Газовый анализатор: принцип работы, на что смотреть при выборе + обзор производителей

Особенности бытовых газоанализаторов

Устройства для применения дома характеризуются компактностью, ограниченными рабочими показателями и простотой управления. Если профессиональные модели предполагают стационарную эксплуатацию, то бытовые газоанализаторы природного газа могут переставляться с места на место, так как в большинстве своем это портативные устройства.

Функционал домашнего прибора рассчитан на выявление утечки газа с исследованием испарений в разных точках. При этом и в сегменте бытовых устройств реализуются разные уровни функционального наполнения.

К примеру, газовый анализатор бытовой из бюджетной категории снабжен простейшей системой оповещения в виде световой или звуковой индикацией. То есть, если в помещении замечено превышение концентрации газовых паров относительно нормативного значения, детектор подаст соответствующий сигнал, но без дополнительной информации.

Более сложные бытовые приборы оборудуются дисплеем, в котором отражаются сведения с подробными характеристиками воздуха.

Бытовые анализаторы газовых смесей изготавливаются в ручных и автоматических версиях. В первом случае это простой впитывающий прибор со средним уровнем точности анализа. Автоматические изделия отличаются высокой точностью и широкими возможностями разнообразных исследований окружающей среды. Например, в непрерывном режиме проверять установленные параметры смеси или отдельного ее компонента.

Стоит отметить, что бытовые приборы могут быть не только портативными, но и стационарными, предполагающими осуществление специального монтажа. При этом домашние стационарные газоанализаторы также обладают компактными размерами, неприхотливостью в обслуживании и невысокими рабочими характеристиками.

Принципы классификации газовых анализаторов

Все существующие на данный момент анализирующие устройства классифицируются, исходя из конструктивных и технологических деталей. Классификацией характеризуются конкретные функциональные возможности приборов газового анализа.

Например, индикатор и сигнализатор могут быть чем-то схожи, но классифицируются как разные измерители. То же самое следует по отношению к течеискателям и газовым анализаторам.

Малогабаритный удобный в применении течеискатель – конструкция, имеющая прямое отношение к анализаторам газовой среды. Использование подобных устройств является актуальным для различных условий промышленного производства и бытовой сферы

Классификация конструктивного исполнения определяет такие свойства, как мобильность и портативность. Способности приборов измерять определённое количество компонентов классифицируются признаками однокомпонентного или многокомпонентного устройства.

Аналогично с числом каналов измерения, где существует классификация по одноканальным или многоканальным газоанализаторам.

Наконец, есть ещё один критерий, показывающий конкретное назначение приборов. К примеру, имеются газоанализаторы мониторинга выхлопных газов автомобилей, и есть устройства, контролирующие технологические процессы.

Принцип и преимущества

Принцип работы портативных устройств такой же, как и в стационарных. Стационарные занимают много места и требуют специальных навыков обращения. Научится работать с портативными проще. Весят такие приборы в среднем 1,5–2 кг, батареи хватает на несколько часов.

У них есть жидкокристаллический дисплей, на который выводится информация о составе в виде применяемых в химии обозначений.

У прибора есть возможность накапливать и хранить информацию, в том числе, результаты анализов и фотографии.

Точность – 0,1%, чего с головой хватает для работы в сфере вторичной переработки.

Вот что можно проверять с помощью портативного анализатора:

1. Конструкции больших размеров.
2. Конструкции сложной формы.
3. Слитки.
4. Мелкие детали.
5. Трубы.
6. Пруты.
7. Заготовки.
8. Электроды.
9. Стружку и металлическую пыль.

Установка приборов

Для монтажа газовых анализаторов лучше всего подходят вертикальные поверхности – места возможной газовой утечки (у счётчиков, колонок, котлов, плит).

Нельзя монтировать прибор:

1. На дистанции менее 1 м от горелок.
2. В грязных и пыльных зонах.
3. Рядом с вентиляционными туннелями.
4. В зонах, где хранятся горючие и токсичные материалы.

При монтаже нужно учитывать характеристики газа и высоту его концентрации. Так позиции газов от пола следующие:

• метан – 50 см,
• угарный газ – 180 см(до потолка – 30 см)
• пропан – 50 см.

Комбинированную модель лучше монтировать в диапазоне 50-30 см до потолка.

Чтобы клапаны работали стабильно, поставьте в прибор аккумуляторы, которые способны автоматически переходить на запасное питание.

Установить прибор не сложно. Его можно зафиксировать дюбелями или саморезами.

В его паспорте подробно схематически отражается подключение электричества к нему и его контактирование с прочим оборудованием.

Минимум раз в год газовый анализатор должен подвергаться процедуре освидетельствования.

Классификация по форм-фактору:

По форм-фактору, устройства можно разделить на на:

• Стационарные газоанализаторы — устройства, предназначенные для стационарной установки в рабочей зоне промышленных заводов и комбинатов, химических лабораториях, на нефтеперерабатывающих и газодобывающих предприятиях и других производствах
• Портативные газоанализаторы — устройства, индивидуального применения, которые служат дополнительной защитой к стационарным анализаторам газа
• Переносные газоанализаторы — устройства, занимающие промежуточную нишу между стационарными и портативными. Больше по размеру, чем портативные устройства, но обладают и большими возможностям. Подходят для небольших предприятий.

Газоанализаторы – это незаменимые устройства, которые используются как на производстве, так и в быту и позволяют определять качественный и количественный состав загрязняющих веществ в рабочей зоне или любом другом помещении, где есть опасные факторы утечки вредных веществ и газов.

Что еще учесть в выборе?

Помимо основных возможностей анализа газовой среды, следует учитывать коммутационные способности и степень защищенности корпуса. Стационарные и независимые датчики сигнализации не обязательно должны поддерживать связь с электронными контроллерами и компьютерами. Но если нужен газоанализатор бытовой с устройством отключения подачи газа, то желательно предусмотреть присутствие таких интерфейсов, как RS-232 (для соединения с компьютером) и реле управления для интеграции прибора в комплексные средства обеспечения безопасности. Это позволит связать устройство с вытяжкой, регуляторами клапанов газового оборудования и сиреной.

Степень защищенности самого прибора определяется маркировкой IP. Комнатные бытовые модели, как правило, обеспечиваются классом пыле- и влагозащищенности IP20. Самые же долговечные и надежные газоанализаторы имеют многоуровневую оболочку IP67, оберегающую от ударов, агрессивных химических сред и затопления водой.

Принципы классификации газовых анализаторов

Все существующие на данный момент анализирующие устройства классифицируются, исходя из конструктивных и технологических деталей. Классификацией характеризуются конкретные функциональные возможности приборов газового анализа: например, индикатор и сигнализатор могут быть чем-то схожи, но классифицируются как разные измерители. То же самое следует по отношению к течеискателям и газовым анализаторам.

Малогабаритный удобный в применении течеискатель – конструкция, имеющая прямое отношение к анализаторам газовой среды. Использование подобных устройств является актуальным для различных условий промышленного производства и бытовой сферы

Классификация конструктивного исполнения определяет такие свойства, как мобильность и портативность. Способности приборов измерять определённое количество компонентов классифицируются признаками однокомпонентного или многокомпонентного устройства. Аналогично с числом каналов измерения, где существует классификация по одноканальным или многоканальным газоанализаторам.

Наконец, есть ещё один критерий, показывающий конкретное назначение приборов. К примеру, имеются газоанализаторы мониторинга выхлопных газов автомобилей, и есть устройства, контролирующие технологические процессы.

Принцип действия

В каталогах газоанализаторы представлены моделями нескольких типов.

