С рядом других специальных устройств для измерения уровня в ЦБП можно познакомиться в [35].

Глава 7

ИЗМЕРЕНИЕ СВОЙСТВ И СОСТАВОВ ВЕЩЕСТВ В ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Увеличения производительности труда, улучшения качества продукции и снижения ее себестоимости невозможно достичь без внедрения комплексной автоматизации управления техноло­гическими процессами и производствами. При создании автома­тических систем управления важнейшей проблемой является обеспечение отраслей народного хозяйства информационно-изме­рительной техникой. В первую очередь это касается средств измерения для контре/ля качественных и количественных спе­циальных технологических параметров, в том числе для целлю­лозно-бумажной промышленности. Общепромышленные и узко­отраслевые анализаторы качества позволяют получить инфор­мацию о характеристиках технологических процессов для их оптимального управления и дальнейшей интенсификации.

Отраслевые научные исследования технологических процес­сов и оборудования с целью их изучения и совершенствования также нуждаются в специальных измерительных устройствах.

Эти устройства должны учитывать специфические свойства цел­люлозно-бумажных процессов, а также обладать комплексом метрологических характеристик, обеспечивающих их качествен­ное функционирование в исследовательском режиме. Например, изучение временных и пространственных характеристик пара­метров объектов и процессов в ЦБП требует создания измери­тельной аппаратуры для измерения величин в стохастических полях.

Кроме того, в настоящее время актуальным вопросом стано­вится метрологическое обеспечение не только измерительной техники, но и всей отрасли в целом. Для этого необходима раз­работка высокоточных рабочих и лабораторных измерительных устройств, предназначенных для анализа специальных техно­логических параметров целлюлозно-бумажного производства.

7.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

При анализе свойств и составов веществ в целлюлозно-бу­мажном производстве производят измерения:

концентрации одной жидкости (или газа) в смеси несколь­ких жидкостей (газов) (концентратомеры химических смесей, газоанализаторы и др.);

концентрации ионов какого-либо вещества или группы ве­ществ в растворе (или расплаве) (pH-метры, оксредметры и др.);

концентрации твердых частиц, пузырьков газа, капель жидкости (тумана) в жидкости или газе (концентратомеры ме­ханических смесей и др.);

количества влаги в газе, жидкости или твердом теле (влаго­меры) ;

плотности массы определенных объемов или площадей ве­ществ и материалов (плотномеры, массомеры, измерители массы 1 м² бумажного, картонного полотна и др.);

фракционного состава древесных волокон;

качественных и количественных характеристик целлюлозных и бумажных масс;

качественных показателей бумаги и картона (механические характеристики, белизна, просвет, воздухопроницаемость, золь­ность, электроизоляционные свойства и др.).

Осуществление таких измерений достаточно сложно в науч­ном, техническом и метрологическом аспектах.

Для анализа веществ в ЦБП, как и в других производствах, требуется создание специальных, иногда уникальных по своим характеристикам и исполнению средств измерений.

Специальные измерительные устройства должны иметь удов­летворительные метрологические характеристики, простоту, на­дежность, невысокую стоимость (что связано с малыми сериями при производстве специальных средств измерения ЦБП) и т. д. При этом необходимо выполнять средства измерения взрыво­и пожаробезопасными, пыле- и брызгонепроницаемыми, защи­щенными от воздействия агрессивных сред и рассчитанными на тяжелые условия эксплуатации по температурным и механиче­ским воздействиям.

При использовании приборов в АСУ к ряду специальных средств измерения предъявляются специфические требования, например максимальное быстродействие в связи с большой ско­ростью некоторых производственных процессов, повышенная на­дежность для обеспечения достоверной информации и т. п.

Классификация принципов анализа состава и свойств ве­ществ. Разнообразие принципов построения технических прибо­ров и датчиков для качественного и количественного анализа веществ в ЦБП диктуется необходимостью измерения сложных физико-химических величин в условиях эксплуатации, характе­ризующихся повышенным количеством сопровождающих деста­билизирующих факторов.

Наиболее распространенные принципы анализа веществ сгруппированы по физико-химическим явлениям.

1. Электрохимические принципы анализа, к которым
относятся:

а) кондуктометрические, основанные на измерении электри-
ческой проводимости или сопротивления электролитических
ячеек;

б) принципы, базирующиеся на измерении электродных по-
тенциалов (например, рН-метрия);

в) полярографические, в которых осуществляется снятие
кривых поляризации.

