Пылемеры — принцип работы, сфера применения, выбор прибора для конкретной задачи.
Пылемеры — принцип работы, сфера применения, выбор прибора для конкретной задачи.
Что такое пылемер?
Пылемер — прибор, предназначенный для измерения массовой концентрации пыли в дымовых газах топливосжигающих установок, в рабочей и жилой зонах, в атмосферном воздухе. Для каждой задачи необходимо использовать определенный вид прибора.
Методы измерения пылемеров.
На сегодняшний день существует несколько методов измерения пыли: оптический (фотометрический), гравиметрический, пьезобалансный, трибоэлектрический, радиоизотопный. Рассмотрим каждый из них:
Оптический метод измерения пыли (фотометрический и нефелометрический метод).
Оптический принцип действия заключается в измерении ослабления интенсивности светового излучения при его прохождении через запыленную среду. Концентрация частиц пыли пропорциональна значению оптической плотности, которая определяется автоматически и представляет собой отрицательный десятичный логарифм коэффициента пропускания.
Недостатки фотометрического абсорбционного метода:
— низкая чувствительность при измерении малых концентраций аэрозольных частиц (менее 30 мг/м³), а также невозможность контроля высоких концентраций (более 10…12 г/м³) вследствие практически полного поглощения светового излучения.
— высокое влияние физико-химический свойств аэрозолей на результат измерения (размерность, состав и цвет аэрозоля). Для уменьшения погрешности измерений необходимо делать калибровку прибора по конкретному типу аэрозоля или ввода поправочного коэффициента
— необходимость периодической очистки оптических элементов (оптика, отражатели и т. д.)
При измерении малых концентраций аэрозольных частиц гораздо более эффективным оказывается нефелометрический метод, основанный на регистрации прямого, бокового и обратного рассеянного светового излучения. Такой метод реализован в приборах SICK, АЭРОКОН (ООО НПО «ЭКО-ИНТЕХ»), Cassela CEL 712, Kanomax 3443 и в моделях TM-data, TM-digital, TM-F и TM-M (HUND).
Недостаток нефелометрического метода
— недостатком нефелометрического метода прямого рассеяния при контроле весовой концентрации промышленных пылевых аэрозолей с широким дисперсным составом является резкая потеря чувствительности при измерении концентраций частиц диаметром более 8…10 мкм, что существенно снижает и даже исключает возможность их применения во многих отраслях. Поэтому эти приборы применяют в основном там где выбрасываются мелкодисперсные аэрозольные частицы и на выходе рукавных фильтров газоочистных установок для контроля их эффективности.
Гравиметрический метод измерения аэрозоля (ГОСТ 17.2.4.05-83) заключается в выделении частиц из пылегазового потока с последующим осаждением их на аналитическом фильтре и осушением. По величине привеса на фильтре с учетом объема пробы определяется массовая концентрация аэрозоля. Концентрацию пыли в этом случае рассчитывают по формуле.
Достоинства гравиметрического метода
+ достоинствами данного метода является точность измерения, так как происходит прямое измерение аэрозоля и нет влияния физико-химических свойств на результаты.
Недостаток гравиметрического метода
— трудоёмкость метода
— длительность процесса
— использование дополнительного оборудования
На смену трудоёмкому гравиметрическому методу пришел новый метод пьезобалансного взвешивания осажденной пробы пыли. Данный метод был впервые реализован в пылемерах компании KANOMAX в моделях 3521 и 3522 (различия моделей 3521 и 3522 в том, что в серии 3521 в комплект поставки входит импактор PM 2.5 и 10, а в 3522 — PM 2.5, 4 и 10). Позже этот метод измерений начали осваивать и российские компании, такие как ООО «НТМ-ЗАЩИТА», и реализовали его в приборе Атмас. В комплект поставки так же как в KANOMAX 3521 входят два импактора с размерностью PM 2.5 и 10 мкм.
