Газові аналізатори: принцип дії та сфера використання

30 грудня 2022

Що таке газоаналізатор

Газоаналізатор — це аналітичний прилад, який використовується для визначення концентрації відомих газів в навколишньому повітрі. Він використовується для моніторингу та контролю параметрів повітря в таких сферах, як підвищення безпеки процесу, дослідження якості, аналіз ефективності та моніторинг викидів.

Вони використовуються в усіх основних галузях промисловості, таких як нафтопереробна та нафтохімічна промисловість, хімічні заводи, фармацевтика, виготовлення добрив, при використанні котлів та нагрівачів, на сміттєспалювальних заводах, для безперервного моніторингу промислового виробництва газу тощо.

Для аналізу газів використовується багато різних датчиків. До популярних типів датчиків належать електрохімічні, парамагнітні, датчики теплопровідності, інфрачервоні, PID, FID тощо.

Газові аналізатори: принцип дії та сфера використання

Різні датчики призначені для виявлення/вимірювання унікальних фізичних або хімічних властивостей газів. Тому для розрізнення різних газів у суміші газів (у процесі чи потоці) використовуються різні сенсорні методи. Подальший вибір датчика також залежить від необхідної точності, технічних характеристик, очікуваного терміну служби та вартості.

У правильно спроектованій і введеній в експлуатацію системі вимоги до технічного обслуговування газоаналізаторів є мінімальними і можуть складатися лише з візуального огляду та перевірки робочих параметрів і періодичної заміни витратних матеріалів. Частота калібрування пристроїв залежить від типу датчика, критичності застосування та вимог до точності процесу.

Калібрування перевіряє, чи аналізатор працює належним чином, і регулює будь-який дрейф датчика або втрату чутливості. Процес передбачає проходження двох відомих сертифікованих концентрацій цільового газу – однієї для низької/нульової точки та іншої для високої/інтервальної точки – як правило, з балона з калібрувальним газом і дозволяє аналізатору налаштувати дрейф показань.

Загальні застосування та використання газоаналізаторів:

Газоаналізатори, які зазвичай використовуються в автомобільному секторі, мають неоціненне значення для дослідження та розробки паливних елементів для стійких енергетичних систем. Потрібні додаткові дослідження, перш ніж вважати їх ефективним рішенням, і для цього критично важливий газоаналізатор, який визначає, наприклад, забруднення паливних елементів і рівні викидів, допомагаючи визначити методи зниження їх концентрації.
Газоаналізатори можна використовувати для визначення сполук, присутніх у диханні, із застосуванням у фізіології, медицині та спортивній науці. Вони можуть допомогти визначити будь-які стресори, хвороби чи фізіологічні зміни. Газоаналізатори є неінвазивними та відстежують концентрацію сполук у реальному часі.
У багатьох галузях, таких як охорона навколишнього середовища, нафтохімічна промисловість, при зберіганні та сепарації газу – газоаналізатор використовується як щоденний пристрій. Поширеним застосуванням є відділення CO2 від інших газів в атмосфері з метою зменшення кліматичних змін та інших негативних наслідків. Газоаналізатори є ідеальним інструментом для визначення того, де CO2 є помітним в атмосфері, щоб видалити його та очистити повітря. Газоаналізатори забезпечують найшвидшу ідентифікацію газів.

Які бувають газоаналізатори

Газоаналізатори – це аналітичні пристрої, які вимірюють концентрацію або якість певної газоподібної сполуки в суміші кількох газів. Вони використовуються в багатьох галузях промисловості, таких як сільське господарство, виробництво та утилізація відходів, щоб допомогти власникам і менеджерам об"єктів контролювати рівні газу під час їх діяльності, щоб переконатися, що показники знаходяться в прийнятному діапазоні для безпеки працівників і якості продукції та процесів.

При виборі газоаналізатора для тестування, головним фактором є тип елемента (наприклад, газ або якість газу, або інші параметри наприклад температура), які потрібно аналізувати. Деякі пристрої визначають один газ, а інші можуть бути налаштовані як багатопараметричні газоаналізатори.

Розрізняють газоаналізатори для перевірки таких факторів:

Кисень (O2). Аналізатори кисню призначені для перевірки вмісту кисню в технологічному газі, для аналізу димових газів, аналізу дефіциту кисню, збагачення повітря для горіння киснем тощо. Вони доступні в портативних моделях з різними конфігураціями, що забезпечують їх портативність та можливість застосування в складних умовах на виробництві.

Чадний газ (CO). Аналізатори чадного газу часто використовуються в поєднанні з аналізаторами температури та кисню для оцінки ефективності згоряння та роботи пальника. Вони також використовуються на промислових підприємствах, де персонал може піддаватися впливу небезпечних рівнів газу. Розрізняють електрохімічні та інфрачервоні моделі газоаналізаторів чадного газу з опціями вбудованого насоса для забору зразків або регулятора тиску для полегшення операцій тестування.

