Газоанализатор. Виды и работа. Применение и особенности


Газоанализаторы, основанные на физико-химическом и физическом методах.

В зависимости от физики использованного процесса, приборы 2-ой группы подразделяются на:

  • Хроматографические
  • Термохимические
  • Фотоколориметрические
  • Электрохимические

Хроматографические газоанализаторы

Данный тип приборов предназначен для измерения состава смеси газов, твердых тел или жидкости. Принцип действия хроматографического анализатора заключается в индикации качественного и количественного состава разделенной газовой смеси.

Существует 3 метода хроматографического измерения:

  1. Вытеснительный
  2. Фронтальный
  3. Проявительный

Термохимические газоанализаторы

Термохимические анализаторы газа – это устройства, определяющие энергию выделяемого тепла при прохождении химической реакции в смеси газов.

Принцип работы

Основной принцип работы – процесс окисления компонентов газа с применением дополнительных катализаторов (марганцево-медный катализатор, мелкодисперсная платина).

Измерение возникающей температуры осуществляется с помощью терморезистора, который в зависимости от температуры, меняет свое сопротивление, тем самым изменяя проходящий ток.

Фотоколориметрические газоанализаторы

Фотоколориметрический анализатор газа – это прибор, использующий оптическую систему (излучатель-приемник), который при помощи уровня поглощенного светового потока веществом определяет его.

Существует 2 разновидности фотоколориметрических газоанализаторов:

  1. Жидкостный фотоколориметрический анализатор газа
    (реакция протекает в растворе, что позволяет с точностью до 5% определить компоненты смеси);
  2. Ленточный фотоколориметрический газоанализатор
    (используют для реакции твердые носители).

Электрохимические газоанализаторы

Данный тип приборов предназначен для определения токсических газов в помещениях или на рабочих зонах. Отличительной чертой данного устройства, является возможность применять его во взрывоопасных зонах. Он компактный, энергосберегающий и практически нечувствителен к механическим воздействиям.

Они способны определять следующие вещества:

  • Аммиак NН3;
  • Сероводород H2S;
  • Угарный газ СО;
  • Оксид серы SO2;
  • Хлор Cl2;
  • Объемные доли кислорода (О2).

По принципу действия они подразделяются на:

  • Гальванические
    (реагируют на изменение электропроводности);
  • Электро-кондуктометрические
    (реагируют на изменения тока или напряжения);
  • Потенциометрические
    (измеряют отношение напряженности поля и активных ионов).

В основе работы электрохимических анализаторов газа лежит явление электрохимической компенсации, которое заключается в выделении специального реагента, который реагирует с определенным компонентом смеси.

Физические газоанализаторы

Данные устройства работают благодаря физическим процессам и подразделяются на следующие виды:

  • Термокондуктометрические;
  • Магнитные;
  • Оптические;
  • Денсиметрические.

Магнитные газоанализаторы

Предназначены для определения процента О2 в смеси газов.

Магнитные анализаторы газа подразделяются на 2 группы:

  1. Термомагнитные;
  2. Магнитомеханические.

Данные устройства измеряют силу, которая возникает в неоднородном магнитном поле и воздействует на ротор устройства, и позволяет измерять концентрации в диапазоне 10-2.

Термокондуктометрические газоанализаторы

Данные устройства позволяют определить состав газовой смеси при помощи такой физической величины, как теплопроводность. Принцип действия: при изменении качественного и количественного состава газовой смеси, изменяется теплопроводность и соответственно сопротивления в терморезисторах, в результате чего полученные данные анализируются, и по шаблону определяется состав определенных компонентов газа.

Оптические газоанализаторы

Устройства данной конструкции работают по принципу изменения оптических свойств газовой смеси (оптическая плотность, спектральное излечение, показатель преломления и т.д.).

Данные газоанализаторы могут определять как органические (метан СН4, ацетилен С2Н2, этан С2Н6, и т.д.) так и неорганические (хлор, аммиак, сероводород и т.д.) вещества.

Оптические газоанализаторы подразделяются на:

  • Ультрафиолетовые;
  • Инфракрасные;
  • Спектрофотометрические;
  • Интерферометрические.

Принцип действия: определенный газ поглощает инфракрасное излучение с определенной длинной волны, в зависимости от которой устройство ведет расчет.

Термохимические модели

В устройствах такого типа предусматривается принцип измерения за счет определения теплового эффекта от химической реакции с участием искомого компонента. Как правило, в процессе работы применяется техника окисления кислородом. Поэтому такой прибор можно рассматривать как газоанализатор кислорода, а функцию катализаторов выполняет гопкалит, который наносится на пористый носитель. Измерение показателей окисления осуществляется при помощи металлических или полупроводниковых терморезисторов. В некоторых случаях поверхность платиновых терморезисторов также выступает катализатором. Обычно термохимические модели применяются для работы с горючими газами и парами, а также в процессе С его помощью можно определить, к примеру, содержание кислорода в водороде.

Таблица основных преимуществ и недостатков некоторых газоанализаторов

Название Достоинства Недостатки
Термохимические Низкая стоимость Низкая избирательность; маленький диапазон измеряемой концентрации; непродолжительный срок службы сенсора; низкое быстродействие и чувствительность; для работы требует наличие кислорода
Электрохимические Позволяет обнаруживать даже мельчайшие частицы вредных газов; широкий диапазон определения загрязняющих органических и неорганических веществ; низкое энергопотребление; приемлемая цена Ограниченное быстродействие; низкая селективность; крупные габариты; необходимо дополнительно за собой носить огромное количество реагентов и разнообразных блоков
Оптические Высокая чувствительность; отсутствуют вредные реагенты, необходимые для анализа смеси газов; высокое быстродействие селективность и чувствительность; позволяют определять практически все загрязняющие газы и вещества Высокая стоимость

На сегодняшний день наибольшего распространения получили:

  • Оптические газоанализаторы;
  • Электрохимические газоанализаторы.

Инфракрасные модели

Принцип работы таких газоанализаторов базируется на избирательном поглощении инфракрасным излучением молекул пара и газа. Важно учитывать, что устройство предусматривает поглощение тех газовых смесей, молекулы которых содержат не менее двух разных атомов. Специфика молекулярных спектров в различных газах определяет и повышенную избирательность подобных устройств. Например, существуют обычные и дисперсионные версии преобразователя. Дисперсионный газоанализатор — это прибор, в работе которого используется излучение, вырабатываемое монохроматорами, то есть или призмами. В обычных представителях этого класса применяется немонохроматическое излучение, обеспечиваемое за счет особенностей оптических схем. Для этого используются светофильтры, специальные приемники излучения и другие компоненты. Также в инфракрасных газоанализаторах могут применяться приемники излучения неселективного типа — в частности, термобатареи, болометры и полупроводниковые компоненты.

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.

Пневматические модели

Такие приборы работают на основе измерения показателей вязкости и плотности. Для этого анализируются данные гидромеханических свойств потока. Сразу надо сказать, что существует три варианта подобных устройств: дроссельные, струйные и пневмоакустические. Дроссельный газоанализатор — это устройство с преобразователем, которое измеряет при пропускании через себя газовой смеси. Модели струйного типа измеряют динамические характеристики напора газовой смеси, вытекающей из сопла. Обычно устройства этого типа применяются в работе с азотными и хлористыми составами.

Пневмоакустический прибор включает свою конструкцию два свистка с приблизительно равными частотами порядка 4 кГц. Первый свисток пропускает через себя анализируемый газ, а второй — состав для сравнения. В итоге газоанализатор воздуха позволяет сопоставить частоты колебаний, преобразуя показатели в пневматические вибрации с помощью усилителя. Для обеспечения подачи сигнала используется типа.

Как пользоваться прибором?

Для пользователя прибором важно ознакомиться с дисплеем или другим устройством для вывода информации, которым снабжается аппарат. Как правило, на современных дисплеях отображается дата, а также несколько полей для данных о составе газовой смеси. Получить полные сведения о значении полей и каналов прибора позволит инструкция газоанализатора в конкретной комплектации. Собственно, управление функциями прибора также зависит от конкретной модели. Как правило, достаточно активировать устройство при нахождении в газовой среде. Далее, когда будут достигнуты пороговые показатели концентрации искомого компонента, устройство подаст сигнал. В некоторых моделях возможна и световая индикация. В этот же момент на экране прибора должны быть заполнены основные строки о химическом составе газовой смеси и свойствах определенного компонента, на который был настроен прибор.

Принцип работы

В результате анализа находится объем и качество компонентов воздуха. Принцип действия газоанализатора бытового газа основывается на исследованиях реакции составляющих газовой смеси на изменения параметров среды.

Оптические приборы используют способ масс-спектрометрии физического измерения массы электрических частиц для исследования вещества. Денсиметрические анализаторы газа работают с плотностью вещества и находят содержание углекислоты.

Магнитные приборы находят концентрацию кислорода, который активно воспринимает магнитные колебания. Ультрафиолетовые анализаторы выявляют галогены, ртутные пары, органику. Термометрические устройства измеряют теплопроводность компонентов, работают с многокомпонентными составами топлива.

Что измеряет газоанализатор

Газоанализаторы для квартиры и дома ставятся, чтобы отслеживать концентрацию угарного газа в атмосфере, применяются в системах отопления. Пользоваться газоанализатором можно при работе газового оборудования в теплоэлектростанциях и на опасных участках химического производства.

Все виды газоанализаторов выполняют измерения:

  • дифференциального напора газа;
  • скорости потока и количественного расходования смеси.

Приборы оснащаются модулем вмонтированной памяти для регулярной фиксации результатов измерений. Анализаторы подключаются к беспроводному каналу связи для трансляции сведений на индивидуальные компьютеры пользователей. Устройства самостоятельно обрабатывают статистические данные.

Для чего нужен бытовой анализатор газа?

Газовые анализаторы применяются практически во всех сферах, чтобы сделать процесс производства или жизнь человека безопасными. Данный прибор обнаруживает утечки газа при использовании плиты или духовки, котлах отопления, колонах нагрева воды. Некоторые типы газоанализатора находят утечку фреона в системах кондиционирования, контролируют количество вредных выбросов в выхлопных газах автомобилей и на производстве.

Таким образом, данные приборы пригодны к использованию с двумя целями – выявление утечки газа и анализ качества воздуха. К примеру, такой вид датчика, как течеискатель, предупреждает о возникновении пожароопасной ситуации. Он снабжен устройством каталитического сжигания, который обнаруживает высокую концентрацию пропана или природного бытового газа.

О выявлении утечки уведомляет индикатор на корпусе аппарата. Есть также устройства для распознавания утечек фреона, аммиака и других газов, испарения которых опасны для жизни и здоровья людей, экологической обстановки.

Сигнализаторы газа монтируются в местах, где существует вероятность скопления вредных веществ. Стандартные газоанализаторы могут распознавать сосредоточение угарного газа, метана и пропана:

  1. Угарный газ (СО) – выделяется при сжигании топлива, а его утечка в помещении без притока свежего воздуха смертельно опасна.
  2. Метан (СН4) – главный компонент природного газа, скопления которого взрываются или загораются даже от небольшой искорки.
  3. Пропан (С3Н8) – главный компонент сжиженной пропан-бутановой смеси, утечка которого опасна даже при наличии постоянного притока свежего воздуха.

Установка газосигнализаторов обезопасит жильцов дома или квартиры от скопления вредных веществ в помещении и поможет своевременно ликвидировать течь горючего. Некоторые виды датчиков утечки бытового газа способны посылать сигнал об опасной концентрации на мобильный телефон.

Рейтинг
( 2 оценки, среднее 4.5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: