Что такое газоанализатор и для чего он нужен
Газоанализатор (анализатор газов, газовый детектор, газосигнализатор) (англ. gas detector, gas analyzer, gas monitor) – контрольно-измерительное устройство, предназначенное для измерения состава и количества концентраций одного измеряемого газа или группы измеряемых газов и паров в газовоздушной смеси.
В газоанализаторах на чувствительный элемент (ячейку, сенсор) подаётся газовая смесь. Многокомпонентные переносные газоанализаторы объединяют несколько сенсоров на разные газы, размещённых в одном корпусе.
Стационарные приборы могут иметь несколько выносных блоков датчиков на определённые компоненты.
Часто анализаторами газов называют не только средства измерений, но такие приборы, как течеискатели, индикаторы и сигнализаторы.
Существуют 2 вида газоанализаторов зависимости от исполнения: ручные и автоматические.
Вариантом ручного газоанализатора является абсорбционная модель, в которой применяется технология поглощения газовой среды реагентами.
Автоматические анализаторы газов, как правило, работают по технологии построения физико-химической либо физической характеристики одного газового компонента или всей газовой смеси.
На сегодня самыми распространёнными являются автоматические газоанализаторы.
В зависимости от принципа работы они могут делиться на три основных группы:
1. Газоанализаторы, принцип измерения которых базируется на физических методах анализа, содержащих вспомогательные химические реакции. При помощи данных приборов можно измерить объём или давление газовоздушной смеси в результате химических реакций её составляющих компонентов.
2. Газоанализаторы, принцип измерения которых базируется на физико-химических методах анализа, содержащих в себе вспомогательные физико-химические процессы (фотоколориметрические, электрохимические, термокаталитические и другие типы).
Все существующие на данный момент газоаналитические устройства классифицируются, исходя из конструктивных и технологических деталей:
— по количеству каналов измерения (точек контроля) (одноканальные и многоканальные);
— по количеству контролируемых газов (однокомпонентные и многокомпонентные);
— по конструктивному исполнению (индивидуальные, стационарные, переносные);
— по функциональным возможностям (течеискатели, газоанализаторы, индикаторы, сигнализаторы);
— по назначению (для мониторинга воздуха рабочей зоны, для анализа промвыбросов, для контроля техпроцессов, для контроля выхлопных газов автомобилей на дизельном и бензиновом двигателях, для экологического мониторинга).
Классификация по функциональным возможностям
Классификация по конструктивному исполнению
Газовые анализаторы могут иметь различные габаритные размеры и массу, а также режимы работы. Этими свойствами и обуславливается разделение приборов по исполнению.
Газоанализаторы, работающие, как правило, от сети 220 В, и применяются для постоянного мониторинга воздуха, являются стационарными. Другие же приборы, более мобильные, запитывающиеся от встроенных аккумуляторов, могут переносится с одного помещения в другое называются переносными. Маленькие и легкие, носимые работниками на себе – являются портативными (индивидуальными).
Классификация по количеству измеряемых веществ
Приборы газового анализа могут быть изготовлены для контроля сразу нескольких газов. При этом обнаружение может осуществляться как одновременно по всем веществам, так и поочередно, в зависимости от конструктивных особенностей прибора.
Классификация по количеству каналов измерения
Классификация по назначению
Газоанализаторы производятся посредством различных методов и способов измерения.
Основные задачи измерения:
— мониторинг атмосферы рабочей зоны (безопасность);
— мониторинг промвыбросов (экология);
— мониторинг техпроцессов (технология);
— мониторинг газов в воде и других жидкостях;
— мониторинг рудничной атмосферы;
— мониторинг выхлопных газов автомобилей (дизельных и бензиновых)
В каждом из указанных направлений можно выделить еще более узко специализированные группы приборов.
