Газоанализатор: что это, виды и области применения. Что такое газоанализаторы и для чего нужны.

Эффективное устройство от российской компании из Санкт-Петербурга. Устройство имеет интересное название «Хоббит-Т». Возможно, компания Informanalitika решила таким образом поучаствовать в разработке, но устройство явно не нуждается в излишней рекламе

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

Устройство, работа которого основана на принципах измерения газовой смеси, позволяет на ранней стадии обнаружить опасное превышение содержания токсичных веществ. Газоанализатор — это небольшое устройство, которое предупреждает вас об опасности, связанной с несанкционированным выбросом опасных летучих веществ и возникновением утечек в трубопроводе.

Мы рассматриваем все типы анализаторов газовых смесей на практике. В нашей статье мы подробно описываем их конструкцию и работу. На основе наших рекомендаций вы можете выбрать наиболее подходящее устройство.

• Как работает автоматический газоанализатор?
• Принципы классификации газовых анализаторов
• Самые распространённые приборы
• Выбор прибора для анализа загазованности
• Обзор производителей газоанализаторов
• Выводы и полезное видео по теме

Как работает автоматический газоанализатор?

С точки зрения конструкции существуют ручные и автоматические анализаторы. Ручные анализаторы включают абсорбционные модели, в которых используется технология поглощения газа с помощью реагентов. Автоматические приборы обычно основаны на химико-физической характеристике вещества.

Почти все анализаторы газовых сред, поддерживающие автоматические измерения, можно разделить по методологии примерно на три группы:

1. Анализаторы химических реакций.
2. Анализаторы физико-химических процессов.
3. Анализаторы физических процессов.

Первые подтверждаются физическими методами анализа, осуществляемыми с помощью химических реакций. В данном случае инструментарий обычно состоит из объемно-манометрических и химических приборов.

Мобильные измерительные приборы измеряют объем или давление газовой смеси.

Газоанализатор является одной из многих моделей таких устройств, используемых в различных отраслях промышленности. Эти устройства позволяют осуществлять комплексный мониторинг окружающей среды

Вторая группа устройств также поддерживает физическую методологию, но с добавлением физико-химического процесса.

Среди этих процессов могут быть:

• электрохимия;
• термическая химия;
• фотоколориметрия;
• фотоионизация;
• хроматография.

Конечно, результат достигается разными способами в зависимости от конкретного процесса. В электрохимии, например, концентрация газовой смеси определяется на основе ее электропроводности. Или, измерив термическую эффективность реакции каталитического окисления, можно определить концентрацию горючих газов.

Пример устройства, поддерживающего технологию фотоионизационного анализа. Серия Colion — это портативный, удобный в использовании прибор, обеспечивающий превосходное качество результатов.

Третью группу газоанализаторов, основанных исключительно на физических методах, составляют магнитные, оптические, денситометрические и другие приборы. Например, теплопроводность газовой смеси определяется путем измерения теплопроводности образца.

Основной принцип и конструкция газоанализаторов позволяют анализировать многокомпонентные смеси путем измерения концентрации одного компонента, присутствующего в смеси.

Принципы классификации газовых анализаторов

Все имеющиеся в настоящее время анализаторы классифицируются в соответствии с их конструкцией и техническими деталями. Классификации определяют конкретные функциональные возможности газоанализаторов.

Например, индикатор и сигнализатор могут быть похожи в некоторых отношениях, но классифицируются как разные измерительные устройства. То же самое относится к детекторам утечек и газоанализаторам.

Небольшой, простой в использовании детектор утечек представляет собой конструкцию, непосредственно связанную с газоанализаторами. Использование таких устройств важно в различных промышленных и бытовых условиях.

Классификация конструкции определяет такие характеристики, как мобильность и портативность. Способность инструментов измерять определенное количество компонентов классифицируется как однокомпонентная или многокомпонентная.

Аналогично, по количеству измерительных каналов различают одно- и многогазовые каналы.

Наконец, есть еще один критерий, который указывает на конкретное назначение инструмента. Например, существуют газоанализаторы для контроля выхлопов автомобилей, а другие — для контроля промышленных процессов.

