Газоанализатор – это специальный прибор для измерения количественного и качественного состава смеси газов. На сегодняшний день различают 2 основных типа газоанализаторов:
- Автоматические;
- Ручные.
Автоматические газоанализаторы
Данные измерительные приборы позволяют измерять физико-химический или физический состав смеси газов или отдельных его частей. Исходя из принципа действия, существует 3 группы автоматических анализаторов:
- Химические или объемно-манометрические анализаторы.
- Газоанализаторы, основанные на физико-химическом и физическом методах.
- Физические газоанализаторы
Химические или объемно-манометрические анализаторы.
Первая группа устройств этого типа позволяет определить изменение давления и объема газовой смеси при помощи химических реакций, которые происходят с различными компонентами смеси газов.
Газоанализаторы, основанные на физико-химическом и физическом методах.
В зависимости от физики использованного процесса, приборы 2-ой группы подразделяются на:
- Хроматографические
- Термохимические
- Фотоколориметрические
- Электрохимические
Хроматографические газоанализаторы
Данный тип приборов предназначен для измерения состава смеси газов, твердых тел или жидкости. Принцип действия хроматографического анализатора заключается в индикации качественного и количественного состава разделенной газовой смеси.
Существует 3 метода хроматографического измерения:
- Вытеснительный
- Фронтальный
- Проявительный
Термохимические газоанализаторы
Термохимические анализаторы газа – это устройства, определяющие энергию выделяемого тепла при прохождении химической реакции в смеси газов.
Принцип работы
Основной принцип работы – процесс окисления компонентов газа с применением дополнительных катализаторов (марганцево-медный катализатор, мелкодисперсная платина).
Измерение возникающей температуры осуществляется с помощью терморезистора, который в зависимости от температуры, меняет свое сопротивление, тем самым изменяя проходящий ток.
Фотоколориметрические газоанализаторы
Фотоколориметрический анализатор газа – это прибор, использующий оптическую систему (излучатель-приемник), который при помощи уровня поглощенного светового потока веществом определяет его.
Существует 2 разновидности фотоколориметрических газоанализаторов:
- Жидкостный фотоколориметрический анализатор газа (реакция протекает в растворе, что позволяет с точностью до 5% определить компоненты смеси);
- Ленточный фотоколориметрический газоанализатор (используют для реакции твердые носители).
Электрохимические газоанализаторы
Данный тип приборов предназначен для определения токсических газов в помещениях или на рабочих зонах. Отличительной чертой данного устройства, является возможность применять его во взрывоопасных зонах. Он компактный, энергосберегающий и практически нечувствителен к механическим воздействиям.
Они способны определять следующие вещества:
- Аммиак NН3;
- Сероводород H2S;
- Угарный газ СО;
- Оксид серы SO2;
- Хлор Cl2;
- Объемные доли кислорода (О2).
По принципу действия они подразделяются на:
- Гальванические (реагируют на изменение электропроводности);
- Электро-кондуктометрические (реагируют на изменения тока или напряжения);
- Потенциометрические (измеряют отношение напряженности поля и активных ионов).
В основе работы электрохимических анализаторов газа лежит явление электрохимической компенсации, которое заключается в выделении специального реагента, который реагирует с определенным компонентом смеси.
Физические газоанализаторы
Данные устройства работают благодаря физическим процессам и подразделяются на следующие виды:
- Термокондуктометрические;
- Магнитные;
- Оптические;
- Денсиметрические.
Магнитные газоанализаторы
Предназначены для определения процента О2 в смеси газов.
Магнитные анализаторы газа подразделяются на 2 группы:
- Термомагнитные;
- Магнитомеханические.
Данные устройства измеряют силу, которая возникает в неоднородном магнитном поле и воздействует на ротор устройства, и позволяет измерять концентрации в диапазоне 10-2.
Термокондуктометрические газоанализаторы
Данные устройства позволяют определить состав газовой смеси при помощи такой физической величины, как теплопроводность.
Принцип действия: при изменении качественного и количественного состава газовой смеси, изменяется теплопроводность и соответственно сопротивления в терморезисторах, в результате чего полученные данные анализируются, и по шаблону определяется состав определенных компонентов газа.
Оптические газоанализаторы
Устройства данной конструкции работают по принципу изменения оптических свойств газовой смеси (оптическая плотность, спектральное излечение, показатель преломления и т.д.).
Данные газоанализаторы могут определять как органические (метан СН4, ацетилен С2Н2, этан С2Н6, и т.д.) так и неорганические (хлор, аммиак, сероводород и т.д.) вещества.
Оптические газоанализаторы подразделяются на:
- Ультрафиолетовые;
- Инфракрасные;
- Спектрофотометрические;
- Интерферометрические.
Принцип действия: определенный газ поглощает инфракрасное излучение с определенной длинной волны, в зависимости от которой устройство ведет расчет.
Ручные газоанализаторы
Ручные анализаторы газа – это переносные устройства, которые обладают высокой точностью и служат для проверки автоматических анализаторов газа в процессе их эксплуатации. Они также предназначены для лабораторных и контрольных анализов.
Основное отличие от автоматических устройств – это длительность процесса забора пробы, которая зависит от квалификации специалиста и может занимать от 5-и до 10-и минут.
Таблица основных преимуществ и недостатков некоторых газоанализаторов
Название |
Достоинства |
Недостатки |
Термохимические |
Низкая стоимость |
Низкая избирательность; маленький диапазон измеряемой концентрации; непродолжительный срок службы сенсора; низкое быстродействие и чувствительность; для работы требует наличие кислорода |
Электрохимические |
Позволяет обнаруживать даже мельчайшие частицы вредных газов; широкий диапазон определения загрязняющих органических и неорганических веществ; низкое энергопотребление; приемлемая цена |
Ограниченное быстродействие; низкая селективность; крупные габариты; необходимо дополнительно за собой носить огромное количество реагентов и разнообразных блоков |
Оптические |
Высокая чувствительность; отсутствуют вредные реагенты, необходимые для анализа смеси газов; высокое быстродействие селективность и чувствительность; позволяют определять практически все загрязняющие газы и вещества |
Высокая стоимость |
На сегодняшний день наибольшего распространения получили:
- Оптические газоанализаторы;
- Электрохимические газоанализаторы.
Классификация по форм-фактору:
По форм-фактору, устройства можно разделить на на:
- Стационарные газоанализаторы — устройства, предназначенные для стационарной установки в рабочей зоне промышленных заводов и комбинатов, химических лабораториях, на нефтеперерабатывающих и газодобывающих предприятиях и других производствах
- Портативные газоанализаторы — устройства, индивидуального применения, которые служат дополнительной защитой к стационарным анализаторам газа
- Переносные газоанализаторы — устройства, занимающие промежуточную нишу между стационарными и портативными. Больше по размеру, чем портативные устройства, но обладают и большими возможностям. Подходят для небольших предприятий.
Газоанализаторы – это незаменимые устройства, которые используются как на производстве, так и в быту и позволяют определять качественный и количественный состав загрязняющих веществ в рабочей зоне или любом другом помещении, где есть опасные факторы утечки вредных веществ и газов.