Для чего нужен газоанализатор

Как работает и для чего используется газоанализатор

Газоанализатор (ГА) нужен, чтобы определять наличие и/или концентрацию газа в среде.

• Ручной ГА работает по принципу абсорбции. В нем есть вещество, которое при поглощении определенного вида газа меняет свойства — цвет, плотность, вязкость. Самый известный пример — лакмусовая бумага.
  
• Автоматические приборы имеют сенсоры, которые тестируют среду на проводимость электричеством, магнитным полем, светом, ультразвуком или измеряют спектры. Каждый сенсор настроен под определенный газ, а в комбинированных приборах их может быть несколько.
  

ГА используют для контроля содержания газов в воздухе, атмосфере и во время технических процессов.

Сферы применения

Приборы для мониторинга, к которым относятся газоанализаторы, применяют для контроля состава воздуха на объектах, где возможно попадание газа в атмосферу. В закрытых помещениях их чаще всего устанавливают в обязательном порядке по требованиям норм и законов.

Другой случай применения — мобильные бригады контроля и ремонта. Они всегда имеют при себе газоанализаторы разных типов и другие переносные приборы анализа состава воздуха. Такие бригады есть в штате крупных предприятий, а также в виде отдельных аварийных служб города, где расположены объекты.

Стационарные ГА часто бывают объединены в одну систему по территории или по отдельному цеху, блоку помещений. Сеть подключена к общему контроллеру или компьютеру для своевременной сигнализации об утечке или повышении концентрации. Отдельные приборы для анализа газов встречаются реже, т.к. беспроводные технологии позволяют объединять их в сеть с помощью относительно простых и недорогих модулей.

• Пожарная безопасность — для анализа на СО₂ в датчиках пожарной сигнализации.
  
• Химическая безопасность — распознают угарный газ и его концентрацию в котельных.
  
• Экологическая безопасность — измеряют состав выхлопа автомобилей и выбросов производств.
  
• Горная промышленность — сигнализируют о превышении допустимых норм горных газов.
  
• Химическая промышленность, производство — помогают выдерживать заданный состав для технологических процессов.
  

Органы человека очень чувствительны к примесям в воздухе, поэтому контролировать его состав необходимо. Поскольку все пространство, в котором живет человек, заполнено газом — воздухом, — ученые и инженеры постоянно совершенствуют газоанализаторы.

Основные виды газоанализаторов

Широкая область применения требует своего форм-фактора и набора функций под каждый сценарий использования. ГА производят во множестве разных видов — от карманных датчиков до стационарных приборов и целых разветвленных сетей. Также, в зависимости от назначения, изменяется количество подопытных газов, точность сенсоров, способ оповещения и буквально все остальные настройки прибора.

По функциональным возможностям

Действие газоанализатора может быть основано на физических и химико-физических методах исследования. По принципу работы для пользователя такие приборы разделяются на три основных типа:

1. Индикаторы

Показывают факт наличия газа в смеси и могут быть настроены на определенную концентрацию. Работают по принципу «есть/нет» или «больше нормы/меньше нормы». В состояниях «нет» и «меньше нормы» находятся в режиме готовности.

2. Сигнализаторы

Состоят из сенсоров разного уровня чувствительности, каждый из которых соединен с условной лампочкой определенного цвета или выдает на динамик звук разной частоты. Сигнал попадает на пульт управления, где его оценивает оператор, или сразу на реле безопасности, которое останавливает подачу газа, включает вентиляцию, активирует сирену и т. д.

3. Анализаторы

Самые сложные приборы с большим ассортиментом принципов действия и сенсорных элементов. Они умеют довольно точно определять концентрацию. Могут иметь экран для вывода результатов и порты для подключения к системам сигнализации, компьютеру.

По конструктивному исполнению

1. Индивидуальные

Портативные карманные приборы, часто с выносным дистанционным сенсором. Работают от батареек или аккумулятора, легкие, чаще всего это индикаторы или сигнализаторы. Предназначены для поиска утечек в газопроводах, вентиляции. Иногда их называют течеискателями.

2. Мобильные

Переносные устройства в едином корпусе, иногда снабженные аккумулятором. Могут иметь встроенные или выносные датчики. Применяются в мобильных лабораториях, ремонтных и аварийных службах.

3. Стационарные

Обычно это часть сети — например, производственного предприятия. Отдельные газоанализаторы имеют монтажные элементы и передают сигналы по проводам на пульт. Центральный ГА может быть комбинирован с пультом.

По количеству измеряемых веществ

Различают однокомпонентные и многокомпонентные приборы. Количество подопытных газов также зависит от задачи, которая стоит перед газоанализатором. Например, в шахте есть только один опасный газ — метан. А на химическом производстве их может быть до пяти, причем в одном помещении.

От количества измеряемых веществ зависит количество каналов, по которым газоанализатор получает информацию. Каналы — это выносные датчики, которые еще называют измерительными преобразователями. В каждом из них есть сенсор, настроенный на конкретный газ или концентрацию. Количество каналов теоретически не ограничено, но обычно их делают не более 16.

По типу сенсора датчика

• Инфракрасный / Ультрафиолетовый
  Генерирует ИК или УФ-лучи, фиксирует их поглощение молекулами газа. Часто встречается во взрывозащищенном исполнении в лабораториях, на промышленных площадках.
  
• Термокондуктометрический
  Измеряет теплопроводность газа. Подходит в случае, когда этот показатель у испытуемого газа ощутимо отличается от других в смеси.
  
• Пневматический
  Реагирует на вязкость газовой среды. Датчик представляет собой замкнутую полость и не имеет электрических, электронных частей. Подходит для взрывоопасных условий.
  
• Люминесцентный
  Излучает энергию, которую поглощает газ, и измеряет свечение вещества. Сложный и дорогой в производстве сенсор, который применяют редко.
  
• Ионизационный
  Ионизирует газ и измеряет его электрический заряд, который тот пропускает. Фиксирует отличие электропроводности и показывает содержание вещества в процентах. Подходит только для негорючих сред.
  
• Реагентный
  Содержит вещество, которое изменяет свойства в контакте с подопытным газом. Работает по принципу лакмусовой бумаги и требует постоянного пополнения реагентом.
  
• Магнитный
  Анализирует концентрацию кислорода. В основном применяется в камерах подготовки горючей смеси и выхлопных системах. Самый известный пример — лямбда-зонд в современных автомобилях.
  

Другие типы датчиков встречаются редко, потому что их дорого производить и сложно обслуживать.

Как выбрать газоанализатор

Таких приборов на рынке — многие десятки. Многообразие типов, форм, функционала газоанализаторов обусловлено большим количеством газов, их смесей и сценариев использования. Итак, как же выбрать нужный?

1. Определить цель.

Нужен газоанализатор для технологической цепи или для контроля задымления. От этого зависит тип и количество сенсоров.

2. Определить сценарий использования.

Нужен прибор для одного специалиста, который обслуживает вызовы, оборудование дежурного автомобиля или часть сети объекта. От этого зависит форм-фактор — карманный, мобильный, стационарный.

3. Определить нагрузку.

Нужен обычный метановый датчик для АБК-цеха, чтобы выполнить требования комиссии по охране труда, или прибор, который контролирует качество всей партии дорогостоящей продукции. От этого зависит цена и бренд.

4. Определить надежность и ремонтопригодность.

Как будет обслуживаться газоанализатор — заменой или профилактикой? На какой период времени рассчитан его срок службы — год-два или на постоянной основе? Нужны ли запасные части? От этого зависят условия поставки и гарантии производителя.

Выделить из сотен приборов несколько подходящих можно и самостоятельно, но точно подобрать необходимую модель поможет только профильный специалист.