Газовый анализатор: принцип работы, на что смотреть при выборе + обзор производителей

Виды газоанализаторов

Разновидность газоанализаторов по физическим признакам работы. На сегодняшний день, существует более 10 разновидностей газоанализаторов, которые делятся по физическим признакам осуществления анализа газовой среды.

Но, так таковой, универсальной конструкции не существует, по которой осуществляется замер состава примесей. Для одних подходит определенный физический принцип, а для других он будет неприемлем.

Кстати, прочтите эту статью тоже: Стадии появления нефти на земле

Термокондуктометрический

Может реагировать на теплопроводность смесей. Он производит анализ, на сколько эффективно передаётся температура в газовой среде. Этот прибор подойдёт лишь в том случае, если теплопроводность у примесей и газов значительно отличается между собой.

Пневматический

Предназначен для определения вязкости смеси, которая присуще данному помещению. Они используются тоже на взрывоопасных объектах, так как не имеют электрического компонента. Нет искры, следовательно, не будет газ воспламеняться.

Магнитный

Он подходит для анализа кислорода. Эти приборы используются в тех механизмах, где газовая смесь подлежит сжиганию. Пример индикатора: лямбдазонт. Он находится в выхлопной системе автомобилей, который сейчас актуальны на современном авторынке. Предназначен для определения концентрации кислорода в соотношении выхода выхлопных газов. Служит также для определения на сколько хорошо прогрелось автомобильное топливо. Инфракрасный

Нужны для того чтобы облучать инфракрасными лучами газовую среду. У них есть встроенный взрывозащищенный корпус, так как используется там, где есть взрывоопасные вещества. Его используют для лабораторий и промышленности.

Ионизационный

Проверяет на наличие электропроводимости. Если есть в составе примеси, то электропроводимость отличается. Это фиксируется и отражается в процентах на табло. Он предназначен для газов, которые не воспламеняются.

Ультрафиолетовые

У них такой же принцип, как и у инфракрасных. Но есть отличие в том, что облучают ультрафиолетовыми лучами. Эти приборы могут анализировать интенсивность поглощение среды, с помощью лучей, которые на них направлены.

Люминесцентный

Необходим для того, чтобы определить какие у газов есть люминесцирующие свойства. Они зависят от концентрации этих примесей. Это редкий вид устройств, потому что это наиболее сложный вид. В практике, как правило, используют более простые технологии. Есть и другое оборудование, которые обладает другими физическими принципами. Оно наиболее затратное и требует сложное обслуживание. Оборудование, основанное на химических принципах заправляют определенными химическими реагентами. Они применяются, если есть наличие специфических газов, для которых другие способы не подходят.

Кстати, прочтите эту статью тоже: Твердые горючие ископаемые

Назначение, основные элементы, виды, принцип действия

Газоанализаторы – устройства, с помощью которых определяется состав газовой смеси как качественный (какие именно газы присутствуют), так и количественный (сколько определённых газов находится в смеси).

В первую очередь газоанализаторами оснащаются пожаро-, взрыво- и химически опасные производства, а также шахты, где имеются скопления рудничного газа (метана).

Обязательно применяют газоанализаторы перед тем, как проводить огневые работы в подвалах и колодцах, а также чтобы аттестовать рабочие места на вредных производствах.

Применение для индивидуальной защиты

Портативные газоанализаторы небольших размеров, которыми снабжаются работники опасных производств, можно считать первичными средствами индивидуальной защиты.

Они своевременно сигнализируют о повышенном содержании вредных примесей в воздухе, при котором следует покинуть рабочую зону либо применить средства защиты органов дыхания. Прибор-газоанализатор представлен на фото:

Способ работы устройства

Ручные анализаторы, которые приводятся в действие оператором, основаны на том, что отдельные газообразные компоненты поглощаются специальными реагентами.

