Газовые анализаторы: принцип действия и область использования

30 декабря 2022

Что такое газоанализатор

Анализ газа имеет принципиальное применение в исследованиях, разработках и индустрии. Приборы для анализа газа обычно используются для определения концентрации известных газов в среде или в атмосфере, которая может содержать один или много интересных газов.

Эффективный газовый анализ улучшает и помогает лабораторным и промышленным применениям, помогая развивать такие ключевые сферы как анализ эффективности, исследование качества, повышение безопасности процесса и мониторинг выбросов.

Существует несколько ключевых применений газоанализаторов для лабораторного и промышленного анализа, которые обычно можно разделить на две основные группы: грязные и чистые газы.

Газовые анализаторы: принцип действия и область использования

Грязные газы являются токсинами или загрязнителями окружающей среды. Выхлопные газы дизельных двигателей, выбросы промышленных дымовых труб или биометан из мест очистки сточных вод подпадают под эту категорию.

В течение многих лет производители газоанализаторов проделали значительную работу по анализу сгорания выхлопных газов двигателя из выхлопных труб. Компании разработали системы которые могут анализировать около 30 различных компонентов в выхлопном потоке пять раз в секунду.

Эти системы также используются для исследования промышленных дымовых труб и загрязнений окружающей среды. К примеру, химический, полимерный или нефтехимический завод может быть заинтересован в изучении того, какие газы образуются в их процессе работы, и затем выбрасываются из дымовой трубы.

В последнее время также возрос интерес к газам, использующим возобновляемые источники энергии. Например, такие биогазы, как метан или сероводород, образуются в результате анаэробного сбраживания на свалках и очистных площадках сточных вод. Другие газы, представляющие интерес для исследований возобновляемых источников энергии, включают водород, аммиак или спирт, которые могут быть полезны для топливных элементов или сжигания.

Для точного определения концентрации газа – газоанализатор необходимо правильно откалибровать. Калибровка проверяет, работает ли анализатор правильно, и регулирует любой дрейф датчика или потерю чувствительности. Процесс предполагает прохождение двух известных сертифицированных концентраций целевого газа – одной для низкой/нулевой точки и другой для высокой/интервальной точки – как правило, из баллона с калибровочным газом и позволяет анализатору настроить дрейф показаний.

Сфера использования газоанализаторов:

Газоанализатор используют в автомобильном секторе для исследований и разработок топливных элементов для устойчивых энергетических систем. Необходимо провести дополнительные исследования, прежде чем считать их эффективным решением. Для этого используют газоанализатор, который определяет загрязнение топливных элементов и количество выбросов, помогая определить необходимые методы снижения их концентрации.
Газоанализатор можно применять в физиологии, медицине и спортивной науке для определения соединений, которые присутствуют в дыхании человека. Эти устройства помогают определить некоторые болезни или физиологические изменения.
Многие отрасли, такие как охрана окружающей среды, нефтехимическая промышленность при хранении и сепарации газа – газоанализатор используется как ежедневное устройство. Самое распространенное применение – отделение CO2 от других газов в воздухе для уменьшения климатических изменений и других негативных последствий. Газоанализаторы обеспечивают самую быструю идентификацию газов.

Какие бывают газоанализаторы

Газоанализаторы – это аналитические устройства, измеряющие концентрацию или качество определенного газообразного соединения в смеси нескольких газов. Они используются во многих отраслях промышленности, таких как сельское хозяйство, производство и утилизация отходов, чтобы помочь владельцам и менеджерам объектов контролировать уровни газа во время их деятельности, чтобы убедиться, что показатели находятся в приемлемом диапазоне для безопасности работников и качества продукции и процессов.

При выборе газоанализатора для тестирования, главным фактором является тип элемента (например, газ или качество газа, или другие параметры, например, температура), которые нужно анализировать. Некоторые устройства определяют один газ, а другие могут быть настроены как многопараметрические газоанализаторы.