Пьезобалансный метод измерения работы прибора заключается в периодическом отборе пробы аэрозольных частиц через импактор, который из общей массы частиц отделяет респираторные (до 10 мкм) фракции, в последующем их заряде на коронирующем электроде и затем осаждении на поверхности осадительного электрода. В качестве такого электрода используется пьезоэлемент (кварц). Отбор же пробы осуществляется внутренним насосом прибора. Кварцевый пьезоэлемент включен в цепь генератора электрических колебаний. При осаждении пыли на его поверхности изменяется вес пьезоэлемента и как следствие – частота его колебаний. Изменение частоты линейно зависит от массы осажденной на элемент пыли и является величиной измеряемой весовой концентрации аэрозоля.
Достоинства пьезобалансного метода измерения
+ быстрое выполнение измерений, нет необходимости использовать большой парк дополнительного оборудования
+ достоверность показаний прибора, физико-химические свойства не оказывают влияния на измерения
+ малые габариты измерительного инструмента (прибор, как правило, поставляется в переносном кейсе, общий вес прибора в кейсе не более 4 кг).
Недостатки пьезобалансного метода измерения
— измерение производится только в рабочей и жилой зонах
— дороговизна оборудования
— необходима бережная эксплуатация (чувствительный элемент прибора очень хрупкий, не допускаются падения, а так же профилактика прибора должна осуществляться строго по инструкции).
Трибоэлектрический метод измерения основан на измерении индуцированного заряда на изолированном измерительном электроде, располагаемом в металлическом газоходе, по которому движется пылегазовый поток. Индуцированный заряд возникает при взаимодействии движущихся аэрозольных частиц с поверхностью электрода, при этом его величина пропорциональна массовой концентрации аэрозоля в широком диапазоне измерений.
Эти приборы называют трибоэлектрическими. Их можно разделить на приборы, измеряющие постоянную составляющую трибоэлектрического сигнала, и на приборы, измеряющие переменную составляющую трибоэлектрического сигнала (электродинамический наведенный заряд). К первым относятся приборы фирм Auburn, FilterSense, Babbit и Bindicator (США), Dr. Foedich, ко вторым – электродинамические приборы серии S300 (S301/S303/S304/S305), прибор контроля рукавных фильтров Snifter фирмы Sintrol Oy (Финляндия), а также модели приборов DT, DS и DA фирмы PCME (Англия). Приборы фирмы Sintrol Oy могут выпускаться во взрывобезопасном исполнении Ex, а также при использовании возле мощных электрических агрегатов с камерой фарадея, чтобы гасить помехи, создаваемые этими установками.
Достоинства трибоэлектрического метода измерения
+ вибрация в месте установки не оказывает влияния на показания
+ не имеет узлов, которые могут загрязниться, что позволяет применять приборы длительное время в жестких условиях, а так как узлы, обрабатывающие сигналы, находятся за пределами жестких условий, делает оборудование надежным
+ в приборе нет узлов, которые вырабатывают свой ресурс с истечением времени. Приборы долговечные, за счет чего становятся простыми и дешевыми в обслуживании.
Радиоизотопный метод измерения концентрации пыли основан на свойстве радиоактивного излучения (обычно β-излучения) поглощаться частицами пыли. Массу уловленной пыли определяют по степени ослабления радиоактивного излучения при прохождении его через слой накопленной пыли.
Результаты измерения концентрации пыли радиоизотопным методом зависят в некоторой степени от химического и дисперсного состава, что обусловлено особенностью взаимодействия радиоактивного излучения с веществом и нелинейностью зависимости степени поглощения от толщины слоя поглотителя.
Сферы применения пылемеров.
Как показывает практика, сферы применения пылемеров различные и они делятся на две группы: первая это аттестация рабочих мест, вторая это промышленные выбросы производств.
Для аттестации рабочих мест используют приборы с меньшим диапазоном измерения для получения боле точных результатов. В данной сфере необходимо контролировать концентрацию пыли, так как большое количество пыли в рабочей зоне может негативно сказаться на здоровье сотрудников, работающих при таких условиях и влечет за собой ряд дыхательных заболеваний.
