Газоанализатор: обзор современных портативных анализаторов газа, свойств, устройства конструкции, особенностей и сферы применения

Газоанализатор

(анализатор газов, газовый детектор, газосигнализатор) (англ. gas detector, gas analyzer, gas monitor) – контрольно-измерительное устройство, предназначенное для измерения состава и количества концентраций одного измеряемого газа или группы измеряемых газов и паров в газовоздушной смеси.

В газоанализаторах на чувствительный элемент (ячейку, сенсор) подаётся газовая смесь. Многокомпонентные переносные газоанализаторы объединяют несколько сенсоров на разные газы, размещённых в одном корпусе. Стационарные приборы могут иметь несколько выносных блоков датчиков на определённые компоненты.

Часто анализаторами газов называют не только средства измерений, но такие приборы, как течеискатели, индикаторы и сигнализаторы.

Существуют 2 вида газоанализаторов зависимости от исполнения: ручные и автоматические

. Вариантом ручного газоанализатора является абсорбционная модель, в которой применяется технология поглощения газовой среды реагентами. Автоматические анализаторы газов, как правило, работают по технологии построения физико-химической либо физической характеристики одного газового компонента или всей газовой смеси.

На сегодня самыми распространёнными являются автоматические газоанализаторы.

В зависимости от принципа работы они могут делиться на три основных группы:

1.

Газоанализаторы, принцип измерения которых базируется на физических методах анализа, содержащих вспомогательные химические реакции. При помощи данных приборов можно измерить объём или давление газовоздушной смеси в результате химических реакций её составляющих компонентов.
2.
Газоанализаторы, принцип измерения которых базируется на физико-химических методах анализа, содержащих в себе вспомогательные физико-химические процессы (фотоколориметрические, электрохимические, термокаталитические и другие типы).

• Фотоколориметрические
  газоанализаторы контролируют изменение цвета конкретных газов и паров, при их взаимодействии с контролируемым компонентом газовоздушной смеси.
• С помощью электрохимических
  газоанализаторов определяют массовую концентрацию газа в смеси по показателям электрической проводимости электролита, который поглотил этот газ.
• Термохимические
  приборы газового анализа выполняют измерение теплового эффекта реакции каталитического окисления (горения) определённого газового компонента.

3.
Газоанализаторы, выполняющие измерения на чисто физических методах анализа (оптические, термокондуктометрические, термомагнитные, и др.).

• Оптические
  осуществляют измерение оптической плотности, спектров поглощения или спектров испускания газовоздушной смеси.
• Термокондуктометрические
  выполняют измерение теплопроводности газов.
• Основным назначением термомагнитных
  газоанализаторов является осуществление функции измерения концентрации кислорода со значительной магнитной восприимчивостью.

Производителями газоанализаторов в настоящее время применяются практически все из указанных методов газового анализа, но наибольшее распространение получили электрохимические приборы, как наиболее дешёвые, универсальные и простые. Минусы данного метода: невысокая избирательность и точность измерения; небольшой срок службы (до 3 – 4 лет) газочувствительных датчиков, подверженных влиянию агрессивных сред и высоких концентраций.
Все существующие на данный момент газоаналитические устройства классифицируются, исходя из конструктивных и технологических деталей

:

— по количеству каналов измерения (точек контроля) (одноканальные и многоканальные); — по количеству контролируемых газов (однокомпонентные и многокомпонентные); — по конструктивному исполнению (индивидуальные, стационарные, переносные); — по функциональным возможностям (течеискатели, газоанализаторы, индикаторы, сигнализаторы); — по назначению (для мониторинга воздуха рабочей зоны, для анализа промвыбросов, для контроля техпроцессов, для контроля выхлопных газов автомобилей на дизельном и бензиновом двигателях, для экологического мониторинга).

Область использования газовых анализаторов

Индикаторные приборы являются неотъемлемой частью любого производственного процесса, в частности, в химической промышленности.

Существует несколько областей, в которых анализаторы газового состава нашли своё применение:

1. Контроль безопасности атмосферы, например, в производственном цеху.
2. Определение процентного (или порогового) содержания окиси углерода и выхлопных газов в окружающем воздухе. Подобная процедура необходима, например, в боксах по ремонту и техническому обслуживанию автомобилей. Особенно актуальна поставленная задача в закрытых помещениях.
3. Все экологические компании используют промышленные газоанализаторы для определения загрязнения окружающего воздуха.
4. Нашли подобные приборы своё применение в медицине. Системы индикаторного типа широко используются для поиска паров алкоголя в выдыхаемом воздухе.