Газоанализатор: что это, виды и области применения

Анемометр — это прибор, регистрирующий скорость ветра или других газов. Он используется в метеорологии, в строительстве для определения качества вентиляции, в спорте, в военном деле и в сельском хозяйстве.

Анаэростат — это лабораторное оборудование, прибор, предназначенный для выращивания микроорганизмов в чашках Петри. Он используется, в частности, для культуры облигатных анаэробов и микроаэрофильных организмов.

Что это такое?

Газоанализатор — лабораторный прибор для определения состава газовой смеси. В зависимости от модели, он различает как качественные, так и количественные пропорции газов в образце.

Он используется повсеместно, как в быту, так и в узкоспециализированных областях. Он может показывать процентное содержание определенных газов, а также сообщать о критическом превышении концентрации определенного вещества, что полезно для обнаружения утечек газа.

Анализаторы используются для обнаружения и исследования сероводорода, метана, пропана, кислорода, диоксида серы, угарного газа и других газов и газовых смесей.

Виды

Газоанализаторы обычно используются в трех основных областях: обнаружение утечек, обнаружение утечек и определение состава газа. Соответственно, инструменты можно разделить на три типа:

• сигнализаторы непрерывно анализируют состав газовой смеси в том месте, где они размещены, и оповещают об изменении состава. Данные передаются на пульт управления, который может автоматически перекрыть газовую магистраль. Некоторые модели оснащаются собственным световым или звуковым оповещением и запорным механизмом;
• индикаторные используются для определения наличия определённой газовой примеси в окружающей среде. Для простоты использования они обычно портативные, их переносят с места на место и не оставляют включёнными постоянно;
• течеискатели применяются для довольно специфической цели — поиски течи в газовых трубах. Обычно они портативные и эксплуатируются путём прикладывания к трубе. После обнаружения места, где концентрация газа наиболее большая, прибор подаёт сигнал — или реагирует оператор, глядя на монитор.

Кроме того, газоанализаторы подразделяются на:

• конструкции: портативные или стационарные;
• количества компонентов: однокомпонентные и многокомпонентные;
• количества каналов измерения: одноканальные и многоканальные;
• физических принципов работы: пневматические, термокондуктометрические, магнитные, ионизационные, инфракрасные, люминесцентные, ультрафиолетовые;
• назначения: для обеспечения безопасности работ или эксплуатации газопровода, для контроля выбросов, выхлопов в двигателях внутреннего сгорания, отслеживания среды при совершении опытов, для наблюдения за состоянием экологической среды.

Газоанализаторы могут быть довольно простыми или очень сложными и оснащенными программным обеспечением с алгоритмами машинного обучения. Эти приборы способны автоматически анализировать различные типы газовых смесей. Они часто используются на коммерческих предприятиях для непрерывного мониторинга производства, а также в экологических приложениях.

Современные приборы также оснащены встроенной памятью, дисплеем и выводом данных на компьютер, определением расхода газа и другими функциями.

Спектрометрический блок газоанализатора: принцип действия

Принцип действия газового спектрометрического анализатора основан на явлении частичного поглощения энергии светового потока, проходящего через газ.

Каждая молекула газа представляет собой колебательную систему, способную поглощать инфракрасное излучение в точно определенном диапазоне длин волн. Когда постоянный поток инфракрасного излучения проходит через газовую колбу, часть излучения поглощается газом. Более того, только часть спектра потока, так называемый максимум поглощения этого газа, в значительной степени поглощается. Чем выше концентрация газа в колбе, тем сильнее поглощение.

Тот факт, что различные газы имеют различные максимумы поглощения, позволяет измерить концентрацию газов в смеси путем измерения поглощения на соответствующей длине волны. Другими словами, концентрация каждого газа в выхлопе может быть определена путем анализа снижения светового потока в части спектра, соответствующей максимуму поглощения конкретного газа.

Спектрометрический блок прибора устроен следующим образом

Предварительно отфильтрованные выхлопные газы проходят через измерительную кювету, которая представляет собой трубку, концы которой запаяны оптическим стеклом. На одной стороне трубки находится излучатель. Это электрически нагреваемая спираль, температура которой строго стабилизирована. Излучатель производит постоянный поток инфракрасного излучения.