В последнее время все чаще большие производства начали задумываться об отходящих газах, которые они производят. Помимо экологического мониторинга с помощью стационарных газоаналитических станций, начинают контролировать и пылевые выбросы.
Самым большим источником выбросов аэрозолей в атмосферу являются компании, использующие коксовые печи. Металлургические комбинаты, заводы по производству цемента и кирпича устанавливают электрофильтры, а для отслеживания загрязнения этих фильтров используют сигнализаторы запыленности Snifter производства фирмы Sintrol Oy. Данные сигнализаторы информируют оператора о необходимости очистки или о неисправности фильтров.
Источник
Исследование запыленности воздушной среды
Печатается по решению РИС НовГУ
Цель работы: определение в воздухе производственных помещений концентрации пыли весовым методом.
Рецензент Канд. техн. наук
Исследование запыленности воздушной среды
производственных помещений: Метод, указания, /сост.: , |], ; НовГУ, Великий Новгород, 2005.- 8 с.
Рассмотрены методы определения в воздухе производственных помещений концентраций пыли.
Методические указания предназначены для студентов всех специальностей.
© Новгородский Государственный Университет, 2005
Производственной пылью называют частицы твёрдых веществ, образующихся при различных производственный процессах (дроблении, размоле, транспортировки, просеивании, подаче в аппараты, расфасовке, затаривании и т. д.) и способные более или менее длительное время находиться во взвешенном состояний воздухе.
Продолжительность нахождения частиц во взвешенном состоянии зависит от их величины и прочности. Величина частиц бывает самых различных размеров» В зависимости от размеров пылевые частицы подразделяются: пыль с частицами размером 10 мкм, оседающими в неподвижном воздухе с возрастающей быстротой — крупнодисперсное облако или пылевой туман; с частицами размером 10-0,1 мкм, медленно оседающими в неподвижном воздухе — среднедисперсная пыль; с частицами менее 0,1 мкм, почти не оседающими и быстро рассеивающимися в окружающей среде — мелкодисперсная.
Физико-химические свойства пыли характеризуется её происхождением и методом образования (размельчением, конденсацией, сгоранием). По происхождению пыль бывает: органическая и неорганическая. К органической относят пыль растительного (древесная, льняная, мучная), животного (шерстяная, волосяная, размолотых костей), химического (пластмасс, химических волокон и других органических продуктов) происхождения. К неорганической пыли относят пыль металлов (медная, чугунная, алюминиевая), различных минералов (известковая, цементная; асбестовая и др.). Пыль, состоящая из органических и неорганических частиц — называется смешанной.
По воспламеняемости и взрывоопасное™ пыль разделяют на негорючую (песчаная, асбестовая и др.), горючую (древесная» хлопковая) и взрывоопасную (угольная, алюминиевая, магниевая, мучная, сахарная и др.).
По химическому составу пыль может быть токсичной и нетоксичной (раздражающей). Токсичная пыль (свинцовая, хромовая, марганцевая и др.) попадая в органы пищеварения даже в относительно малом количестве, вызывает интоксикацию (отравление). Раздражающая паль — известковая, цементная и др. могут вызвать раздражения слизистой оболочки глаз. Возможны и кожные заболевания — особый
вид экземы. По дисперсности — наибольшую опасность для организма представляет мелкодисперсная пыль (частицы размером менее 0,1мм). Они не задерживается в верхних дыхательных путях, а, проникая в • лёгкие оседают в них и приводят к развитию патологического процесса, который получил название пневмокониоза. Пневмокониозы пылевые заболевания лёгких. Наиболее распространёнными являются: силикоз, вызванный воздействием кварцевой пыли, антракоз — угольной, сидероз — железосодержащей, астестоз — асбестовой, амониликоз — алюминиевой, талокоз — талькозой. Наибольшей агрессивностью из перечисленных видов пыли обладает кварцевая пыль.
