Газоанализаторы: области применения, типы, устройтво

GAS ANALYZERS: APPLICATIONS, TYPES, DEVICE

Konstantin Ermishin

Graduate student, Ryazan radio engineering University. V.F. Utkina, Russia, Ryazan

Аннотация. Статья посвящена газоанализаторам. Областям применения газоанализаторов, их типам и особенностям.

Abstract. The article is devoted to gas analyzers. Areas of application of gas analyzers, their types and features.

Ключевые слова: газоанализатор, сигнализатор, система безопасности.

Keywords: gas analyzer, alarm, security system.

Анализ газовых сред является обязательным мероприятием в работе многих предприятий нефтяной и газовой промышленности, химических производств, а также в сфере ЖКХ. Такие исследования представляют собой процедуры по измерению того или иного компонента в газовой смеси. 

Не так часто подобные анализы применяют в бытовых целях, но если такая задача и возникает, то так же можно использовать газоанализатор. Газоанализатор - это измерительное устройство, позволяющее определить состав газовой смеси.

Основные задачи газоанализаторов:

• контроль атмосферы рабочей зоны (безопасность);

• контроль промышленных выбросов (экология);

• контроль технологических процессов (технология);

• контроль загрязнения атмосферы жилой зоны (экология);

• контроль выхлопных газов автомобилей (экология и технология);

• контроль выдыхаемого человеком воздуха (алкоголь);

• отдельно можно назвать контроль газов в воде и др. жидкостях.

Классификация газоанализаторов:

• по функциональным возможностям (индикаторы, течеискатели, сигнализаторы, газоанализаторы);

• по конструктивному исполнению (стационарные, переносные, портативные);

• по количеству измеряемых компонентов (однокомпонентные и многокомпонентные);

• по количеству каналов измерения (одноканальные и многоканальные);

• по назначению (для обеспечения безопасности работ, для контроля

технологических процессов, для контроля промышленных выбросов, для контроля выхлопных газов автомобилей, для экологического контроля.

Переносные газоанализаторы - предназначены для решения ряда задач в сфере экологического мониторинга и контроля загрязнения атмосферного воздуха и воздуха рабочей зоны.

В отличие от стационарных сигнализаторов, такие приборы отличаются компактностью, мобильностью и простотой использования, а так же небольшим временем подготовки к работе и широким диапазоном условий эксплуатации.

Область применение переносных газоанализаторов:

• В замкнутых сосудах и помещениях (тоннелях, колодцах, дымоходах,

трубопроводах и т.д.);

• На заводах по добыче и переработке различных нефтепродуктов;

• На водоотстойниках, фекальных и фильтрационных насосных станциях;

• В автопромышленности;

• В химических лабораториях и других производственных процессах, связанных с выделением различных загрязняющих веществ;

• Помимо вышеуказанного назначения, портативные газоанализаторы служат для калибровки и поверки стационарных газоанализаторов.

Стационарная газоаналитическая техника - предназначена для стационарной установки в рабочей зоне промышленных предприятий, химических лабораториях, на нефтеперерабатывающих, газодобывающих и газоперерабатывающих  предприятиях и других производствах. Это эффективные и высокоточные приборы, которые имеют соответствующую  степень защиты, обладают высокой надежностью и способны дооборудования системой приточно-вытяжной вентиляцией, для удаления ядовитых, токсичных и горючих газов с различных помещений.

Стационарные газоанализаторы применяются в тех случаях, когда необходимо производить постоянные и достаточно частые периодические измерения концентрации загрязняющих веществ и кислорода в промышленной зоне для поддержания необходимого уровня и для организации технологического контроля за производственными процессами.

Область применения стационарных газоанализаторов:

• Котельные;

• Холодильные установки;

• Помещения ГРП (газораспределительные пункты);

• Рабочие зоны промышленных предприятий;

• Канализационных системах;

• Печах обжига и т.д.

Основные достоинства стационарных газоанализаторов:

• Надежность;

• Высокая точность измерений;

• Возможность контролировать сразу несколько газов;

• Длительный срок эксплуатации;

• Возможность оборудовать помещение автоматической системой вытяжной вентиляции;

• Дистанционный контроль состава воздушной смеси;

Несмотря на множество конструкционных вариаций прибора, существует набор базовых компонентов, которые присутствуют в каждой модели. В первую очередь это корпус, в который заключены все рабочие элементы газоанализатора. Дело в том, что такие аппараты требуют высокой степени защиты, поэтому к внешней оболочке следует предъявлять серьезные требования. 

Далее стоит перейти к более ответственному компоненту. Это первичный преобразователь, то есть датчик газоанализатора или чувствительный элемент, обеспечивающий непосредственные данные для измерения. Надо сказать, что существует несколько видов таких сенсоров, в том числе термокаталитические, инфракрасные и электрохимические, оптические. Задача данного элемента заключается в преобразовании искомого компонента газового состава в электрический сигнал. После этого в работу вступает измерительно-показывающее устройство, которое обрабатывает данный сигнал и демонстрирует его показатели в виде индикации или отображения на дисплее.
Принцип действия термохимического (термокаталитического) сенсора основан на прямой зависимости тепла, получаемого при сгорании детектируемого газа, от величины концентрации этого газа.

В электрохимических сенсорах проверяемый компонент взаимодействует с чувствительным слоем непосредственно на электроде или в слое раствора проводящего электролита около него.

Электрохимическая ячейка (ЭХЯ), как правило, имеет два или три электрода для совершения электрохимической реакции.

Электрохимические датчики обладают следующими преимуществами, при сравнении их с обычным аналитическим оборудованием:

- малые габаритные размеры;

- высокая селективность;

- удобство использования;

- простота конструкции;

- высокая надёжность;

- значительный ресурс работы;

- относительно низкая стоимость.

Различают следующие электрохимические сенсоры: кулонометрические, потенциометрические, амперометрические (вольтамперометрия), кондуктометрические.

Оптические сенсоры фиксируют изменение оптической плотности исследуемой газовой смеси при определенной длине волны. 

Различают следующие оптические датчики: спектрофотометрические, люминесцентные.