УДК 543.27.08

РОЗРОБКА ВИМІРЮВАЛЬНОГО ПРИЛАДУ КОНТРОЛЮ
КОНЦЕНТРАЦІЇ КИСНЮ В КОКСОВОМУ ГАЗІ

Вовна О.В., Саламаха А.С.
Донецький національний технічний університет, м. Донецьк, Україна

   Однією з причин вибухів з груповими нещасними випадками на підприємствах коксохімічного комплексу України є недостатній виробничий контроль за умовами праці та безпечним веденням технологічного процесу. При експлуатації газових трактів установок гасіння коксу вміст кисню в циркулюючому інертному газі повинен безперервно контролюватися автоматичними газоаналізаторами, що передбачено вимогами «Правил безпеки в газовому господарстві підприємств чорної металургії» (ПБГЧМ-86). У разі перевищення концентрації кисню більше 1 % необхідно негайно звільнити приміщення від персоналу та зупинити виробничий процес.
   Метою роботи є розробка вимірювального приладу контролю концентрації кисню, що забезпечує зниження вірогідності виникнення вибухонебезпечної ситуації за рахунок виконання безперервного контролю концентрації кисню в коксовому газі в умовах підвищених температур технологічного процесу (порядку 700 °С).
   З проведеного аналізу можна зробити наступний висновок, що, найбільш придатними засобами вимірювання для контролю концентрації кисню в
умовах виробництва коксу є газоаналізатори на основі твердих електролітів, які при певних температурах мають практично іонну провідність. В якості чутливого елементу використовується пробірка з двохоксиду цирконію, яка легована
оксидом ітрію або двохоксидом кальцію. Твердий електроліт цього складу має провідність іонів кисню в діапазоні температур від 300 до 1000°С
   Розроблена та досліджена математична модель, яка дозволяє розрахувати градуювальну характеристику електролітичного осередку, що має явно нелінійний характер. При дослідженні математичної моделі з'ясовано, що при зміні концентрації кисню в досліджуваній газовій суміші в діапазоні від 0,1 до 1,0 об.% зміна вихідної напруги складає від 78 до 43 мВ. Визначено та оцінено вплив домінуючих дестабілізуючих факторів – температури і надмірного тиску. Визначено поправочні коефіцієнти до чутливості вимірювача концентрації кисню за зміною температури в діапазоні від 300 до 500 °С, величина якого складає ST=3,7 мВ/ °С, а за надмірним тиском газової суміші в діапазоні від –3,9 до 4,4 кПа – SР=–5,1 мВ/кПа. Розроблені технічні вимоги на проектування вимірювального приладу контролю концентрації кисню в коксовому газі, який дозволяє забезпечити відносну похибку вимірювання концентрації кисню не більш 5%.
КИСЕНЬ, КОКСОВИЙ ГАЗ, ВИМІРЮВАЧ, ЕЛЕКТРОХІМІЧНИЙ МЕТОД, ТЕМПЕРАТУРА, ТИСК, ЧУТЛИВІСТЬ