Устройство и схема газоанализатора

Газоанализаторы

Действие термокондуктометрических газоанализаторов (рис.205) основано на зависимости между теплопроводностью газовой смеси и концентрацией в ней анализируемого компонента.

Рис.205. Схема термокондуктометрического газоанализатора

Источник: http://www.kipinfo.ru/fotos/statii/31.jpg

Теплопроводность смеси измеряют с помощью терморезистора 1, помещенного в камеру 2. Через терморезистор пропускают ток i , который его нагревает. Температура терморезистора определяется теплопроводностью газовой смеси, пропускаемой через камеру. Чем больше ее теплопроводность, тем лучше отводится тепло от терморезистора и тем меньше его температура и, следовательно, сопротивление. Таким образом, работа термокондуктометрического газоанализатора подчиняется следующей закономерности: изменение концентрации анализируемого компонента приводит к изменению теплопроводности газовой смеси и вслед за этим — температуры и сопротивления терморезистора 1. Сопротивление терморезистора измеряют мостовой схемой 3. Термокондуктометрические газоанализаторы применяют для определения водорода, аргона, гелия, азота, хлороводорода и других газов в технологических смесях различного состава.

В термохимических газоанализаторах концентрация определяемого компонента газовой смеси измеряется по количеству тепла, выделившегося при химической реакции — каталитическом окислении. В качестве катализаторов обычно используют нагретую платиновую нить, помещенную в камеру, через которую пропускают газовую смесь. Температура и, следовательно, сопротивление нити будут изменяться при изменении количества тепла, которое, в свою очередь, будет зависеть от концентрации определяемого компонента. Чем она больше, тем больше выделяется тепла в ходе реакции, тем выше температура нити. Датчик термохимического газоанализатора аналогичен по устройству датчику термокондуктометрического газоанализатора. Температуру нити измеряют также мостовой схемой по ее сопротивлению. Термохимические газоанализаторы, как правило, используют для определения и сигнализации наличия в воздухе закрытых производственных помещений довзрывоопасных концентраций горючих газов, паров и их смесей: ацетона, бензина, спиртов, эфиров и т. п. Обычно сигнализатор автоматически включает аварийный сигнал, когда концентрация газа в контролируемом воздухе достигает 20 % нижнего концентрационного предела воспламенения.

Из всех газов только кислород обладает магнитными свойствами, т. е. способностью намагничиваться под действием внешнего магнитного поля. При нагревании кислорода эта способность существенно уменьшается. Эти две особенности кислорода использованы в (рис.206) термомагнитных газоанализаторах.



Рис.206. Схема термомагнитногогазоанализатора

Источник: http://www.kipinfo.ru/fotos/statii/32.jpg

В таких газоанализаторах газовую смесь подают в камеру 1, которая расположена между полюсными наконечниками магнитной системы 2, создающими в камере неоднородное магнитное поле. В месте его максимального значения (под серединами полюсных наконечников) помещен терморезистор 3, разогреваемый током. Если в газовой смеси содержится кислород, его молекулы под действием магнитного поля движутся к середине полюсных наконечников. Там они нагреваются терморезистором и теряют свои магнитные свойства. Холодные молекулы кислорода, непрерывно поступающие в камеру 1 с газовой смесью, вытесняют нагретые молекулы из магнитного поля. Таким образом, в камере 1 образуются два газовых потока: кислорода, обдувающего терморезистор, и остальных газов, не реагирующих на наличие магнитного поля. При увеличении концентрации кислорода увеличивается интенсивность обдува терморезистора. Это приведет к уменьшению его температуры и сопротивления, которое измеряется мостовой схемой. Термомагнитные газоанализаторы применяют только для измерения содержания кислорода в бинарных и многокомпонентных смесях.

Действие 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)хроматографические газоанализаторы(хроматографы) способны производить полный анализ газовой смеси, т. е. определять концентрации всех газов, составляющих эту смесь.

Рис.207. Схема хроматографа

Источник: http://www.kipinfo.ru/fotos/statii/33.jpg

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 1000оС 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

Источник: http://www.kipinfo.ru/fotos/angor-c.jpg

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)

Источник: http://www.gastest.ru/img/cont/1192173982.jpg

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?

«

15.04.2010 15:59

Устройство и схема газоанализатора

Чтобы не допустить утечки газа и вовремя среагировать на опасность, всё больше предусмотрительных граждан используют устройство газоанализатора. Более полная техническая информация и схема газоанализатора представлена ниже.

Газоанализатор представляет собой прибор, производящий анализ смесей газов в воздухе с целью установления их качественного и количественного состава. Прибор помогает предотвратить взрыв бытового газа.