Воздух производственной зоны пропускается через поглотитель, который связывает определённый газ. После этого первоначальный объём смеси уменьшается. По уменьшению объёма рассчитывается, сколько газа, связанного поглотителем, там изначально содержалось. В зависимости от квалификации оператора, измерение занимает от пяти до десяти минут.

Работа автоматических анализаторов непрерывного действия основана на физических и химических процессах, а также их сочетании.

Физический принцип измерения результата вспомогательной химической реакции обеспечивает работу объёмно-манометрических или химических анализаторов. В этих приборах измеряется, насколько изменился объём либо давление смеси газов после того, как её компоненты вступили в определённые химические реакции.

Физико-химический принцип действия, совмещённый с физическим, имеют следующие устройства:

Хроматографические. В них проба разделяется за счёт того, что разные газы проходят поглотительный слой каждый со своей индивидуальной скоростью. Результат разделения фиксируется, проводится автоматический расчёт.

Термохимические. В этих устройствах проходит окисление (с дополнительными катализаторами) составных частей газовоздушной смеси. При окислении выделяется тепло; температура измеряется терморезистором. По степени нагрева определяется концентрация компонентов.

Фотоколориметрические. В них содержание компонентов измеряется по результату их цветной реакции с веществами-индикаторами.

Электрохимические газоанализаторы определяют концентрацию газа в смеси по величине электропроводности раствора, который поглощает этот газ.

Чисто физические принципы работы имеют следующие автоматические газоанализаторы:

Термокондуктометрические. При изменении состава газовой смеси меняется её теплопроводность. Это изменение регистрируется терморезисторами.

Денсиметрические. Измеряют плотность газовой смеси, которая меняется в зависимости от качества и количества газов, входящих в неё.

Магнитные. Применяются для измерения концентрации кислорода в воздухе производственной среды по его магнитным свойствам.

Оптические. Анализируют состав газовой смеси по её оптической плотности, а также спектрам испускания или поглощения.

Разновидности

Кроме различия по способу действия (ручные или автоматические) и принципу работы, газоанализаторы для воздуха рабочей зоны подразделяют на типы:

• Стационарные. Такие приборы автоматически отслеживают концентрацию газов. В промышленном исполнении, если допустимое содержание опасной газовой составляющей превышено, они подают световые и звуковые сигналы, а также включают вентиляцию и прочие системы безопасности;
• Переносные. Предназначены для определения концентрации газовых примесей в разных местах производственной зоны;
• Портативные. Индивидуальные устройства. Имеют малые габариты и вес, измеряют концентрацию вредных примесей непосредственно там, где находится работник.

Кроме того, по количеству измеряемых примесей эти приборы бывают одно- и многокомпонентными, а по числу каналов (датчиков или точек отбора пробы) – одно- и многоканальными.

Газоанализатор — что это такое?

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).

Обзор лучших моделей

ОКА – 92 МТ — многофункциональный прибор отечественного производителя

Оптимальное устройство домашнего использования DT – 802. Универсальный прибор показывает содержание в атмосфере углекислоты, показывает температуру воздуха и влажность. Шкала индикатора на дисплее определяет степень комфортности для человека и меры увеличения требуемых показателей. Используется в приватном жилье, детских учреждениях, организациях и офисах.

Специфический прибор Мегеон 080 изготавливается в Китае и применяется на техническом производстве для определения потерь хладагента в холодильниках, трубопроводах кондиционирования. Он не показывает общее содержание газа, прибор относится к категории течеискателей.

Российская модель профессионального газоанализатора ОКА – 92 МТ имеет высокий рейтинг и представлена функциональным прибором. Узел контролирует концентрацию углекислоты, кислорода, токсичных и горючих веществ в воздухе. Для жилья почти не применяется, эффективно работает в производстве.

Германская марка TESTO – 330-2 LL отличается безупречной работой и качеством, точностью измерений. Применяется для контроля индивидуального отопления с газовыми котлами. Прибор улавливает дымовые газы, допустимые показатели выводятся на экран. Есть модуль для самодиагностики и передачи сведений на расстояние.