Они различаются между собой принципом действия:

термокондуктометрические – работают на основе зависимости теплопроводности газовой или воздушной смеси от ее состава. Приборы избирательные, высокочувствительные;

термохимические – в корпусе прибора установлен катализатор, на котором окисляется определяемый компонент или протекает другая реакция с его участием. Концентрация определяется по тепловому эффекту процесса;

магнитные – предназначены для определения содержания кислорода. Принцип действия устройств основан на зависимости магнитной восприимчивости смеси от концентрации О2;

пневматические – определяют плотность и вязкость газовой смеси, которая зависит от качественного и количественного состава;

инфракрасные – анализируют степень поглощения ИК-лучей разными компонентами газовой смеси. Оборудование высоко избирательное в отношении соединений, молекулы которых состоят из двух и больше атомов, поэтому широко применяется в лабораторных условиях;

ультрафиолетовые – генерируют излучение в диапазоне 200-450 нм. Приборы эффективны для определения концентрации одноатомных газов;

люминесцентные – работают на основе явления люминесценции, которое происходит в результате химической реакции определяемого компонента с реагентом;

фотоколориметрические – измеряют интенсивность окрашивания веществ, полученных в результате реакции между специфичным реагентом и определяемым компонентом. Особенность газоанализаторов этого вида заключается в разных агрегатных состояниях реагента. Процесс может протекать в жидкой фазе или на твердом носителе: таблетке, ленте и т. д.;

электрохимические – измеряют электрохимические характеристики анализируемой смеси. Приборы имеют невысокую избирательность;

ионизационные – определяют электрическую проводимость среды, которая зависит от вида, количества, подвижности ионов разных компонентов.

Газоанализаторы — принцип работы

Газоанализаторы — это средства измерений, предназначенные для получения измерительной информации о количестве вещества или его концентрации в анализируемой газовой среде.

В пищевой промышленности газоанализаторы широко применяются для анализа топочных газов при сжигании различных видов топлива, для контроля состава газовых сред в пекарных и сушильных камерах, для контроля концентрации предельных значений в пожаро- и взрывоопасных производствах и помещениях, где возможно скопление газов, вредных для здоровья обслуживающего персонала.

Принцип действии прибора основан на зависимости теплопроводности анализируемой смеси от концентрации в ней СО2, теплопроводность которой ниже других компонентов.

Основу прибора составляет компенсационная сравнительная мостовая схема переменного тока из 3-х мостов: рабочего, сравнительного и компенсационного. Рабочий мост построен подифференциальной схеме. Его чув­ствительные элементы помещены в закрытые ампулы. Два элемента омываются анализируемым газом, два других — контрольным.

Определение концентрации кислорода магнитными газоанализаторами основывается на физическом свойстве – парамагнетизме.

Парамагнитные материалы втягиваются в магнитное поле, а диамагнитные выталкиваются из него.

Наибольшей положительной восприимчивостью обладают кислород (+1) и окись азота (+0,36).

Магнитные газоанализаторы разделяются на термомагнитные и магнитомеханические.

Термомагнитный метод получил более широкое применение.

Он основан на изменении объемной магнитной восприимчивости при изменении температуры (рис. 2.62).

Рис. 2.62. Принципиальная схема измерительного преобразователя термомагнитного газоанализатора

Наличие кислорода в анализируемом газе приводит к его движению вдоль нагревательных элементов, что одновременно охлаждает резистор R1 и нагревает резистор R2, т.е. изменяет их сопротивления. Разность сопротивлений, функционально связанная с концентрацией кислорода, приводит к разбалансу моста, что приводит к изменению выходного напряжения, измеряемому вторичным прибором, градуированным в процентах концентрации.

Для измерения объемной концентрации кислорода вдымовых газах котельных установок применяется газоанализатор типа МН 5110Т. Газовая схема прибора включает два газозаборных устройства с керамическими фильтрами для очистки, вспомогательные устройства для приведения параметров газа и воздуха к требуемым значениям, рабочие и сравнительные камеры двух приемников и два побудителя расхода, обеспечивающие прокачивание через систему газа и воздуха.

Газ для анализа отбирается из котла через керамический фильтр, откуда поступает в блок выравнивания влажности, где он либо подсушивается (с удалением конденсата) либо увлажняется. Для контроля разряжения в системе служит манометр.

Типы газоанализаторов по принципу действия

1. Приборы, действие которых основано на физических методах анализа, включающих вспомогательные химические реакции. При помощи таких газоанализаторов определяют изменение объёма или давления газовой смеси в результате химических реакций её отдельных компонентов.

2. Приборы, действие которых основано на физических методах анализа, включающих вспомогательные физико-химические процессы (термохимические, электрохимические, фотоколориметрические и др.). Термохимические основаны на измерении теплового эффекта реакции каталитического окисления (горения) газа. Электрохимические позволяют определять концентрацию газа в смеси по значению электрической проводимости электролита, поглотившего этот газ. Фотоколориметрические основаны на изменении цвета определённых веществ, при их реакции с анализируемым компонентом газовой смеси.

3. Приборы, действие которых основано на чисто физических методах анализа (термокондуктометрические, термомагнитные, оптические и др.). Термокондуктометрические основаны на измерении теплопроводности газов. Термомагнитные газоанализаторы применяют главным образом для определения концентрации кислорода, обладающего большой магнитной восприимчивостью. Оптические газоанализаторы основаны на измерении оптической плотности, спектров поглощения или спектров испускания газовой смеси.

Газоанализаторы можно разделить на несколько типов в зависимости от выполняемых задач – это газоанализаторы горения, газоанализаторы для определения параметров рабочей зоны, газоанализаторы для контроля за технологическими процессами и выбросами, газоанализаторы для очистки и анализа воды и т.п., так же они делятся по конструктивному исполнению на портативные, переносные и стационарные, по количеству измеряемых компонентов (может быть измерение какого-то одного вещества или нескольких), по количеству каналов измерения (одноканальные и многоканальные), по функциональным возможностям (индикаторы, сигнализаторы, газоанализаторы).

Газовые анализаторы горения предназначены для наладки и контроля котлов, печей, газовых турбин, горелок и других топливосжигающих установок. Позволяют также проводить мониторинг выбросов углеводородов, оксидов углерода, азота, серы.

Газоанализаторы (газосигнализаторы, детекторы газов) для контроля параметров воздуха рабочей зоны. Отслеживают наличие опасных газов и паров в рабочей зоне, в помещении, шахтах, колодцах, коллекторах.

Газоанализаторы стационарные — предназначены для контроля состава газа при технологических измерениях и контроля выбросов в металлургии, энергетики, нефтехимии, цементной промышленности. Газоанализаторы измеряют содержание кислорода, оксиды азота и серы, фреона, водорода, метана и других веществ.

Виды газоанализаторов

Разновидность газоанализаторов по физическим признакам работы. На сегодняшний день, существует более 10 разновидностей газоанализаторов, которые делятся по физическим признакам осуществления анализа газовой среды.

Но, так таковой, универсальной конструкции не существует, по которой осуществляется замер состава примесей. Для одних подходит определенный физический принцип, а для других он будет неприемлем.

Кстати, прочтите эту статью тоже: Коррозия оборудования

Термокондуктометрический

Может реагировать на теплопроводность смесей. Он производит анализ, на сколько эффективно передаётся температура в газовой среде. Этот прибор подойдёт лишь в том случае, если теплопроводность у примесей и газов значительно отличается между собой.

Пневматический

Предназначен для определения вязкости смеси, которая присуще данному помещению. Они используются тоже на взрывоопасных объектах, так как не имеют электрического компонента. Нет искры, следовательно, не будет газ воспламеняться.

Магнитный

Он подходит для анализа кислорода. Эти приборы используются в тех механизмах, где газовая смесь подлежит сжиганию. Пример индикатора: лямбдазонт. Он находится в выхлопной системе автомобилей, который сейчас актуальны на современном авторынке. Предназначен для определения концентрации кислорода в соотношении выхода выхлопных газов. Служит также для определения на сколько хорошо прогрелось автомобильное топливо. Инфракрасный

Нужны для того чтобы облучать инфракрасными лучами газовую среду. У них есть встроенный взрывозащищенный корпус, так как используется там, где есть взрывоопасные вещества. Его используют для лабораторий и промышленности.