Различают газоанализаторы для проверки следующих факторов:

Кислород (O2). Анализаторы кислорода предназначены для проверки содержания кислорода в технологическом газе, для анализа дымовых газов, анализа дефицита кислорода, обогащения воздуха для горения кислородом. Они доступны в портативных моделях с разными конфигурациями, обеспечивающими их портативность и возможность применения в сложных условиях на производстве.

Угарный газ (CO). Анализаторы угарного газа часто используются в сочетании с анализаторами температуры и кислорода для оценки эффективности сгорания и работы горелки. Они также используются на промышленных предприятиях, где персонал может подвергаться воздействию опасных уровней газа. Различают электрохимические и инфракрасные модели газоанализаторов угарного газа с опциями встроенного насоса для забора образцов или регулятора давления для облегчения операций тестирования.

Углекислый газ (CO2). Анализаторы углекислого газа используются в различных отраслях промышленности, таких как сельское хозяйство, сжигание мусора, пищевая промышленность, газификация, производство биогаза на свалках и при производстве стали. Различают инфракрасные датчики CO2 со встроенными насосами для забора образцов или регуляторами давления в портативных и стационарных моделях.

Метан (CH4). Анализаторы метана используются на свалках при производстве биогаза и синтеза газа, для оценки качества и состава добытого газа. Они используют инфракрасную технологию для идентификации углеводородов (включая метан). Также доступны усовершенствованные датчики, отличающие метан от других углеводородов, которые полезно применять, когда неметановые углеводороды присутствуют в больших количествах.

Углеводороды. Метан – не единственный углеводород, образующийся во время промышленных процессов. Разработан целый ряд портативных анализаторов углеводородов и нескольких газов для использования при синтезе газа, мониторинге выхлопных газов, газификации и т.д.

Водород (H2). Анализаторы водорода используют детектор теплопроводности для определения газообразного водорода, который имеет самый высокий показатель теплопроводности среди всех элементарных газов. Остальные газы вычитаются из анализа, чтобы получить точные данные о составе газа. Эти анализаторы наиболее полезны в производстве водорода, синтезе газа и для промышленных применений. Некоторые модели газоанализаторов водорода предлагают электрохимические датчики для обнаружения вспышек в средах без горения.

Оксид азота (NO, NO2, NOx). Анализаторы оксидов азота отслеживают уровни NOx в оборудовании для сжигания, таком как котлы, печи и двигатели, а также в программах мониторинга дымовых газов. Различают портативную и стационарную модель, определяющие концентрацию оксида азота, диоксида азота и других оксидов азота. Устройство обеспечивает надлежащую роботу в опасных средах.

Диоксид серы (SO2). Анализаторы диоксида серы используют инфракрасную технологию для определения процента или частиц на тысячу диоксида серы в технологическом потоке и газах термической обработки. Разработаны стационарные и портативные модели, которые можно использовать в опасной среде.

Гелий (He). Измеритель предназначен для анализа концентрации гелия в двухкомпонентных смесях газа. Различают портативную и стационарную модели, в которых используется технология теплопроводности.

Хлор (Cl2). Анализаторы хлора доступны в портативных и стационарных моделях для мониторинга паров хлора. Они позволяют профессионалам отрасли контролировать уровни в окружающем воздухе.

LEL Горючие вещества. Нижний предел взрываемости (LEL) – это количество газа, при котором газ в воздухе становится горючим. Портативные газоанализаторы извещают персонал предприятия, когда уровень приближается к критическому пределу, чтобы минимизировать риск взрыва.

Газовые анализаторы

Виды газоанализаторов по принципу работы

Большинство газов очень трудно обнаружить, поскольку они не имеют запаха. Некоторые газы очень вредны для человека при вдыхании. Разработано много мощных методов анализа различных типов газов, присутствующих в окружающей среде или выделяемых в результате промышленных процессов. Различают газоанализаторы:

Полупроводниковый тип газоанализатора изготовлен по принципу, согласно которому проводимость некоторых металлооксидных полупроводниковых материалов при определенной температуре изменяется с изменением состава окружающего газа. Датчик полупроводникового типа можно эффективно использовать для обнаружения многих газов, таких как метан, этан, пропан, бутан, алкоголь, формальдегид, оксид углерода, диоксид углерода, этилен, ацетилен, винилхлорид, стирол, акриловая кислота и т.п. В частности, этот тип датчика имеет низкую стоимость и подходит для бытового обнаружения газа. Качественные датчики могут удовлетворить потребности промышленного контроля.
Газоанализатор горения. Каталитический датчик газа создает стойкий к высоким температурам слой катализатора на поверхности платиновых резисторов. При определенной температуре горючий газ катализирует горение на своей поверхности. Горение – это повышение температуры платиновых резисторов, изменение сопротивления, а значение изменения – это функция концентрации горючего газа. Каталитический датчик газа сгорания избирательно обнаруживает легковоспламеняющиеся газы и не реагирует на то, что невозможно сжечь. Каталитический датчик газа сгорания имеет точные измерения, быструю реакцию и длительный срок службы.
Газоанализатор использующий метод теплопроводности. Каждый газ имеет свою удельную теплопроводность. Если теплопроводность двух или более газов сильно отличается, можно использовать элемент теплопроводности для различия содержимого одного из компонентов. Этот датчик использовался сенсорно для обнаружения водорода, углекислого газа и высококонцентрированного метана. Такой датчик газа имеет узкий диапазон применения и множество ограничивающих факторов.
Электрохимический газоанализатор определяет концентрацию воспламеняющихся, токсичных и вредных газов, которые являются электрохимически активными и могут быть электрохимически окислены или восстановлены. Посредством этих реакций можно различить компоненты газа и определить концентрацию газа.
Инфракрасный газоанализатор. Большинство газов имеют характерные пики поглощения в среднем инфракрасном диапазоне. Выявляя поглощение в положении характеристического пика поглощения можно определить концентрацию определенного газа. Инфракрасный датчик газа может эффективно различать тип газа и точно измерять концентрацию газа. Этот датчик успешно используется для обнаружения углекислого газа и метана.

Интернет-маркет https://simvolt.ua/ предлагает высококачественные и надежные газоанализаторы, подходящие для большинства промышленных и бытовых применений.

Области применения газоанализаторов

Газ используют во многих производственных процессах, промышленных и научных отраслях. Несмотря на то, что использование газа жизненно важно для многих применений –они могут быть опасны, если их концентрация находятся в неправильных пределах. Для мониторинга профессиональной, промышленной и природной среды используются газоанализаторы, чтобы определить, существует ли локальная опасность.

Газы присутствуют в повседневной жизни. Некоторые газы используются для создания инертной атмосферы для химических реакций, некоторые используются в процессах горения, в то время как другие используются для упорядочения потока различных веществ. Необходимо контролировать эти газы, чтобы убедиться, что слишком высокие концентрации определенных газов (например, метана) не приведут к взрыву, а также, что присутствие других газов не уменьшит концентрацию кислорода (что приведет к проблемам с дыханием) в профессиональной среде, а также обеспечить чтобы правильные газы используются в правильных процессах/операциях.

Газоанализаторы бывают разных форм: от больших встроенных сенсорных систем для более масштабных целей мониторинга до портативных устройств, обеспечивающих быстрые локализованные измерения. Газоанализаторы предлагают способ определения локализованной концентрации газа независимо от промышленной среды. Это гарантирует, что рабочие в промышленной среде остаются защищенными от вредных уровней образования газа.

Они также гарантируют, что любые операции, использующие газы, выполняются оптимально, то есть гарантируют, что предполагаемая среда не заполняется слишком большим количеством газа, а также не вводится слишком мало газа в процесс (что может вызвать проблемы само по себе, если процесс зависит от газов).

В горнодобывающей промышленности газоанализаторы предлагают способ определить, происходит ли процесс накопления газа во время горных работ, что может привести к взрывам, поскольку под землей много залежей метана. Это обеспечивает гораздо более безопасную рабочую среду для всех работников.

В других научных областях газоанализаторы можно использовать для измерения уровней газов, образующихся в процессах брожения в биотехнологии и процессах производства пищевых продуктов. Это всего несколько конкретных примеров.

Анализаторы газов