Последние являются единственными принципами, позволяю­щими производить качественный анализ сложных растворов без предварительного разделения их на компоненты [46].

2. Ионизационные принципы анализа используют изме­рение значения ионного тока и позволяют определять абсолют­ную концентрацию и состав газовых смесей. К этой группе анализа относятся широко распространенные масс-спектромет-рическне, позволяющие разделить и идентифицировать положи­тельные ионы анализируемого вещества по их массам.

3. Спектрометрические принципы анализа основаны на избирательной способности различных веществ поглощать, излучать, отражать, рассеивать или преломлять различного рода излучения. Сюда относятся многочисленные принципы построе­ния измерительных средств, использующие широкий частотный диапазон — от звуковых (10³ Гц) до гамма-излучений (10¹⁸ Гц). В зависимости от частотного поддиапазона эти принципы ана­лиза делятся на следующие группы:

а) электроакустические, в которых используется зависимость скорости распространения звука от состава и концентрации исследуемой среды; применяются, например, для измерения влажности, концентрации газовых смесей;

б) ультразвуковые, основанные на различии затухания или
скорости распространения ультразвуковых колебаний от состава
и свойств жидкостей или газов; используются, например, в газо-
анализаторах на Н₂;

в) радиоспектрометрические, к которым относятся принципы
ядерного магнитного резонанса (ЯМР), электронного парамаг-
нитного резонанса (ЭПР) и микроволновая спектроскопия,
в частности, в основе которой лежит взаимодействие электриче-
ского поля сверхвысокочастотного поддиапазона с электриче-
ским дипольным моментом молекул газа, а также принципы из-
мерения, основанные на зависимости поглощения или отражения
сверхвысокочастотных электромагнитных колебаний (СВЧ) от
свойства и состава вещества (например, его влагосодержания),
используемые для измерения влажности, толщины покрытий,
свойств ядер, молекул, кристаллов и др.;

г) электрооптические, использующие зависимости отраже-
нии, поглощения, рассеяния или преломления, видимых, инфра-
красных и ультрафиолетовых лучей от свойств и состава ве-
ществ; к ним относятся: 1) нефелометрический, измеряющий
состав по прозрачности вещества; 2) колориметрический, осно-
ванный на измерении интенсивности окраски образца в прохо-
дящем или отраженном свете; 3) спектральный, в основе
которого лежит испускание или поглощение различными веще-
ствами излучений строго определенных длин волн; 4) рефракто-
метрический, основанный на зависимости коэффициента прелом-
ления света от состава и концентрации жидкости; 5) поляри-
метрический, в котором используется зависимость вращения
плоскости поляризации света в исследуемом веществе от его со-
става; последние два находят широкое применение при анализе
растворов органических веществ [46];

д) радиоизотопные, применяемые для анализа веществ по
различному поглощению или отражению радиоактивного излу-
чения исследуемым веществом [46].

4. Принципы анализа, основанные на измерении диэлек­трической или магнитной проницаемости, удобны Для качественного и количественного измерения газов, жидко­стей и твердых тел, один из компонентов которых отличается от других по этим свойствам.

5. Тепловые принципы анализа, к которым относятся: а) термокондуктометрический, основанный на измерении тепло­проводности газовых двухкомпонентных смесей; б) термохими­ческий, при котором измеряется тепловой эффект реакций, про­исходящий в исследуемой смеси [43]; в) принцип измерения, основанный на определении температуры, при которой в иссле­дуемой среде происходят фазовые превращения [46]; г) психро­метрический, основанный на измерении эффекта понижения тем­пературы при испарении воды, значение которой зависит от ис­следуемой влажности окружающей среды [1, 43].

Все перечисленные принципы построения датчиков и прибо­ров для анализа веществ могут применяться как сами по себе и во взаимном сочетании, так и в сочетании с чисто хими­ческими и физическими методами анализа и подготовки ве­ществ.

Иначе говоря в анализаторах свойства и состава веществ используются, с одной стороны, различные по принципу работы измерительные преобразователи, а с другой стороны, различные методы (устройства) для химического или физического преоб­разования пробы вещества.

В настоящее время наиболее часто для анализа сложных ве­ществ применяют подготовку проб. Действительно, большинство принципов, за исключением поляриграфических и спектральных, позволяет анализировать содержание (концентрацию) одного компонента в известном по составу двухкомпонентном веществе (второй компонент может быть сложным, но постоянным по со­ставу, например вода, воздух).