Государственным комитетом Совета Министров СССР по стандартам от 01.01.01г, утверждён ГОСТ 12.1.005-88. «ССБТ. Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования» В нём приведены предельно-допустимые концентраций (ПДК) пыли в воздухе рабочей зоны производственных помещений» мг/м3.
Под предельно-допустимой концентрацией (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны понимается концентрация, которая при ежедневной работе в течение 8 ч, или другой продолжительности, но не более 41ч. в неделю в течение всего рабочего времени не может вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современным методом исследования в процессе работы или в отдельные сроки жизни настоящего и последующего поколений.
Основные меры по снижению запылённости среды заключаются в герметизации производственных процессов, сопровождающихся пылевыделением, устройстве местных отсосов непосредственно у источников пылевыделения, автоматизация и роботизация технологических процессов с выделением большого количества пыли.
В связи с этим необходимо регулярно проводить исследование воздушной среды в данных производственных условиях. При исследовании отбирается проба воздуха непосредственно на рабочем месте, у источника пыли в окружающей атмосфере.
II. Основные методы исследования
Исследование пыли проводят весовым, счётным, электрическим и фотоэлектрическим методами.
Сущность способа заключается а том, что точно измеренный объём исследуемого воздуха пропускается через фильтр, заложенный в пылеприёмник (аллонж). Этот способ определения запылённости воздуха в России является основным. Фильтры могут быть из гигроскопической ваты, обеззоленные бумажные фильтры, фильтры АФА-В10, АФА-В-18, АФА-В-20 и другие.
Недостатки фильтров из гигроскопической ваты:
1) большие затраты времени на подготовку и обработку аллонжей;
2) необходимость протягивания через аллонж большого объём
воздуха; 3) большие затрата времени для отбора проб;
3) относительно низкая точность взвешивания, ввиду их большого
веса.
Недостатки использования обеззоленных бумажных фильтров: в основном те же, что и ватных фильтров, но кроме того, эти фильтры нельзя применять при определении запылённости воздуха на угольных, сланцевых и других шахтах, в которых пыль горит или её вес изменяется при прокаливании.
Аспирационный фильтр аналитический АФА-В, предназначенный для определения запылённости воздуха весовым способом, изготовляется из фильтрованной противопылевой ткани ФПП-15, имеющей заряд статического электричества. Для удобства обращения края фильтров спрессовываются, и они помещаются в защитные кольца. После отбора проб рекомендуется фильтры выдержать, перед взвешиванием в эксикаторе в течение 30 мин (если влажность высокая была при отборе).
Приборы для протягивания воздуха через фильтр.
В качестве этих приборов широкое распространение получили эжекторы, работающие от сети сжатого воздуха, электрические воздуходувки аспирационные эжектроные приборы типа АЭР-4М и ФЭРА.
Счётным методом, кроме определения числа пылинок, содержащихся в 1см3 воздуха, определяется также и дисперсный состав пыли, т. е. крупность пылинок, также форма пылинок. Этим способом обычно пользуются при определении эффективности различных средств
борьбы с пылью. Сущность способа заключается в осаждении из определённого объёма воздуха пыли на стекле и исследовании её под микроскопом.
Для отбора проб пользуются конденсационно-ударным счетчиком пали №1, счётчиком ТВ К, счётчиком НИТРИзолото СН-2 и другие.
Определения концентрации пыли заключается в осаждения её в * электрическом поле высокого напряжения и последующем счёте частиц > под микроскопом.
Наиболее простым методом, позволяющим производить систематический контроль запылённости на рабочее месте, является этот метод, при помощи пылемера ФПГ-б, основанном на принципе измерения ослабления монохроматического параллельного пучка световых лучей, проходящего через слой запылённого воздуха,, с помощью сернисто-серебряного фотоэлемента и гальванометра.
