Устройство концентратомера нефтепродуктов икн-025

2.1 Назначение прибора

 

Концентратомер ИКН-025 предназначен для измерения массовой концентрации нефтепродуктов в экстрагенте (четыреххлористом углероде либо тетрахлорэтилене) и индикации измеряемого параметра на цифровом жидкокристаллическом табло.

Концентратомер может быть использован для измерения массовой концентрации нефтепродуктов ИК—спектрофотометрическим методом в питьевых, природных и сточных  водах в соответствии с ГОСТ Р 51797-2001, ПНД Ф 14.1: 2.5-95, РД 52.2 4.476-95, ПНД Ф 14.1:2:4.168-2000, а также для измерения массовой доли нефтепродуктов в почвах и донных отложениях в соответствии с ПНД Ф 16.1:2.2.22-98 при выполнении соответствующих методов экстрагирования нефтепродуктов.

Область применения прибора - лаборатории экологического контроля предприятий, комитеты экологии и природопользования, санитарно-эпидемиологические станции и т.п.

Концентратомер предназначен для эксплуатации в окружающей среде, характеризуемой следующими параметрами:

- температура от 10 до 35 °С;

- атмосферное давление от 630 до 800 мм.рт.ст.;

- относительная влажность от 45 до 80 % при 25 °С.

Питание прибора осуществляется от адаптера +5/220В. По специальному заказу концентратомер может изготавливаться с дополнительным аккумуляторным питанием.

2.2 Технические параметры

 

1) Диапазон измерения массовой концентрации нефтепродуктов в экстрагенте от 2 до 300 мг/дм³.

2) Диапазон показаний концентратомера 0-999.9 мг/дм³.

3) Пределы абсолютной погрешности измерения: ± (1,0+0,02 С) мг/дм³, где С - текущее значение измеряемой концентрации.

4) Время установления выходного сигнала концентратомера не более 20 сек.

5) Время выхода на рабочий режим не более 1 мин.

6) Мощность, потребляемая концентратомером не более 1 ВА.

7) Средний срок службы концентратомера 6 лет.

8) Масса концентратомера не более 2 кг.

9) Габаритные размеры не более 200x200x70 мм.

10) Концентратомер в транспортной таре выдерживает воздействия: температуры от минус 30 до плюс 50 °С, относительной влажности до 98 % при 35°С атмосферного давления от 600 до 800 мм.рт.ст.

11) Концентратомер в транспортной таре устойчив к транспортной тряске с ускорением до 30 м/с² с частотой ударов до 120 в минуту.

12) Концентратомер устойчив к воздействию вибрации частотой до 25 Гц и амплитудой до 0,1 мм.

13) Наработка на отказ концентратомера - 5000 часов.

 

2.3 Указание мер безопасности

 

1) По способу защиты человека от поражения электрическим током концентратомер относится к классу III по ГОСТ 12.2.007.0.

2) К работе с концентратомером допускаются лица, прошедшие инструктаж по технике безопасности, изучившие настоящий паспорт и имеющие допуск к работе с оборудованием с питанием от сети 220В.

3) Перед эксплуатацией концентратомер должен быть осмотрен. При этом особое внимание должно быть обращено на отсутствие видимых повреждений и состояние разъемных соединений адаптера питания. Работа концентратомера с неисправным адаптером питания не допускается.

4) При эксплуатации концентратомера ИКН-025 следует руководствоваться настоящим паспортом и нормативными документами, действующими на предприятии.

5) Работа с концентратомером должна производиться в помещении, оборудованном вытяжной вентиляцией. Подготовка экстрагента (четыреххлористого углерода, тетрахлорэтилена) приготовление растворов и заполнение кюветы должны осуществляться в вытяжном шкафу.

2.4 Устройство и принцип работы

2.4.1 Устройство концентратомера.

Конструктивно концентратомер выполнен в едином корпусе (рис.1), в котором размещены: кюветное отделение, плата обработки сигналов и плата индикации. На лицевой панели концентратомера расположены:

- окно цифрового ЖК индикатора,

- панель управления (см. п. 2.5.1),

- светодиоды - индикаторы режимов работы,

- крышка кюветного отделения.

На задней стенке находится разъем для подключения адаптера          +5/-220В. Выключатель питания находится на правой стороне корпуса.

В кюветном отделении смонтирована оптическая система прибора, имеющая в своем составе:

- излучающий блок - инфракрасный светодиод с линзой, формирующей параллельный пучок света.

- приемный блок - фокусирующая линза, светоделительная пластина и два фотоприемника с интерференционными фильтрами.

Устанавливаемая в кюветное отделение кювета представляет собой цилиндр из анодированного дюралюминия с окнами из стекла КИ (либо CaF₂) на боковых торцах. Объем кюветы 2 мл, толщина поглощающего слоя 47 мм. В верхней части кюветы находятся отводы для заполнения кюветы анализируемым раствором.

Кювета заполняется анализируемой пробой с помощью стеклянной пипетки либо через фторопластовую воронку. Заполненная кювета закрывается фторопластовыми заглушками.

2.4.2 Принцип действия.

Принцип измерения концентрации нефтепродуктов основан на абсорбции инфракрасного излучения молекулами углеводородов нефти в области длин волн 3,42 мкм (2930 см^-1).

В концентратомере используется классический двухволновой метод. В качестве измерительной длины волны используется излучение λ_изм=3,42 мкм, в качестве опорной длины волны используется излучение λ_оп=3,00 мкм.

Вывод о концентрации нефтепродуктов в экстрагенте делается на основании вычисления отношения интенсивности световых потоков с измерительной и опорной длинами волн, прошедших через исследуемую пробу.

2.4.3 Функциональная схема и работа концентратомера.

Концентратомер работает следующим образом. Генератор тока (10) задает импульсный режим работы излучающего светодиода (1). Инфракрасное излучение проходит через кювету и попадает на светоделительную пластину (4), через которую проходит половина излучения, вторая половина отражается. Прошедшее излучение попадает на фотоприемник (2), на котором смонтирован фильтр на рабочую длину волны. Отраженное излучение попадает на фотоприемник (3), на котором смонтирован фильтр на опорную длину волны. На фотоприемниках формируются импульсы напряжения пропорциональные величинам световых потоков. Импульсы напряжения усиливаются на двухканальном усилителе (7). Усиленные сигналы поступают на аналого-цифровой преобразователь (8), где преобразуются в цифровой код. Затем оцифрованные сигналы поступают на микроконтроллер (9), который вычисляет значение концентрации нефтепродуктов в исследуемой пробе. Величина концентрации отображается на индикаторе (11), как показано на рисунке 1.

 

 

Рисунок – 1 Функциональная схема концентратомера

 

1 - инфракрасный светодиод; 2 - фотоприемник с фильтром на измерительную длину волны; 3 - фотоприемник с фильтром на опорную длину волны; 4 - светоделительная пластина; 5 - линзы; 6 - кювета;             7 - двухканальный усилитель; 8 - аналогово-цифровой преобразователь;         9 - микроконтроллер; 10 - генератор тока; 11 - жидкокристаллический индикатор.

 

2.5 Органы управления и индикации.

2.5.1 На панели управления концентратомера расположены следующие кнопки: "РЕЖИМ" - последовательно переключает концентратомер в один из трех режимов работы:

1) "Измерение" - непосредственное измерение концентрации нефтепродуктов в залитой в кювету пробе.

2) "Контроль" - контроль оптической плотности измеряемого образца.

3) "Калибровка" - калибровка концентратомера по калибровочному раствору (100 мг/дм³).

Текущий режим работы отображается одним из трех светодиодных индикаторов.

В момент переключения режимов на индикаторе загораются символы "—".

"ВВОД" - при нажатии этой кнопки в память концентратомера записывается:

В режиме "Калибровка" - выставленное с помощью кнопок «↑» и «↓» значение калибровочной концентрации 100 мг/дм³.

">0<" - используется:

В режиме "Измерение" - для установки нуля концентратомера по чистому экстрагенту или пустой кювете.

В режиме "Калибровка" - для сброса калибровочного коэффициента.

"↑" и "↓" - для установки в режиме "Калибровка" показаний калибровочной

концентрации (100 мг/дм³).

 

2.6 Подготовка к работе, калибровка и проведение измерений

 

1) Подключить адаптер питания +5/-220 В к разъему питания концентратомера.

2) Вынуть кювету из кюветного отделения. Включить прибор в сеть.

3) Перевести выключатель питания в положение «I», при этом загорается светодиод режима «Измерение». Через 1 минуту после исчезновения на жидкокристаллическом индикаторе символов "—" концентратомер готов к работе.

4) Переключить прибор в режим «Контроль». На ЖК-табло должны отображаться символы «0000».

5) Проверка чистоты экстрагента

Внимание! Используйте для работы четыреххлористый углерод квалификации ХЧ для ИК-спектроскопии или ОСЧ. Тетрахлорэтилен (перхлорэтилен) - квалификации ХЧ.

6) Установить чистую пустую измерительную кювету в кюветное отделение.

7) Переключить концентратомер в режим «Измерение» (горит зеленый светодиод). Через 20 сек. кратковременно нажать кнопку >0<, после этого в течение 5 сек. на ЖК-табло устанавливается значение «000.0»....«000.2».

8) Вынуть кювету из кюветного отделения. Дважды ополоснуть кювету чистым экстрагентом. Заполнить кювету экстрагентом, не допуская наличия пузырьков воздуха, и установить ее в кюветное отделение.

9) Зарегистрировать показание концентратомера через 20 сек.

Если полученное значение находится в интервале от от -10 до 30, для четыреххлористого углерода и до 70 для перхлорэтилена экстрагент считается пригодным для использования. При более высоких значениях экстрагент необходимо заменить или провести его дополнительную очистку.

10) Калибровка концентратомера.

11) При использовании в качестве экстрагента четыреххлористого углерода приготовить из стандартного образца состава раствора нефтепродуктов (углеводородов) в четыреххлористом углероде ГСО 7822-2000 калибровочный раствор с концентрацией 100 мг/дм³. При использовании в качестве экстрагента тетрахлорэтилена приготовить калибровочный раствор в соответствии с методикой проведения измерения.

12) Установить в кюветное отделение кювету заполненную экстрагентом.

13) Переключить концентратомер в режим «Измерение».

14) Кратковременно нажать кнопку >0<, после этого в течение 5 сек. на индикаторе устанавливается значение «000.0»....«000.2».

15) Вынуть кювету из кюветного отделения.

16) Вылить из кюветы экстрагент, дважды ополоснуть кювету калибровочным раствором, затем заполнить кювету калибровочным раствором с концентрацией 100 мг/дм³. Установить кювету в кюветное отделение.

17) Переключить концентратомер в режим "Калибровка". Через 20 сек. кнопками "↑" и "↓" выставить на индикаторе значение концентрации 100,0. При однократном нажатии на кнопку показания изменяются автоматически, для фиксации нужного значения нужно вторично нажать на ту же кнопку.

18) Ввести в память прибора установленное значение нажатием кнопки "Ввод".

19) После этого прибор автоматически переходит в режим "Измерение".

Если необходимо вернуться к первоначальной калибровочной зависимости следует нажать на кнопку >0< в режиме "Калибровка".

Примечание. Проверку чистоты экстрагента и калибровку прибора необходимо проводить для каждой новой партии четыреххлористого углерода.

 

2.7 Проведение измерений

1) Провести обработку пробы и подготовку элюата по ПНД Ф 14.1:2.5-95, РД 52.24.476-95, ПНД Ф 16.1:2.2.22-98 или другому нормативному документу на проведение анализа.

2) Переключить концентратомер в режим "Измерение".

3) Заполнить кювету элюатом и установить в кюветное отделение.

4) Зарегистрировать показание концентратомера через 20 сек.

5) Если измеренная величина концентрации нефтепродуктов превышает 300  мг/дм³, необходимо провести разбавление элюата экстрагентом и произвести повторные измерения.

6) Рассчитать содержание нефтепродуктов в пробе по формуле указанной в методике на проведение анализа.

7) Режим «Контроль»

8) При переключении в режим «Контроль» на ЖК-табло отображается разность оптических плотностей исследуемой пробы на рабочей и опорной длине волны.

9) Величина оптической плотности является непосредственно измеряемым физическим параметром образца и может быть использована для построения

абсолютной градуировочной характеристики прибора по любому нефтепродукту (со спектром поглощения отличным от ТКСУ-трехкомпонентная смесь углеводородов).