ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Особенности, основные схемы и узлы промышленных титрометров из "Автоматизация химических анализов растворов" Титрующие анализаторы, используемые в промышленных условиях, коренным образом отличаются от лабораторных приборов не только конструкцией, но и способами реализации методов, положенных в основу анализа. Объясняется это различием внешних условий и характером использования приборов. [c.19] Промышленные титрующие анализаторы — это полностью автоматизированные приборы, которые могут длительное время работать без вмешательства обслуживающего персонала. Приборы обычно рассчитаны на использование в условиях вибрации, повышенной влажности, повышенного содержания в окружающей атмосфере пыли, паров, а также и газов, вызывающих коррозию аппаратуры, широкого диапазона температур окружающей среды. [c.19] Часто к промышленному анализатору предъявляются осо бые требования. Например, необходимость взрывозащищенного исполнения, значительного удаления друг от друга отдельных блоков анализатора или требование наличия стандартных выходных сигналов (пневматических и электрических), позволяющих использовать анализаторы в электронных информа ционных и вычислительных машинах и системах регулирования, а также включить их в общую систему информации и комплексной автоматизации предприятия. [c.20] Все это, в соединении со спецификой титрующего анализа тора, предопределяет значительную конструктивную сложность промышленных приборов этого типа и, следовательно, создает большие трудности при разработке надежных промышленных автоматов. [c.20] Тем не менее именно на.дежность промышленного автомата является основным качеством, определяющим целесообразность его использования. Общепринятым критерием надежности прибора служит так называемое среднее время наработки на отказ, т. е. среднее время между двумя следующими один за другим отказами непрерывно работающего прибора, вызываемыми его неисправностями. Чем больше это время, тем надежнее прибор, тем рентабельнее его применение. [c.20] Известно, например, что среднее время наработки на отказ для электронных автоматических потенциометров и мостов с дисковой диаграммой (ЭПД и ЭМД) равно 180 суток, с ленточной диаграммой (ЭПП и ЭМП)—90 суток для простейших анализаторов (например, газоанализаторов типа ГИП-5) — 26 суток. Для титрующих анализаторов, как более сложных приборов, эта величина может быть еще меньше. [c.20] Если в лабораторных титрометрах достаточная надежность достигается разумной степенью автоматизации анализатора, то в промышленных приборах этот путь закрыт. Принятый в сложной электронной аппаратуре метод повышения надежно сти путем резевирования (дублирование отдельных элементов, узлов и целых приборов) вряд ли можно считать приемлемым для промышленных титрометров, так как это ведет к значительному увеличению и габаритов и стоимости аппаратуры. Ос новной путь увеличения среднего времени наработки на отказ— это создание титрующих анализаторов с повышенной на дежностью конструкций отдельных узлов. Об этом подробно сказано в последующих главах. Ниже рассмотрен еще один способ повышения надежности титрометров — посредством при менения специальных методов титрования, значительно отличающихся от обычных лабораторных методов. [c.20] По характеру действия в промышленных условиях используют разные титрующие анализаторы непрерывного, непрерывно-циклического и периодического действия. Большинство известных промышленных автоматических титрующих анализаторов жидкости принадлежит по характеру действия к непрерывно-циклическим и автоматически воспроизводит все операции, выполняемые лаборантом при титровании на обычной лабораторной установке (см. стр. 14). Автоматизация достигается применением специальных автоматических узлов (дозаторов, бюреток и т. д.) с электрическим, механическим или пневматическим приводом. [c.21] По принципу управления подготовительными операциями такие автоматы подразделяются на две группы. В одной из них управление осуществляется по времени специальным командным устройством, подающим сигналы на выполнение отдельных операций по определенной программе, независимо от выполнения предыдущей операции. Достоинством такой системы является сравнительная, простота и надежность. Недостаток ее заключается в увеличении продолжительности цикла против минимально возможной, так как программу приходится задавать, исходя из максимальной длительности каждой операции. В качестве командных приборов используют как стандартные приборы (типа КЭП, РВТ-1200 и т. д.), так и специальные электрические и пневматические таймеры. [c.21] Во второй группе приборов управление осуществляется по принципу последовательного проведения операций без пауз, когда окончание одной операции служит сигналом для начала следующей. Для подачи сигналов об окончании операций используются сигнальные электроды или фотоэлектрические устройства, которые контролируют наличие растворов в аналитической ячейке и дозаторах или уровни растворов. Управление автоматическими узлами прибора осуществляется релейными схемами. Часто для этой цели используют шаговые искатели. Несмотря на то что в приборах со схемой управления второго типа достигается минимальная продолжительность цикла, в целом эта схема оказывается значительно сложнее первой и поэтому менее надежной. [c.21] Кроме того, схема, приведенная на рис. 5, может быть усложнена вследствие таких особенностей анализа, как химическое подавление нуля (сужение диапазона шкалы прибора посредством предварительного добавления в аналитическую ячейку определенного количества титранта) или применение метода обратного титрорания. В последнем случае в схему