Портативные индикаторы применяются для определения утечки бытовых газов в жилых помещениях.

Популярные портативные оптические

Принцип действия приборов основан на измерении излучения потоков энергии. Устройства имеют две камеры. Одна из них заполняется чистым воздухом, а другая анализируемой газовой смесью. Концентрация веществ определяется по разнице полученных результатов измерений. Модели обладают большой разрешающей способностью. Это позволяет использовать их для анализа микроконцентраций опасных веществ в промышленных газах.

ПГА-200

Страна производитель – Россия. Модель внесена в госреестр, имеет взрывобезопасную конструкцию. Предназначена для измерения концентрации взрывоопасных и токсичных газов. ПГА-200 используется, как персональный прибор. Небольшой вес (0,3 кг) позволяет носить его в кармане рабочей одежды.

При определении предельно допустимой концентрации веществ газоанализатор подаёт световой и звуковой сигналы. Диапазон рабочих температур от -20°C до +40°C.

Достоинства:

• ускоренная зарядка аккумулятора;
• возможность подключения к ПК;
• автосохранение результатов измерения.

Недостаток:

• необходимость прогревать прибор перед началом измерений.

Отзыв

Артём Д.

Компактный прибор с хорошей точностью измерений. Работает без поломок.

АНКАТ-7664Микро

Страна производитель – Россия. Модель внесена в Госреестр. Устройство может производить измерения до 4 компонентов в различных сочетаниях. Концентрация каждого вещества в газовой смеси отображается на цифровом дисплее. Звуковой и световой индикатор сигнализирует о повышении или понижении предельно допустимых норм концентрации веществ.

Достоинства:

• возможность ручной корректировки пределов сигнализации;
• есть функция принудительного забора пробы;
• сохранение результатов проверки за год;
• способность работать без калибровки до 6 месяцев;
• наличие взрывозащиты;
• малый вес и размеры.

Недостатки:

• не выявлены.

Отзыв

Геннадий Ю.

Купил прибор более 2-х лет назад. Каждый день использую. Нареканий в работе нет.

Особенности переносных газоанализаторов

В зависимости от правил использования все индикаторные конструкции делятся на несколько групп. Портативные приборы наиболее часто применяют для определения уровня того или иного газа на различных территориях или участках (в парковых зонах, в зонах с высокой степенью загрязнения), в колодцах и туннелях, замкнутых сосудах, на заводах, в производственных цехах.

Существует ещё одно применение портативных приборов – они широко используются для калибровки стационарных моделей.

К преимуществам выбора переносного устройства следует отнести:

1. Доступная цена прибора.
2. Одним из главных положительных свойств выступает мобильность конструкции.
3. Простые правила эксплуатации.
4. К плюсам можно отнести расширенный спектр определяемых газов.
5. Высокая степень чувствительности прибора определяет широкое использование во всех областях промышленности, и в быту.
6. Ко всем современным моделям можно дополнительно подключать сенсоры различного принципа действия (оптические, электрохимические, каталитические разновидности).
7. Максимально быстрое определение взрывоопасных газов в помещении.
8. Все конструкции имеют небольшой вес корпуса и удобную обтекаемую форму.
9. Для многих моделей возможна ручная настройка чувствительных порогов для исследуемых газов.

При выборе переносного газового анализатора следует отдать предпочтение моделям с дополнительными функциями: Wi-Fi передача сигнала для подключения к компьютеру или ноутбуку, наличие встроенной памяти и электронного журнала с датами проведения исследований.

Эксплуатация

После покупки датчика необходимо определить состав газа, на который будет направлена его работа. Затем настраивают чувствительные элементы прибора. Сегодня большинство из них ориентировано на различные свойства газа.

Чтобы датчик начал работать, его сначала подключают к электрической цепи. Когда на индикаторной полоске загорятся светодиоды, техника начнет работать. Затем прибору нужно дать немного времени прогреться.

Если вы приобрели прибор с сигнализатором, то нужно подключить его к телефону. После этого можно запустить специальное приложение и проверить подключение. Через него можно будет удалять и добавлять устройства, на которые должен поступать сигнал.

Во время эксплуатации особое внимание рекомендуется уделить диагностике. Так, периодически следует просматривать все элементы устройства и испытывать его работоспособность

Сделать это можно при помощи простой газовой зажигалки. Ее надо поднести к чувствительному элементу прибора, при этом не зажигая.