Вуглекислий газ (CO2). Аналізатори вуглекислого газу використовуються в різноманітних галузях промисловості, таких як сільське господарство, спалювання сміття, харчова промисловість, газифікація, виробництво біогазу на звалищах та при виробництві сталі. Розрізняють інфрачервоні датчики CO2 з вбудованими насосами для забору зразків або регуляторами тиску в портативних і стаціонарних моделях.

Метан (CH4). Аналізатори метану використовуються на звалищах, при виробництві біогазу та синтезу газу, для оцінки якості та складу видобутого газу. Вони використовують інфрачервону технологію для ідентифікації вуглеводнів (включаючи метан). Також доступні вдосконалені датчики, які відрізняють метан від інших вуглеводнів, які корисно застосовувати, коли неметанові вуглеводні присутні у значних кількостях.

Вуглеводні. Метан – не єдиний вуглеводень, який утворюється під час промислових процесів. Розроблено цілий ряд портативних аналізаторів вуглеводнів і декількох газів для використання при синтезі газу, моніторингу вихлопних газів, газифікації тощо.

Водень (H2). Аналізатори водню використовують детектор теплопровідності для визначення газоподібного водню, який має найвищий показник теплопровідності серед усіх елементарних газів. Інші гази віднімаються з аналізу, щоб отримати точні дані про склад газу. Ці аналізатори найбільш корисні у виробництві водню, синтезі газу та для промислових застосувань. Деякі моделі газоаналізаторів водню пропонують електрохімічні датчики для виявлення спалахів у середовищах без горіння.

Оксиди азоту (NO, NO2 та інші NOx). Аналізатори оксидів азоту відстежують рівні NOx в обладнанні для спалювання, такому як котли, печі та двигуни, а також у програмах моніторингу димових газів. Розрізняють портативні та стаціонарні моделі, які визначають концентрацію оксиду азоту, діоксиду азоту та інших оксидів азоту. Пристрої можна використовувати в небезпечних середовищах.

Діоксид сірки (SO2). Датчики діоксиду сірки мають інфрачервону технологію для визначення відсотка або часток на тисячу діоксиду сірки в технологічному потоці та газах термічної обробки. Вони доступні в стаціонарних і портативних моделях, придатних для різних застосувань, включаючи небезпечні середовища.

Гелій (He). Прилади для аналізу гелію призначені для аналізу гелію в двокомпонентних газових сумішах. Вони доступні в портативних і стаціонарних моделях, в обох з яких використовується технологія теплопровідності.

Хлор (Cl2). Аналізатори хлору доступні в портативних і стаціонарних моделях для моніторингу парів хлору. Вони дозволяють професіоналам галузі контролювати рівні в навколишньому повітрі.

Хлорид водню (HCl). Аналізатори хлористого водню доступні в стаціонарних і портативних моделях. Вони придатні для використання на промислових, виробничих та інших підприємствах, які застосовують процес горіння.

LEL Горючі речовини. Нижня межа вибуховості (LEL) відноситься до концентрації, при якій газ у повітрі стає горючим. Портативні аналізатори навколишнього повітря сповіщають працівників підприємства, коли рівень наближається до критичної межі, щоб мінімізувати ризик вибуху.

Температура газу. На додаток до аналізаторів рівня газу деякі моделі оснащенні обладнанням яке контролює температуру газів. Типові сфери застосування цих пристроїв включають виробництво цементу, сталі, переробку нафти, хімічне виробництво, виплавку та виробництво електроенергії.

Швидкість газу. Крім температури газу, швидкість газу є ще одним критичним фактором у промислових процесах. Такі моделі оснащені безконтактними оптичними датчиками швидкості, щоб допомогти професіоналам галузі перевірити оптимальність рівнів швидкості для їх операцій.

Газові аналізатори

Види газоаналізаторів за принципом роботи

Газоаналізатори – це наукові пристрої, які визначають фіксацію або природу певної пароподібної сполуки в комбінації різних газів. Вони використовуються в широкому спектрі підприємств, таких як агробізнес, виробництво та управління відходами, щоб допомогти власникам фірм і керівникам перевіряти показники газу в їхніх використаннях, щоб гарантувати, що вони знаходяться в межах необхідного рівня для добробуту працівників і характеру технологічних процесів при виготовлені продукції. Постійний аналіз газу покращує ефективність, добробут, якість продукції та гарантує екологічну безпеку.

Вибір правильного аналізатора відповідно до вимог вашої організації може здатися досить складним завданням. Існують різні функції, на які варто звернути увагу – кожен пристрій працює за різними робочими стандартами та має позитивні сторони та недоліки.