III. Описание лабораторной установки.
Определяется концентрация пыли в объёме воздуха Весовой метод — наиболее простой и надёжный способ определения концентрации пыли. Пробы отбираются просасыванием — воздуха ротационной установкой через специальные аналитические аэрозольные фильтры АФА-В №18 или АФА — В — 10 («В» — означает «весовой», а 18 и 10 — величина фильтрирующей поверхности в см2). С помощью ротационной установки ПРУ — 4, можно отбирать одновременно четыре пробы, из них две — со скоростью прохождения воздуха от 1 до 25 л/мин м две — со скоростью 0,3-1,0 л/мин. Фильтром улавливаются содержащиеся в воздухе пылевые частицы. Зная количество примесей, задержавшихся на фильтре, скорость и время просасывания воздуха через данный фильтр, можно определить количество пыли в единице объёма воздуха по формуле:
q\ -вес чистого фильтра, мг.; j
q2 — вес запылённого фильтра, мг.;
VQ — объём воздуха, прошедшего через фильтр, м3
Vt — объём. протянутый через фильтр при температуре и
давлении в условиях опыта;
В — барометрическое давление в месте отбора пробы,
t — температура воздуха в месте отбора пробы, °С
Основные части установки:
1. установка ПРУ-4
2. камера, в которой искусственно создаётся запылённая
производственная среда
3. весы аналитические
4. муфельная печь
Весовой анализ запылённости воздушной среды
1. Предварительно просушенный в сушилке и взвешенный на
аналитических весах специальный фильтр (АФА) поместить в
фильтродержатель и плотно закрепить.
2. Соединить фильтродержатель резиновой трубкой со штуцером
аспиратора.
3. Создать запылённость в пылевой камере (вручную или
вентилятором)
4. Проверить исправность электрической сети и в присутствии
преподавателя включит аспиратор и одновременно секундомер,
отсчёт скорости прохождения воздуха через фильтр производят
по верхнему краю поплавка на шкале аспиратора. Протягивание
воздуха через фильтр продолжают 1-2 мин.
5. Выключить аспиратор и отсоединить фильтродержатель от
камеры.
6. Извлечь пинцетом фильтр, складывая его пополам пылью
внутрь и вторично взвесить.
7. По соответствующим приборам снять показания
барометрического давления и температуры воздуха.
8. Полученные в результате анализа и расчётов данные занести в
протокол.
V. Техника безопасности при выполнении работы
1. Перед экспериментом проверить исправность заземляющего
провода корпуса ПРУ-4.
2. Все приборы для установки держать под напряжением и в
действии только во время эксперимента, а в перерывах —
выключать.
VI. Контрольные вопросы
1. Что такое производственная пыль и каковы её размеры?
2. Как классифицируется пыль по характеру действия на организм
человека?
3. Какие методы исследования воздуха на запылённость и
применяемые приборы?
4. Какова сущность весового метода и его преимущества?
5. Что представляет из себя схема установка для весового метода
анализа пыли?
6. Устройство ПРУ-4.
7. Какие меры безопасности при выполнении работа?
8. Что такое ПДК пыли в воздухе рабочей зоны?
9. Какова сущность счётного метода, его преимущества?
VII. Оформление и содержание отчёта
1. Титульный лист
3. Схема установки
4. Краткое описание установки и приборов
5. Результаты измерений предоставить протоколом № 1.
6. Заключение о санитарно-гигиеническом режиме в данных
производственных условиях
8. Дата и подпись студента, выполнившего работу.
1. и др. Охрана труда в машиностроении. М.:
Машиностроение, 19с.
2. Долин по технике безопасности. М.:
Машиностроение, 1983
3. ГОСТ 12.1005-88, ССБТ. Воздух рабочей зоны. Общие
санитарно-гигиенические требования. М.: издательство
стандартов, 1988. 32с.
2. Основные методы исследования
3. Описание лабораторной установки
4. Порядок выполнения работы
5. Техника безопасности при выполнении работы
Источник
