Микропроцессорная система экологического мониторинга вредных газовых выбросов
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
?от почему между измеряемым или контролируемым объектом и ИП должны быть включены УПП.
В целом к УПП предъявляются следующие требования:
-эффективная и надежная очистка от механических примесей и аэрозолей;
-уменьшение до требуемых значений влагосодержания (осушка);
-стабилизация давления, температуры, расхода и других параметров;
-отсутствие или минимизация сорбции и десорбции информативного параметра (анализируемого компонента) смеси;
-высокое быстродействие, минимальное время транспортного запаздывания;
-высокая параметрическая надежность.
Одним из основных и трудновыполнимых требований УПП является обеспечение репрезентативности подаваемой в ИП пробы, т.е. гарантированное сохранение ее состава, прежде всего в отношении определяемого компонента (или компонентов).[9].
Чаще всего применяют следующий порядок подготовки пробы для анализа:
)Отбор анализируемой пробы с помощью входного патрубка;
2)Очистка от механических примесей с помощью фильтра;
)Транспортирование смеси по линии транспортировки;
)Дополнительная очистка с помощью фильтра;
)Прокачка пробы (при необходимости) и коммутация осуществляются побудителями расхода и вентилями;
)Осушка пробы осушителем;
)Стабилизация давления и расхода с применением различных регуляторов давлений;
)Стабилизация температуры пробы, влажности;
)Блок информационных преобразователей (ИП1-ИПn);
)Выходной патрубок.
Чаще всего пробоотборник или газозаборный зонд представляет собой трубку, обычно из нержавеющей стали определенной длины. К зонду подсоединен шланг с фильтром и блоком осушки газа. В состав блока осушки газа входит термоэлектрический холодильник с блоком питания.
Конденсат накапливается в специальной емкости, откуда периодически сливается вручную. На шланге имеется штуцер для подключения зонда к газоанализатору. Электрический провод с разъемом соединяет датчик термопары со специальным гнездом на передней панели прибора.
7 ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ СИСТЕМЫ
.1 Выбор и обоснование первичных преобразователей
Назначением измерительной части прибора является измерение сигнала на чувствительном элементе газового датчика, его преобразование в цифровой код и дальнейшая передача этого кода в микропроцессор для обработки. Методы анализа газовой пробы рассмотрены далее. Прежде всего, необходимо ознакомится с характеристиками датчиков, для чего нужно знать диапазон измерения ПП для определения ПДК. Согласно гигиеническим нормативам [ГН 2.2.5.2100-06] "Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны" и дополнению N 2 к [ГН 2.2.5.1313-03] а также ГОСТ 12.1.005-88, выведем их в таблицу 7.1:
Таблица 7.1 - Предельно допустимые концентрации (ПДК) в атмосферном воздухе
№ п/пНаименование веществаФормулаВеличина ПДКЕд. измерения1Угарный газCO3, 2.576мг/м3, ppm2Углекислый газCO227, 14 750мг/м3, ppm3Сернистый газSO25, 1.876мг/м3, ppm4МетанCH450, 74.972мг/м3, ppm5Окись азотаNO1, 8.583мг/м3, ppm
Примечание. Перевод одних единиц в другие проводился при нормальных атмосферных условиях по ГОСТ 2939-63: (101325 Н/м2, и 20C).
Для выбора ПП сформулируем основные критерии:
-Измерение требуемого компонента;
-Соответствие диапазону измерения величине ПДК;
-Малые габариты;
-Низкое электропотребление;
-Низкая цена.
Рассмотрим самые распространенные метода анализа содержания веществ в воздухе:
1)Оптический;
2)Полупроводниковый;
)Электрохимический;
)Хемилюминесцентный;
)Атомно-эмиссионная спектроскопия.
У каждого из вышеописанных методов есть свои достоинства и недостатки. Например, оптический детектор может определять только молекулы двухатомного газа, и поэтому непригоден для одноатомного (водорода), в хемолюминесцентных сенсорах подложку с раствором композиции нужно менять с периодичностью от двух дней до 2-х недель (зависит от анализируемого вещества). Для постоянного контроля без участия человека это никуда не годится.
Полупроводниковые датчики для промышленности скорее ненадежны, поскольку недостаточно точны при определении отдельных газов, на них также влияют перепады атмосферной температуры и влажности. Они также медленно реагируют и восстанавливаются после воздействия выброса газа.
Атомно-эмиссионная спектроскопия - это либо очень громоздкие приборы, либо компактное, но очень дорогостоящее оборудование, достаточно сложное в обращении.
В настоящее время наибольшее распространение при решении задач по разработке и изготовлению ГА, получили газоанализаторы, основанные на оптических абсорбционных методах и потенциометрическом методе, который является разновидностью электрохимического.[10].
Для переносного ГА вполне подойдут миниатюрные и дешевые электрохимические датчики. Последние выпускаются серийно многими зарубежными производителями: Alphasense (Великобритания), Dynament (Великобритания), Nemoto & Co. Ltd (Япония), Membrapor (Швейцария), Sixth Sense (Великобритания).
Благодаря надежности и доступности были выбраны электрохимические датчики компании Alphasense. Все газы измеряются только электрохимическими датчиками, что облегчает настройку и подбор необходимых к ним элементов.
Рассмотрим основные преимущества датчиков этой фирмы:
-Линейный выход пропорционален концентрации газа;
-Высокая избирательность;
-Высокая чувствительность;
-Нечувствительность к влажности;
-Стабильная мощность в течение длит