Типы газоанализаторов
Рассмотрим некоторые типы газоанализаторов: выделяют приборы ручного действия и автоматические. Автоматические газоанализаторы – наиболее востребованы - измеряют какую-либо физическую или физико-химическую характеристику газовой смеси или её отдельных компонентов. Среди автоматических также различают некоторые типы газоанализаторов, выделенные в несколько групп согласно принципу их действия:
1. приборы, действующие на основе физических методов анализа, включающих вспомогательные химические реакции. Такие газоанализаторы определяют изменение объёма или давления газовой смеси в результате химических реакций её отдельных компонентов;
2. приборы, работающие на физических основах анализа, включающих вспомогательные физико-химические процессы (термохимические, электрохимические, фотоколориметрические). Термохимические основаны на измерении теплового эффекта реакции каталитического окисления (горения) газа. Электрохимические позволяют определять концентрацию газа в смеси по значению электрической проводимости электролита, поглотившего этот газ. Фотоколориметрические основаны на изменении цвета определённых веществ, при их реакции с анализируемым компонентом газовой смеси.
3. приборы, применяющие исключительно физические методы анализа (термокондуктометрические, термомагнитные, оптические). Термокондуктометрические основаны на измерении теплопроводности газов. Термомагнитные газоанализаторы применяют главным образом для определения концентрации кислорода, обладающего большой магнитной восприимчивостью. Оптические типы газоанализаторов основаны на измерении оптической плотности, спектров поглощения или спектров испускания газовой смеси.
По функции выделяют: индикаторы, течеискатели, сигнализаторы, газоанализаторы. Индикаторы дают качественную оценку газовой смеси по наличию контролируемого компонента, представляя информацию посредством линейки из нескольких точечных индикаторов. Сигнализаторы также дают приблизительную оценку концентрации контролируемого компонента, но при этом имеют один или несколько порогов сигнализации. Собственно газоанализаторы дают количественную оценку концентрации измеряемого компонента с индикацией показаний, а также могут быть дополнены вспомогательными функциями.
По конструктивному исполнению газоанализаторы делятся на стационарные, переносные, портативные; по количеству измеряемых компонентов - однокомпонентные и многокомпонентные; по количеству каналов измерения - одноканальные и многоканальные; по назначению - для обеспечения безопасности работ, для контроля технологических процессов, для контроля промышленных выбросов, для контроля выхлопных газов автомобилей, для экологического контроля.


Схема газоанализатора
Схема газоанализатора необходима при установке оборудования. Каждый газоанализатор имеет свою схему, которая зависит от принципа действия конкретного устройства. С данной точки зрения, газоанализаторы бывают пневматические, электрохимические, магнитные, полупроводниковые и др. Схема газоанализатора включает в себя общие обозначения: R0 и – потенциометры; R1 и R3 – терморезисторы для работы; R2 и R4 – терморезисторы для сравнения; источник напряжения, которое стабилизировали; прибор вторичный.
Термохимические газоанализаторы служат для определения теплового эффекта химической реакции, в которой принимает участие конкретный элемент. Обычно используется окисление данного компонента кислородом воздуха; катализаторы - мелкодисперсная Pt, которую наносят на поверхность пористого носителя или марганцевомедный (гопкалит).Схема газоанализатора термохимического:

1 – источник напряжения (стабилизированного);
2 – вторичный прибор;
R2 и R3 – терморезисторы для работы и для сравнения;
R1 и R4 - постоянные резисторы.
Схема газоанализатора любого типа может быть аналогична представленной, различия заключаются в деталях, важных при установке. На этом же основывается принцип работы датчика газа.


Газоанализатор Инструкция
Важно знать, как эксплуатируется газоанализатор. Инструкция при этом окажется хорошим помощником. Принцип работы любого газоанализатора основан на измерении интенсивности излучения молекулярной полосы азота, возбуждаемого электрическим разрядом в анализируемом газе. При стабильных условиях разряда интенсивность излучения пропорциональна объемной доле азота в разрядном промежутке камеры датчика. Фотометрирование излучения, прошедшего через фильтр, производится при помощи фотоэлектронного усилителя. Ток ФЭУ преобразуется в блоке измерений газоанализатора в цифровой сигнал, пропорциональный концентрации азота в аргоне, который выдается на цифровое табло измерительного прибора, и унифицированный выходной сигнал 4...20 мА на внешнее устройство. Покупая газоанализатор, инструкция к прибору, как правило, прилагается и включает основные обозначения: ИИ - источник излучения; Ф - интерфереционный светофильтр; ФП - фотоприёмник; ПУ- предварительный усилитель; МУ- масштабный усилитель; УУ - устройство управления; ИУ - индикаторное устройство; СУ - устройство сигнализации.
Газоанализатор инструкция обязательно включает меры безопасности: если в процессе работы произошло отключение информационно-го пульта из-за броска напряжения в сети, следует выключить, а затем снова включить газоанализатор. К эксплуатации газоанализатора допускаются лица, изучившие настоящий паспорт (техническое описание, инструкцию по эксплуатации, формуляр), прошедшие инструктаж по правилам ведения работ во взрывоопасных помещениях. Перед включением газоанализатора следует проверить правильность внешних соединений и надежность заземления; запрещается устанавливать информационный пульт во взрывоопасном помещении; эксплуатировать незаземленный газоанализатор; применять предохранители, отличные от указанных в документации; изменять электрическую схему и монтаж газоанализатора; вскрывать, монтировать и демонтировать датчики, не отключив прибор от электросети.


9567310971298012.html
9567338726393548.html

9567310971298012.html
9567338726393548.html
    PR.RU™