Ионизационный

Проверяет на наличие электропроводимости. Если есть в составе примеси, то электропроводимость отличается. Это фиксируется и отражается в процентах на табло. Он предназначен для газов, которые не воспламеняются.

Ультрафиолетовые

У них такой же принцип, как и у инфракрасных. Но есть отличие в том, что облучают ультрафиолетовыми лучами. Эти приборы могут анализировать интенсивность поглощение среды, с помощью лучей, которые на них направлены.

Люминесцентный

Необходим для того, чтобы определить какие у газов есть люминесцирующие свойства. Они зависят от концентрации этих примесей. Это редкий вид устройств, потому что это наиболее сложный вид. В практике, как правило, используют более простые технологии. Есть и другое оборудование, которые обладает другими физическими принципами. Оно наиболее затратное и требует сложное обслуживание. Оборудование, основанное на химических принципах заправляют определенными химическими реагентами. Они применяются, если есть наличие специфических газов, для которых другие способы не подходят.

Кстати, прочтите эту статью тоже: Классификация нефти

Рентгеновские анализаторы

В каждом таком аппарате есть:

• рентгеновская трубка, которая флюоресцирует;
• детектор;
• устройство, проводящее регистрацию;
• модуль управления.

Важной особенностью, которая необходима для крупных приемочных пунктов, является адаптация прибора под твердотельный режим функционирования. Этот тип приборов проводит анализ сразу нескольких десятков элементов в сплавах

Размер пробы может быть ничтожно мал, к примеру, стружка

Этот тип приборов проводит анализ сразу нескольких десятков элементов в сплавах. Размер пробы может быть ничтожно мал, к примеру, стружка.

Вообще, подойдут даже шлакообразные и пылеобразные элементы до 50 мкм. Работают быстро, так как их не надо каждый раз калибровать под проведение нового анализа. Отдельная настройка осуществляется лишь под определенные сложные задачи.

Самые распространённые приборы

Наиболее распространёнными устройствами, входящими в состав трёх отмеченных групп, выделяются оптические и электрохимические модели. Их привлекательность обусловлена возможностью производства измерений в состоянии режима реального времени.

При этом технологически приборы поддерживают многокомпонентный анализ с возможностью сохранения результатов в микросхеме памяти.

Пример из группы оптических газоанализаторов – приборов, получивших наибольшее распространение в самых разных областях. Оптические анализаторы газовой среды обладают высокой точностью измерений

Для промышленной сферы подобные устройства являются незаменимым оборудованием. Особенно там, где требуется постоянный контроль выбросов или анализ технологических процессов.

Основные производители

1. Olympus Corporation.
2. FPI (Focused Photonics Inc).
3. Bruker.

Olympus Corporation

Японская компания, известная своими товарами в области оптики и фототехники. Ее анализаторы металлов пользуются популярностью, так как считаются по-японски надежными и находятся в среднем ценовом сегменте.

Компания вкладывает деньги в научно-технические разработки и усовершенствование программного обеспечения. Для портативных анализаторов создана технология Delta X-act Count, благодаря которой уменьшились скорость и пределы обнаружения.

FPI (Focused Photonics Inc)

Китайская компания, которую основали выпускники американских престижных ВУЗов. Считается одним из лидеров по производству всяческих систем для контроля за экологией окружающей среды. Их анализаторы металла также пользуются спросом.

Портативный анализатор металлов FPI несколько дешевле, чем у основных конкурентов.

Bruker

Немецкая компания, основанная более 50 лет назад. Производство, лаборатории и представительства находятся в 90 странах. Состоит из четырех подразделений, которые занимаются разными направлениями. Разработкой и производством систем анализа металлов занимается Bruker AXS и Bruker Daltonics.

Считаются качественными и довольно распространены на рынке России благодаря хорошей работе представительств.

Искать их надо в зависимости от вашего местонахождения.

Как вам статья?