Принцип работы газового анализатора и обзор марок

Газоанализатор – это специальный прибор для измерения количественного и качественного состава смеси газов. На сегодняшний день различают 2 основных типа газоанализаторов:

Автоматические газоанализаторы

Данные измерительные приборы позволяют измерять физико-химический или физический состав смеси газов или отдельных его частей. Исходя из принципа действия, существует 3 группы автоматических анализаторов:

1. Химические или объемно-манометрические анализаторы.
2. Газоанализаторы, основанные на физико-химическом и физическом методах.
3. Физические газоанализаторы

Назначение этих устройств

Когда в помещении, в воздухе концентрируется опасная пропорция опасных веществ, устройство немедленно оповещает об этом. Применяются звуковые и световые сигналы. Блокируется подача газа.

Монтаж этого прибора обезопасит жильцов квартиры от аккумулирования газа в помещении и поспособствует оперативному устранению утечки. Если прибор имеет модуль GSM, связанный с номером абонента, то он может направлять сигнал на телефон.

И сегодня часто устройство называют бытовым сигнализатором газа – датчиком утечки угарного газа.

И это логично, ведь он монтируется там, где есть угроза скопления опасных элементов.

Шаблонные приборы могут определять концентрацию таких видов газа:

• угарного (CO),
• метана (СН4),
• пропана (С3Н8).

Первый вид наиболее опасный. При его утечке в закрытом помещении возникает смертельная угроза.

Метан есть в главном газопроводе. При его большом скоплении есть большой риск взрыва или пожара.

Пропан – главный компонент сжиженного состава, который по массе превосходит воздух. И даже при открытом пламени возможна концентрация газа внизу помещения, ближе к полу.

В квартиры обычно подаётся состав из пропана, метана, сероводорода, углекислого газа и паров воды. Также для запаха подмешиваются специальные одоранты. Хотя главный компонент – всё же метан. Его пропорция: 70-98%.

Детектор утечки бытового газа может улавливать все эти компоненты. И чаще всего он монтируется около мест, где есть риск утечки (плиты, котлов, колонок и т.д.)

Химические или объемно-манометрические анализаторы

Первая группа устройств этого типа позволяет определить изменение давления и объема газовой смеси при помощи химических реакций, которые происходят с различными компонентами смеси газов.

Структура и принцип функционирования

Базис работы этих приборов – это термомеханические и оптические датчики. Структура всех устройств такова:

1. Начальный преобразователь. Его функция – улавливать и вычислять пропорции газа в воздухе.
2. Измерительный модуль. Он обрабатывает сигнал начального преобразователя и сопоставляет его с заданными параметрами.
3. Блок питания.
4. Корпус.
5. Электромагнитный клапан. Он блокирует подачу горючего.
6. Звуковые и световые индикаторы.

При включении вытяжки на кухне прибор направляет сигнал на пожарный щит.

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.

Разновидности приборов

Эти устройства отличаются друг от друга по виду определяемого газа. Как правило, датчик газа на кухню ставят такой, чтобы он определял CO, СН4 и С3Н8.

В последнее время большую популярность завоёвывают комбинированные модели. Они определяют сразу несколько разновидностей газа.

Ручные газоанализаторы

Ручные анализаторы газа – это переносные устройства, которые обладают высокой точностью и служат для проверки автоматических анализаторов газа в процессе их эксплуатации. Они также предназначены для лабораторных и контрольных анализов.

Основное отличие от автоматических устройств – это длительность процесса забора пробы, которая зависит от квалификации специалиста и может занимать от 5-и до 10-и минут.

Клапаны бытовых детекторов газа

Если на кухне есть вытяжка, включающаяся по сигналу прибора, то безопасность в помещении во многом обеспечивает отсекающий клапан. Он работает по электромагнитному принципу. Он мгновенно пресекает поступление горючего по сигналу прибора.

Есть таких виды клапанов:

1. По диаметру трубы, проводящей газ.
2. Электрические.
3. Имеющие, допустимое давление.

