Современная промышленность, насыщенная всевозможными высокотехнологичными решениями, всё больше нуждается в максимально точном контроле. Особенно это касается таких краеугольных отраслей как: энергетика, оборонный и нефтегазовый комплексы, транспортная промышленность, где - первоочередная задача.

Для выполнения данной задачи применяются различные контроллеры, одним из видов которых являются газоанализаторы (газосигнализаторы). Эти приборы призваны измерять концентрацию определенных компонентов в газовых смесях. Причем, один класс аппаратов обеспечивает обнаружение утечек взрывоопасных паров прежде, чем их содержание достигнет предельно допустимого уровня. Другой - обнаруживает возможные утечки токсичных газов или паров жидкостей. В обоих случаях анализатор подает сигнал (световой и звуковой), предупреждающий об опасности.

Конструкция и классификация газоанализаторов

Вне зависимости от вида классификация газоанализатора состоит из следующих основных элементов:
- первичный преобразователь (датчик чувствительности), который с помощью различных методов измерений преобразовывает газовую концентрацию в измеряемый электросигнал;
- измерительно-показывающий модуль, обрабатывающий полученный сигнал, сравнивающий его с определенными пороговыми значениями и затем выводящий результат на цифровой индикатор;
- блок электропитания и защитный корпус.

Различают приборы по области применения и способу установки. Это зависит от условий эксплуатации. Так, помимо общепромышленного использования, аппараты могут применяться в сфере повышенной взрывоопасности (бурение нефтегазовых скважин) и в специальных условиях (шахтовые, морские). Исходя из этого, газоанализаторы бывают стационарные и переносные (портативные).

Первые ведут постоянное автоматическое отслеживание концентрации газов (паров) и в случае превышения заданного порога подают все виды сигналов, а также могут сами включить вентиляцию и другие системы безопасности. Вторые, прежде всего, обеспечивают личную безопасность. Они ведут непрерывное измерение содержания газовых смесей непосредственно на месте нахождения работника. Аппараты крепятся на спецодежду или на защитную каску.

Типы газоанализаторов и наиболее интересные модели

Главное различие между типами газоанализаторов - метод измерения. Согласно этой характеристике все приборы делятся на оптические, термокаталитические, электрохимические и полупроводниковые.

Термокаталитические или термохимические

Один из самых дешевых типов анализаторов . Принцип действия заключается в окислении углеводородов на каталитически активном элементе. Концентрация газа измеряется по пропорциональности выделяющегося тепла к содержанию углеводородов. Отличается не самой лучшей надежностью, не выдерживает перегрузок, имеет низкую чувствительность, а также ряд других серьезных недостатков. Тем не менее, по-прежнему, используется в промышленности, хотя и морально устарел.

Один из наиболее популярных представителей данного типа - универсальный микропроцессорный газоанализатор СТМ-30М российского производства (ФГУП СПО «Аналитприбор»). Используется для непрерывного автоматического контроля довзрывоопасных концентраций горючих газов (смесей). Применяется в основном в нефтегазовой сфере. Способен распознавать до 140 горючих веществ. Функционирует в температурном диапазоне от -60 до +180 ºС.

Электрохимические

Достаточно распространенный тип анализаторов. Осуществляет измерение путем прохождения электрического тока через растворы электролитов, контактирующие с анализируемым газом. К сожалению, так же как и термохимические аппараты, они имеют малый срок службы. Но в исправном состоянии используются для работы с широкой номенклатурой газов. Способны измерять сверхнизкие концентрации. Основное предназначение - отличное обнаружение утечек токсичных газов.

Качественный детектор газа данного типа предлагает ещё одна отечественная компания «Эрис». Модель используется для непрерывного обнаружения опасных концентраций токсичных газов, газообразного кислорода или паров. Применяется для контроля загазованности воздуха рабочей зоны.

Полупроводниковые

Это универсальные приборы. Работают по принципу изменения поверхностного сопротивления полупроводникового материала в результате воздействия на него газа. В качестве измерителя их использование малоэффективно, т. к. высока погрешность измерений. А вот как отличный течеискатель горючих или токсичных газовых смесей полупроводниковый прибор незаменим.

