В основу принципа действия газоанализатора «Топогаз-01» положен электрохимический метод измерений концентрации определяемых компонентов газовой смеси, проходящей через измерительные ячейки.

Величина электрического тока, протекающего между измерительным и вспомогательным электродами в измерительной ячейке, зависит от концентрации определяемого компонента в анализируемой газовой смеси.

Чувствительными элементами (первичными преобразователями) анализатора являются:

• - электрохимические ячейки на кислород, оксид углерода, оксиды азота;

• - термопара и термистор для измерения температуры в месте пробоотбора и внешней температуры;

• - тензорезистивный датчик измерения разности давления между атмосферным и давлением в месте пробоотбора в газоходе отходящих топочных газов.

Газоанализатор имеет встроенный контроллер на базе микропроцессора Z84, позволяющий:

• -  управлять режимами работы газоанализатора;

• -  проводить калибровку и самодиагностику прибора;

• -  заносить в память и сохранять результаты замеров, производить их обработку и рассчитать по ним коэффициент тепловых потерь, коэффициент избытка воздуха, концентрацию диоксида углерода.

Газоанализатор «Топогаз-01» состоит из двух основных функциональных блоков: газового модуля и электронной системы обработки и преобразования данных.

Блок-схема газового модуля приведена на рис. 1, общий вид газоанализатора приведен на рис.2. В состав газового модуля входит пробоотборное устройство, мембранный насос, система очистки газовой пробы от жидкого конденсата и твердых частиц, система датчиков для измерения температуры, давления и концентрации компонентов анализируемого газа.

Пробоотборное устройство состоит из зонда, соединенного с дифференциальным датчиком давления dР, и вмонтированного в зонд датчика измерителя температуры Т₁ топочного газа — термопара хромель/алюмель.

Система очистки газовой пробы от жидкого конденсата и твердых частиц состоит из фильтра грубой очистки со сборником конденсата и фильтра тонкой очистки.

Мембранный насос прокачивает газовую пробу на расстояние не менее 3 м от контрольной точки топливо-сжигающей установки до измерительных ячеек прибора с электрохимическими датчиками.

ФК - фильтр грубой очистки с конденсатосборником;

СО, NO, О₂ - электрохимические датчики для измерения концентрации кислорода, оксидов углерода и азота;

dР - датчик давления;

Т1, Т2 - датчики температуры.

Рис.2 Общий вид газоанализатора «Топогаз-01»

Система измерения температуры и давления состоит из датчиков, соединенных с электронными контроллерами. Датчик давления представляет собой дифференциальный манометр и обеспечивает измерение перепада давления в месте отбора пробы. Три датчика температуры: микросхемный для измерения температуры в помещении — Т2 и два термопарных: для измерения температуры топочного газа в контрольной точке — Т1 и температуры воздуха, подаваемого для горения — Т3.

Система измерения концентрации компонентов топочного газа состоит из последовательно соединенных специфических электрохимических датчиков для определения концентрации кислорода, оксида углерода и оксида азота в газовой пробе. Электрические сигналы от датчиков поступают в электронную систему обработки и преобразования данных.

Электронная система обработки и преобразования данных состоит из контроллеров температуры и давления, электронного модуля газоанализатора, алфавитно-цифрового жидкокристаллического дисплея и интерфейса RS-232, обеспечивающего связь газоанализатора с компьютером или печатающим устройством .

Диапазоны измерений объемной доли:

• - по каналу кислорода, %

• - по каналу оксида углерода, млн^-1

• - по каналу оксидов азота, млн^-1

Диапазон измерений температуры, ⁰С

• - воздуха, подаваемого на горение

• - отходящих газов

Диапазон измерений давления (разрежения) в газоходе отходящих газов, Па

Пределы допускаемой основной погрешности измерений объемной доли компонентов отходящих топочных газов:

• - оксида углерода:

в диапазоне (от 0 до 300) млн^-1, абсолютная, млн^-1 в диапазоне (от 300 до 2000) млн^-1, относительная, %

• - оксидов азота, относительная, %

• - кислорода:

в диапазоне (от 0 до 5 %), абсолютная, %

в диапазоне (от 5 до 21 %), абсолютная, %

Пределы допускаемой основной приведенной погрешности измерений параметров отходящих газов:

• - температуры воздуха, подаваемого на горение, %

• - температуры отходящих газов в месте установки газозаборного зонда, %

• - давления в газоходе отходящих газов, %

  от 0 до 21 от 0 до 2000 от 0 до 500

  от минус 10 до плюс 300 от плюс 50 до плюс 450 от минус 5000 до плюс 5000

  ± 20

  ± 10

  ± 5

  ± 0,2

  ± 0,4

Дополнительная погрешность измерений объемной доли компонентов топочных газов от изменения температуры окружающего воздуха в помещении установки оборудования, в долях основной погрешности на каждые 10⁰С, не более

Длительность непрерывной работы газоанализатора при автономном питании от полностью заряженной аккумуляторной батареи, ч, не менее

Максимальная потребляемая мощность, Вт, не более

Интервал времени работы газоанализатора без корректировки показаний, ч, не менее

Время установления выходного сигнала при скачкообразном изменении контролируемого параметра, с, не более

• - при измерении объемной доли кислорода,

-при измерении объемной доли оксидов азота и углерода, не более

• - при измерении температуры и давления, не более Производительность насоса

Время прогрева

Цена единицы наименьшего значащего разряда измеряемой величины

• - объемной доли кислорода, %

• - объемной доли оксида углерода, млн^-1

• - объемной доли оксидов азота, млн^-1

0

• - температуры, С

• - давления в газоходе, Па

Габаритные размеры, мм, не более:

• - технического кейса

• - измерительного блока газоанализатора

Масса газоанализатора (уложенного в технический кейс) кг, не более

Срок службы газоанализатора, лет, не менее

Условия эксплуатации газоанализаторов: диапазон температуры окружающей среды, °С диапазон атмосферного давления, кПа мм рт.ст.

относительная влажность окружающего воздуха, при температуре 35 °С, %, не более

напряжение питания:

от сети переменного тока 220 В через адаптер 220 В/12 В ток не менее 450 мА от встроенной аккумуляторной батареи 7,2 В