На противоположной стороне трубки расположены фильтры, которые выбирают из общего потока необходимые длины волн, соответствующие пикам поглощения исследуемых газов.

Пройдя через фильтры, ток достигает инфракрасного приемника. Приемник измеряет интенсивность потока и предоставляет информацию о концентрации газов в смеси.

Таким образом, концентрации CO, CH и CO₂. Затем газовая смесь из измерительной ячейки последовательно подается в электрохимический датчик, который генерирует электрический сигнал, напряжение которого пропорционально концентрации O₂и NO_x.

В современной системе концентрация CO, CH и CO₂определяются описанным спектрометрическим методом, в то время как концентрации кислорода O₂и NO_x— определяются электрохимическими датчиками.

Обработка сигналов датчиков и модуля спектрометра в современном газоанализаторе осуществляется микропроцессорной электронной схемой.

Информация о CO, CO₂и О₂концентрация отображается в %, а концентрация CO и NO_x— в так называемых ppm (parts per million), «частях на миллион». Такое обозначение связано с тем, что концентрация этих компонентов в выхлопных газах чрезвычайно мала и указывать их количество в процентах нецелесообразно. Взаимосвязь между процентами и промилле следующая:

10 000 промилле = 1 процент

Таким образом, количество СН в выхлопе типичного двигателя будет составлять около 0,001%-0,01%. Эти числа трудно использовать, поэтому обычно используется ppm.

Анализатор — это сложный прибор, качество которого определяется точностью и надежностью его компонентов, особенно спектрометрического блока.

Что нужно знать при эксплуатации газоанализаторов

Уникальная конструкция прибора влияет на рекомендации по его эксплуатации и техническому обслуживанию. Работа с автомобильным газоанализатором, как правило, проста и может быть выполнена одним человеком.

Перед проведением измерения прибор необходимо обнулить, нажав кнопку обнуления на передней панели. Некоторые мониторы выполняют автоматическую коррекцию нуля через определенное время без необходимости вмешательства оператора.

Измерения проводятся путем размещения зонда на расстоянии не менее 300 мм ниже выхлопной трубы и его зажатия. Такая глубина необходима для того, чтобы предотвратить втягивание воздуха в датчик и получение ненадежных измерений.

Затем запустите измерение и подождите, пока показания на дисплее прибора не стабилизируются. Время, необходимое для измерения, обычно составляет от 15 до 45 секунд, в зависимости от длины трубы и конструкции пневматического контура, которая может сильно отличаться у разных производителей.

На основании многолетнего опыта использования газовых детекторов можно дать следующие рекомендации.

После каждого измерения отсоединяйте трубку датчика от прибора и продувайте сжатым воздухом для удаления конденсата. Это часто приводит к очень сильному выделению влаги. Конечно, встроенный влагоуловитель выполняет свою работу, но рекомендуется следовать этим советам, чтобы увеличить вероятность выхода устройства из строя.

Техническое обслуживание устройства мониторинга заключается, главным образом, в регулярной замене сажевого фильтра и фильтра предварительной очистки. Рекомендации по замене фильтра см. в руководстве по эксплуатации устройства.

Важно отметить, что фильтр(ы) тонкой очистки, используемые в приборе, не совпадают с бензиновым фильтром(ами) и не должны использоваться в газоанализаторе.

Также важно, чтобы фильтры были сухими. Влажные фильтры следует либо высушить, продувая воздух в направлении стрелки на корпусе, либо заменить.

Анализ состава отработанных газов

Перед описанием методики анализа состава выхлопных газов необходимо отметить следующий наиболее важный момент.

Грамотный и правильный анализ требует глубокого понимания происхождения того или иного компонента в составе выхлопных газов.

Необходимо досконально понимать последовательность процессов в цилиндрах двигателя и выпускном коллекторе, а также происходящие химические превращения, и основывать анализ на этом понимании.

