е ) Приборы для автоматического определения концентрации растворенного в воде кислорода
В настоящее время для автоматического контроля за содержанием растворенного в воде кислорода завод ЭМА выпускает кислородомер РЭК-130. Измерение при этом основано на принципе использования изменения удельного сопротивления нагретой платиновой проволоки, охлаждаемой смесью из водорода и десорбированного из анализируемой воды кислорода. Диапазон измерений прибора 0—500 мкг/л и погрешность ±4% максимального значения шкалы.
На современных электростанциях содержание кислорода в питательной воде котлов составляет обычно 10—45 мкг/кг. Очевидно, что для определения столь низких концентраций кислорода прибор РЭК-130 непригоден. В связи с этим ряд организаций занимается разработкой высокочувствительных кислородомеров.
Принцип действия фотоколориметрического кислородомера основан на цветной реакции окисления восстановленного красителя (индигокармина) кислородом, растворенным в анализируемой воде. Прибор циклического действия. Проба воды непрерывно поступает в реактор датчика, в который периодически вводится восстановленный индигокармин. Интенсивность окраски полученного после смешения раствора определяется концентрацией растворенного в воде кислорода. Изменение интенсивности окраски раствора вызывает изменение интенсивности света, падающего на фотоприемник, что приводит к разбалансу измерительного моста. Сигнал разбаланса после усиления поступает на реверсивный двигатель, поворачивающий компенсационный оптический клин на угол, пропорциональный изменению оптической плотности раствора. На валу с клином закреплен реохорд, служащий для дистанционного контроля показаний. В приборе предусмотрена автоматическая подстройка нуля.
Для вытеснения реактивов к датчику прибора подводится сжатый воздух под давлением 4—6 бар. При эксплуатации необходимо производить заправку прибора реактивами. Время непрерывной работы прибора между заправками 120 ч, время установления показаний прибора после заправки 2 ч. Шкала прибора 0—100 мкг/кг O2; основная погрешность измерения ±5%. Время одного цикла 15 мин. Кислородомер прошел испытания, и опытная партия изготовлена опытным заводом СКБ ПСА.
Разработанный ВОФВТИ кислородомер МАК-3 действует на основе фотоколориметрического метода с применением индигокармина в качестве индикатора.
Рис. 5. Структурная схема кондуктометрического кислородомера МЭИ.
1 — реакционное устройство; 2, 3 — датчики; 4 — измерительное устройство; 5 — ионитный фильтр; 6 — баллон с окисью азота; 7 — сосуд постоянного уровня; 8 — анализируемая проба; 9 — дренаж.
Прибор состоит из специального блока и семи датчиков, установленных у места отбора проб анализируемой воды. Каждый датчик обслуживает по три точки отбора проб; специальный блок предназначен для «обегания» всех подключенных точек отбора, проведения измерения концентрации кислорода в пробе и автоматической коррекции нуля и максимального значения шкалы для каждого датчика. Проверка качества работы прибора осуществляется по контрольным режимам тестом. Основные технические показатели прибора: шкала 0—60 мкг/кг O2, основная погрешность ±5%; измеряемый минимум 5 мкг/кг O2; количество измеряемых точек 21. Опытные образцы прибора, изготовляемые в мастерских ВОФВТИ, проверены в эксплуатационных условиях на электростанциях Урала.
За основу действия кислородомера МЭИ принята необратимая реакция взаимодействия растворенного в воде кислорода с вводимой извне окисью азота, в результате чего происходит изменение электропроводности раствора. Окись азота быстро и полно взаимодействует с растворенным в воде кислородам с образованием азотистой кислоты и не вступает в реакцию с водой и ее примесями. В результате реакции электропроводность раствора увеличивается пропорционально концентрации растворенного в воде кислорода. Для устранения влияния посторонних ионов на величину электропроводности анализируемую воду перед введением в нее окиси азота деминерализуют на ионитном фильтре.
Измерение концентрации растворенного в пробе кислорода осуществляется по дифференциальной схеме, для чего сравниваются значения электропроводности обессоленной воды до и после введения окиси азота.
Кислородомер (рис. 5) состоит из следующих основных узлов: реакционного устройства, двух электролитических ячеек— датчиков электропроводности, измерительного устройства. Кроме того, в комплект его входят ионитный фильтр и баллон с окисью азота. Шкала прибора 0—30 мкг/кг O2; общая погрешность измерения с учетом предвключенных ионитовых фильтров 5—6%; чувствительность 0,15 мкг/кг O2. Опытный образец прибора прошел лабораторные испытания.
ж ) Приборы для автоматического определения концентрации растворенного в воде водорода
Для определения концентрации водорода в паре котлов высокого давления может быть использован водородомер фирмы Кембридж [Л. 11], который действует следующим образом. Сконденсированная проба пара через сосуд постоянного уровня поступает в контактную трубку, куда вводится газообразный кислород, получаемый в электролизере. Избыток газа из электролизера выводится в атмосферу через гидрозатвор; тем самым обеспечивается постоянное давление в трубке. Образовавшаяся в результате десорбции водорода из конденсата смесь кислорода с водородом поступает к измерительной платиновой проволоке. Измерение концентрации водорода осуществляется по изменению удельного сопротивления нагретой платиновой проволоки, омываемой анализируемой средой, по сравнению с сопротивлением такой же проволоки, заключенной в герметический сосуд, заполненный чистым кислородом. Эти проволоки, одна из которых является измерительной, а другая — сравнительной, составляют смежные плечи моста, находящегося в состоянии равновесия, когда обе проволоки омываются средой из чистого кислорода. Если в среду, омывающую измерительную проволоку, попадает водород, то ее температура, а следовательно, и сопротивление понижаются, так как теплопроводность водорода больше, чем кислорода. При этом нарушается равновесие моста. Ток разбаланса измеряется регистрирующим прибором, который отградуирован в пределах от 0 до 0,01 или от 0 до 0,02 мг/кг Н2. Чувствительность прибора 0,0001 мг/кг Н2, погрешность ±0,001 мг/кг.
