Обзор существующих газоанализаторов

Обзор существующих газоанализаторов

Фотоколориметрические газоанализаторы. Действие указанных приборов основано на цветных избирательных реакциях между реактивом-индикатором в растворе, на ленте или специальном порошке и анализируемым компонентом газовоздушной смеси. При этом мерой концентрации определяемого компонента является интенсивность окраски образующихся продуктов реакции. Фотоколориметрические газоанализаторы обладают достаточно высокой чувствительностью и избирательностью, что достигается выбором характерного химического реактива, используемого для приготовления индикаторного средства.

Преимуществом фотоколориметрического метода является возможность создания на его основе универсальных конструкций, так как один и тот же прибор с разными индикаторными растворами может быть использован для определения различных вредных веществ. Определяющим при этом является наличие фотоколориметрической методики для автоматического анализа, отвечающей следующим требованиям: устойчивость реактивов во времени, минимальное время образования окрашенного соединения, чувствительность и специфичность реакции, отсутствие сложных операций, небольшое число реактивов, их невысокая токсичность, пожаро - и взрывоопасность, доступность, несложность приготовления растворов.

По принципу действия фотоколориметрические газоанализаторы подразделяют на жидкостные, ленточные и порошковые.

В жидкостных газоанализаторах реакция протекает в растворе, а концентрацию определяемого компонента измеряют по светопоглощению раствора. Достоинством приборов этого типа является более высокая точность измерения и возможность применения индикаторных растворов, содержащих концентрированные кислоты, что важно для контроля малореакционных при обычных условиях веществ. Однако в связи с наличием в них ряда механических устройств, обеспечивающих перекачивание и дозирование жидкости и газов, их конструкция отличается сравнительной сложностью и громоздкостью, что препятствует широкому их внедрению в практику.

В автоматических газоанализаторах ленточного типа химическая реакция протекает на текстильной или бумажной ленте, пропитанной соответствующими реагентами заранее либо непосредственно перед ее фотоколориметрированием. О концентрации определяемого вещества судят по ослаблению светового потока, отраженного от участка индикаторной ленты, изменившей окраску в ходе анализа.

В данное время создан газоанализатор типа "Сирен", в котором в качестве первичного измерительного преобразователя используют индикаторный порошок. В основу работы этого газоанализатора положен принцип многократного использования окраски поверхности индикаторного порошка под действием содержащегося в воздухе анализируемого газа или пара химического вещества. Эти газоанализаторы надежны в эксплуатации, просты в обращении и могут быть использованы в системах автоматического газового анализа.

Электрохимические газоанализаторы. Из электрохимических методов анализа для создания автоматических газоанализаторов наиболее широко используют кулонометрический и кондуктометрический методы.

Большие возможности кулонометрических газоанализаторов позволяют иметь несколько диапазонов измерения, охватывающих концентрации как на уровне ПДК в атмосферном воздухе, так и при значительных превышениях ПДК.

Стационарный кулонометрический газоанализатор "Палладий-М" для автоматического контроля оксида углерода в воздухе выпускается промышленностью в шести исполнениях, различающихся по числу каналов измерения и по защищенности от воздействия окружающей среды. Этот газоанализатор применяют в стационарных условиях и в условиях передвижных лабораторий. Принцип действия газоанализатора основан на методе потенциостатической амперометрии, заключающемся в измерении тока электрохимической ячейки.

Ионизационные газоанализаторы. Ионизационный способ газового анализа основан на зависимости ионного тока, возникающего в процессе ионизации исследуемого газа, от содержания, контролируемого компонента. Из известных способов ионизации газов (ионизация пламенем, тлеющим разрядом, радиоактивным излучением и облучением коротковолновым светом) при разработке газоанализаторов наиболее часто используют ионизацию пламенем и радиоактивное излучение.

