|
В.Л.Будович, И.В. Клюев , Е.Б.Полотнюк ( Бюро аналитического приборостроения
"Хромдет - Экология", А.Л. Закгейм , В.А. Гурьянов ( Ленпромгаз )
Окись углерода (угарный газ) является одним из наиболее опасных химических
соединений в промышленности. По данным [ 1 ], в США ежегодно от отравления окисью углерода погибают до 1500 человек (без учета отравлений при пожарах).
Опасность окиси углерода обусловлена рядом факторов, среди них можно выделить сильное токсическое действие на человека (ПДК воздуха рабочей зоны составляет 20 мг/м3), отсутствие запаха и цвета, которые могли бы сигнализировать о наличии компонента в воздухе, распространенность (окись углерода может присутствовать в значительных концентрациях всюду, где есть процессы горения). Последнее обстоятельство приобрело особое значение из-за децентрализации системы теплоснабжения и появления большого числа блочных котельных. В связи с этим Инструкции Госгортехнадзора РД 12-341-00 явиляется весьма актуальным. В этом документе сформулированы требования к приборам контроля содержания окиси углерода в помещениях котельных, а также к их проектированию, монтажу, эксплуатации и пр.
В настоящей статье на основании опыта эксплуатации более 250 приборов для контроля окиси углерода в помещениях газифицированных котельных, накопленного Управлением ЛЕНПРОМГАЗ ГТХ «ЛЕНГАЗ», рассматриваются некоторые вопросы, связанные с обеспечением надежной работы таких приборов.
Как известно, важнейшей частью любого газоанализатора является чувствительный
элемент или датчик, осуществляющий преобразование величины концентрации измеряемого газа в электрический сигнал. В наши дни в приборах газового контроля в основном применяются полупроводниковые и электрохимические датчики. Полупроводниковые датчики, как правило, используются применяются в бытовых газоанализаторах и течеискателях. Наибольшее распространение в приборах для промышленности получил электрохимический датчик. Это определяется рядом его преимуществ, среди которых высокая чувствительность к измеряемому компоненту, что позволяет контролировать ПДК рабочей зоны, низкая чувствительность к другим газам, образующимся при горении, небольшие размеры и энергопотребление, стабильность. Принцип действия электрохимических датчиков основан на измерении тока, возникающего в результате селективной окислительно-восстановительной реакции электролита датчика с измеряемым компонентом. Для надежной работы датчика необходимо решить ряд сложных технических проблем, в том числе обеспечить длительный срок службы электродов, стабильность электролита, надежную фильтрацию загрязняющих примесей, которые могут вызвать ложный сигнал или вывести датчик из строя.
В настоящее время целый ряд фирм выпускает датчики окиси углерода, но далеко не все они имеют достаточную надежность и стабильные характеристики. Главными причинами потери датчиками работоспособности являются коррозия электродов, нарушение уплотнения, расширение электролита. Основные усилия иностранных производителей концентрируются на устранении этих недостатков, и в последнее время такие фирмы, как ДРЕГЕР, АЛЬФАСЕНС, СИТИ ТЕКНОЛОДЖИ добились заметных успехов. Так, срок службы датчиков окиси углерода, выпускаемых этими фирмами, достиг трех лет и более. Датчики имеют высокую стабильность, благодаря чему градуировка прибора может производиться не чаще, чем раз в 6 месяцев.
Фирме МОНОКС (Великобритания) удалось разработать датчик сохраняющий высокие эксплуатационные характеристики в течение 10 лет. Для иллюстрации высокой стабильности датчика МОНОКС на рис. 1, взятом из [ 2 ], приведено изменение выходного сигнала датчика во времени. Из графика видно, что дрейф выходного сигнала за три года не превышает 15 % от первоначального значения.
В управлении ЛЕНПРОМГАЗ ведутся систематические наблюдения за приборами контроля окиси углерода. В основном используются газоанализаторы с датчиками смоленского предприятия АНАЛИТПРИБОР, санкт-петербургского предприятия НФОРМАНАЛИТИКА, Киевского политехнического института, фирмы МОНОКС (Великобритания).
В результате работы выявлены следующие особенности функционирования датчиков:
1. Датчик производства АНАЛИТПРИБОРа содержит электролит, который имеет тенденцию к вытеканию в процессе эксплуатации. Даже если вытекания электролита не происходит, срок службы датчика не превышает одного года.
2. У датчика производства предприятия ИНФОРМАНАЛИТИКА вытекания электролита не наблюдалось. После года эксплуатации отмечены случаи потери чувствительности. Причины этого пока неизвестны.
3. Датчик производства Киевского политехнического института весьма чувствителен к присутствию влаги в окружающей среде. При длительном нахождении во влажном помещении в выключенном состоянии он теряет работоспособность.
4. За весь период эксплуатации приборов с датчиками фирмы МОНОКС подтекания электролита не отмечено. Чувствительность датчика после двух лет эксплуатации практически не изменяется. Датчик устойчив к повешенной влажности в помещении. Важным достоинством датчиков МОНОКС является возможность проверки их работоспособности без использования поверочных газовых смесей, поскольку датчик содержит генератор поверочного газа. К недостаткам следует отнести повышенное время выхода в рабочее состояние после отключения или включения составляющее 30 - 40 минут, что создает некоторые неудобства при запуске оборудования в котельных.
Устойчивость датчиков МОНОКС к концентрационным перегрузкам и присутствию мешающих и «отравляющих» компонентов исследовалась в Бюро аналитического приборостроения ХРОМДЕТ-ЭКОЛОГИЯ.
На рис. 2 приведена кривая, иллюстрирующая скорость восстановления нулевого сигнала датчика МОНОКС после 10 - минутной работы в камере, заполненной продуктами горения бумаги. Начальный выходной сигнал датчика в камере соответствовал концентрации окиси углерода 3500 мг/м3. Из графика видно, что после 7 минут пребывания датчика на чистом воздухе его сигнал стал равен нулю. После десятиминутной экспозиции в продуктах горения эмалированных проводов датчик восстановил нулевой сигнал после выдержки в течение 200 минут на чистом воздухе.
Использование надежных датчиков является важным, но не единственным условием успешной эксплуатации газоанализаторов. Предъявляют ряд требований к конструкции и исполнению прибора в целом. Так, например, целесообразно использование корпуса с защитой не ниже IP 40 и применение предусматриваемого инструкцией защитного козырька. Необходимо, чтобы прибор имел приспособление, с помощью которого можно было бы его проверять без демонтажа, и внешние клеммы для контроля электрических сигналов без вскрытия газоанализатора.
В настоящее время в эксплуатации находятся различные типы приборов для контроля окиси углерода, и каждый имеет собственную методику поверки. Целесообразно, чтобы методики предусматривали один набор газовых смесей.
Для унификации методики поверки предлагается набор поверочных газовых смесей окись углерода - воздух, приведенный в таблице.
Номер смеси вГосреестре РФ Концентрация, мг/м3 Пределыдопускаемогоотклонения, мг/м3
4264-88 14,8 ± 1,5
3843-87 25,0 ± 2,0
3847-87 124,0 ± 8,0
Необходимо отметить, что при разработке приборов контроля загрязненности воздуха в помещениях котельных следует стремиться к упрощению их обслуживания. При этом нельзя согласиться и с другой крайностью, когда в приборе отсутствуют элементы регулировки для подстройки параметров его работы при проведении регламентных работ (калибровка, поверка), что уменьшает стоимость прибора, но превращает его фактически в одноразовое изделие.
|