При таком подходе диагност начинает думать и анализировать состав выхлопных газов, чтобы увидеть связь между причиной и следствием. Такой подход, как «если состав выхлопных газов такой-то и такой-то — значит, имеется дефект такой-то и такой-то», не представляется конструктивным и не будет рассматриваться.

Прежде всего, вспомните состав атмосферного воздуха из уроков химии в школе. Это необходимо для правильного понимания процессов в цилиндрах и выхлопе двигателя.

Двуокись углерода (CO₂)

Другие газы, особенно инертные, присутствуют в небольших количествах и не играют большой роли в нашем случае, например, аргон. Элементы, очень близкие к ним, могут появиться на дисплее газоанализатора при выполнении измерения «в чистом воздухе».

Реакция окисления углеводородов, содержащихся в топливе, происходит по следующей схеме: углеводороды сгорают в цилиндрах двигателя:

Следует помнить, что состав смеси обычно оценивается по избытку воздуха λ. Это соотношение между фактическим количеством воздуха, поступающего в цилиндры, и теоретическим количеством, необходимым для полного сгорания топлива. Смеси, в которых количество воздуха совпадает с теоретически необходимым количеством, называются стехиометрическими. В этом случае λ = 1. Если количество воздуха больше требуемого, смесь называется бедной, а коэффициент находится в диапазоне λ=1,0. 1.3 Более бедная смесь не воспламеняется. Однако, если количество воздуха меньше, чем необходимо, смесь называется богатой. Такая смесь характеризуется значением λ=0,8. 1,0.

Получается, что при сгорании элементарной смеси отработанные газы состоят из углекислого газа CO₂водяной пар H₂O и азота N₂. На практике, однако, это не так. Под воздействием высоких температур в цилиндре двигателя азот и кислород вступают в реакцию, образуя оксиды азота. Сочетание этих оксидов называется NO_xи указывается пятикомпонентными газоанализаторами продуктов сгорания. Образование NO_xрезко возрастает с увеличением температуры газа и концентрации кислорода. Основным компонентом смеси оксидов азота является монооксид NO. Выходя из цилиндров двигателя, он окисляется в атмосфере, образуя NO₂который является гораздо более токсичным и соединяется с водяным паром в атмосфере, образуя кислотные дожди.

Кроме того, выхлопные газы всегда содержат углеводороды CH, т.е. сырые или разложившиеся молекулы топлива, которые не участвовали в процессе сгорания, а также продукты разложения моторного масла. Углеводороды образуются в отработавших газах в результате затухания пламени вблизи относительно холодных стенок камеры сгорания, в замкнутых объемах, таких как пространство между поршнем и цилиндром над верхним компрессионным кольцом.

Часть выбросов СН обусловлена поглощением паров топлива масляной пленкой на стенках цилиндра во время тактов впуска и сжатия сгорающей смеси. Они высвобождаются из пленки во время такта рабочего хода и такта выхлопа. Аналогичный эффект поглощения паров топлива наблюдается в саже, покрывающей стенки камеры сгорания.

Хороший газоанализатор: как его выбрать Статья

Газоанализаторы — это устройства, измеряющие количество или качество газов. Они относятся к группе приборов для измерения качества воздуха, которые используются как в коммерческих, так и в бытовых целях. Существует множество типов, различающихся в основном по типу газов, которые они обнаруживают, их назначению и другим параметрам. Следует сразу оговориться, что в этой статье мы будем говорить в основном о портативных газоанализаторах, хотя, конечно, мы будем говорить и о других распространенных типах.

Как уже упоминалось, газоанализаторы используются для измерения количества или качества газовых смесей. Это понятно уже из названия устройства. Они также могут выполнять некоторые дополнительные функции, например, измерять температуру, но об этом мы расскажем ниже. Поэтому они используются везде, где необходимо проанализировать состав воздуха. Это лишь некоторые из областей:

• Анализ дымовых газов, которые уходят из котлов, печей и другого топливосжигающего или промышленного оборудования при пусконаладочных работах;
• Их используют на предприятиях, где в принципе есть риск появления в воздухе нежелательных примесей. То есть, это необходимо с точки зрения обеспечения безопасности;
• Используются экологами для мониторинга состояния воздуха рядом с промышленными предприятиями;
• Их использую представители газовых служб. Наверняка вы с ними сталкивались, когда они приходили к вам проверить, есть ли утечка газа. У них особые приборы, которые определяют наличие в воздухе конкретного газа даже в самых минимальных количествах;
• Используют их в дайвинге, для контроля состава газовой смеси в баллонах;
• Когда проводят работы в подвалах или колодца. Кстати, это очень важно, в России каждый год гибнут люди, которые спускаются в колодец, в котором может быть метан, сероводород или углекислый газ. Вы просто не почувствуете, как теряете сознание, а потом будет уже поздно. В данной сфере газоанализаторы просто необходимы.

Это лишь несколько примеров; на самом деле существует множество других областей, где используются газоанализаторы. Конечно, везде используются разные типы, включая некоторые специальные типы. Одним из примеров является система обнаружения газов, используемая для обнаружения легковоспламеняющихся или взрывчатых веществ в транспортном секторе. Однако по сложности и цене это совершенно иные устройства, чем обычные портативные устройства, используемые в быту или промышленности.

Конечно, эти приборы нельзя назвать бытовыми, их покупают для профессионального использования, хотя иногда они используются и дома. К счастью, существуют относительно недорогие модели. Например, при ремонте колодцев.

Если вы прочитали вышеизложенное, вы уже примерно знаете, что вам нужно, поскольку знаете, что такое газоанализаторы. Но выше мы не рассказали о том, на что они чаще всего полагаются и что выбирают. Это непосредственное назначение прибора, а именно газы, которые он обнаруживает. Очевидно, что прибор, который может измерять только концентрацию кислорода, совершенно бесполезен для поиска утечки газа в доме. Поэтому сначала рассматривается этот параметр, а затем определяются другие характеристики, такие как погрешность измерения и т.д.

При выборе также следует учитывать максимальное время наработки на отказ. Эти устройства не работают бесконечно, датчики и другие части конструкции со временем могут выйти из строя. Конечно, все это можно заменить, но это влечет за собой дополнительные расходы. Кстати, необходимо учитывать не только расходы на обслуживание, но и стоимость калибровки или поверки (если требуется). Также стоит узнать о процедуре калибровки конкретного устройства и о том, где ее можно провести. Все очень просто: чем более распространен тип газоанализатора, тем проще и дешевле его обслуживание.

Если вы хотите приобрести бытовой прибор, который постоянно контролирует наличие угарного газа, вы можете рассмотреть комбинированные модели, обнаруживающие другие газы. Это, безусловно, полезно, если вы отапливаете или готовите на газе дома.

Очень распространенной категорией являются детекторы дыма. Здесь все просто: чем точнее прибор, тем он лучше. Более дорогие модели имеют более высокую точность, быстрое время отклика, больше дополнительных функций, таких как температурные датчики, определение эффективности и теплопотерь, встроенная память, цифровые дисплеи и т.д. Кстати, в категории анализаторов выхлопных газов есть и совсем простые модели за 4-6 тысяч рублей, и за 50-60, и даже более 100. Конечно, для бытовых целей тратить такие деньги совершенно не обязательно, но в профессиональном секторе такие приборы очень востребованы.

Не лишним будет обратить внимание на уровень защиты дома. Самые простые устройства для бытового использования имеют степень защиты IP20, что в принципе достаточно, но очевидно, что этого слишком мало для профессиональной деятельности, где человек может подвергаться высокой степени загрязнения и влажности.

Остальное можно найти в спецификациях блока, где задается множество других параметров, перечисление которых здесь не особенно полезно. Например, рабочие температуры (актуально, если прибор будет использоваться на открытом воздухе и зимой), определение точки росы выхлопных газов, диапазон измерения температуры, погрешность, абсолютное давление и многое другое. Действительно, если вы знаете, что вам нужно, то выбрать наиболее подходящий инструмент для ваших нужд не составит большого труда. Вам также необходимо знать газ (или газы), который нужно определить, допустимую погрешность и условия эксплуатации.