Преимуществами ионизационного метода являются низкий порог чувствительности, широкий диапазон измерения, достаточная надежность и стабильность работы, быстродействие, возможность создания датчиков для систем газового контроля с унифицированным электрическим сигналом. Основной недостаток пламенно-ионизационных газоанализаторов состоит в их низкой избирательности к отдельным органическим компонентам при их совместном присутствии. С помощью пламенно-ионизационного газоанализатора определяют либо их сумму, либо концентрацию компонентов с превалирующими ионизационными эффективностями. Для повышения специфичности анализа на этих приборах используют избирательный перевод контролируемых компонентов в аэрозольную фазу.

Хемилюминесцентные и флуоресцентные газоанализаторы. Принцип работы хемилюминесцентных газоанализаторов основан на измерении интенсивности люминесценции продуктов химической реакции определяемого компонента с реагентом, а флуоресцентных - на измерении интенсивности флуоресценции определяемого компонента под действием УФ-излучения.

Лазерный газоанализатор типа ЛГА. Газоанализатор предназначен для измерения концентрации метана в атмосферном воздухе. Входит в состав передвижных лабораторий для оперативного обследования трасс магистральных и городских газопроводов с целью обнаружения утечки газа. Принцип действия газоанализатора основан на лазерном прямом абсорбционном методе измерения, который заключается в резонансном поглощении излучении метана на длине волны 3,39 мкм. В качестве источника излучения используют газовый лазер, частота излучения которого совпадает с частотой резонансного поглощения излучения метаном. Такое совпадение обеспечивает высокую избирательность и чувствительность измерения.

Оптико-акустические газоанализаторы. Для контроля состава отработавших газов автотранспорта в процессе эксплуатации разработан оптико-акустический газоанализатор. Ультрамикроконцентрации оксида углерода (II), содержащегося в атмосферном воздухе, также измеряют спектроабсорбционным методом с использованием полосы поглощения СО в инфракрасной области спектра 4,66 мкм, где приемниками лучистой энергии служат герметичные камеры с конденсаторным микрофоном, заполненные газовой смесью из определяемого газа. Такие газоанализаторы называют оптико-акустическими.

Оптико-акустический метод основывается на следующем физическом явлении. Если газ, способный поглощать инфракрасные лучи, поместить в закрытый объем, и подействовать влиянием потока инфракрасной энергии, то за некоторый промежуток времени газ нагревается до некоторой температуры, которая определяется условиями теплопередачи. Одновременно увеличивается также давление газа. Когда поток прерывается с некоторой частотой при помощи обтюратора, газ в закрытом объеме периодически нагревается и охлаждается, возникают колебания температуры и давления газа, которые могут быть восприняты чувствительным элементом газоанализатора.

Универсальный газоанализатор "ЭКСПЕРТ"

НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Универсальный переносной газоанализатор "Эксперт" предназначен для определения содержания загрязняющих веществ в промышленных выбросах топливосжигающих установок при проведении экологического контроля (государственного и производственного) или технологической настройки установок с целью оптимизации процесса горения топлива

Определяемые компоненты и параметры

Газоанализатор "Эксперт" позволяет одновременно контролировать концентрации всех основных веществ, образующихся в результате горения органического топлива: О2, СО, СО2, NO, NO2, NOx, SO2, H2S и углеводородов (СН).
Кроме того, газоанализатор определяет температуру, избыточное давление (разрежение), скорость и объемный расход газового потока в точке отбора пробы, а также технологические параметры контролируемой установки: коэффициент избытка воздуха (альфа), коэффициент потерь тепла и КПД установки

Конструкция

Газоанализатор выпускается в шести базовых модификациях, отличающихся друг от друга перечнем определяемых компонентов, диапазонами и погрешностью измерений. Модульная конструкция газоанализатора позволяет легко изменять базовые модификации и комплектовать прибор в зависимости от измерительных задач заказчика. Конструктивно газоанализатор выполнен в прочном корпусе-чемоданчике, на лицевую панель которого выведены дисплей, клавиатура, принтер и соединительные разъемы. Измерительная информация отображается на жидкокристаллическом дисплее, оснащенном подсветкой. Электропитание газоанализатора может осуществляться как от внутреннего аккумулятора, так и от сети переменного напряжения.