Работоспособный аппарат должен отреагировать на чрезмерную концентрацию смеси и просигнализировать об этом. Следует также проверить, хорошо ли слышно тревожный сигнал об утечке. После уменьшения концентрации устройство должно самостоятельно вернуться в свое первоначальное положение.

О газоанализаторе с электромагнитным клапаном смотрите далее.

Особенности стационарных анализаторов

К наиболее точным приборам сегодня относят стационарные приборы, способные улавливать даже малейшие колебания опасных паров, газов в помещении.

Установку подобных устройств проводят в котельных, промышленных морозильных камерах, на газораспределительных пунктах, химических и биологических лабораториях, канализационных системах и печах для обжига изделий.

Среди преимуществ выбора следует отметить:

• Высокую точность и надежность исследования газового состава воздуха.
• Весьма доступная цена.
• Возможность одновременного контроля сразу нескольких газов.
• Для современных моделей характерно наличие дистанционного управления за составом воздушной среды в исследуемом помещении.

Для такого прибора характерна высокая степень защиты корпуса от повреждений и воздействия внешних факторов.

В чем суть методики поверочных работ?

Методика поверки представляет собой документ с подробно описанными операциями для подтверждения годности газоанализатора. Для разных марок и моделей подход отличается.

Выдержка из методики для газоанализаторов моделей 1800, 1900, 2200, 5100, 5200 компании Servomex Group Limited: первый пункт — операции поверки

В документ обычно включают 7 пунктов:

1. Операции поверки. Речь идет о главных показателях, включая погрешности.
2. Средства. К ним относят приборы и газовые смеси для опробования и определения метрологических характеристик.
3. Требования безопасности.
4. Условия для проведения.
5. Подготовка.
6. Проведение.
7. Оформление результатов поверки. На этом этапе поверяющий составляет протокол и выдает документ-свидетельство.

Непосредственно поверку начинают с того, что присоединяют баллон с поверочным газом к вентилю регулировки. Потом к выходу подводят ротаметр. Последний присоединяют с адаптером для поверочных работ. Смесь затем пускают на вход газоанализатора, и когда прибор даст показания, их фиксируют.

Специалист рассчитает погрешность и определит время, которое ушло на установление показаний. Поверяющий сравнит показатели с нормативами и оформит результаты.

Виды анализаторов по принципу действия

Для различных моделей характерен и различный принцип работы, в зависимости от которого выделяют следующие виды газовых анализаторов:

1. Термические приборы, реагирующие на теплопроводность газовой смеси. Такие анализаторы определяют скорость передачи температуры в газовой среде.
2. Существуют модели пневматического типа. Такие датчики определяют вязкость воздушной смеси в пределах одного помещения. Отличительной особенностью прибора является отсутствие электрических частей, что позволяет применять индикатор в помещениях с взрывоопасными газами.
3. Широко известны магнитные конструкции, применяемые для определения количества кислорода в воздухе или исследуемой газовой смеси. Очень часто подобные устройства применяются в СТО для исследования эффективности сгорания топлива по финишному содержанию кислорода в выхлопном газе.
4. Также следует выделить инфракрасные модели газовых анализаторов. Такие индикаторы облучают исследуемую смесь ИФ лучами, а сенситивные датчики определяют уровень поглощения молекулами фотонов света. Все анализаторы подобного типа имею очень прочный корпус, защищающий индикатор от взрыва. По этой причине инфракрасные анализаторы часто используют на опасных технических и химических объектах.
5. На практике может применяться ионизационный анализатор. Датчик подобного типа определяет теплопроводность газовой среды и уровень ионизированных газов. Нарушение теплопроводности сразу же отображается и фиксируется датчиками. Однако, работу с такими приборами следует проводить в безопасных помещениях, без риска воспламенения.
6. По аналогичному с инфракрасным датчиком принципу работает анализатор на основе ультрафиолетового излучения.

Очень часто встречается люминесцентный тип газового анализатора, который определяет свойства газов к люминесценции. Степень проявления данного показателя может варьировать, в зависимости от наличия примесей в составе газовой смеси.

Критерии выбора прибора для анализа загазованности

Выбор газоанализатора зависит от предполагаемой сферы применения
При покупке проверяется соответствие запросам по нормам РФ, корпоративным регламентам охвата замеров и степени сигнализации. Контролируется соответствие указанного в паспорте уровня защиты от взрыва, тому, что есть на месте применения.

Выбор проходит с учетом параметров:

• тип канала измерения;
• вид отбора пробы (внутренний, внешний, диффузионный);
• возможность работы автономно на аккумуляторах в мороз;
• дополнительные функции.

