А.2 Термокаталитические датчики
А.2.1 Общие положения
Принцип действия термокаталитических датчиков основан на окислении горючего газа на поверхности катализатора, электрически нагреваемого до температуры 450 °С - 550 °С. Катализатор, как правило, имеет форму спирали из каталитического материала, например, платины или выполнен в виде бусинки из пористой керамики, пропитанной веществом катализатора и закрепленной на нити накала. Последнюю конструкцию чувствительного элемента часто называют "пеллистор". В последние годы "пеллистор" стал основной конструкцией термокаталитического датчика.
Окисление приводит к повышению температуры чувствительного элемента, приблизительно пропорциональному содержанию определяемого горючего газа. Конструктивно датчик состоит из двух чувствительных элементов, установленных близко друг от друга, один из элементов - рабочий, а другой - сравнительный. Рабочий и сравнительный чувствительные элементы электрически подобны, однако сравнительный чувствительный элемент не изменяет свою температуру и, следовательно, свое электрическое сопротивление при контакте с горючим газом. Обычно чувствительные элементы включают по полумостовой схеме. При этом влияние внешних воздействующих факторов, таких как давление, температура и влажность окружающей среды, компенсируется в пределах рабочих условий эксплуатации датчика.
|
|
|
Изменение сопротивления рабочего чувствительного элемента приводит к разбалансировке мостовой схемы включения датчика.
Тот факт, что на поверхности чувствительного элемента происходит реакция окисления горючего газа, означает, что как сама проба, так и кислород расходуются в процессе проведения измерений. Следовательно, анализируемая проба и кислород должны непрерывно подводиться, а продукты сгорания должны удаляться с поверхности чувствительного элемента. Это условие выполняется либо за счет диффузии, либо принудительно путем размещения чувствительного элемента в потоке анализируемого газа.
В керамических "пеллисторах" диффузия горючих газов и кислорода, а также отвод продуктов сгорания с поверхности определяет скорость процесса при высоких концентрациях горючих газов, что приводит к насыщению и аномальному поведению датчика при концентрациях горючего газа больших 100% НКПР.
Поскольку для работы термокаталитических датчиков требуется, как минимум, чтобы объемная доля кислорода в воздухе была 10% или больше, то термокаталитические датчики могут использоваться для определения горючих газов при их содержании в воздухе не более 100% НКПР.
|
|
|
По этой причине газоаналитическое оборудование должно использовать данный тип датчика только для концентраций меньших 100% НКПР в нормальной атмосфере.
Термокаталитические датчики подвержены необратимому или временному отравлению катализатора некоторыми веществами (например, каталитическими ядами), в результате чего чувствительность датчиков временно или необратимо снижается, что приводит к снижению сигнала датчиков в присутствии газа. Необратимое отравление катализатора термокаталитического датчика может быть результатом воздействия таких веществ, как кремнийорганические соединения, тетраэтилсвинец, серные и фосфорорганические соединения, которые либо образуют твердый слой продуктов сгорания на каталитической поверхности чувствительного элемента, либо изменяют структуру и площадь поверхности. В ряде случаев временное отравление может вызываться, например, некоторыми галогенсодержащими углеводородами.
Так называемые "стойкие к отравлению" датчики способны переносить более высокие дозы каталитических ядов, чем традиционные датчики, прежде чем в них начнется процесс необратимого отравления и снижения чувствительности.
|
|
|
Термокаталитические датчики, чувствительный элемент которых выполнен в виде керамической бусинки, способны функционировать непрерывно в течение нескольких лет при отсутствии сколько-нибудь значительного количества каталитических ядов в воздухе, но они тем не менее постепенно теряют свою чувствительность вследствие старения и воздействия следовых количеств каталитических ядов. В связи с этим необходимо проводить регулярную проверку чувствительности, периодичность которой определяется особенностями конструкции конкретных типов датчиков и условиями их эксплуатации.
Как правило, в корпус датчика вмонтировано металлическое газопроницаемое устройство - огнепреградитель, обеспечивающий достаточный газообмен между анализируемой средой и поверхностью чувствительного элемента и при этом исключающий возможность передачи воспламенения от нагретого чувствительного элемента в окружающую среду, если содержание горючего газа в анализируемой среде превысит НКПР Огнепреградитель обеспечивает также защиту чувствительных элементов от пыли, механических повреждений и от воздействия потоков воздуха.
Термокаталитический датчик может быть использован в газоанализаторах:
|
|
|
- диффузионным отбором пробы;
- с принудительной подачей пробы, обеспечиваемой ручным или электрическим насосом.
А.2.2 Область применения
Термокаталитические датчики предназначены для определения всех смесей горючих газов с воздухом при концентрациях меньших 100% НКПР. Термокаталитические датчики принципиально чувствительны ко всех горючим газам, но имеют различную чувствительность к различным газам.
Время установления показаний и чувствительность датчиков зависят от свойств определяемого газа. Чем больше молекулярная масса и размер молекул газа, тем больше будет время установления показаний и, как правило, меньше чувствительность.
Дата добавления: 2018-09-23; просмотров: 843; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!