Газоанализатор — это прибор, который лучше выбирать не спеша, сравнивая модели и выбирая наиболее подходящую для вас. Если не торопиться, то почти всегда можно найти оптимальное соотношение цены и качества, не переплачивая за бесполезные функции или слишком малую точность, которая вам на самом деле не нужна.

Как это работает. Газоанализатор

Существует множество газов, которые вредны или даже смертельно опасны для человека. И мы не всегда можем полагаться на наши органы чувств, чтобы обнаружить их — эти газы могут быть без запаха, без вкуса и без цвета. С другой стороны, опасные газы могут концентрироваться там, где нет людей, что приводит к техногенным катастрофам. Для обнаружения таких газов были разработаны специальные «электронные носы» — газовые детекторы или газоанализаторы. О том, откуда он берется и как работает этот важный прибор, востребованный в быту и промышленности, читайте в нашем материале.

Почему канарейка в шахте

Метан, безвкусный, бесцветный и не имеющий запаха природный газ, давно стал опасным врагом шахтеров. В высоких концентрациях под землей он часто приводил к взрывам. Чтобы обнаружить метан, шахтеры в прежние века брали с собой в шахту клетки с канарейками. Эти маленькие птицы с их быстрым метаболизмом узнали о повышении концентрации газов гораздо раньше, чем люди. Если шахтер слышал пение птицы, это означало, что пора эвакуироваться — опасность близка. С тех пор выражение «канарейка в шахте» стало предупреждающим сигналом в английском языке.

Горный мастер показывает клетку с канарейкой, использовавшуюся для обнаружения угарного газа, 1928 год. Фото: George McCaa, wikimedia.org

Удивительно, но невинные птицы использовались в шахтах практически до конца XX века, хотя первые устройства, напоминающие детекторы газа, появились еще в 1815 году. В то время англичане Хамфри Дэви и Джордж Стефенсон разработали безопасные лампы для работы в шахтах, которые могли определять наличие горючего газа по виду пламени.

Современная эра обнаружения газов началась в 1927 году с изобретением первого газового детектора. Он был способен обнаружить присутствие другого газа, такого же безвкусного и бесцветного, как метан, — угарного газа, который был опасен для шахтеров. Устройство было создано американцами Чарльзом Лоу и Честером Гордоном и основано на взаимодействии угарного газа и хлористого палладия. Однако первое устройство было дорогим и хрупким, и прошло много лет, прежде чем газовые детекторы стали обычным делом, а канарейки в шахтах ушли в прошлое. Но надо отдать должное бедным птицам — они спасли тысячи жизней шахтеров.

Какие существуют газоанализаторы?

С тех пор было разработано множество технологий и устройств для обнаружения, мониторинга и сигнализации газов. Маленькие устройства стали меньше и функциональнее. Первые газовые детекторы могли обнаружить только один объект, сегодня они могут обнаруживать целые комбинации газов одновременно. Их можно разделить на портативные и стационарные типы, основное различие основано на принципе действия: оптические, магнитные, электрохимические, полупроводниковые и т.д.

Взрывозащищенный газоанализатор «Алмаз-Спектр» для контроля атмосферы на промышленных объектах. Фото: «Росэлектроника»

Как правильно называется прибор — газовый детектор или газоанализатор? Газовый детектор или датчик можно рассматривать как чувствительный элемент, который определяет количественный и качественный состав газа. Детектор является частью более сложного устройства — газоанализатора, который обрабатывает информацию, подает сигнал бедствия и может быть оснащен другими дополнительными функциями.

Как работает газоанализатор

Сегодня существуют десятки газовых детекторов, различающихся по принципу действия. Каждый из них подходит для выполнения конкретных задач и может использоваться в определенной среде для обнаружения различных газов.

Входящая в состав Госкорпорации Ростех, компания «Росэлектроника» является лидером в производстве газоанализаторов. Недавно петербургская научно-производственная компания «Электростандарт» выпустила газоанализатор нового поколения — PGA-600. Прибор может одновременно контролировать до шести параметров. В устройстве используются оптические, электрохимические и фотоионные датчики, состав которых может меняться в зависимости от задания. Этот газоанализатор дает вам пример того, как работают различные типы газовых датчиков.

Газоанализатор ПГА-600. Фото: «Росэлектроника»

Работа оптических или инфракрасных датчиков основана на измерении оптических свойств газовой смеси. Источник света в датчике испускает инфракрасные лучи, которые проникают в газ, а датчик регистрирует интенсивность падающих лучей. Различные газы поглощают свет в определенных длинах волн, и в зависимости от результата генерируется выходной сигнал, который указывает на свойства газа. Такие датчики часто используются на очистных сооружениях, нефтеперерабатывающих заводах, газовых турбинах, химических заводах и других объектах, где присутствуют горючие газы и существует риск взрыва. ИК-датчики также используются для анализа выбросов в автомобильных двигателях.

Электрохимические газовые детекторы основаны на процессе электролиза. Газ подается на измерительный электрод, изготовленный из драгоценного металла. Высвобожденные электроны затем оседают на электроде сравнения и генерируют сигнал постоянного тока. Значение этого сигнала определяет концентрацию определяемого газа. Электрохимические газовые детекторы используются на нефтеперерабатывающих заводах, газовых турбинах, химических заводах, подземных хранилищах газа и везде, где необходимо измерить максимальную концентрацию токсичных веществ.

Газоанализатор для дронов «Шмель», холдинг «Росхимзащита». Фото: Александр Уткин

Принцип работы фотоионизационного детектора (PID) газоанализаторов основан на измерении тока, возникающего при ионизации газа фотонами, испускаемыми ультрафиолетовой лампой. Этим методом обычно измеряется концентрация летучих органических соединений. Преимущество фотоионизации в том, что она чувствительна к низким концентрациям и может быть использована для обнаружения широкого спектра веществ. ПИД часто используются в промышленной гигиене, для защиты от загрязняющих веществ и для мониторинга окружающей среды.

Используя эти методы, газоанализатор PGA-600 может измерять более десяти параметров в воздухе, включая объемную долю метана, пропана, углекислого газа, водорода, кислорода, паров бензина и других веществ.

Разновидности устройств по функциональным возможностям

• Индикатора.
• Течеискателя.
• Сигнализатора.

Измерительные приборы индикаторного типа предназначены для кратковременных измерений с целью определения концентрации конкретного компонента в газообразной среде. Такие устройства часто представляют собой портативные переносные модели.

Газоанализаторы в виде течеискателей также являются портативными. Они предназначены для обнаружения утечек в газовых трубах. С помощью такого устройства можно точно определить поврежденный участок, через который происходит утечка в атмосферу. Прибор работает почти как индикатор, но анализирует не весь объем газа в помещении, а охватывает ограниченную область вокруг детекторного элемента. Вставляя прибор в трубу, газ сканируется вдоль стенок трубы для определения области, где концентрация превышения наиболее высока.

Часто эти приборы оснащены противопожарным корпусом, который предотвращает образование искр, способных воспламенить среду при анализе трубы с горючим газом. Течеискатели часто используются в компаниях по управлению недвижимостью для проверки герметичности соединений котлов, плит и духовок с трубопроводами. Это компактные и легкие устройства, способные за считанные секунды проанализировать воздух на наличие газовых загрязнений.

Газоанализаторы в виде сигнализаторов проводят непрерывный анализ состава газов окружающей среды. Это стационарное устройство, установленное в фиксированном положении. Если определяются данные, превышающие допустимые значения, устройство сообщает об этом на панель управления, что приводит к появлению звукового или визуального сигнала. Панель управления может автоматически перекрыть подачу газа или активировать дополнительную вентиляцию.

Существуют анализаторы, оснащенные собственным световым и звуковым сигналом, сигнализирующим об опасности. Отдельные устройства оснащены электромагнитным клапаном, который закрывает шланг при активации устройства. В этом случае процессы протекают автоматически без участия центра управления, что делает блок управления излишним.

Виды газов, на которые реагируют анализаторы

Газоанализатор может быть сконструирован различным образом, чтобы реагировать на любое газообразное вещество. Среди наиболее популярных устройств — приборы, откалиброванные для измерения концентрации следующих газов:

• Сероводород.
• Пропан.
• Метан.
• Окись углерода.
• Кислород.
• Диоксид серы и пр.