Учитывается число исследуемых компонентов, т. к. от их наличия зависит стоимость.

Диапазон определяемых газов

Как для бытовой эксплуатации, так и для сферы промышленности важно знать спектр определяемых газов для конкретного прибора.

Современные газовые анализаторы способны выявить в составе воздушной смеси следующие виды газов:

1. Оксид углерода, что зачастую необходимо для бытового применения.
2. Сероводород наиболее часто скапливается в колодцах, коллекторах, канализационных системах. Поэтому, переносные приборы берут с собой исследователи, ремонтные бригады.
3. Процентное содержание кислорода в помещении или выхлопных газах.
4. Метан.

Также в спектр определяемых веществ входит пропан и диоксид серы.

Оптимальные портативные термохимические

Модели наиболее эффективны для измерения концентрации горючих газов. Основная сфера применения: АЗС, АГЗС, предприятия нефтепереработки, заводах по производству лакокрасочных материалов. Принцип действия основан на окислении в специальной камере горючих примесей. Процесс сопровождается выделением тепла, которое нагревает спираль (платиновую нить) прибора, изменяя показатель его электросопротивления.

С помощью струйного насоса газовая смесь прокачивается через специальную камеру, которая выполняет роль равновесного моста. В ней располагается один терморезистор, второй находится в отсеке, заполненном чистым воздухом. При прохождении через камеру, газовая смесь нагревает терморезистор до температуры сгорания определённого компонента. Результатом этого становится изменение его электросопротивления. Цепь размыкается. Величина разбаланса фиксируется измерительным блоком и выводится на цифровой дисплей.

CASPER 200

Страна производитель – Италия. Модель используют для измерения кислорода и угарного газа. CASPER 200 имеет 2 встроенные ячейки. Одна предназначается для кислорода, вторая для угарного газа. Показания прибора можно выводить на ПК или смартфон, работающий на базе Андроид. Диапазон рабочих температур от -5°С до +45°С.

Достоинства:

• возможность подключения внешнего принтера;
• сохранение последних 99 результатов измерений;
• откалиброванные датчики можно менять самостоятельно.

Недостаток:

• не имеет взрывозащиты.

Отзыв

Игорь С.

У модели мощный аккумулятор. Зарядки хватает на 10-12 часов.

СТХ-17

Страна производитель – Украина. Модель предназначена для контроля концентрации горючих газов и паров. Она занесена в Госреестр. Основная сфера применения устройства: предприятия химической и нефтегазовой промышленности.

Целесообразно использовать газоанализаторы для замеров газовых смесей в пустых ёмкостях из-под горючего, колодцах, на АЗС и АГЗС.

Достоинства:

• широкий диапазон измерений;
• цифровая индикация;
• самотестирование;
• два порога сигнализации.

Недостаток:

• высокая стоимость.

Отзыв

Денис Л.

Модель надёжная, но не устраивает погрешность показаний 0,2%.

Фото газоанализатора

Лучшие электрохимические портативные

В основе принципа действия приборов лежит электрохимическая компенсация.

Различают несколько типов подобных устройств:

• потенциометрические (измеряют напряженность поля);
• гальванические (улавливают изменение показателя электропроводности);
• кондуктометрические (фиксируют изменения силы тока и напряжённости.

Все типы устройств предназначены для проведения замеров во взрывоопасных зонах.

ХОББИТ-Т переносной

Страна производитель – Россия. Многоканальный газоанализатор используют для замера концентрации горючих газов. Количество датчиков в приборе можно определить при оформлении заказа на покупку.

С помощью ХОББИТА-Т делают замеры газовых смесей в колодцах, канализационных люках перед спуском в них людей. Диапазон рабочих температур от -40°С до 50°С.

Достоинства:

• малый вес и габариты;
• контроль разрядки батареи;
• наличие световой и звуковой сигнализации.

Недостаток:

• высокая стоимость.

Отзыв

Елизавета К.

Прибор регулярно эксплуатируется на протяжении 3-лет. Пока работает без нареканий.

ОКА-92

Страна производитель – Россия. Модель с выносным датчиком и цифровой индикацией. Предназначена для контроля в рабочей зоне недостатка или переизбытка кислорода.

Достоинства:

• компактность;
• надёжность;
• наличие звуковой и световой сигнализации.

Недостаток:

• тяжеловат для портативника.

Отзыв

Мария Ш.

Прибор надёжный, но погрешность показаний великовата.