Вимірювання складу речовини для підтримування оптимального технологічного процесу на теплових електричних станціях

ВСТУП

Натепловихелектричнихстанціяхтаукотельнях централізованоготеплопостачаннядляпідтримування оптимальноготехнологічногопроцесунеобхідно визначитискладбагатьохречовин. Ботількиза наявностіінформаціїпроскладречовинможна забезпечитисвідомійцілеспрямованідії оперативногоперсоналу, щокеруєпроцесом виробництваенергії.

Такуінформаціюможнаодержатизадопомогою приладів, щовизначаютьіпоказуютьвеличину концентраціїрозчинів, складгазовихсумішей, кількістьвологиупаливі, ступінькислотностіабо лужностірозчинів. Виявляється, щоубагатьох випадкахтакіприладивиконуютьнаоснові застосуванняелектричнихметодівдослідження складнихречовин.

Так, ступінькислотностічилужностірозчинів визначаютьвимірюваннямЕРС, щовиникаєміж зануренимиврозчинелектродами; складгазових сумішейвизначаютьзазміноюопорів, вимірюваних мостамиугазоаналізаторах; кількістьвологиупаливі визначаютьзавеличиноюємностідіелектричнихвтрат уконденсаторах, дедіелектрикомєсамепаливо; концентраціюрозчинівсолейчикислотвизначають завеличиноюелектропровідностірозчинів, що заповнюютьвипробувальнічарунки.

1. Вимірювання рівня кислотності розчинів

На енергетичних підприємствах, зокрема на теплових електричних станціях, досить часто виникає необхідність визначення ступеня кислотності, або лужності розчинів. Ця ступінь зумовлена активністю іонів водню, що є у розчинах. За кількісний показник активності іонів водню прийнято вважати від'ємний логарифм від концентрації іонів водню, помножений на коефіцієнт активності. Цей показник позначають як рН (водневий показник). Діапазон значень рН (від кислішого й до найлужнішого) становить від нуля й до 14. Для нейтральних розчинів — рН 7, для кислих — рН<7, для лужних — рН >7.

Величина рН найуспішніше визначається гальванометричним методом, основаним на вимірюванні різниці потенціалів електродних систем, ЕРС яких залежить від активності іонів водню у розчині.

Під терміном "рН-метр", який застосовується досить часто, розуміють систему вимірювання водневого показника (рН), яка складається з вимірювального (скляного) і допоміжного електродів, перетворювача, вимірювального приладу, допоміжних пристроїв та з'єднувальних ліній.

Вимірювальний і допоміжний електроди, звичайно, об'єднуються у чутливий елемент, котрий виконують як занурюваний (для використання у нерухомому розчині) чи проточний (для використання у трубах або лотках, де проходить розчин). Перетворювач являє собою електронний вольтметр чи потенціометр з дуже великим вхідним опором. Частіш за все перетворювач вимірювану ЕРС, що створюється на електродах, переробляє у стандартний сигнал постійного струму величиною 0...5 мА, 0...20 або 4...20 мА. До вимірювального приладу, що приєднують до перетворювача, особливих вимог не ставиться. Необхідно лише аби його границі вимірювання збігалися з номінальним струмом вихідного кола перетворювача та величина його опору не була більшою, ніж передбачено технічним описом приладу (звичайно це 1000 або 2500 Ом, хоча може бути і 40 Ом).

Щодо з'єднувальних ліній та допоміжного устаткування, то є одне серйозне обмеження: опір ізоляції всіх відрізків проводу, що з'єднує вимірювальний електрод з перетворювачем, має бути більшим ніж багато сотень (а то й тисяч) мегом, бо саме наявність менших опорів може суттєво знижувати вимірювану ЕРС цього електрода, власний опір якого становить 200...300 МОм. Цю лінію з'єднання електрода і перетворювача завжди слід виконувати коаксіальним кабелем, що має товсту і високоякісну ізоляцію між центральною жилою і екраном на рівні 5000 МОм на один кілометр довжини.

2. Вимірювання складу газових сумішей

Складу газових сумішей, зокрема наявності окремих домішок у повітрі, на теплових електростанціях та на інших підприємствах централізованого енергопостачання приділяється значна увага. Саме величиною концентрації окремих складових у цих сумішах визначається правильний хід технологічного процесу на окремих ділянках виробництва електричної чи теплової енергії, а іноді й безпека робочого персоналу.

Так, наявність збільшеної кількості твердих часток у димових газах свідчить про неповне згоряння палива і необхідність коригування цього процесу операторами. Про кількість твердих часток у димових газах свідчить їхня оптична щільність. Об'єктивно величину оптичної щільності оцінюють за допомогою димоміра, будову якого показано на рис. 1, а.

Трубу димоміра 5 встановлюють упоперек димоходу 4, чи упоперек відгалуження від нього так, щоб відбивач світла 1, електрична лампа розжарювання 2, конденсор 3, об'єктив 7, термобатарея 8 та два захисних скла 9 були розташовані за межами димоходу, щоб до них було легко доступитись. Труба 5 має декілька широких прорізів 6, довжина яких близька до розміру діаметра (чи ширини) димоходу 4.

Рис. 1 Димомір: а — будова; б — термобатарея

Дим, що проходить уздовж димоходу завдяки наявності широких прорізів 6, вільно заходить у трубу 5 і поглинає частину світла, що несе промінь від лампи 2, Завдяки цьому величина світлового потоку, що досягає термобатареї 8, буде дещо зменшеною, а це призведе до зменшення ЕРС термобатареї Е_т і показань вольтметра чи потенціометра, які встановлені на щиті керування топками. Показання цих приладів функціонально залежатимуть від вмісту твердих часток у димових газах. Чим більшою буде напруга термобатареї, тим прозоріші димові газ