Бытовые газоанализаторы

Наиболее распространенными типами газоанализаторов являются бытовые газоанализаторы. Приборы, используемые для анализа концентрации углекислого газа и горючих газов, применяются в помещениях, где работают системы отопления.

Бытовые устройства работают непрерывно. Частота анализа воздуха в помещении осуществляется с периодичностью 5-60 секунд. Перед тем как концентрация опасных веществ в воздухе достигнет критического уровня, бытовой газоанализатор издает предупредительные сигналы, сообщающие о значительном увеличении опасных веществ. Это позволяет заранее среагировать и устранить проблему до того как сработает аварийный сигнал и последует запуск автоматических процессов.

Часто бытовой газоанализатор является комбинированным и имеет чувствительные сенсоры, реагирующие на различные вещества. Обычно это три компонента — метан, пропан-бутан и монооксид углерода.

Подобные устройства будут уместными для установки в следующих помещениях:

• В квартирах и домах.
• Гаражах.
• Котельных.
• Хранилищах баллонов с газом.

Различные газоанализаторы в зависимости от физического принципа

В зависимости от физического принципа, используемого для анализа газовой среды с целью обнаружения отдельных компонентов, существует более 10 различных вариантов систем обнаружения газа. Не существует абсолютно универсальной конструкции, позволяющей анализировать все смеси. Физический принцип используется для одних типов газа, в то время как для других он неприменим или небезопасен.

Существуют следующие распространенные типы газоанализаторов:

• Термокондуктометрические.
• Пневматические.
• Магнитные.
• Инфракрасные.
• Ионизационные.
• Ультрафиолетовые.
• Люминесцентные.

Термокондуктометрические реагируют на теплопроводность смеси. Эти приборы анализируют, насколько эффективно температура передается газовой среде. Этот тип приборов подходит, когда теплопроводность основного газа и определяемых примесей существенно различаются.

Пневматика анализирует вязкость смеси, находящейся в помещении. Эти устройства не имеют электрических компонентов и поэтому могут использоваться во взрывоопасных средах. Механические компоненты устройства не дают искр, поэтому риск воспламенения газа отсутствует.

Магнитные анализаторы используются для анализа кислорода. Такие устройства используются в различных высокотехнологичных машинах, в которых готовится газовая смесь для сжигания. По этому принципу работает лямбда-зонд, который устанавливается в выхлопной системе современных автомобилей. Прибор определяет концентрацию кислорода в выхлопных газах и таким образом позволяет оценить эффективность сгорания топлива.

Инфракрасные лучи облучают газовую среду инфракрасными лучами, после чего чувствительные датчики реагируют на степень поглощения излучаемого света молекулами вещества. Эти устройства имеют огнеупорный корпус и поэтому часто используются со взрывоопасными веществами. Большая часть лабораторного и промышленного оборудования работает по этому принципу.

Ионизационный газоанализатор проверяет электропроводимость и ионизованных газов. При наличии примесей электропроводимость отличается, что фиксируется прибором и отображается в процентном выражении концентрации. Подобные устройства могут работать только с теми газами, которые не могут воспламеняться.

Ультрафиолетовое излучение работает по схожему принципу с инфракрасным излучением, за исключением того, что оно облучается ультрафиолетовыми лучами. Эти приборы также анализируют интенсивность поглощения молекул измеряемой среды направленными на них лучами.

Фосфоресцентный газоанализатор измеряет фосфоресцирующие свойства газов. Эти свойства зависят от концентрации определенных примесей. Эти устройства не так широко используются, поскольку существуют гораздо более простые технологии производства, которые работают по другому принципу и предоставляют данные с той же точностью, но при меньших затратах на производство анализатора.

Существуют и другие типы устройств, которые работают по другому физическому принципу. Они менее широко используются, поскольку дороги в производстве или требуют высокого технического обслуживания. Эти газоанализаторы часто основаны на химическом принципе и требуют пополнения реагентов по мере их расходования. Они используются для определенных газов, которые не могут быть проанализированы другими методами.

Похожие темы: