Типы газоанализаторов Газоанализаторы

абсорбционных газоанализаторов основано на способности газов избирательно поглощать часть проходящего через них электромагнитного излучения. Такие газы, как водород, оксид и диоксид углерода, аммиак, метан поглощают инфракрасное излучение, а хлор, озон, пары ртути — ультрафиолетовое. Поэтому, и зависимости от вида анализируемого компонента, в таких газоанализаторах используют инфракрасное или ультрафиолетовое излучение.
В газоанализаторах, работающих в инфракрасной области спектра, в качестве излучателей используют проволочные спирали, нагретые до 700-800°С. Приемником в таких газоанализаторах служит герметичная камера, в которой давление газа (обычно это определяемый компонент газовой смеси) зависит от энергии потока и измеряется манометром. В газоанализаторах, работающих в ультрафиолетовой области спектра, источником излучения служит газоразрядная лампа, а приемником — фоторезистор. Абсорбционные газоанализаторы применяют для измерения концентрации перечисленных выше газов в производстве метана, аммиака, бутадиена и др.
Все рассмотренные типы газоанализаторов позволяют определять концентрацию только одного компонента газовой смеси. В отличие от них (рис.207) хроматографическиегазоанализаторы (хроматографы) способны производить полный анализ газовой смеси, т. е. определять концентрации всех газов, составляющих эту смесь.

Рис.207. Схема хроматографа

Процесс измерения в хроматографе происходит в две стадии: сначала смесь разделяется на отдельные компоненты, а затем измеряется содержание каждого компонента смеси. Разделение газовой смеси происходит в разделительной колонке 2. Колонка представляет собой тонкую трубку, заполненную сорбентом- веществом, способным захватывать и удерживать на своей поверхности газы. Отмеренную дозатором 1 порцию анализируемой газовой смеси периодически подают в непрерывный поток вспомогательного газа, называемого газом-носителем. При продувании через колонку порция смеси разделяется на составляющие ее компоненты. Разделение происходит из-за различной сорбируемости газов. Чем она выше, тем труднее газу-носителю отрывать молекулы газа от поверхности сорбента. Поэтому газ-носитель, непрерывно поступая в колонку, вытесняет из нее компоненты поочередно: сначала наиболее слабо сорбируемый компонент смеси, затем — остальные. Таким образом, из колонки выходит фактически бинарная смесь, один из компонентов которой газ-носитель, другой — компонент анализируемой смеси. Бинарные смеси анализируются детектором 3. Один из наиболее распространенных типов детекторов — термокондуктометрический газоанализатор. Выходной сигнал детектора подают на регистрирующий прибор 4. Промышленные хроматографы снабжены устройствами для автоматической обработки выходного сигнала детектора с целью определения концентрации одного или суммы нескольких компонентов смеси.

Достаточно широкое применение имеют приборы с твёрдотельными керамическими сенсорами, определяющими содержание СО и О₂ при температурах анализируемого газа до 1000^оС с использованием схемы динамического отбора пробы (рис.208). В этом случае набегающий поток отходящих газов через скошенный оголовк трубы частично направляется к сенсорам, а затем вновь возвращается в общий поток отходящих газов.
Динамический метод отбора пробы позволяет существенно упростить и снизить стоимость системы, что делает эффективным её использование даже для энергетических установок невысокой мощности. Сочетание динамического отбора пробы и использование высокотемпературных сенсоров позволяет избавиться от проблем, связанных с конденсацией продуктов горения в системе отбора пробы и существенно увеличивает быстродействие системы в целом.

Рис.208. Газоанализатор «АНГОР-С» и схема динамического отбора пробы

Передача данных от первичного преобразователя к блоку индикации осуществляется при помощи интерфейса RS-485, что позволяет установить управляющее устройство в удобном месте. Блок индикации позволяет считывать текущие значения концентрации СО и О₂, кроме этого, он служит для формирования управляющих токовых сигналов 4…20 мА. Расстояние, на которое может быть отнесён блок индикации от места монтажа пробоотборного устройства и первичного преобразователя, достигает 500 метров, а при необходимости и более.

Рис.209. Персональный газоанализатор воздуха рабочей зоны производства Riken Keiki (Япония)

Современные переносные анализаторы (рис.209) компактны и доступны, они позволяют одновременно контролировать концентраций горючих газов (СН4), кислорода (О2), угарного газа (СО) и сероводорода (H2S) в ограниченных зонах, на рабочих местах, в коллекторах и колодцах. В них применяются сенсоры газа, действие которых основано на использовании термокаталитического, электрохимического и гальванического эффектов. Приборы имеет функции автоматической калибровки, регистрации данных, выдачи звуковой и вибросигнализации, фиксации пиковых значений, автоматического включения подсветки ЖК-дисплея при срабатывании сигнализации и индикацию времени.

Вопросы для повторения

1. 
   Каков принцип работы термокондуктометрических газоанализаторов?
   
2. 
   Что позволяют магнитные газоанализаторы?
   
3. 
   Какие измерения позволяют делать хроматографы?