Как выбрать подходящий газоанализатор?

Как выбрать подходящий газоанализатор? Анемометр

Аммиак

Газообразный аммиак постоянно контролируется в промышленных холодильных процессах и процессах биологического разложения, включая выдыхаемый воздух. В зависимости от требуемой чувствительности используются разные типы датчиков (например, пламенно-ионизационный детектор, полупроводник, электрохимия, фотонные мембраны[19]).

Детекторы обычно работают около нижнего предела воздействия 25 частей на миллион;[20] однако для обнаружения аммиака в целях промышленной безопасности требуется постоянный мониторинг при превышении предела смертельного исхода 0,1%.[19]

Бытовая безопасность

Существует несколько различных датчиков, которые можно установить для обнаружения опасных газов в жилом помещении. Окись углерода – очень опасный, но бесцветный газ без запаха, затрудняющий его обнаружение людьми. Детекторы окиси углерода можно купить примерно за 20–60 долларов США.

Переносные детекторы горючих газов можно использовать для отслеживания утечек из трубопроводов природного газа, баллонов с пропаном, баллонов с бутаном или любого другого горючего газа. Эти датчики можно приобрести за 35–100 долларов США.

Вызов (удар) тест

Поскольку газоанализатор используется для обеспечения безопасности сотрудников / рабочих, очень важно убедиться, что он работает в соответствии со спецификациями производителя. В австралийских стандартах указано, что лицу, работающему с любым детектором газа, настоятельно рекомендуется ежедневно проверять его работоспособность и что он обслуживается и используется в соответствии с инструкциями и предупреждениями производителя.[15]

Контрольный тест должен состоять из воздействия на газоанализатор газа известной концентрации, чтобы убедиться, что газовый детектор среагирует и что сработают звуковые и визуальные сигналы тревоги. Также важно осмотреть газоанализатор на предмет случайных или преднамеренных повреждений, убедившись, что корпус и винты не повреждены, чтобы предотвратить попадание жидкости, и что фильтр чистый, все это может повлиять на работу газового детектора.

Базовый набор для калибровки или контрольного теста будет состоять из калибровочный газ/ регулятор / калибровочный колпачок и шланг (обычно прилагаются к газоанализатору) и чемодан для хранения и транспортировки. Поскольку 1 из каждых 2500 непроверенных приборов не реагирует на опасную концентрацию газа, многие крупные предприятия используют автоматизированные испытательные / калибровочные станции для ударных испытаний и ежедневно калибруют свои газоанализаторы.[16]

Голографический

Голографические датчики газа использовать отражение света для обнаружения изменений в матрице полимерной пленки, содержащей голограмму. Поскольку голограммы отражают свет с определенными длинами волн, изменение их состава может вызвать красочное отражение, указывающее на присутствие молекулы газа.[13] Однако голографические датчики требуют источников освещения, таких как белый свет или лазеры, а наблюдатель или CCD детектор.

Инфракрасная точка

Инфракрасные (ИК) точечные датчики используют излучение, проходящее через известный объем газа; энергия сенсорного луча поглощается на определенных длинах волн, в зависимости от свойств конкретного газа. Например, окись углерода поглощает волны длиной около 4,2-4,5 мкм.[6] Энергия на этой длине волны сравнивается с длиной волны вне диапазона поглощения; разница в энергии между этими двумя длинами волн пропорциональна концентрации присутствующего газа.[6]

Этот тип датчика выгоден тем, что его не нужно помещать в газ, чтобы обнаружить его, и он может использоваться для дистанционное зондирование. Инфракрасные точечные датчики могут использоваться для обнаружения углеводороды[7] и другие инфракрасные активные газы, такие как водяной пар и углекислый газ.

Инфракрасные датчики обычно используются на очистных сооружениях, нефтеперерабатывающих заводах, газовых турбинах, химических заводах и других объектах, где присутствуют горючие газы и существует возможность взрыва. Возможность дистанционного зондирования позволяет контролировать большие объемы пространства.

