Устройство приборов для измерения концентрации и их характеристики

Солемер СС

Солемер СС работает на принципе измерения электропроводности солевого раствора. Чем меньше содержание соли, тем больше электрическое сопротивление раствора. Дисцилированная и деионизированная вода имеет очень большое электрическое сопротивление (почти изолятор), но при применении этих промывочных сред, они со временем «наполняются» солями и их концентрация растёт до предела. Прибор должен обеспечивать сигнализацию предельного значения содержания и включать корректирующее воздействие на прекращение технологического процесса для замены раствора изначальной концентрации.

Датчиком прибора является сосуд с двумя электродами, который заполнен контролируемым раствором. При изменении температуры раствора изменяется его электропроводность (при изменении температуры на 10 °С электропроводность меняется на 25 %), поэтому для устранения этого влияния в приборе предусмотрена температурная компенсация.

Прибор имеет ряд существенных недостатков: при загрязнении и поляризации электродов, а также при наличии в растворе примесей кислот и солей погрешность измерений возрастает. Измерение электропроводности раствора производится по схеме моста переменного тока, в котором электроды датчика составляют одно плечо моста, остальные сопротивления являются постоянными сопротивлениями моста.

При отсутствии солей в воде мост уравновешен и в измерительной диагонали ток отсутствует. Чем больше солесодержание в водном растворе, тем больше разбалансирован мост и появляется электрический ток в измерительной диагонали, а, следовательно, и в измерительном приборе. Таким образом, ток в приборе является мерой солесодержания, если он правильно отградуирован.

Солемер СС применяют в широком диапазоне измерения солесодержания от 0,05 до 1000 мг/л. Температура контролируемой среды должна быть 15 - 86 °С. Основная погрешность прибора ± 3 % от верхнего предела измерения.

Концентратомеры

Их применяют для определения концентрации кислот и щелочей в технологических процессах очистки и нейтрализации производственных стоков, растворов и пульп.

Датчики концентратомеров включаются в одно из плеч мостовой измерительной схемы, подобно датчикам солемеров. При измерении концентрации растворов изменяется ток в измерительной диагонали и в измерительном приборе, шкала которого отградуирована в единицах измерения концентрации.

Наиболее распространенными типами датчиков концентратомеров являются проточные ДПр и погружные ДПг. Проточные датчики предназначаются для измерения концентрации растворов, протекающих по трубопроводам или отбираемых из аппарата; погружные - для измерения концентрации растворов в открытых и закрытых емкостях и аппаратах.

В датчиках ДПр и ДПг в качестве электродов применяют стеклянные электроды (рисунок 15.1, а). Корпус электрода 4 изготовлен из калиброванной стеклянной трубки. Шарик 1, выполненный из электродного стекла, является активной частью электрода. В корпусе 4 установлен контактный бромосеребряный электрод 3, а в полость заливается раствор 2 бромистоводородной кислоты.

Выводной проводник 5 от электрода заканчивается наконечником. Электрическая связь между контролируемым раствором и растворителем, находящимся во внутренней части электрода, осуществляется по поверхности шарика 1.

1-шарик, 2-раствор бромистоводородной кислоты, 3-контактный бромистосеребряный электрод, 4-корпус, 5-выводной проводник. а) – конструкция электрода; б) – электрическая характеристика электрода.

Рисунок 15. 1 - Измерительный электрод концентратомера

Дополнительно к основному стеклянному электроду в концентратомере используется вспомогательный проточный или непроточный электрод. Для получения более высокой точности контроля применяют датчики с проточным вспомогательным электродом.

Электродные системы датчика (рисунок 15.1, б) в зависимости от концентрации раствора развивают определенную ЭДС, причем изменение температуры раствора приводит к изменению ЭДС. В связи с этим в схемах концентратомеров часто используют специальные компенсаторы.

Работа компенсатора 3 (рисунок 15.2) сводится к следующему: последовательно с ЭДС электродной системы 1,2 включена мостовая схема сопротивлений R1, R2, RЗ, R4, которая питается постоянным напряжением от сухого элемента СЭ. Переменным резистором R2 напряжение компенсатора можно изменять в пределах ± 50 мВ.

Если при тарировке датчика в растворе, для которого известна величина ЭДС, развиваемая электродной системой, отличается от номинальной величины, то за счет переменного резистора R2 можно на выходе датчика установить требуемое напряжение.

1,2-электродная система, 3-компенсатор

Рисунок 15. 2 - Электрическая схема датчика с компенсатором

В качестве преобразователя применяется высокоомный измерительный преобразователь П-261, который представляет собой прибор для преобразования выходной величины ЭДС, чувствительных элементов датчиков в выходной унифицированный сигнал постоянного тока 0 - 5 мА. Преобразователь используется в различных системах автоматического контроля и регулирования концентрации растворов в различных технологических процессах. На выход преобразователя подключают автоматический прибор с регулирующим устройством.