Газоанализаторы: применение и разновидности

Анализ газовых сред является обязательным мероприятием в работе химических производств, а также на многих промышленных предприятиях. Такие исследования представляют собой процедуры по измерению того или иного компонента в газовой смеси.
Например, в горнодобывающих предприятиях знание характеристик воздуха в шахте является вопросом безопасности, а экологи таким образом определяют концентрацию вредных элементов.
Не так часто подобные анализы применяют в бытовых целях, но если такая задача и возникает, то так же можно использовать газоанализатор. Это измерительное устройство, позволяющее определить состав газовой смеси. В этой статье мы расскажем о видах, применении и особенностях газоанализатора.

Основные задачи газоанализаторов:
• 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);
• отдельно можно назвать контроль газов в воде и др. жидкостях.

Классификация газоанализаторов:
• по функциональным возможностям (индикаторы, течеискатели, сигнализаторы, газоанализаторы);
• по конструктивному исполнению (стационарные, переносные, портативные);
• по количеству измеряемых компонентов (однокомпонентные и многокомпонентные);
• по количеству каналов измерения (одноканальные и многоканальные);
• по назначению (для обеспечения безопасности работ, для контроля технологических процессов, для контроля промышленных выбросов, для контроля выхлопных газов автомобилей, для экологического контроля.

Переносные газоанализаторы
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, где 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.

Область применение переносных газоанализаторов:
• В замкнутых сосудах и помещениях (тоннелях, колодцах, дымоходах, трубопроводах и т.д.);
• На заводах по добыче и переработке различных нефтепродуктов;
• На водоотстойниках, фекальных и фильтрационных насосных станциях;
• В автопромышленности;
• В химических лабораториях и других производственных процессах, связанных с выделением различных загрязняющих веществ;
• Помимо вышеуказанного назначения, портативные газоанализаторы служат для калибровки и поверки стационарных газоанализаторов.

Достоинства портативных газоанализаторов:
• Низкая стоимость;
• Мобильность;
• Простота эксплуатации;
• Большой спектр определяемых газов и загрязняющих веществ;
• Высокая чувствительность сенсоров, что позволяет определять даже самые малые доли вредных веществ;
• Возможность подключать электрохимические, термокаталитические или оптические сенсоры;
• Большой модельный ряд;
• Быстродействие микропроцессорного блока;
• Моментальное определение наличия взрывоопасных паров;
• Могут выступать в качестве калибровочного устройства для стационарных газоанализаторов;
• Компактные размеры и легкий вес;
• Производят замеры как качественного, так и количественного состава воздушной или газовой смеси;
• Позволяют одновременно контролировать содержание в воздухе рабочей зоны до нескольких газов;
• Возможность настраивать и программировать пороги срабатывания устройства;
• Наличие интерфейсов (ИК, Wi-Fi, Bluetooth, Ethernet и т.д.) для соединения с компьютером или принтером;
• Наличие памяти, для записи результатов, время и даты замеров.

 
Стационарные газоанализаторы
Стационарные газоанализаторы предназначены для стационарной установки в рабочей зоне промышленных заводов и комбинатов, химических лабораториях, на нефтеперерабатывающих и газодобывающих предприятиях и других производствах.

Это эффективные и высокоточные приборы, которые имеют соответствующую степень защиты, обладают высокой надежностью и способны дооборудоваться системой автоматики для удаления ядовитых, токсичных и горючих газов с различных помещений!

Стационарные газоанализаторы применяются в тех случаях, когда необходимо производить частые периодические измерения концентрации загрязняющих веществ и кислорода в промышленной зоне для поддержания необходимого уровня и технологического контроля за производственными процессами.

Область применения стационарных газоанализаторов:
• котельные;
• холодильные установки;
• помещения ГРП (газораспределительные пункты);
• рабочие зоны промышленных предприятий;
• лаборатории;
• дизельные и турбинные установки;
• канализационные системы;
• печи обжига и т.д.

Основные достоинства стационарных газоанализаторов:
• надежность;
• приемлемая цена;
• высокая точность измерений;
• возможность контролировать сразу несколько газов;
• длительный срок эксплуатации;
• возможность оборудовать помещение автоматической системой вытяжной вентиляции;
• дистанционный контроль состава воздушной смеси;
• высокая степень защиты устройства.

Устройство
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. Существует несколько видов таких сенсоров, в том числе термокаталитические, инфракрасные и электрохимические, оптические. 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.
Принцип действия термохимического (термокаталитического) сенсора основан на прямой зависимости тепла, получаемого при сгорании детектируемого газа, от величины концентрации этого газа.
В электрохимических сенсорах проверяемый компонент взаимодействует с чувствительным слоем непосредственно на электроде или в слое раствора проводящего электролита около него. Электрохимическая ячейка (ЭХЯ), как правило, имеет два или три электрода для совершения электрохимической реакции.

Электрохимические датчики обладают следующими преимуществами при сравнении их с обычным аналитическим оборудованием:
- малые габаритные размеры;
- высокая селективность;
- удобство использования;
- простота конструкции;
- высокая надёжность;
- значительный ресурс работы;
- относительно низкая стоимость.

Различают следующие электрохимические сенсоры:

• кулонометрические;
• потенциометрические;
• амперометрические (вольтамперометрия);
• кондуктометрические.

Оптические сенсоры фиксируют изменение оптической плотности исследуемой газовой смеси при определенной длине волны.
Различают следующие оптические датчики: спектрофотометрические, люминесцентные.

Проверка газоанализаторов
Все газоанализаторы в соответствии с законом периодически подвергаются поверке или калибровке. Поверка производится один раз в год, периодичность калибровки устанавливается владельцем газоанализатора.