Выбросы двигателя – еще одна область, в которой исследуются ИК-датчики. Датчик обнаружит высокий уровень окиси углерода или других аномальных газов в выхлопных газах автомобиля и даже будет интегрирован с электронными системами автомобиля для уведомления водителей.[6]

Инфракрасное изображение

Инфракрасный датчики изображения включают активные и пассивные системы. Для активного зондирования датчики инфракрасного изображения обычно сканируют лазер через поле обзора сцены и ищут отраженный свет на длине волны линии поглощения определенного целевого газа.

Пассивные инфракрасные датчики изображения измеряют спектральные изменения на каждый пиксель изображения и ищите конкретные спектральные сигнатуры которые указывают на присутствие целевых газов.[8] Типы соединений, которые могут быть отображены, такие же, как и те, которые могут быть обнаружены с помощью точечных инфракрасных детекторов, но изображения могут быть полезны при идентификации источника газа.

Инфракрасный детектор газа searchline excel с открытым оптическим трактом

Searchline Excel — самый распространенный в мире инфракрасный детектор газа с открытым оптическим трактом. Более 6000 единиц этих детекторов уже нашли применение в самых разных отраслях промышленности.Клиенты во всем мире от Северного полярного круга до пустынь Ближнего Востока неоднократно делали свой выбор в пользу детектора Searchline Excel.

Базовая конструкция детектора Searchline Excel неизменна с момента выпуска первого образца, и он продолжает оставаться лидером в своем классе.

Детектор Searchline Excel абсолютно невосприимчив к влиянию солнечного света или других источников излучения, таких как факельные вышки, дуговая сварка, разряды молний.

Запатентованный дизайн оптической части, используемый в Searchline Excel, показал себя как единственное возможное решение, позволяющее полностью реализовать все преимущества схемы с открытым оптическим трактом.В отличие от устройств конкурентов это решение не пытается замаскировать фундаментальные недостатки конструкции с помощью программных масок, снижающих способность датчика к обнаружению газа.

Про анемометры:  Требования к автоматизированной системе управления

В детекторе Searchline Excel используется патентованный двойной полосовой фильтр, который полностью компенсирует воздействие всех типов тумана и дождя, тем самым позволяя получать достоверную информацию в любых климатических условиях.

Другие особенности и преимущества:

Почему именно детектор с открытым оптическим трактом?

Детекторы с открытым трактом дополняют индивидуальные точечные детекторы и обладают рядом существенных преимуществ.

• Обширная зона покрытия — возрастает вероятность обнаружения утечки газа

• Очень высокое быстродействие

• Отсутствие скрытых режимов отказа — исключена вероятность блокировки доступа газа к детектору

• Не так критично место установки детектора

• Отображается степень опасности

Возможность настройки детектора по отобранному образцу и эталону
• Сниженная чувствительность к юстировке
• Гарантированные характеристики
• Сниженная чувствительность к частичному затенению

Улучшенное встроенное программное обеспечение
• Простая процедура подтверждения юстировки
• Визуальная индикация целевого и текущего уровней сигнала
• Совместимость с существующими системами

Улучшенный оптический прицел для юстировки
• Высокоэффективный оптический прицел
• Упрощенная юстировка с более высокой степенью увеличения и масштабирования
• Прочная противоударная конструкция

Особенности и преимущества
• Высокое быстродействие обеспечивает раннее предупреждение
• Высокая чувствительность позволяет устанавливать низкие уставки срабатывания сигнализации
• Конструкция, не требующая юстировки, упрощает установку
• Изгибы и вибрации воздуховода не нарушают работу системы из-за наличия допусков
• Встроенная возможность тестирования эталонным газом упрощает проверку системы
• Оптика с защитой от загрязнения сокращает потребность во внеплановом техобслуживании
• Невосприимчивость к влиянию водяных паров
• Устойчивость к каталитическим отравляющим веществам
• Возможность работы в инертных средах

Исследование

Европейское сообщество поддержало исследование под названием MINIGAS, которое координировалось Техническим исследовательским центром Финляндии VTT.[21] Этот исследовательский проект направлен на разработку новых типов газовых сенсоров на основе фотоники, а также на поддержку создания более мелких инструментов с равной или более высокой скоростью и чувствительностью, чем обычные газовые детекторы лабораторного класса.[21]

История

Методы обнаружения утечки газа стали проблемой после того, как было обнаружено влияние вредных газов на здоровье человека. До современной электронной датчики, методы раннего обнаружения полагались на менее точные детекторы. В XIX и начале XX веков угольщики приносили канарейки вплоть до туннелей с ними в качестве системы раннего обнаружения опасных для жизни газов, таких как углекислый газ, монооксид углерода и метан.

Первым детектором газа в индустриальную эпоху был лампа безопасности пламени (или же Лампа Дэви) был изобретен сэром Хэмфри Дэви (Англии) в 1815 году для обнаружения метана (рудничного газа) в подземных угольных шахтах.

Лампа безопасности пламени состояла из масляного пламени, настроенного на определенную высоту на свежем воздухе. Для предотвращения возгорания ламп пламя удерживалось внутри стеклянной гильзы с сетчатым пламегасителем. Высота пламени варьировалась в зависимости от наличия метана (выше) или от недостатка кислорода (ниже). По сей день в некоторых частях мира все еще используются лампы безопасности.

Современная эра обнаружения газов началась в 1926–1927 годах с разработки датчика каталитического горения (LEL) доктором Оливером Джонсоном. Д-р Джонсон был сотрудником Standard Oil Company в Калифорнии (ныне Chevron), он начал исследования и разработку метода обнаружения горючих смесей в воздухе, чтобы предотвратить взрывы в резервуарах для хранения топлива.

Первая в мире компания по обнаружению газов, Johnson-Williams Instruments (или J-W Instruments) была основана в 1928 году в Пало-Альто, Калифорния, доктором Оливером Джонстоном и Филом Уильямсом. J-W Instruments признана первой электронной компанией в Кремниевой долине.

В течение следующих 40 лет компания JW Instruments стала пионером многих “первых” в современной эпохе обнаружения газов, включая уменьшение размеров и портативность приборов, разработку портативного детектора кислорода, а также первого комбинированного прибора, который мог обнаруживать как горючие газы / пары, так и а также кислород.

До разработки электронных домашних детекторов окиси углерода в 1980-х и 1990-х годах присутствие окиси углерода обнаруживалось с помощью химически пропитанной бумаги, которая становилась коричневой под воздействием газа. С тех пор было разработано множество электронных технологий и устройств для обнаружения, мониторинга и предупреждения утечки широкого спектра газов.

По мере того, как стоимость и характеристики электронных газовых датчиков улучшались, они были включены в более широкий спектр систем. Их использование в автомобилях изначально предназначалось для контроль выбросов двигателя, но теперь для обеспечения комфорта и безопасности пассажиров можно использовать и датчики газа.

Датчики углекислого газа устанавливаются в зданиях как часть управляемая вентиляция системы. Сложные системы газовых датчиков исследуются для использования в медицинских системах диагностики, мониторинга и лечения, выходящие далеко за рамки их первоначального использования в операционные.

Первоначально детекторы производились для обнаружения одного газа. Современные устройства могут обнаруживать несколько токсичных или горючих газов или даже их комбинацию.[1] Новые газоанализаторы могут разделять сигналы компонентов сложного аромата для одновременного определения нескольких газов.[2]

Металл-оксид-полупроводник датчики (МОП-датчики) были представлены в 1990-х годах. Самый ранний из известных МОП-газовых сенсоров был продемонстрирован Г. Сбервельери, Г. Фалья, С. Гроппелли, П. Нелли и А. Каманци в 1990 году. С тех пор МОП-сенсоры стали важными детекторами газов в окружающей среде.[3]

Про анемометры:  Информационный поток, его виды и характеристики

Калибровка

Все газоанализаторы должны быть откалиброванный по расписанию. Из двух форм-факторов газоанализаторов переносные необходимо калибровать чаще из-за регулярных изменений окружающей среды. Типичный график калибровки для фиксированной системы может быть ежеквартальным, двухгодичным или даже ежегодно с более надежными устройствами.

Типичный график калибровки портативного газоанализатора – это ежедневная «ударная проверка», сопровождаемая ежемесячной калибровкой.[14] Практически для каждого портативного детектора газа требуется специальный калибровочный газ который доступен у производителя.

