Обзор существующих газоанализаторов
СОДЕРЖАНИЕ: 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.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/м3 0-500 мг/м3 0-10000 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/м3 0-500 мг/м3 0-5000 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/м3 0-10000 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 (NOX ) 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 |
| Время работы без подзарядки аккумулятора | не менее 10 ч (при работе в комплекте с электрическим блоком осушки пробы - не менее 3 ч) |
| Дисплей | алфавитно-цифровой, 4 строки по 20 символов с подсветкой |
| Память данных | 100 полных блоков |
| Принтер | термопринтер, 25 символов в строке |
| Интерфейс | последовательный RS 232 С |
| Габаритные размеры | 370 х 310 х 180 мм (ДхВ х Ш) |
| Масса | от 6 до 9 кг (от 8 до 11 кг с принадлежностями) |
| Диапазон рабочих температур | от 5 до 40 °С, кратковременно от 0 до 50 °С |