Для количественного анализа сложных смесей с помощью этих принципов используется предварительное разделение ана­лизируемых смесей на отдельные компоненты, которые затем с известным сопутствующим веществом проходят через измери­тельные устройства для анализа двухкомпонентных смесей. Для такого разделения широко используется хроматография, осно­ванная на явлении сорбции, т. е. поглощения. Хроматография не является единственным примером подготовки проб. Сюда от­носятся также термохимический, фотоколориметрический и дру­гие анализы, где предусматривается специальная обработка исследуемого вещества.

Другие анализы сложных веществ заключаются в одновре­менном или последовательном измерении ряда параметров исследуемого вещества. Затем путем математической обработки полученных результатов, решая, как правило, уравнения сов­местных или совокупных измерений, выявляют интересующие свойства или составы веществ. Эта возможность создания много­параметрических измерительных устройств с развитием элек­тронно-вычислительной техники будет находить все более широ­кое применение для производственных измерений.

Вариант построения концентратомера для определения од­ного интересующего компонента (например, в двухкомпонент-ной смеси) по измерению' одного параметра анализируемого вещества можно рассматривать как частный случай многопа­раметрических измерительных устройств.

Обобщенная структурная схема анализаторов качественных и количественных характеристик веществ представлена на рис. 7-1.

От исследуемого вещества X отбирается проба, состоящая из k частей, каждая из которых подвергается различной обра­ботке в j(j=lm) устройствах подготовки пробы (УПП). Каж-198

i-я часть подготовленного вещества поступает на свой i-й ^Деовичный измерительный преобразователь ПИП_{> принципы "боты которых могут быть одинаковыми или разными в зави­симости от того одинаковые или различные параметры веще­ства необходимо определять в анализаторе. При одном ПИП части пробы вещества могут поступать на ПИП последова­тельно, как правило, после соответствующей химической или физической подготовки ПИП (например, после продувки, про­мывки). Это может быть предусмотрено в структурной схеме наличием лишних от 1 до I устройств подготовки ПИП УПП

Will,

Укст

Рис. 7-1

(тогда устройства подготовки для ПИП и пробы в структур­ной схеме могут быть включены параллельно). С помощью од-ного или нескольких ПИП получают выходные сигналы У И= 1, k), характеризующие концентрации одного или i компо­нентов или одного или i параметров вещества.

Далее сигналы поступают на измерительные устройства ИУи которые могут иметь отсчетное устройство для представ­ления показаний а» и (или) преобразуют сигналы У, в стан­дартные У,ст для подачи их в информационно-вычислительные комплексы ИВК, содержащие микропроцессоры. Последние поз­воляют произвести обработку, вычисление и представление ин­формации в удобной для операторов форме, например в виде заключения, какое вещество X поступило на анализ.

Как первичные измерительные преобразователи, так и из­мерительные устройства могут быть построены по методу пря­мого или уравновешивающего преобразования. Кроме того,

^ана_<^лизаторах качества часто предусматривают поверочные Устройства, состоящие из веществ с известными составами, аналогичными исследуемым веществам. Эти устройства позво­ляют осуществлять периодическую, часто автоматическую по­верку анализаторов, что обеспечивает их требуемую метрологи­ческую надежность (см. гл. 2 и [19]).

7.2. ГАЗОАНАЛИЗАТОРЫ

В химико-технологических процессах чрезвычайно важен контроль качества исходных промежуточных и конечных ве­ществ с целью стабилизации и повышения качества выпускаемой продукции, а также для обеспечения безопасности потенци­ально опасных производств и улучшения условий труда во вредных для здоровья работающих помещениях. Анализ газо­вых смесей для целлюлозно-бумажного производства заклю­чается в контроле: технологических параметров газообразных материалов (концентраций хлора, кислорода, сернистого газа и т. д.) в отбельных цехах, содорегенерационных котлах, из-вестерегенерационных отделах и в кислотных производствах; норм содержания вредных газов (хлора, двуокиси хлора, се­роводорода, меркаптанов и др.) в помещениях комбинатов. Та­кой контроль направлен на эффективное и безопасное управле­ние производственными процессами в ЦБП. .

По принципу действия газоанализаторы можно разделить на следующие группы:

1. Механические, к которым относятся анализаторы состава газов по механическим его характеристикам (плотности, объ­ему, давлению и т. д.).

2. Химические, основанные на свойствах газов, проявляе­мых ими в химических реакциях (при поглощении, сжигании, разложении и т. д.).

3. Электрохимические, характеризующие смеси газов по электрическим свойствам (по изменению электродного потен­циала, комплексного сопротивления или его составляющих и т. д.).

4. Ионизационные, в которых наблюдается увеличение или уменьшение ионного тока в зависимости от состава газовых смесей.

5. Магнитные, использующие парамагнитные свойства ряда газов.

6. Тепловые, принцип действия которых связан с измене­нием свойств газовых смесей в температурных полях в зави­симости от их состава.

7. Звуковые (ультразвуковые), в основе которых лежит за­висимость скорости распространения звуковых (ультразвуко­вых) колебаний от состава газовой среды.

8. Оптические, применяемые для анализа состава газов по изменению характеристик монохроматического света в зависи­мости от состава смеси газов.

Перечисленные принципы построения газоанализаторов имеют различные области применения, а приборы на их ос­нове — разные степени разработанности и совокупности ме­трологических характеристик. Рассмотрим газоанализаторы для тех составляющих газовых смесей, которые находят прак­тическое применение в ЦБП.

Магнитные газоанализаторы. Для анализа состава дымовых газов в содорегенерационных и известерегенерационных печах на содержание в них кислорода используются магнитные газо­анализаторы. По этим приборам определяют полное сгорание и необходимое количество избыточного воздуха, подаваемого в топку. Измерение высоких концентраций кислорода особенно важно в процессе кислородно-щелочной отбелки.

Кислород обладает парамагнитными свойствами, в отличие от многих других газов, являющихся диамагнетиками. Магнит­ная восприимчивость кислорода в относительных единицах на два порядка больше, чем у других газов. Однако само измере­ние этой характеристики связано со значительными трудно­стями. Поэтому при измерении концентрации кислорода маг­нитными газоанализаторами пользуются вторичными эффек­тами— зависимостью магнитной восприимчивости х кислорода от температуры:

аРМ

и = , (7-1)

RT*

где а — постоянная Кюри; R—газовая постоянная; М — молекулярная масса; Р — давление; Т — абсолютная температура кислорода,

или изменением теплопроводности кислорода под влиянием од­нородного магнитного поля.

Устройство магнитных газоанализаторов, основанных на первом эффекте и используемых широко в ЦБП для измере­ния концентрации кислорода, приведено на рис. 7-2.

Кислород, расход и температура которого поддерживаются постоянными, поступает в кольцевую камеру / с перемычкой 2. На перемычке имеются две секции платинового нагревателя с сопротивлениями R1 и R2, включенные в плечо первона­чально уравновешенного моста Rl, R2, R3 и R4, причем пер­вая секция R1 располагается между полюсами постоянного магнита 3, создающего на перемычке неоднородное магнитное поле. Иначе говоря, на перемычке расположен термоанемометр, один конец которого R1 помещен в магнитное поле (гл. 5).

Парамагнитный кислород втягивается в магнитное поле и нагревается там от обмотки R1, что вызывает уменьшение его магнитной восприимчивости к. Следующая порция холодного кислорода с большой и, притягиваясь магнитным полем, про­талкивает нагретый кислород по перемычке, создавая «маг­нитный ветер». Чем больше концентрация кислорода, тем ин­тенсивнее охлаждается обмотка R1 и тем больше изменяется значение R1. Разбаланс мостовой цепи измеряется измеритель­ным прибором ИП, шкала которого градуируется в значениях концентрации кислорода.

Переменное сопротивление резистора R0 служит для под­гонки равновесия моста при отсутствии кислорода, а Р_д — для изменения чувствительности мостовой цепи. Последнее осо­бенно важно в связи с тем, что для различных концентраций кислорода чувствительность такого газоанализатора резко ме­няется. При концентрациях от 80 до 100 % она уменьшается по сравнению с начальной почти в 10 раз за счет увеличения скорости «магнитного ветра», вместе с тем снижение темпера­туры наблюдается как у первого активного плеча R1, так и у второго R2. Для измерения различных концентраций кисло­рода требуются дополнительные конструктивные изменения (наклон канала, изменение расположения обмоток, другие ха­рактеристики мостовой цепи и т. п.). Этим объясняется появ­ление различных модификаций магнитных газоанализаторов на кислород.