Принцип действия газоанализатора ЭКСПЕРТ

Принцип действия газоанализатора основан на применении комплекта электрохимических ячеек и оптического сенсора для измерения содержания газовых компонент, термоэлектрического преобразователя для измерения температуры, двухплечевого мембранного датчика для измерения давления и трубки Пито для измерения скорости газового потока.

Высокая точность измерений

Благодаря использованию двух разнодиапазонных электрохимических ячеек по каждому каналу измерений, газоанализатор ЭКСПЕРТ обладает высочайшими метрологическими характеристиками как в области измерения высоких и средних концентраций, так и в области измерения низких концентраций, обеспечивая требуемую природоохранными документами точность измерений (суммарная относительная погрешность не более ± 25%), начиная уже с 20 мг/м³.

Выбор единиц измерений

По выбору оператора результаты измерений содержания определяемых компонентов могут выводится на дисплей не только в объемных процентах или ррт, но и в мг/м³, приведенных к нормальным условиям или откорректированных по отношению к точке отсчета О₂. При печати протокола измерений результаты выводятся одновременно во всех трех единицах.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ газоанализатора ЭКСПЕРТ

Измеряемый компонент/параметр

Принцип измерений

Диапазон измерений

Погрешность измерений

Модификация газоанализатора

Кислород (0₂)

электрохимический сенсор

0-21% (об.)

±0,2% (об.)

все

Оксид углерода (СО)

электрохимический сенсор

0-10000 мг/м³0-500 мг/м³0-10000 мг/м³

±5 мг/м³ или ±5% ±5 мг/м³ или ±5% ±25 мг/м³ или ±5%

Универсал
Газ
МТ

Оксид азота (N0)

электрохимический сенсор

0-5000 мг/м³0-500 мг/м³0-5000 мг/м³

±5 мг/м³ или ±5% ±5 мг/м³ или ±5% ±25 мг/м³ или ±5%

Универсал
Газ
МТ

Диоксид азота (N0₂)

электрохимический сенсор

0-200 мг/м³

±5 мг/м³ или ±5%

все

Сернистый ангидрид (S0₂)

электрохимический сенсор

0-10000 мг/м³0-10000 мг/м³

±5 мг/м³ или ±5% +25 мг/м³ или ±5%

Универсал
МТ

Водород (Н₂)

электрохимический сенсор

0-1 % (об.)

±50 рргл или ±5%

по заказу

Углеводороды (по метану)

оптический сенсор

0-5000 мг/м³

±25 мг/м³ или ±5%

только с индексом «про»

Температура газового потока

термопара

-20...+800 °С

±2°С или ± 2%

все

Температура окружающей среды

термосопротивление

0...+50°С

±1°С

все

Избыточное давление газового потока

мембранный датчик

±(0-50) гПа

±0,2 гПа или ±2%

все

Скорость газового потока

трубка Пито

4-50 м/с

±2 м/с

по заказу

Рассчитываемые величины

объемная доля диоксида углерода (СО,) объемная доля суммы оксидов азота (NO_X) коэффициент избытка воздуха (1,00-9,99) коэффициент потерь тепла (0-99,9%) КПД сгорания топлива (0-99,9%)

Единицы измерений

мг/м³, ррт, мг О₂ (приведенные к точке отсчета по О₂)

Точка отсчета по О₂

устанавливается пользователем

Срок службы электрохимических сенсоров

кислород - 1,5-2 года остальные компоненты - 2-3 года

Калибровка

автоматическая калибровка нуля после включения калибровка чувствительности 1 раз в 3 месяца

Отбор газовой пробы

встроенный мембранный насос (1,5-2,0 л/мин)

Электропитание

от сети переменного тока 220 В / 50 Гц или от встроенного аккумулятора 12 В / 7 Ач