Очень надежен газоанализатор сероводорода NTMOS компании Det-tronics (США). Это автоматический прибор непрерывного контроля воздуха. Имеет очень высокие эксплуатационные характеристики. Может работать в температурном диапазоне от -40 до +60 ºС.

Оптические (инфракрасные, абсорбционные)

Самый дорогостоящий тип анализаторов. Имеет высокую чувствительность и точность измерения. Принцип действия основан на способности молекул газов избирательно поглощать инфракрасное излучение. Данные приборы работают в широком диапазоне газовых концентраций. Могут работать с перегрузками. Идеальны для обнаружения утечек взрывоопасных и горючих газов.

Наиболее популярная модель - (Китай). Высокая точность измерений обеспечивается использованием инновационных технологий. Погрешность в работе прибора - 1%.

Кстати, сегодня всё чаще можно встретить универсальные, мультифункциональные приборы. Они объединяют в себе все четыре метода измерения. Например, аппарат Сигма-03 российской компании «Промприбор-Р».

Анализ газовых сред является обязательным мероприятием в работе химических производств, а также на многих промышленных предприятиях. Такие исследования представляют собой процедуры по измерению того или иного компонента в газовой смеси. Например, в горнодобывающих предприятиях знание характеристик воздуха в шахте является вопросом безопасности, а экологи таким образом определяют концентрацию вредных элементов. Не так часто подобные анализы применяют в бытовых целях, но если такая задача и возникает, то лучше всего использовать газоанализатор. Это измерительное устройство, позволяющее определить состав газовой смеси. При этом есть множество разновидностей данного прибора, которые имеют принципиальные отличия.

Устройство газоанализатора

Несмотря на множество конструкционных вариаций прибора, существует набор базовых компонентов, которые присутствуют в каждой модели. В первую очередь это корпус, в который заключены все рабочие элементы газоанализатора. Дело в том, что такие аппараты требуют высокой степени защиты, поэтому к внешней оболочке следует предъявлять серьезные требования. Практически каждый прибор требует питания энергией - соответственно, аккумулятор также можно рассматривать как обязательную часть устройства. Далее стоит перейти к более ответственному компоненту. Это первичный преобразователь, то есть датчик газоанализатора или чувствительный элемент, обеспечивающий непосредственные данные для измерения.

Надо сказать, что существует несколько видов таких сенсоров, в том числе термокаталитические, инфракрасные и электрохимические. Задача данного элемента заключается в преобразовании искомого компонента газового состава в электрический сигнал. После этого в работу вступает измерительно-показывающее устройство, которое обрабатывает данный сигнал и демонстрирует его показатели в виде индикации или отображения на дисплее. Теперь стоит рассмотреть виды существующих газоанализаторов.

Термохимические модели

В устройствах такого типа предусматривается принцип измерения за счет определения теплового эффекта от химической реакции с участием искомого компонента. Как правило, в процессе работы применяется техника окисления кислородом. Поэтому такой прибор можно рассматривать как газоанализатор кислорода, а функцию катализаторов выполняет гопкалит, который наносится на пористый носитель. Измерение показателей окисления осуществляется при помощи металлических или полупроводниковых терморезисторов. В некоторых случаях поверхность платиновых терморезисторов также выступает катализатором. Обычно термохимические модели применяются для работы с горючими газами и парами, а также в процессе С его помощью можно определить, к примеру, содержание кислорода в водороде.

Магнитные устройства

В данном случае речь также идет о приборах, ориентированных на определение кислорода. Газоанализатор этого типа отслеживает показатели восприимчивости магнитов относительно исследуемой среды в зависимости от концентрации в ней кислорода. Казалось бы, данный компонент может определяться и другими разновидностями прибора, но есть одна особенность. Дело в том, что магнитный газоанализатор - это измеритель, который способен с более высокой точностью определять концентрацию в сложных смесях. Также следует различать магнитомеханические и термомагнитные устройства. В первом случае прибор измеряет силу, действующую в неоднородном магнитном поле на размещенный в исследуемой среде чувствительный элемент - например, ротор. Показания будут зависеть от температуры среды и давления. Принцип действия термомагнитных моделей основан на конвенции, которая возникает при взаимодействии газовой смеси с неоднородными температурным и магнитным полями.

Пневматические модели

Такие приборы работают на основе измерения показателей вязкости и плотности. Для этого анализируются данные гидромеханических свойств потока. Сразу надо сказать, что существует три варианта подобных устройств: дроссельные, струйные и пневмоакустические. Дроссельный газоанализатор - это устройство с преобразователем, которое измеряет при пропускании через себя газовой смеси. Модели струйного типа измеряют динамические характеристики напора газовой смеси, вытекающей из сопла. Обычно устройства этого типа применяются в работе с азотными и хлористыми составами.

Пневмоакустический прибор включает свою конструкцию два свистка с приблизительно равными частотами порядка 4 кГц. Первый свисток пропускает через себя анализируемый газ, а второй - состав для сравнения. В итоге газоанализатор воздуха позволяет сопоставить частоты колебаний, преобразуя показатели в пневматические вибрации с помощью усилителя. Для обеспечения подачи сигнала используется типа.

Инфракрасные модели

Принцип работы таких газоанализаторов базируется на избирательном поглощении инфракрасным излучением молекул пара и газа. Важно учитывать, что устройство предусматривает поглощение тех газовых смесей, молекулы которых содержат не менее двух разных атомов. Специфика молекулярных спектров в различных газах определяет и повышенную избирательность подобных устройств. Например, существуют обычные и дисперсионные версии преобразователя. Дисперсионный газоанализатор - это прибор, в работе которого используется излучение, вырабатываемое монохроматорами, то есть или призмами. В обычных представителях этого класса применяется немонохроматическое излучение, обеспечиваемое за счет особенностей оптических схем. Для этого используются светофильтры, специальные приемники излучения и другие компоненты. Также в инфракрасных газоанализаторах могут применяться приемники излучения неселективного типа - в частности, термобатареи, болометры и полупроводниковые компоненты.

Как пользоваться прибором?

Для пользователя прибором важно ознакомиться с дисплеем или другим устройством для вывода информации, которым снабжается аппарат. Как правило, на современных дисплеях отображается дата, а также несколько полей для данных о составе газовой смеси. Получить полные сведения о значении полей и каналов прибора позволит инструкция газоанализатора в конкретной комплектации. Собственно, управление функциями прибора также зависит от конкретной модели. Как правило, достаточно активировать устройство при нахождении в газовой среде. Далее, когда будут достигнуты пороговые показатели концентрации искомого компонента, устройство подаст сигнал. В некоторых моделях возможна и световая индикация. В этот же момент на экране прибора должны быть заполнены основные строки о химическом составе газовой смеси и свойствах определенного компонента, на который был настроен прибор.

Поверка устройства

Как и любой газоанализатор нуждается в поверке. Эта процедура позволит оценить техническое состояние, рабочие показатели устройства, а также его соответствие Чаще всего сбоям в рабочих показателях подвергаются переносные газоанализаторы, поэтому их обслуживание следует производить чаще. Итак, как проводится поверка? Процедура выполняется на специальном поверочном стенде. Начинается она с осмотра прибора, тестирования замены неисправных элементов. Далее следуют калибровочные мероприятия и выполнение необходимых настроек.

Непосредственно поверка предполагает использование прибора для оценки концентрации определенного компонента в баллоне со сжатым газом. То есть, применяются специальные смеси, при помощи которых осуществляется поверка газоанализаторов на предмет анализа конкретного компонента.

Обследование помещений на предмет выявления критических показателей газовой смеси является важным условием обеспечения безопасности на объекте. Речь может идти и о производственных участках, и о комнатах в квартирах и частных домах, где используются газовые коммуникации. Простейший инструмент такого обследования - это газоанализатор бытовой, который в зависимости от версии может также выступать и сигнальным устройством. У прибора могут быть и разные эксплуатационные характеристики, что следует учитывать при выборе.

Как устроен газоанализатор?

Практически все модели таких приборов содержат в конструкции преобразователь (детектор), измерительный модуль и блок питания. Что касается преобразователя, то функционально его можно представить как чувствительный элемент, который и определяет наличие тех или иных компонентов исследуемой смеси, отправляя соответствующий сигнал. Этот сенсор может по-разному работать в зависимости от принципа фиксации химических веществ.