Их виды по конструкции таковы:

1. Нормально-открытый. Он взводится ручным способом. Для его работы не требуется напряжение. Когда срабатывает детектор, следует электрический сигнал, и клапан закрывается. Обозначение клапана — «NA».
2. Нормально-закрытый. Его взведение аналогично. Но необходимо электричество. Он всегда работает под напряжением. По импульсу от устройства напряжение исчезает, происходит закрытие клапана.

Для бытовых задач оптимально использовать первый вид. Ведь при сбоях с электричеством его функциональность никак не пострадает.

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.

Установка приборов

Для монтажа газовых анализаторов лучше всего подходят вертикальные поверхности – места возможной газовой утечки (у счётчиков, колонок, котлов, плит).

Нельзя монтировать прибор:

1. На дистанции менее 1 м от горелок.
2. В грязных и пыльных зонах.
3. Рядом с вентиляционными туннелями.
4. В зонах, где хранятся горючие и токсичные материалы.

При монтаже нужно учитывать характеристики газа и высоту его концентрации. Так позиции газов от пола следующие:

• метан – 50 см,
• угарный газ – 180 см(до потолка – 30 см)
• пропан – 50 см.

Комбинированную модель лучше монтировать в диапазоне 50-30 см до потолка.

Чтобы клапаны работали стабильно, поставьте в прибор аккумуляторы, которые способны автоматически переходить на запасное питание.

Установить прибор не сложно. Его можно зафиксировать дюбелями или саморезами.

В его паспорте подробно схематически отражается подключение электричества к нему и его контактирование с прочим оборудованием.

Монтировать клапан на газовые трубы должны только профессионалы.

Минимум раз в год газовый анализатор должен подвергаться процедуре освидетельствования.

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.

Популярные модели

Сегодня купить такие приборы несложно. Их ассортимент приличен. На следующем изображении представлены некоторые хорошо раскупаемые модели

Приличным спросом пользуется и сигнализатор газа «Страж». У него есть разные модификации. Например, TD 0371. Его фото:

Его достоинства:

1. Чувствительность к таким видам газа, как: природный, сжиженный и угарный.
2. Срабатывание в течение 20 сек.
3. Имеет мощную звуковую сирену.
4. Его работа строится от сети. Поэтому не нужно постоянно менять батарейки.
5. Устойчивость к влаге – 95%.
6. Температурная стойкость – до 50 градусов.

Это оптимальный вариант для установки на кухне. Он легко справится с разными испарениями и температурными перепадами.

По инструкции сигнализатор газа Страж TD 0371 нужно монтировать ровную поверхность рядом с источником питания. Для этого применяются два шурупа.

Прибор должен получать постоянное питание от системы с параметром 220 В.

Его можно присоединить к кнопкам тревоги (охраны или пожарной). Можно задействовать как отдельную сигнализацию.

Характеристики и параметры прибора:

1. Виды материала: пластик, стойкий к ударам, металл.
2. Масса – 260 грамм.
3. Потребление электричества – менее 2 В.
4. Параметр звукового сигнала – 70 дБ/м.
5. Функциональный температурный диапазон: 10 – 55 градусов.
6. Габариты: 11 х 7 х 4 см.
7. Срабатывание прибора осуществляется при пропорциях газа 10%LEL.
8. Виды сигнала: звук и мигание.

Ещё одна знаменитая модификация «Стража» для квартиры – это УМ-005.

Модель постоянно контролирует содержание CO и СН4 в воздухе. Если пропорции первого превышают 0,005%, а второго — 0,5%, прибор сразу же оповещает об этом звуковым сигналом световыми диодами.

Тип его монтажа – вертикальный. Для этого подходит стена, ближайшая к газовому аппарату.

Возможно подключение внешнего аккумулятора – 12 В.

Если прибор пищит

Если газосигнализатор «Страж» пищит, то это может означать:

1. Утечку газа. Нужно принять все меры безопасности для таких случаев.
2. Поломку прибора.
3. Проблемы с его питанием.

Если прибор сломался, а в воздухе не опасное содержание вредных компонентов, его следует отремонтировать или заменить.

Принцип работы газоанализатора

Определение газоанализаторов для воздуха рабочей зоны, их назначение, принципы действия, области первоочередного применения, преимущества и недостатки отдельных классов анализаторов, общие условия эксплуатации и хранения.

Автоматические газоанализаторы

Данные измерительные приборы позволяют измерять физико-химический или физический состав смеси газов или отдельных его частей. Исходя из принципа действия, существует 3 группы автоматических анализаторов:

1. Химические или объемно-манометрические анализаторы.
2. Газоанализаторы, основанные на физико-химическом и физическом методах.
3. Физические газоанализаторы

Что такое газоанализатор

Прибор, который измеряет ряд определённых свойств газовых компонентов, которые находятся в смесях. 

Результаты измерения показывают процентную концентрацию или, что вещество в воздухе достигло ПДК. Прибор измеряет содержание определенного компонента.

Существует несколько видов газоанализаторов, исходя из их функциональных возможностей:

1. Сигнализатор
2. Индикатор
3. Течеискатель
4. Одориметр
5. Системы аварийного отключения газа

Особенности таких приборов

Приборы входят в число средств индивидуальной защиты, которыми обеспечиваются работники опасных производств. При превышении в воздухе концентрации определённых веществ приборы подают соответствующий сигнал. Использовать портативные газоанализаторы можно в любых помещениях и условиях.

Газоанализаторы применяют для определения:

• уровня загазованности и паров нефтепродуктов;

Приборы имеют невысокую стоимость, что позволяет приобретать их для личных целей. Современные портативные газоанализаторы способны измерять в смесях концентрацию сразу нескольких веществ. Производители выпускают приборы различного типа, основывающихся на различных принципах работы.

Для чего нужен газоанализатор – что это такое и как работает прибор (85 фото)

Газоанализатор представляет собой специальное оборудование, которое позволяет провести тщательное исследование газовых смесей на их качество и объем. Благодаря этому оборудованию удается определить точное количество вредных примесей в составе воздушных масс.

Применение газоанализаторов[править | править код]

• Экология и охрана окружающей среды: определение концентрации вредных веществ в воздухе.
• В системах управления двигателями внутреннего сгорания, например, лямбда-зонд) и регулирования процесса горения в котлах теплоэлектростанций.
• На химически опасных производствах.
• При определении утечек в холодильном оборудовании (так называемые фреоновые течеискатели).
• При определении утечек в газовом и вакуумном оборудования (обычно используются гелиевые течеискатели).
• На взрывоопасных и пожароопасных производствах для определения содержания горючих газов в процентах от НКПР.
• В дайвинге для определения состава газовой смеси в баллонах для погружений;
• В подвалах, колодцах, приямках перед проведением работ.
• В медицине, «мультигаз» обеспечивает контроль концентрации газов в дыхательном контуре при проведении анестезии.
• На транспорте, при обеспечении безопасности перевозок (поиск взрывчатых веществ, наркотиков).

Многие современные газоанализаторы часто имеют дополнительные функции, например:

• Измерение дифференциального давления газа для измерения расхода газа.
• Определение скорости и объёмного расхода газового потока.
• Определение расхода газа/бензина.
• Встроенную память.
• Интерфейс, также беспроводной интерфейс, для передачи данных на компьютер.
• Статистическая обработка результатов измерений.
• Расчёт массового выброса вредных веществ.

Индикатор

Он применяется для кратковременного измерения, с целью определения конкретного компонента, который выбрасывается в среду. Это портативные компактные модели, они не занимают много места.

Принципы классификации газовых анализаторов

Все существующие на данный момент анализирующие устройства классифицируются, исходя из конструктивных и технологических деталей. Классификацией характеризуются конкретные функциональные возможности приборов газового анализа.

Например, индикатор и сигнализатор могут быть чем-то схожи, но классифицируются как разные измерители. То же самое следует по отношению к течеискателям и газовым анализаторам.

Малогабаритный удобный в применении течеискатель – конструкция, имеющая прямое отношение к анализаторам газовой среды. Использование подобных устройств является актуальным для различных условий промышленного производства и бытовой сферы

Классификация конструктивного исполнения определяет такие свойства, как мобильность и портативность. Способности приборов измерять определённое количество компонентов классифицируются признаками однокомпонентного или многокомпонентного устройства.

Аналогично с числом каналов измерения, где существует классификация по одноканальным или многоканальным газоанализаторам.

Наконец, есть ещё один критерий, показывающий конкретное назначение приборов. К примеру, имеются газоанализаторы мониторинга выхлопных газов автомобилей, и есть устройства, контролирующие технологические процессы.

Лучшие термокондуктометрические переносные

Наиболее распространённый тип приборов. Принцип действия основан на выявлении зависимости электрического сопротивления специальных проводников от концентрации газов.

Количественный и качественный состав газовых смесей оказывает влияние на их теплопроводность. Газовая смесь поступает в ячейку цилиндрической формы, меняя температуру нагревательного прибора.

Соответствующий сигнал поступает на дисплей прибора.

GX-2003

GX-2003 внесён в государственный реестр. Применяют его для непрерывного автоматического контроля содержания в рабочей зоне кислорода, горючих и токсичных газов.

Результаты замеров выдаются прибором практически моментально. Конструкция имеет встроенный микронасос и может оснащаться датчиками от 2 до 5 штук.

Сфера использования прибора: химические и нефтеперерабатывающие предприятия, угольные шахты. Устройство может работать в диапазоне температур от -20°C до +40°C и относительной влажности воздуха до 97%, при условии отсутствия конденсации.

Достоинства:

• большая точность измерений;
• стабильная работа;
• простота настройки;
• возможность самостоятельно устанавливать пороги сигнализации.

Главный недостаток:

• отсутствие прибора в свободной продаже.

Отзыв

Семён В.

Удобный и надёжный в работе прибор. Хорошая точность показаний. Никогда не подводит.

М-02

Одновременно М-02 может анализировать до 4-х компонентов газовой смеси. Продолжительность работы в автономном режиме до 70 часов. Диапазон рабочей температуры от -40°C +60°C.

Достоинства:

• возможность корректировки режимов чувствительности;
• наличие функции памяти измерений за последние 48 часов;
• самодиагностика;
• небольшой вес и габаритные размеры;
• индикатор зарядки аккумулятора.

Недостатки:

Отзыв

Михаил Х.

Беру прибор с собой в шахту. Работает три года без поломок.

Функции газоанализатора

• • 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);

• контроль газов в воде и др. жидкостях.

Течеискатель

Другую функцию выполняет течеискатель. Этот прибор также относится к портативным, но выполняет функцию по определению в каком месте произошла течь в газовой трубе. Благодаря этому прибору можно точно установить, где произошла утечка.

Ручные газоанализаторы

Ручные анализаторы газа – это переносные устройства, которые обладают высокой точностью и служат для проверки автоматических анализаторов газа в процессе их эксплуатации. Они также предназначены для лабораторных и контрольных анализов.

Основное отличие от автоматических устройств – это длительность процесса забора пробы, которая зависит от квалификации специалиста и может занимать от 5-и до 10-и минут.

Сигнализатор

А вот уже Сигнализатор осуществляет, непосредственно, анализ из чего состоит газовая среда. Это стационарное оборудование, оно фиксируется неподвижно.

На пульте управления видно есть ли отклонение от нормы. Сигнал на прямую поступает в виде света или определенного звука, в зависимости от модели. Есть такие сигнализаторы, которые имеют встроенный сигнал, он оповещает об опасности.

Как выбрать газоанализатор

При покупке прибора в первую очередь необходимо определить его назначение: какое вещество он должен находить и в каких условиях.

После этого рекомендуем определить форм-фактор оборудования. Если вам нужен газоанализатор для постоянного контроля воздуха в одном помещении, выбирайте стационарную модель.

Мобильное или переносное оборудование используют при частом переходе с одного рабочего места на другой.

Третий важный фактор – точность определения. Для некоторых газов изменение концентрации в 0,01 % уже является критичным. Прибор должен быстро фиксировать такие колебания и оповещать об этом пользователя.

24-10-2020, 16:35

769 просмотров

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.