Американская фирма выпускает прибор для определения утечки RIDGID CD – 100. Детектор выявляет присутствие метана, пропана, и других веществ. Определяет потери даже при минимальной концентрации. Используется при работах по газификации жилья, монтаже отопительного котла, обнаружения утечек при эксплуатации. Есть узел трехступенчатой сигнализации.

Рейтинг лучших моделей газоанализаторов на 2021 год

Бюджетные варианты

3-ье место: «BG 2202 Brennenstuhl 1290460»

Стационарная модель потолочного типа. С первого взгляда может показаться, что он предназначен только для бытового использования, однако может справляться и с повышенной концентрацией анализируемых веществ, поэтому его вполне можно установить даже в котельной. Работает от сети 220 В. Сигнализация имеется как звуковая, так и визуальная. Позиционируется производителем, как образец для помещений с массовым присутствием людей. Цена – 2000 рублей.

газоанализатор BG 2202 Brennenstuhl 1290460

Достоинства:

• Отличная звуковая/визуальная сигнализация;
• Бюджетная цена;
• Легкость монтажа.

Недостатки:

• Низкий порог определяемой опасной концентрации – от 40%;
• Не работает при отключенном электричестве.

2-ое место: «Mastech MS6310 65299»

Не взирая на то, что аппарат изготовлен китайским производителем, в его конструкции содержатся качественные детали. В дополнение к основным функциям, обладает функцией обнаружения газовых утечек в трубопроводе. Выполнен в виде небольшой портативной модели. Работает от четырех батареек типа АА (9 часов бесперебойной работы). Характеризуется высокой быстротой срабатывания. Забор пробы осуществляется посредством гибкого зонда. Цена – 4500 рублей.

Mastech MS6310 65299

Достоинства:

• Прочный корпус;
• Длинный удобный зонд;
• Прост в управлении.

Недостатки:

Отсутствует дисплей.

1-ое место: «МЕГЕОН 08005»

Неплохой образец от отечественного производителя. Легок в управлении, прекрасно размещается в руке, обладает большим дисплеем и малым весом. В автоматическом режиме замеряет окружающий СО2 и даже температуру воздуха! Характеризуется сравнительно высокой точностью измерений и увеличенной чувствительностью. Работает от двух батареек типа АА. Позиционируется как прибор для частого использования. Цена – 9100 рублей.

МЕГЕОН 08005

Достоинства:

• Малый вес;
• Индикатор заряда источников питания;
• Многофункциональный.

Недостатки:

Долгое время отклика – около 60 секунд.

Средний ценовой сегмент

2-ое место: «СЕМ DT-802 481769»

Стационарный вариант, рассчитанный исключительно на определение угарного газа. Может размещаться как на подставке, так и может быть закрепленным на стене. В темноте можно использовать подсветку экрана. В силу своих небольших размеров, при помощи удлинителя, может быть использован в качестве течеуловителя. На дисплее размещаются показатели температуры, загазованности, календарь и часы. Крайне малое время отклика – всего 2 секунды. Цена – 9700 рублей.

СЕМ DT-802 481769

Достоинства:

• Информативный дисплей;
• Универсальность;
• Малые габариты;
• Подсветка.

Недостатки:

Питание только от сети 220 В.

1-ое место: «Testo 317-2»

Отличный образчик, способный работать даже в минусовых температурах. Модель портативная, для нее характерна простота управления и информативный дисплей с функцией ночной подсветки. Изделие поставляется в фирменном чехле, поэтому безопасность хранения/транспортировки вопросов не вызывает. Обладает повышенной точностью. Цена – 14 000 рублей.

Testo 317-2

Достоинства:

• Работает при минусовой температуре;
• Имеется чехол для хранения и переноски;
• Удобен в использовании.

Недостатки:

2-х батареек хватает всего на 4 часа работы.

Премиум-сегмент

2-ое место: «МЕГЕОН 08002 к0000017420»

МЕГЕОН 08002 к0000017420

Достоинства:

• Двойное оповещение – звук и свет;
• Работа от аккумулятора и от сети;
• Расширенный эксплуатационный ресурс.

Недостатки:

Не обнаружено (для своего сегмента).

1-ое место: «Testo 316-1»

Крайне высокоточный прибор, что увеличивает его цену на порядки, даже несмотря на отсутствие дисплея. Ресурса батареи хватает на 5 часов беспрерывной работы. Время отклика составляет около 5-30 секунд. Способен определять до 5 вредных компонентов

Индикация выполнена в виде двух сигнальных огней: желтый – «внимание», красный – «потенциальная опасность». Оснащен гибким зондом

Цена – 20 000 рублей.

Testo 316-1

Достоинства:

• Прочный корпус;
• Удобный зонд;
• Очень высокая точность.

Недостатки:

Завышенная цена.

Установка приборов

Для монтажа газовых анализаторов лучше всего подходят вертикальные поверхности – места возможной газовой утечки (у счётчиков, колонок, котлов, плит).

Нельзя монтировать прибор:

1. На дистанции менее 1 м от горелок.
2. В грязных и пыльных зонах.
3. Рядом с вентиляционными туннелями.
4. В зонах, где хранятся горючие и токсичные материалы.

При монтаже нужно учитывать характеристики газа и высоту его концентрации. Так позиции газов от пола следующие:

• метан – 50 см,
• угарный газ – 180 см(до потолка – 30 см)
• пропан – 50 см.

Комбинированную модель лучше монтировать в диапазоне 50-30 см до потолка.

Чтобы клапаны работали стабильно, поставьте в прибор аккумуляторы, которые способны автоматически переходить на запасное питание.

Установить прибор не сложно. Его можно зафиксировать дюбелями или саморезами.

В его паспорте подробно схематически отражается подключение электричества к нему и его контактирование с прочим оборудованием.

Минимум раз в год газовый анализатор должен подвергаться процедуре освидетельствования.

Настройка и наладка анализаторов

Чтобы включить устройство, нужно нажать кнопку «ВКЛ». Звук работающего микронасоса — признак того, что газоанализатор включен. Одновременно появляется постоянный звуковой сигнал. Также на цифровом индикаторе должно быть обозначение «—-». Согласно инструкции, кнопку «ВКЛ» надо удерживать около 3-х секунд, пока постоянный звуковой сигнал не исчезнет.

При необходимости следует провести подстройку нуля. Как ее выполнить:

1. На чистом воздухе без примеси горючих газов перевести прибор в режим «Подстройка нуля» — включить анализатор при нажатой кнопке «ОТКЛ». Когда на индикаторе появится надпись «0–», кнопку нужно отпустить;
2. Далее следует набрать «428». Чтобы изменить значения в разряде, надо нажать кнопку «ОТКЛ». Вводить значение разряда нужно с помощью кнопки «ВКЛ». Если пользователь ввел неверный пароль, устройство автоматически отключится;
3. После введения пароля цифровой индикатор в течение 120 секунд должен отобразить постоянное значение;
4. Последний шаг — нажать «ОТКЛ», и газоанализатор перейдет в режим измерения.

Когда концентрация анализируемого газа достигает установленного значения, на индикаторе появляется надпись «ПОРОГ». При этом срабатывает световой и прерывистый звуковой сигнал.

Если количество контролируемого газа выше верхней границы диапазона значений, то на индикаторе можно увидеть «>» и соответствующие показатели. При этом срабатывает светозвуковая сигнализация.

При разряде аккумулятора сбрасывают настройки, появляется соответствующий символ на индикаторе и кратковременный звуковой сигнал. Далее газоанализатор автоматически перестает работать. Чтобы отключить устройство, нужно нажать «ОТКЛ» и удерживать кнопку, пока цифровой индикатор не погаснет.