Газоанализатор. Виды и работа. Применение и особенности
Газоанализатор – это измерительный прибор, предназначенный для определения концентрации определенных компонентов в газовых смесях. Он может работать в ручном или автоматическом режиме. Результат измерений выражается в процентном соотношении концентрации или просто сообщается о критическом превышении установленной нормы определенного вещества в воздухе или другой газовой среде. Устройство предназначено для измерения содержания отдельного компонента и не может реагировать на превышение концентрации другого.
Разновидности устройств по функциональным возможностям
Газоанализаторы разделяют на несколько видов в зависимости от их функционального предназначения. Они производятся в виде:
Приборы индикаторного типа предназначены для кратковременного измерения с целью определения концентрации определенного компонента в газовой среде. Такие устройства зачастую представлены переносными портативными моделями.
Газоанализаторы в виде течеискателей также являются портативными. Они предназначены для поиска течи в газовых трубах. С помощью такого устройства можно точно определить поврежденный участок, через который осуществляется утечка в атмосферу. Прибор работает практически по принципу индикатора, но анализирует не общий объем газа в помещении, а охватывает ограниченное пространство вокруг чувствительного элемента. Прикладывая прибор к трубе, осуществляется сканирование газа вокруг ее стенок с целью выявления участка, где превышение концентрации будет максимальным.
Зачастую такие приборы оснащаются взрывозащищенным корпусом, что исключает образование искры способной воспламенить среду, если идет анализ повреждения труб с горючими газами. Течеискатели часто можно встретить у работников жилищных управляющих компаний, которые проверяют герметичность подключения колонок, плит и духовых шкафов к трубам. Это компактные и легкие приборы, позволяющие осуществлять анализ воздуха на наличие примесей природного газа за считанные секунды.
Газоанализаторы в виде сигнализаторов осуществляют непрерывный анализ состава газовой среды. Они представлены стационарным оборудованием, которое закрепляется неподвижно. При получении данных с превышением допустимых показателей прибор сигнализирует об этом на пульт управлении, в результате чего осуществляется звуковой или световой сигнал. Пульт управления может автоматически перекрыть подачу газа или включить дополнительную вентиляцию.
Существуют анализаторы, которые оснащены собственным световым и звуковым оборудованием для сообщения об опасности. Отдельные устройства идут в комплекте с электроклапаном, который при срабатывании прибора перекрывает трубу. При этом автоматические процессы происходят без участия пульта управления, что позволяет отказаться от его использования.
Виды газов, на которые реагируют анализаторы
Газоанализатор может иметь разнообразную конструкцию, которая реагирует на любое газовое вещество. К самым востребованным устройствам относятся приборы, которые откалиброваны для измерения концентрации следующих видов газов:
Бытовой газоанализатор
Согласно требованиям законодательства, газоанализаторы устанавливаются в обязательном порядке на промышленных объектах, а также котельных. В помещениях, где работают отопительные системы, применяются приборы, которые анализируют концентрацию углекислоты, а также горючего газа.
На производстве, где существует риск выброса других разновидностей газа, также устанавливаются анализаторы, реагирующие на подобные вещества. В бытовых помещениях наличие подобного оборудования необязательно. При этом использование газоанализаторов существенно повышает безопасность. Предлагаемое производителями оборудование для бытовых помещений не требует подключения к пульту управления. Это снижает затраты на оснащение помещения чувствительными датчиками и системами управления.
В домашних помещениях применяется два типа оборудования – для горючих и угарных газов. Приборы, которые реагируют на горючие смеси, устанавливаются в тех помещениях, где имеются потребители газа. Такие устройства являются стационарными. Они закрепляются на стене вблизи с возможным источником утечки, и с помощью проводов соединяются с электроклапаном, установленным на выходе газовой трубы или на выходе баллона. При превышении допустимой концентрации газа устройство подаст звуковой и световой сигнал, а также даст команду электроклапану перекрыть подачу.