Устройство газоанализатора

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. Практически каждый прибор требует питания энергией — соответственно, аккумулятор также можно рассматривать как обязательную часть устройства. 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. 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. Теперь стоит рассмотреть виды существующих газоанализаторов.

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.

( 1 оценка, среднее 5 из 5 )

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:

• Индикатора.
• Течеискателя.
• Сигнализатора.

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:

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

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.

Зачастую бытовой газоанализатор является комбинированным и имеет чувствительные датчики, которые реагируют на несколько веществ. Обычно это три компонента – метан, пропан-бутан и оксид углерода.

Подобные устройства будут уместными для установки в следующих помещениях:

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

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

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.

Похожие темы:

Принцип работы газоанализатора

• Газоанализаторы — это средства измерений, предназначенные для получения измерительной информации о количестве вещества или его концентрации в анализируемой газовой среде.
• В пищевой промышленности газоанализаторы широко применяются для анализа топочных газов при сжигании различных видов топлива, для контроля состава газовых сред в пекарных и сушильных камерах, для контроля концентрации предельных значений в пожаро- и взрывоопасных производствах и помещениях, где возможно скопление газов, вредных для здоровья обслуживающего персонала.
• Принцип действии прибора основан на зависимости теплопроводности анализируемой смеси от концентрации в ней СО2, теплопроводность которой ниже других компонентов.

Основу прибора составляет компенсационная сравнительная мостовая схема переменного тока из 3-х мостов: рабочего, сравнительного и компенсационного. Рабочий мост построен подифференциальной схеме. Его чув­ствительные элементы помещены в закрытые ампулы. Два элемента омываются анализируемым газом, два других — контрольным.

1. Определение концентрации кислорода магнитными газоанализаторами основывается на физическом свойстве – парамагнетизме.
2. Парамагнитные материалы втягиваются в магнитное поле, а диамагнитные выталкиваются из него.
3. Наибольшей положительной восприимчивостью обладают кислород (+1) и окись азота (+0,36).
4. Магнитные газоанализаторы разделяются на термомагнитные и магнитомеханические.
5. Термомагнитный метод получил более широкое применение.

Он основан на изменении объемной магнитной восприимчивости при изменении температуры (рис. 2.62).

Рис. 2.62. Принципиальная схема измерительного преобразователя термомагнитного газоанализатора

Наличие кислорода в анализируемом газе приводит к его движению вдоль нагревательных элементов, что одновременно охлаждает резистор R1 и нагревает резистор R2, т.е. изменяет их сопротивления.

Разность сопротивлений, функционально связанная с концентрацией кислорода, приводит к разбалансу моста, что приводит к изменению выходного напряжения, измеряемому вторичным прибором, градуированным в процентах концентрации.

Для измерения объемной концентрации кислорода вдымовых газах котельных установок применяется газоанализатор типа МН 5110Т.

Газовая схема прибора включает два газозаборных устройства с керамическими фильтрами для очистки, вспомогательные устройства для приведения параметров газа и воздуха к требуемым значениям, рабочие и сравнительные камеры двух приемников и два побудителя расхода, обеспечивающие прокачивание через систему газа и воздуха.

Газ для анализа отбирается из котла через керамический фильтр, откуда поступает в блок выравнивания влажности, где он либо подсушивается (с удалением конденсата) либо увлажняется. Для контроля разряжения в системе служит манометр.

Функции газоанализатора

• • 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);

• контроль газов в воде и др. жидкостях.

Классификация газоанализаторов

1. • по функциональным возможностям (индикаторы, течеискатели, сигнализаторы, газоанализаторы);
2. • по конструктивному исполнению (стационарные, переносные, портативные);
3. • по количеству измеряемых компонентов (однокомпонентные и многокомпонентные);
4. • по количеству каналов измерения (одноканальные и многоканальные);
5. • 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, а также для некоторых других целей требуется производить измерения в различных точках предприятия, не всегда оснащенных розетками электропитания.

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

Принцип действия газоанализатора этого вида основан на том, что составляющие вещества поглощаются в определенной последовательности особыми реагентами.

Стационарное оборудование с автоматическим принципом действия производит измерения постоянно, то есть — без перерыва. Оно точно фиксирует все физико-химические показатели изучаемой газовой смеси.

Подобные приборы дают возможность получать максимально точные итоги измерений при взаимодействии не только с самим веществом, но и с его отдельными компонентами.

Газоизмерительное оборудование бывает множества разновидностей и наименований. Некоторые из них функционируют на основе физических методов измерения, включающих в себя и применение вспомогательной химической реакции.

Подобные приборы называются объёмно-монометрическими. Они позволяют предельно точно обнаруживать любые из изменений объема и давления, происходящие в наблюдаемой среде.

Прибор сразу же фиксирует все реакции, в которые вступают отдельные составляющие газовой смеси.

Принцип работы газоанализатора может быть основан и на химических способах анализа наблюдаемой среды.

Такие приборы могут отслеживать дополнительные термохимические, хроматографические, электрохимические и фотоколориметрические процессы, что зависит от сферы их применения и характеристик эксплуатации.

Принцип действия оборудования также отличается. Например, термохимические приборы измеряют уровень тепла в процессе сгорания газа.

Наиболее часто подобное оборудование применяется тогда, когда нужно отслеживать окись водорода в воздушной среде при подозрениях на ее взрывоопасную концентрацию. Как правило, подобная работа производится с горючими газами, приборы термохимического типа при этом очень помогают.

Множество стационарных газоанализаторов работает только на физических принципах исследования. К данной группе приборов относятся анализаторы, которые функционируют при помощи магнитных и оптических способов измерения.

Типы газоанализаторов по принципу действия

1. Приборы, действие которых основано на физических методах анализа, включающих вспомогательные химические реакции. При помощи таких газоанализаторов определяют изменение объёма или давления газовой смеси в результате химических реакций её отдельных компонентов.

2. Приборы, действие которых основано на физических методах анализа, включающих вспомогательные физико-химические процессы (термохимические, электрохимические, фотоколориметрические и др.).

Термохимические основаны на измерении теплового эффекта реакции каталитического окисления (горения) газа. Электрохимические позволяют определять концентрацию газа в смеси по значению электрической проводимости электролита, поглотившего этот газ.

Фотоколориметрические основаны на изменении цвета определённых веществ, при их реакции с анализируемым компонентом газовой смеси.

3. Приборы, действие которых основано на чисто физических методах анализа (термокондуктометрические, термомагнитные, оптические и др.). Термокондуктометрические основаны на измерении теплопроводности газов.

Термомагнитные газоанализаторы применяют главным образом для определения концентрации кислорода, обладающего большой магнитной восприимчивостью.

Оптические газоанализаторы основаны на измерении оптической плотности, спектров поглощения или спектров испускания газовой смеси.

Газоанализаторы можно разделить на несколько типов в зависимости от выполняемых задач – это газоанализаторы горения, газоанализаторы для определения параметров рабочей зоны, газоанализаторы для контроля за технологическими процессами и выбросами, газоанализаторы для очистки и анализа воды и т.п.

, так же они делятся по конструктивному исполнению на портативные, переносные и стационарные, по количеству измеряемых компонентов (может быть измерение какого-то одного вещества или нескольких), по количеству каналов измерения (одноканальные и многоканальные), по функциональным возможностям (индикаторы, сигнализаторы, газоанализаторы).

Газовые анализаторы горения предназначены для наладки и контроля котлов, печей, газовых турбин, горелок и других топливосжигающих установок. Позволяют также проводить мониторинг выбросов углеводородов, оксидов углерода, азота, серы.

Газоанализаторы (газосигнализаторы, детекторы газов) для контроля параметров воздуха рабочей зоны. Отслеживают наличие опасных газов и паров в рабочей зоне, в помещении, шахтах, колодцах, коллекторах.

Газоанализаторы стационарные — предназначены для контроля состава газа при технологических измерениях и контроля выбросов в металлургии, энергетики, нефтехимии, цементной промышленности. Газоанализаторы измеряют содержание кислорода, оксиды азота и серы, фреона, водорода, метана и других веществ.