В свою очередь, обработку сигнала осуществляет измерительный модуль. С его помощью газоанализаторы бытовые для квартир не просто регистрируют факт наличия определенной концентрации того или иного компонента, но и отражают конкретные величины на дисплее. Во всяком случае современные модели приборов дают возможность индикации с выводом нескольких параметров смеси.

Для поддержания автономной и постоянной работоспособности в конструкции устройства предусматривается вышеупомянутый блок питания. Это может быть и отсек с батарейками формата AAA, и аккумулятор. Главное, что он позволяет использовать газоанализатор даже там, где отсутствует доступ к розетке. Также существуют и стационарные сетевые модели на 220 В.

Виды прибора

Модели газовых детекторов различают по множеству признаков - от способа размещения до форм-фактора и степени той же автономности. Но принципиальной и самой важной является классификация по принципу действия сенсора. На основе этого признака можно выделить следующие виды бытовых газоанализаторов:

• Термохимический. В данном случае измеряется тепловое излучение химической реакции с участием целевого компонента газовой смеси. Чаще всего исследуется процесс окисления с воздушными катализаторами.
• Магнитный. Такие модели в основном ориентируются на выявление кислорода и определение его концентрации. Принцип работы сенсора базируется на зависимости магнитной реакции на уровень содержания кислорода в газовой смеси. К разновидностям прибора можно отнести магнитомеханические и термомеханические аппараты.
• Инфракрасный. В процессе работы происходит поглощение отдельными частицами газовых паров ИК-излучения. В зависимости от длины волны и оптической схемы анализатор может работать с точечным определением концентрации на молекулярном уровне разных типов компонентов, состоящих из нескольких атомов.

Отзывы о моделях Testo

С точки зрения функциональности, точности и надежности работы это самая привлекательная линейка газовых анализаторов. Продукцию Testo высоко ценят и профессионалы, и рядовые пользователи, которые используют устройства на кухне, в котельной или других помещениях, где есть риск повышения концентрации вредных веществ. Для домашних нужд можно приобрести бытовой газоанализатор в модификации 310. Владельцы этого устройства отдельно подчеркивают наличие мощного аккумулятора, расширенные коммуникационные способности (в том числе подключение к принтеру для распечатки данных), крупный дисплей и возможность автоматической регистрации параметров. Конструкция прибора также позволяет его устанавливать непосредственно в дымоходе или газопроводе, отслеживая и показатели давления в контуре.

Отзывы о модели CEM GD-3300

Производитель CEM - прямой конкурент Testo в сегменте измерительных приборов. Но в данном случае уместно рассмотреть газоанализатор начального уровня. Модель GD-3300 в первую очередь привлекает невысоким ценником в 3,5-4 тыс. руб. По своей точности она немногим уступает вышеупомянутой версии, а в плане универсальности это и вовсе один из лучших вариантов в своем классе. Как отмечают владельцы, прибор эффективно работает и с природным газом, и с определением смесей бутана, пропана, аммиака, спиртовых паров и т. д. Положительно характеризуют владельцы и функциональность модели. Если организовать соединение с реле управления в контуре, то получится полноценный бытовой газоанализатор с устройством отключения подачи смеси. После обнаружения утечки прибор активирует визуальную и шумовую сигнализацию, параллельно отправляя команду на управляющий блок контроля оборудования.

Отзывы о модели от Rothenberger

Тоже небезызвестный изготовитель измерительных устройств, ориентированных на обнаружение утечек и последующую сигнализацию. Одна из базовых модификаций семейства - R087305. Это электронное устройство, которое применяют в системах тепловой циркуляции смесей, в кондиционерах и контурах охлаждения. К плюсам газоанализатора бытового газа от Rothenberger относят высокую энергоэффективность и удобство эксплуатации. Например, аккумуляторный блок на 2,4 В позволяет пользоваться прибором в течение 50 ч. Что касается минусов, то многие подчеркивают узкую специализацию аппарата и невозможность его применения для целых групп газовых сред.