Промислові газоаналізатори каталітичного типу використовують запалювання реагентів для кількісного визначення горючих газів при фіксації нижчого рівня вибухонебезпечності. Датчик такого типу працює, оцінюючи температурний контраст між двома точками – однією неактивною та іншою, покритою хімічним каталізатором. Вони реагують на весь спектр горючих газів, включаючи водень, метан, бутан, пропан, монооксид вуглецю або ацетилен, де можуть виникати різкі коливання температури або вологості.
Точкові/недисперсійні інфрачервоні (PIR/NDIR) промислові газоаналізатори. Інфрачервоні промислові газоаналізатори вимірюють приблизно дві частоти – одну на частоті поглинання газу, а іншу – на контрольній довжині хвилі, яка не споживається газом. Ці детектори газу чудово функціонують для розрізнення вуглеводневих газів, особливо в умовах низького вмісту кисню. Крім того, вони чудово функціонують для розпізнавання високої конвергенції силіконів, гідридних газів або галогенованих вуглеводнів. Ці датчики не слід використовувати там, де може бути доступний водень, оскільки газ не утримує інфрачервоне світло.
Промислові газоаналізатори з регульованою/покращеною лазерною діодною спектроскопією (TLDS/ELDS). Ці газоаналізатори працюють за допомогою інноваційного лазерного оптичного датчика, який сприймає та аналізує унікальність хімічного складу газу. Ці датчики мають перевагу над деякими іншими, оскільки вони не дають фіктивних попереджень через перепад газів, оскільки глибоко специфічна інновація може ідентифікувати унікальний склад кожного газу. Вони також нечутливі до пошкоджень, оскільки є оптичними гаджетами. Вони справді вправно розпізнають метан, водяний дим та різні гази.

Електрохімічні (EC) промислові газоаналізатори. Електрохімічні газові детектори працюють, змінюючи концентрацію газу на електричний потік. Газ дифундує в датчик через шар, де він контактує з функціонуючим терміналом і окислюється. Ця електрохімічна відповідь викликає електричний потік, що проходить через зовнішній контур. Електрохімічні газові детектори виявляються найкращими для розрізнення небезпечних газів у діапазоні часток на мільйон або в обмежених просторах, де може спостерігатися підвищення або нестача кисню.

Більшість сучасних газових аналізаторів виготовляються в ручному, стаціонарному та портативному форм-факторі, щоб задовольнити широкий спектр потреб клієнтів. Інтернет-маркет https://simvolt.ua/ пропонує високоякісні та надійні газоаналізатори, які підходять для більшості промислових та побутових застосувань.

Області застосування газоаналізаторів

Гази використовуються в багатьох виробничих середовищах, промислових секторах і наукових галузях. Однак, незважаючи на те, що вони життєво важливі для багатьох застосувань – від використання в хімічних реакціях до запалювання джерела тепла та багатьох інших застосувань – вони можуть бути небезпечними, якщо вони знаходяться в неправильному середовищі або в надто високих концентраціях. Для моніторингу професійного, промислового та природного середовища використовуються газоаналізатори, щоб визначити, чи існує локальна небезпека.

Гази присутні в повсякденному житті. Деякі гази використовуються для створення інертної атмосфери для хімічних реакцій, деякі використовуються в процесах горіння, тоді як інші використовуються для впорядкування потоку різних речовин. Необхідно контролювати ці гази, щоб переконатися, що занадто високі концентрації певних газів (наприклад, метану) не призведуть до вибуху, а також, що присутність інших газів не зменшить концентрацію кисню (що призведе до проблем з диханням) у професійному середовищі, а також забезпечити щоб правильні гази використовуються в правильних процесах/операціях.

Газоаналізатори бувають різних форм: від великих вбудованих сенсорних систем для масштабніших цілей моніторингу до портативних пристроїв, які забезпечують швидкі локалізовані вимірювання. Газоаналізатори пропонують спосіб визначення локалізованої концентрації газу, незалежно від промислового середовища. Це гарантує, що робітники в промисловому середовищі залишаються захищеними від шкідливих рівнів утворення газу.

Вони також гарантують, що будь-які операції, які використовують гази, виконуються оптимально, тобто гарантують, що передбачуване середовище не заповнюється занадто великою кількістю газу, а також не вводиться занадто мало газу в процес (що може викликати проблеми саме по собі, якщо процес залежить від газів).

Газоаналізатори також використовуються в промисловості за межами технологічного середовища. У цих випадках вимірювання місцевого навколишнього середовища за межами виробничого/технологічного середовища є важливим для забезпечення того, щоб в атмосферу не викидалося занадто багато токсичних/шкідливих газів: ці викиди постійно вимагають більш ретельного моніторингу через проблеми викиду парникових газів у занадто великих кількостях протягом останніх кількох десятиліть.

У гірничодобувній промисловості газоаналізатори пропонують спосіб визначити, чи відбувається процес накопичення газу під час гірничих робіт, що часто може призвести до вибухів, оскільки під землею багато покладів метану. Це забезпечує набагато безпечніше робоче середовище для всіх працівників.

У деяких інших наукових галузях газоаналізатори можна використовувати для вимірювання рівнів газів, що утворюються в процесах бродіння в біотехнології та процесах виробництва харчових продуктів. Це лише декілька конкретних прикладів.

Аналізатори газів