В США Управление по охране труда (OSHA) может устанавливать минимальные стандарты для периодической повторной калибровки.[нужна цитата]

Каталитический шарик (пеллистор)

Датчики с каталитическими шариками обычно используются для измерения горючих газов, которые представляют опасность взрыва, когда концентрации находятся между нижний предел взрываемости (НПВ) и верхний предел взрываемости (ВПВ). Активные и эталонные шарики, содержащие катушки из платиновой проволоки, расположены на противоположных сторонах схемы моста Уитстона и электрически нагреваются до нескольких сотен градусов по Цельсию.

Активный шарик содержит катализатор, который позволяет горючим соединениям окисляться, тем самым нагревая шарик еще больше и изменение его электрического сопротивления. Результирующая разница напряжений между активными и пассивными шариками пропорциональна концентрации всех присутствующих горючих газов и паров.

Отобранный газ поступает в датчик через спеченную металлическую фритту, которая создает барьер для предотвращения взрыва, когда прибор переносится в атмосферу, содержащую горючие газы. Пеллисторы измеряют практически все горючие газы, но они более чувствительны к молекулам меньшего размера, которые быстрее диффундируют через агломерат.

Диапазон измеряемых концентраций обычно составляет от нескольких сотен частей на миллион до нескольких объемных процентов. Такие датчики недороги и надежны, но для тестирования требуется как минимум несколько процентов кислорода в атмосфере, и они могут быть отравлены или ингибированы такими соединениями, как силиконы, минеральные кислоты, хлорированные органические соединения и соединения серы.

Концентрация кислорода

Газоанализаторы дефицита кислорода используются для обеспечения безопасности сотрудников и персонала. Криогенный такие вещества как жидкий азот (LN2), жидкость гелий (Он) и жидкость аргон (Ar) инертны и могут вытеснять кислород (O2) в замкнутом пространстве при наличии утечки.

Быстрое снижение уровня кислорода может создать очень опасную среду для сотрудников, которые могут не заметить эту проблему, прежде чем внезапно потеряют сознание. Имея это в виду, важно иметь газоанализатор кислорода при наличии криогенных средств.

Доля кислорода в дыхательном газе измеряется электрогальванические датчики кислорода. Их можно использовать отдельно, например, для определения доли кислорода в найтрокс смесь, используемая в подводное плавание с аквалангом,[17] или как часть обратной связи, которая поддерживает постоянную частичное давление кислорода в ребризер.[18]

Полупроводник

Полупроводник датчики, также известные как металл-оксид-полупроводник датчики (МОП-датчики),[3] обнаруживать газы с помощью химической реакции, которая происходит при прямом контакте газа с датчиком.

Диоксид олова это наиболее распространенный материал, используемый в полупроводниковых датчиках,[9] и электрическое сопротивление в датчике уменьшается, когда он вступает в контакт с контролируемым газом.

Сопротивление диоксида олова обычно составляет около 50 кОм на воздухе, но может упасть до 3,5 кОм в присутствии 1% метана.[10] Это изменение сопротивления используется для расчета концентрации газа.

Полупроводниковые датчики обычно используются для обнаружения водорода, кислорода, паров спирта и вредных газов, таких как окись углерода.[11] Одно из наиболее распространенных применений полупроводниковых датчиков – датчики угарного газа.

Они также используются в алкотестеры.[10] Поскольку датчик должен контактировать с газом, чтобы его обнаружить, полупроводниковые датчики работают на меньшем расстоянии, чем инфракрасные точечные или ультразвуковые датчики.

Датчики MOS могут обнаруживать различные газы, такие как окись углерода, диоксид серы, сероводород, и аммиак. С 1990-х годов МОП-сенсоры стали важными детекторами газов в окружающей среде.[3]

Промышленные газоанализаторы с пеллисторами/каталитическими шариками

В этом оборудовании используется воспламенение реагентов для количественной оценки горючих газов при фиксации нижнего взрывоопасного уровня. Такой датчик разработан уже как столетие и работает, оценивая температурный контраст между двумя точками — одной неактивной и одной, покрытой химическим катализатором.

По мере того, как они согреваются, та, у которой есть импульс, будет согреваться больше. Они реагируют на весь спектр горючих газов, включая водород, метан, бутан, пропан, окись углерода или ацетилен, где могут быть резкие перепады температуры или влажности.

Разновидности газоанализаторов

Выбор подходящего анализатора, отвечающего требованиям вашей организации, может показаться непосильной задачей. Есть разные нюансы, на которые стоит обратить внимание — каждый из видов работает в соответствии с различными рабочими стандартами, обладает различными качествами и недостатками.

