Гравіметричний спосіб вимірювання концентрації радіоактивного пилу у викидах стаціонарних джерел

Реферат: Гравіметричний спосіб вимірювання концентрації радіоактивного пилу у викидах стаціонарних джерел полягає у зважуванні частинок радіоактивного пилу, який осів на пиловому фільтрі, розміщеному на газовідбірному зонді, введенному у стаціонарне джерело викиду - димову трубу, при прокачуванні через нього фіксованого об'єму димового газу зі стаціонарного джерела викиду. Масу пилового фільтра з радіоактивним пилом визначають з використанням двох етапів вимірювання, на першому етапі на терезах зважують еталонну вагову міру і фіксують значення показів терезів, на другому етапі до еталонної вагової міри додають пиловий фільтр з осадженим радіоактивним пилом, фіксують результат вимірювання - сумарної маси пилового фільтра з радіоактивним пилом і еталонної міри ваги. UA 104605 U (12) UA 104605 U UA 104605 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до аналітичної техніки, а саме до способів екологічного контролю пилу, який виділяється промисловими, спалювальними установками (котельні, печі, і т.д.), і може бути використана для визначення масової концентрації пилу, твердих частинок, що виникають при спалюванні в котельнях або печах деревини, залишків сміття, сухостійного лісу з Чорнобильської зони, або інших місць радіоактивного забруднення. Відомий спосіб вимірювання концентрації пилу (А.С. СССР № 1390538 G01N15/02 "Способ измерения массовой концентрации пыли"). Спосіб передбачає опромінення ультразвуковими електромагнітними коливаннями з фіксованою частотою і амплітудою чутливих елементів пиловимірювального каналу. Масова концентрація пилу визначається методом зважування пилового фільтра. Основним недоліком відомого способу є те, що пиловий фільтр з пилом при зважуванні на електронних цифрових терезах викликає похибку вимірювання маси пилового осаджувального пилу, внаслідок дії хімічних елементів, парів кислот, луг, на елементи (транзистори, мікросхеми) цифрових терезів. Також до цього додається старіння елементів схеми, умови експлуатації, зовнішні чинники температури, тиску і інших параметрів довкілля, що впливають на результат вимірювання терезів. Найбільш близьким аналогом є спосіб вимірювання концентрації пилу, викладений у ГОСТ 17.2.4.05-83 "Гравиметрический метод определения взвешенных частиц пыли" [2]. У відомому способі масову концентрацію пилу визначають методом зважування частинок пилу на спеціальному фільтрі при проходженні (прокачуванні) через нього фіксованого об'єму пилогазової проби, при цьому концентрація пилу визначається по формулі: M  M2 , Cп  1 V де M1 - маса фільтра з пилом, в мг, M2 - маса фільтра без пилу, в мг, 3 V - об'єм пропущеної проби, м . Основним недоліком відомого способу є похибка вимірювання яка виникає при зважуванні на електронних терезах радіоактивного пилу на пиловому фільтрі. Радіоактивне випромінювання з частинок пилу на фільтрі діє на електронні компоненти цифрових терезів. 3 Для контролю концентрації пилу на рівні 0-150 мг/м - діючий норматив пилу для димових газів більшості технологічних процесів у промисловості, енергетиці можливе застосування тільки цифрових електронних терезів. Радіоактивне випромінювання діє на електронні компоненти схеми терезів і коефіцієнт передачі (перетворення) терезів відхиляється від номінального значення, що призводить до похибки вимірювання маси пилового фільтра. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищити точність вимірювання, а за рахунок компенсації впливу коливань коефіцієнта передачі терезів під дією зовнішніх чинників. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб вимірювання концентрації радіоактивного пилу у викидах котлоагрегатів, в якому зважують частинки радіоактивного пилу, який осів на пиловому фільтрі, розміщеному на газовідбірному зонді, введеному у стаціонарне джерело викиду - димову трубу, при прокачуванні через нього фіксованого об'єму димового газу зі стаціонарного джерела викиду, визначають масову концентрацію Cп у джерелі викиду котлоагрегатів по формулі: M  M2 Cп  1 V де M1 - маса пилового фільтра з пилом, M2 - маса пилового фільтра без радіоактивного пилу, в мг, 3 V - об'єм пропущеної проби, м . Згідно з корисною моделлю визначають масу M1 пилового фільтра з радіоактивним пилом з використанням двох етапів вимірювання, на першому етапі на терезах зважують еталонну міру ваги масою M0 і фіксують значення показів терезів N0  M0K , де K - коефіцієнт передачі терезів, на другому етапі до еталонної міри ваги додають пиловий фільтр з осадженим радіоактивним пилом масою M1 , фіксують результат вимірювання N1  KM0  M1 - сумарної маси пилового фільтра з радіоактивним пилом і еталонної міри ваги, далі визначають M1 по формулі: N  N0   M0 , M1  1 N0 1 UA 104605 U де M0 - маса еталонної міри ваги, в мг, N0 - значення показів терезів маси еталонної міри ваги, в мг, 5 10 15 N1 - значення показів терезів маси пилового фільтра з радіоактивним пилом і еталонної вагової міри, в мг, M1 - маса пилового фільтра з радіоактивним пилом, в мг. На кресленні наведена функціональна схема установки. Установка містить: 1 - джерело