Условия для проведения работ

Первым делом обеспечивают безопасность. Для поверки подходят только те помещения, где есть приточно-вытяжная вентиляция. После выполнения этого требования проверяют содержание вредных веществ в рабочей зоне предприятия, а норму указали в ГОСТ 12.1.005.

Владелец предприятия отвечает за безопасность в помещении для поверки, для каждого вида взрывоопасного газа есть допустимая концентрация в воздухе

Сотрудников защищают от ударов электричеством — исходя из ГОСТ 12.2.007.0 и по остальным требованиям из правил техники безопасности. Использование газовых смесей в баллонах нормируют ПБ 03-576-03, они же — Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением.

Для проведения поверки придется соблюсти такие требования и ограничения:

• напряжение в 220 В;
• расход ПГС на уровне 0,18—0,35 дм³/мин;
• атмосферное давление не ниже 84 кПа и не выше 106;
• относительная влажность воздуха в пределах 30—80 %;
• температура окружающей среды от +15 до +25 °C.

Поверку проводят только аттестованные сотрудники по средствам измерения величин по ПР 50.2.012-94. Прежде чем сделать свою работу, они должны прочитать руководство к газоанализатору, а также поработать с приборами.

В процессе специалист будет вести протокол и вписывать следующие данные:

• номер документа;
• дату;
• имя владельца газового анализатора;
• номер поверяемого устройства;
• показания прибора и параметры погрешностей.

В итоге владелец измерителя получит подписанное свидетельство с отметкой «Годен», но если с качеством прибора не повезет — то извещение с записью «Не годен».

Представители Центра стандартизации и метрологии сразу же прекратят поверку, если получат неудовлетворительный результат по вариации показаний, основной или абсолютной погрешности, времени срабатывания сигнализации.

Акт о поверке должен подтвердить пригодность изделия, а также засвидетельствовать соответствие методике для конкретного газоанализатора, с указанием его наименования и серийного номера

Оборудование для учета топлива перед поверкой должно иметь информационный блок, зарядник и паспорт. То же касается акта о последней поверке, если ее проводили, а также сменных кассет и выносных зондов, если таковые присутствуют.

Подведем итоги

Газоанализаторы различных моделей незаменимы в современной медицине. Новые модели легко размещаются в руке — они мобильны (можно провести анализ вне условий стационара). Среди отличительных характеристик можно отметить высокую точность анализа, быстроту его проведения, продолжительный эксплуатационный срок службы, длительность хранения при обычных условиях (2 месяца) картриджа.

Во многих моделях предполагается сенсорный цветной экран, достаточно внушительный объем памяти. Даже при отсутствии специальной лаборатории, можно в любое время провести анализ крови, не применяя расходных дополнительных материалов: электродов, баллонов с газом, мембран (нужен только картридж). Вооружившись таким прибором, можно определить рН крови, содержание катионов кальция, натрия, калия, процентное содержание кислорода, углекислого газа. Продолжительность проведения анализа — 165 с.

К примеру, портативный экспресс прибор для выявления в крови газов, гематокрита, электролитов, метаболитов EPOC (Epocal Inc.) необходим для быстрой и качественной диагностики в критических ситуациях. Он мобилен благодаря применению канадскими инженерами технологии SmartCard (установлена карта со специальным чипом биосенсеров). Полученную информацию можно передавать по Wi-Fi и Bluetooth.

Подобный газоанализатор предполагает применение одноразовых измерительных карт, в которых есть чип биосенсоров, калибровочные растворы. Информация сделана в виде штрих-кода. Электрохимические сигналы считываются измерительной системой прибора. Благодаря этому можно проводить анализы в любом температурном режиме, в требуемом месте. Измерение проводится по тем же параметрам, что и исследования в рамках клинической стационарной лаборатории.

Все эти достоинства прибора (при его вполне приемлемой стоимости) уже оценили по достоинству не только медицинские работники, но и сами пациенты.