Рекомендации

  1. ^«Как работают газоанализаторы».
  2. ^Вали, Рассин (2022). «Электронный нос, позволяющий различать ароматические цветы с помощью измерения пьезоэлектрического резонанса в реальном времени, богатого информацией». Химия процедур. 6: 194–202. Дои:10.1016 / j.proche.2022.10.146.
  3. ^ абcСунь, Цзяньхай; Гэн, Чжаосинь; Сюэ, Нин; Лю, Чуньсю; Ма, Тяньцзюнь (17 августа 2022 г.). «Мини-система, интегрированная с датчиком металл-оксид-полупроводник и газовой хроматографической колонкой с микронасадками». Микромашины. 9 (8): 408. Дои:10.3390 / mi9080408. ISSN 2072-666X. ЧВК 6187308. PMID 30424341.
  4. ^Деткон, http://www.detcon.com/electrochemical01.htmВ архиве 2009-05-05 на Wayback Machine
  5. ^Патент США 4141800: Электрохимический газовый детектор и способ его использования, http://www.freepatentsonline.com/4141800.html
  6. ^ абcР. Муда, 2009 г.
  7. ^Международное общество автоматизации, http://www.isa.org/Template.cfm?Section=Communities&template=/TaggedPage/DetailDisplay.cfm&ContentID=23377В архиве 2022-12-12 в Wayback Machine
  8. ^Наранхо, Эдвард (2022). Динвидди, Ральф Б; Safai, Morteza (ред.). «Инфракрасная визуализация газа в промышленных условиях». Термосенс ​​XXXII. 7661: 76610К. Дои:10.1117/12.850137. S2CID 119488975.
  9. ^Датчик Фигаро, http://www.figarosensor.com/products/general.pdf
  10. ^ абВитц, Э., 1995 г.
  11. ^General Monitors, http://www.generalmonitors.com/downloads/literature/combustible/IR2100_DATA.PDF
  12. ^ абНаранхо, Э., http://www.gmigasandflame.com/article_october2007.html
  13. ^Мартинес-Уртадо, JL; Дэвидсон, Калифорния; Блит, Дж; Лоу, CR (2022). «Голографическое обнаружение углеводородных газов и других летучих органических соединений». Langmuir. 26 (19): 15694–9. Дои:10.1021 / la102693m. PMID 20836549.
  14. ^Мур, Джеймс. “Калибровка: кому она нужна?”. Журнал по охране труда и технике безопасности. Архивировано из оригинал 2 декабря 2022 г.
  15. ^Колхун, Джеки. «Кто отвечает за ударные / контрольные испытания вашего детектора газа». Архивировано из оригинал на 2022-02-27.
  16. ^«Ударное испытание спасает жизни». Архивировано из оригинал на 2022-03-12. Получено 2022-03-12.
  17. ^Ланг, М.А. (2001). Материалы семинара DAN Nitrox. Дарем, Северная Каролина: Сеть оповещения водолазов. п. 197. Получено 2009-03-20.
  18. ^Гобл, Стив (2003). “Ребризеры”. Журнал Южнотихоокеанского общества подводной медицины. 33 (2): 98–102. Архивировано из оригинал на 2008-08-08. Получено 2009-03-20.
  19. ^ абДж. Л. Мартинес Уртадо и К. Р. Лоу (2022), Чувствительные к аммиаку фотонные структуры, изготовленные в мембранах нафиона с помощью лазерной абляции, ACS Applied Materials & Interfaces 6 (11), 8903-8908. http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/am5016588
  20. ^(OSHA) Источник: Опасные свойства промышленных материалов (шестое издание), Н. Ирвинг Сакс.
  21. ^ абМэтью Пич, Optics.org. “Проект MINIGAS, основанный на фотонике, дает более совершенные детекторы газа. “29 января, 2022. Проверено 15 февраля, 2022.
Про анемометры:  Общие сведения. Температура – ​​физическая величина, характеризующая степень нагревания тела

Точечные/недисперсионные инфракрасные газоанализаторы

Инфракрасные газоанализаторы измеряют две частоты: одну на частоте поглощения газа и одну на эталонной длине волны, которая не поглощается газом. Эти газоанализаторы отлично подходят для распознавания углеводородных газов, особенно в условиях низкого содержания кислорода.