викиду, 2 - пробовідбірний зонд, 3 - пиловий фільтр, 4 - ротаметр, 5 - збудник витрат (насос). Сухостій лісу з Чорнобильської зони, деревина, сміття спалюються у котельнях, печах, які розташовані на промислових, виробничих об'єктах у самій зоні і за її межами. Для визначення валового об'єму радіоактивного пилу, який викидається в процесі спалювання необхідно 3 контролювати масову концентрацію мг/м пилу у процесі горіння. Спосіб реалізується наступним чином. Спочатку визначають валовий об'єм радіоактивного пилу, який викидається в процесі спалювання у котлоагрегаті, в 3 джерела викиду 1, димовий газ з радіоактивним пилом, через пробовідбірний зонд 2, на якому встановлено пиловий фільтр 3, через вимірювач витрат димової проби - ротаметр 4, відбирається збудником витрат (насосом) 5. Концентрацію радіоактивного пилу Cп у джерелі викиду визначають по формулі: M1  M2 , V де M1 - маса фільтра з пилом, в мг, Cп  20 25 30 35 40 M2 - маса фільтра без пилу, в мг, 3 V - об'єм пропущеної проби, м . Перед початком робот на терезах вимірюють вагу пилового фільтра 3, за результатами вимірювання фіксують вагу фільтра без радіоактивного пилу - M2 . Далі виконується прокачування фіксованого об'єму димової проби з радіоактивним пилом через пиловий фільтр 3, за допомогою збудника витрат 5, при контролі витрат проби ротаметром 4. Пиловий фільтр 3 після прокачування димової проби з радіоактивним пилом і масою M1 виймається з пробовідбірного зонду 2 і передається до зважування на цифрових терезах. Зважування пилового фільтра з радіоактивним фільтром відбуваються в два етапи: На першому етапі на цифрових електронних терезах зважують еталонну вагову міру масою M0 і фіксують значення показів терезів N0  M0K , де K - коефіцієнт передачі терезів (як таку еталонну міру використовують калібровану вагу - міні-гирю, вагою у діапазоні 50-100 мг). На другому етапі то еталонної вагової міри на цифрових терезах додають пиловий фільтр 3 з осадженим радіоактивним пилом масою M1 , фіксують результат вимірювання N1  KM0  M1 - сумарна маса пилового фільтра з радіоактивним пилом і еталонної вагової міри. Складається система рівнянь: N0  KM0 , (2)  N1  K M1  M0  де M0 - маса еталонної міри ваги, в мг, N0 - значення показів терезів маси еталонної міри ваги, в мг, N1 - значення показів терезів маси пилового фільтра з радіоактивним пилом і еталонної вагової міри, в мг, M1 - маса пилового фільтра з радіоактивним пилом, в мг. Далі визначають M1 по формулі: M1  45 N1  N0   M0 , (3) N0 де M0 - маса еталонної міри ваги, в мг, N0 - значення показів терезів маси еталонної міри ваги, в мг, N1 - значення показів терезів маси пилового фільтра з радіоактивним пилом і еталонної вагової міри, в мг, M1 - маса пилового фільтра з радіоактивним пилом, в мг. 2 UA 104605 U 5 10 Далі розраховане значення M1 вводиться в формулу (1). При визначенні концентрації M1 (по формулі (3)), відхилення коефіцієнта передачі терезів від номінального значення, внаслідок дії зовнішніх чинників, взаємно компенсується, якщо обидва етапи провести з мінімальним розривом у часі. Запропонований спосіб забезпечує інваріантність (незалежність) вимірювання M1 від дестабілізуючих факторів. При вимірюванні маси пилового фільтра з пилом відхилення коефіцієнта передачі терезів К від номінального значення не приводять до похибки вимірювання. При цьому зміни коефіцієнта передачі терезів під дією зовнішніх чинників компенсуються за рахунок використання еталонної вагової міри і алгоритму обробки результату вимірювання у двох етапах - підвищується точність, зменшується похибка вимірювання. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 30 35 Гравіметричний спосіб вимірювання концентрації радіоактивного пилу у викидах стаціонарних джерел, який полягає у зважуванні частинок радіоактивного пилу, який осів на пиловому фільтрі, розміщеному на газовідбірному зонді, введенному у стаціонарне джерело викиду димову трубу, при прокачуванні через нього фіксованого об'єму димового газу зі стаціонарного джерела викиду, визначенні масової концентрації Cп радіоактивного пилу у джерелі викиду по формулі: M  M2 Cп  1 , V де M1 - маса пилового фільтра з радіоактивним пилом, в мг, M2 - маса пилового фільтра без радіоактивного пилу, в мг, 3 V - об'єм пропущеної проби, м , який відрізняється тим, що масу M1 пилового фільтра з радіоактивним пилом визначають з використанням двох етапів вимірювання, на першому етапі на терезах зважують еталонну вагову міру масою M0 і фіксують значення показів терезів N0  M0K , де K - коефіцієнт передачі терезів, на другому етапі до еталонної вагової міри додають пиловий фільтр з осадженим радіоактивним пилом масою M1 , фіксують результат вимірювання N1  KM0  M1 - сумарної маси пилового фільтра з радіоактивним пилом і еталонної міри ваги, далі визначають M1 по формулі: N  N0   M0 , M1  1 N0 де M0 - маса еталонної міри ваги, в мг, N0 - значення показів терезів маси еталонної міри ваги, в мг, N1 - значення показів терезів маси пилового фільтра з радіоактивним пилом і еталонної міри ваги, в мг, M1 - маса пилового фільтру з радіоактивним пилом, в мг. 3 UA 104605 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4