Более распространенными являются бытовые устройства, реагирующие на угарный газ. Его образование происходит при горении обычного газа, дров, угля и любых других предметов. Подобные устройства при обнаружении превышения концентрации окиси углерода выдают звуковой и световой сигнал. При наличии принудительной вентиляции, прибор подсоединяется к ее управлению. Он включает вытяжку, что осуществляет обновление воздуха в помещении. Если устройство устанавливается в помещении с современным отопительным котлом, то срабатывание датчика приводит к перекрытию подачи кислорода в камеру сгорания. Это позволяет прекратить горение и предотвратить увеличение концентрации угарного газа.
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.
Подобные устройства будут уместными для установки в следующих помещениях:
Разновидности газоанализаторов в зависимости от физических принципов работы
В зависимости от физического принципа, по которому осуществляется анализ газовой среды для выявления отдельных компонентов, существует больше 10 разновидностей газоанализаторов. Не существует полностью универсальной конструкции, которая бы позволяла анализировать состав любых смесей. Для одних разновидностей газов используется один физический принцип, в то время как для других он не действенный или небезопасный.
Выделяют следующие популярные виды газоанализаторов:
Термокондуктометрические реагируют на теплопроводность смеси. Данные устройства анализируют насколько эффективно осуществляется передача температуры в газовой среде. Подобное оборудование подходит в тех случаях, когда уровень теплопроводности у основного газа и примесей, которые нужно выявить, существенно отличается.
Пневматические анализируют вязкость смеси, которая присутствует в помещении. Данные приборы не имеют электрических компонентов, поэтому их можно использовать на взрывоопасных объектах. Механические элементы прибора не создают искру, поэтому риск воспламенения газа исключается.
Магнитный газоанализатор используется для анализа кислорода. Подобные приборы используются в различных высокотехнологических механизмах, в которых проводится подготовка газовой смеси для сжигания. По данному принципу работает лямбда-зонд, который монтируется в выхлопной системе современных автомобилей. Устройство определяет концентрацию кислорода в выхлопных газах, что позволяет оценить, насколько эффективно прогорело топливо.
Инфракрасные облучают газовую среду инфракрасными лучами, после чего чувствительные датчики реагируют на уровень поглощения молекулами вещества излучаемого света. Такие устройства имеют взрывозащищенный корпус, поэтому часто используются с взрывоопасными веществами. По данному принципу работает значительная доля лабораторного и промышленного оборудования.
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.
Ультрафиолетовые работают по схожему принципу с инфракрасными, за тем исключением, что осуществляют облучение ультрафиолетовыми лучами. Данные приборы также анализируют интенсивность поглощения молекулами измеряемой среды направленных на них лучей.
Люминесцентный газоанализатор измеряет люминесцирующие свойства газов. Эти свойства отличаются в зависимости от концентрации определенных примесей. Данные устройства являются не столь распространенными, поскольку существуют намного более простые технологии производства оборудования, работающие по другому принципу, которые позволяют получить данные с такой же точностью, но с меньшими затратами на изготовление анализатора.
Бывает также прочее оборудование, работающее по другим физическим принципам. Оно является менее распространенным, поскольку затратное в производстве, или требует обслуживания. Зачастую подобные газоанализаторы работают по химическому принципу и требуют заправки приборов реагентами, которые после израсходования нужно доливать. Такие приборы применяются для специфических газов, которые другими способами не анализируются.
Газовый анализ – это качественный и количественный анализ воздушной смеси. Анализ проводят посредством газоанализаторов. Они точно определяют количество вредных веществ в воздушных массах.
Аппараты оснащают специальными датчиками, которые быстро реагируют на отклонение воздушной смеси от нормы. Это особенно важно для замеров в рабочих цехах и при аварийных ситуациях: определить место утечки и покинуть помещение.
Разновидности газовых анализаторов
Выделяют ручные и автоматические модели. Среди ручных анализаторов широко используют химические абсорбционные. В таких анализаторах реагенты поглощают проверяемые вещества.