включают дозатор второго, дополнительного, титранта. Конечно, во многих случаях можно обойтись без специального дозатора дополнительного титранта, заранее примешивая его в нужной пропорции к растворителю. Однако бывают такие условия, когда из-за разложения титранта, расслоения смеси и т. д. такой способ неприемлем. В этом случае необходимо вводить дозатор промывной жидкости — промывание аналитической ячейки смесью растворителя с титрантом не достигает цели. [c.22] Если стоимость растворителя относительно высока, например, из-за специальных требований к степени его очистки, оказывается удобным вводить в прибор отдельный дозатор промывной жидкости. При использовании неводных растворителей, особенно сложного состава, почти всегда удобнее в качестве промывной жидкости использовать другой, более дешевый растворитель. [c.23] В непрерывно-циклическом титрующем анализаторе цикл обычно делится на две части проведение подготовительных операций и титрование. Подготовительные операции включают освобождение аналитической ячейки от продуктов титрования промывание аналитической ячейки и сброс промывной жидкости подготовку пробы дозировку и вливание в аналитическую ячейку исследуемой жидкости, растворителя и дополнительных растворов. Во время подготовительных операций командный прибор, согласно установленной заранее циклограмме, включает приводные устройства аналитической ячейки и дозаторов. Последним импульсом командный прибор включает автоматическую бюретку и выключается сам. Начинается титрование, в течение которого происходит сложное взаимодействие между электронным сигнализатором, приводом бюретки (или ее кранов), автоматическим уровнемером, регистратором расхода титранта и выходным устройством. Для обеспечения этого взаи.модействия, а также управления подготовительными операциями приходится прибегать к сложной схеме, включающей реле, электродвигатели, электромагниты и десятки контактов, многие из которых работают с большой нагрузкой по числу срабатываний. В этом основная причина малой надежности таких приборов. [c.24] Если привод всех подвижных деталей, обеспечивающих проведение подготовительных операций, осуществить от одного двигателя, можно достичь значительного упрощения схемы. При этом возрастает надежность работы системы. Конечно, одновременно снижается универсальность анализатора из-за сложности изменения его циклограммы. Однако специализация промышленных анализаторов — это единственный путь создания надежных и рентабельных приборов. Поэтому при автоматизации химических анализов в производственных условиях упор следует делать не на использование во всех случаях однотипных универсальных приборов, а на применение ограниченного числа типов специализированных автоматов, рассчитанных на определенный круг производственных операций. Для успешного решения этой задачи необходим тщательный анализ процессов производства и разделение их на типовые группы. [c.24] Во всех рассмотренных выше случаях приборы были построены по непрерывно-циклическому принципу действия. Автоматические приборы периодического действия ничем от них не отличаются, но имеют устройство для периодического включения прибора в заданные моменты времени или работают по вызову , т. е. с ручной подачей сигнала на включение. Чаще всего таймерное устройство включает прибор через определенное время для проведения одного-двух анализов, но от кнопки прибор может быть включен в любой другой момент. [c.26] Коренным образом отличаются от двух предыдущих типов автоматически титрующие анализаторы жидкости непрерывного действия. Если при циклическом способе анализа в приборе операции проводятся последовательно, т. е. разделены по времени, то в анализаторах непрерывного действия титрование осуществляется как непрерывный и одновременный процесс. При работе прибора в любой момент времени непрерывно смешиваются постоянный, стабилизированный поток исследуемой жидкости и регулируемый поток титранта. Раствор, получившийся после смешения, также непрерывно, в потоке, контролируется измерительным прибором. Выработанный сигнал через специальный регулятор воздействует на поток титранта, изменяя его так, чтобы контролируемая величина была постоянной и равной заданной. В этом случае расход титранта пропорционален как концентрации исследуемого раствора, так и его расходу. Но так как последний постоянен, расход титранта является однозначной функцией концентрации титруемого вещества. [c.26] В тех случаях, когда исследуемая жидкость перед титрованием должна быть разбавлена, схема анализатора включает также непрерывный дозатор постоянного расхода, подающий растворитель. [c.27] При сравнении различных схем автоматизированных титрующих анализаторов, приведенных на рис. 1—8, видно, что как лабораторные, так и промышленные приборы содержат одинаковые по назначению основные узлы дозаторы исследуемой жидкости, растворителей и дополнительных растворов аналитическую ячейку бюретку с системой регистрации расхода титранта электронные измерительные и сигнализирующие (регулирующие) устройства. В анализаторах циклического действия, кроме того, всегда имеются автоматические запорные устройства. [c.27] Различные конструкции этих основных узлов автоматических титрующих анализаторов жидкости рассмотрены ниже. [c.27] Большинство автоматических титрующих анализаторов являются сравнительно дорогими приборами, стоимость их эксплуатации также несколько выше стоимости эксплуатации обычных контрольно-измерительных приборов. Поэтому для получения максимального экономического эффекта от титрующих анализаторов важно правильно определить способ их использования, схему включения и режим работы. [c.27] Вернуться к основной статье