Кроме того, применяются для распознавания высокой степени сходимости силиконов, гидридных газов или галогенированных углеводородов. Однако эти датчики не следует использовать там, где может быть водород, поскольку газ не задерживает инфракрасный свет.

Ультразвуковой

Ультразвуковые детекторы утечки газа не являются детекторами газа сами по себе. Они обнаруживают акустическую эмиссию, создаваемую при расширении сжатого газа в зоне низкого давления через небольшое отверстие (утечка). Они используют акустические датчики для обнаружения изменений фонового шума окружающей среды.

Поскольку большинство утечек газа под высоким давлением генерируют звук в ультразвуковом диапазоне от 25 кГц до 10 МГц, датчики могут легко отличить эти частоты от фонового акустического шума, который возникает в слышимом диапазоне от 20 Гц до 20 кГц.[12] Затем ультразвуковой детектор утечки газа подает сигнал тревоги при отклонении ультразвукового сигнала от нормального фонового шума.

Ультразвуковые детекторы утечки газа не могут измерять концентрацию газа, но устройство способно определять скорость утечки выходящего газа, поскольку уровень ультразвукового звука зависит от давления газа и размера утечки.[12]

Ультразвуковые детекторы газа в основном используются для дистанционного зондирования на открытом воздухе, где погодные условия могут легко рассеять выходящий газ, прежде чем он достигнет детекторов утечки, которые требуют контакта с газом для его обнаружения и подачи сигнала тревоги.

Фотоионизация

В фотоионизационных детекторах (ФИД) используется УФ-лампа с высокой энергией фотонов для ионизации химических веществ в отбираемом газе. Если соединение имеет энергию ионизации ниже, чем у фотонов лампы, электрон будет выброшен, и результирующий ток пропорционален концентрации соединения.

Обычные энергии фотонов лампы включают 10,0 эВ, 10,6 эВ и 11,7 эВ; стандартная лампа на 10,6 эВ служит годами, тогда как лампа на 11,7 эВ обычно служит всего несколько месяцев и используется только тогда, когда другой вариант недоступен. Широкий спектр соединений может быть обнаружен на уровнях от нескольких частей на миллиард до нескольких тысяч частей на миллион.

Обнаруживаемые классы соединений в порядке уменьшения чувствительности включают: ароматические соединения и алкилйодиды; олефины, соединения серы, амины, кетоны, простые эфиры, алкилбромиды и силикатные сложные эфиры; органические сложные эфиры, спирты, альдегиды и алканы;

H2S, NH3, PH3 и органические кислоты. Нет реакции на стандартные компоненты воздуха или минеральные кислоты. Основными преимуществами ФИД являются их превосходная чувствительность и простота использования; Основное ограничение заключается в том, что измерения не зависят от соединения.

Недавно были введены ФИД с трубками предварительной очистки, которые повышают специфичность для таких соединений, как бензол или бутадиен. Фиксированные, переносные и миниатюрные ФИД с зажимом для одежды широко используются для промышленной гигиены, защиты от вредных веществ и мониторинга окружающей среды.

Электрохимический

Электрохимические детекторы газа работают, позволяя газам диффундировать через пористую мембрану к электроду, где он либо химически окисленный или восстановленный. Количество производимого тока определяется степенью окисления газа на электроде.[4] с указанием концентрации газа.

Производители могут настроить электрохимические детекторы газа, изменив пористый барьер, чтобы обеспечить обнаружение определенного диапазона концентрации газа. Кроме того, поскольку диффузионный барьер является физическим / механическим барьером, детектор имел тенденцию быть более стабильным и надежным в течение всего срока службы сенсора и, следовательно, требовал меньшего обслуживания, чем другие ранние детекторные технологии.

Однако датчики подвержены воздействию коррозионных элементов или химического загрязнения и могут прослужить всего 1-2 года, прежде чем потребуется замена.[5] Электрохимические детекторы газа используются в самых разных средах, таких как нефтеперерабатывающие заводы, газовые турбины, химические заводы, подземные хранилища газа и т. Д.

Оцените статью
Анемометры
Добавить комментарий