Автоматические модели определяют физические и химико-физические свойства воздушной смеси и ее отдельных компонентов.
Сейчас популярностью пользуются автоматические анализаторы. Их разделяют на три большие группы:
За счет дешевизны, универсальности и простоты эксплуатации широко распространены электрохимические газоанализаторы.
Недостатки: малая точность и избирательность замеров, малый срок работы отдельных чувствительных элементов, которые подвержены воздействию агрессивных веществ.
Классификация газоанализаторов
Газовые анализаторы классифицируют по:
По функциональным возможностям выделяют:
Конструктивно газоанализаторы бывают:
По количеству каналов для замера газоанализаторы бывают:
Газоанализаторы по функциональным возможностям
Газоанализаторы по конструктивному исполнению
Газоанализаторы могут обладать разными размерами, весом, режимом работы.
Большие стационарные аппараты предназначены для длительной работы в тяжелых условиях.
Негабаритные модели перемещают между объектами исследования, малые – портативные, легко помещаются в руке.
Портативные модели позволяют добраться до труднодоступных мест, оснащены сменным блоком питания.
Газоанализаторы по количеству компонентов для замера
Конструктивно аппараты могут быть разработаны для анализа 2 и более компонентов.
Анализ проводится или одновременно, или по отдельности в зависимости от модели.
Выделяют одноканальные и многоканальные анализаторы. Одноканальные агрегаты оборудованы одним датчиком и одной точкой отбора пробы.
Количество каналов варьирует в пределах 1-16. В последних моделях производители расширили количество измеряемых газов до максимально возможного.
Газоанализаторы по назначению
На современном этапе не удалось создать универсальный анализатор, который решает все задачи анализа воздушной смеси. Контроль газов в разных условиях проводится по разным методикам измерения.
В связи с этим производители изготавливают приборы для решения конкретных проблем.
Основные задачи, решаемые газовым анализом:
Отдельно выделяют контроль газовой смеси в различных жидкостях.
Принцип работы газоанализаторов
Портативный анализатор. В комплектацию входят:
Данные замеров выводятся на экран. Сигнализация оповещает звуковым и световым сигналами о превышении допустимой концентрации.
Дополнительно измеряется температура окружающей среды. У приборов малый вес, время работы без подзарядки – 10 часов.
Оксиметр. Предназначен для определения кислорода в воде. Используют, к примеру, при разведении рыбы. В комплекте:
Калибровка проводится по воздуху. Информация выводится на экран, фиксируется температура окружающей среды.
В приборе допускается фиксировать значения замеров.
Универсальный газоанализатор. Представитель класса – УГ-2. Определяет количественную и качественную характеристику газовой смеси в производственных и промышленных помещениях.
В комплектацию входят:
В работе используют специальные трубки для измерения. Они меняют цвет в зависимости от состава воздушной смеси и наличия посторонних газов. Погрешность в замерах – до 25%.
Аппарат стабильно работает при температуре 10-35 градусов Цельсия. Атмосферное давление может варьировать в пределах 86-106 кПа. Наличие пыли в помещении до 40 мг/м3.
В составе газоанализатора УГ-2 индикаторные трубки и воздухозаборное устройство. В основе работы изменение цвета индикатора при взаимодействии с определенным веществом.
В трубках в качестве индикатора специальный порошок. Он изменяет цвет в результате реакции с реагентом.
Высота окрашенного столбца пропорциональна концентрации определяемого вещества. По специальным таблицам устанавливают тип вещества и концентрацию в мг/м3.
Для измерения используют три трубки. Конечный результат – это среднее значение. Для точной характеристики его приводят к нормальным условиям: температура 293К, атмосферное давление 101 кПа, влажность 60%.
Перед анализом воздушной смеси проверяют герметичность деталей, снаряжают индикаторные трубки и фильтрующие патроны.