1.1.3 Физические газоанализаторы
Физические газоанализаторы работают благодаря физическим процессам и подразделяются на следующие виды:
магнитные;
термокондуктометрические;
оптические;
денсиметрические.
Магнитные газоанализаторы предназначены для определения процента О2 в смеси газов.
Магнитные анализаторы газа подразделяются на 2 группы:
магнитомеханические;
термомагнитные.
В
них момент вращения ротора, функционально
связанный с концентрацией О2 в
анализируемой смеси, уравновешивается
известным моментом, для создания которого
используются магнитоэлектрические или
электростатические системы. Роторные
газоанализаторы ненадежны в промыш-ленных
условиях, их сложно юстировать.
Изображение____. Магнитомеханический газоанализатор: 1-ротор; 2-полюсы магнита; 3-растяжка; 4-зеркальце; 5-осветитель; 6-шкала вторичного прибора.
Действие термомагнитных газоанализаторов основано на термомагнитной конвекции газовой смеси, содержащей О2, в неоднородных магнитном и температурном полях. Часто применяют приборы с кольцевой камерой (изображение____), к-рая представляет собой полое металлическое кольцо. Вдоль его диаметра установлена тонкостенная стеклянная трубка, на которую намотана платиновая спираль, нагреваемая электрическим током. Спираль состоит из двух секций - R1 и R2, первая из которых помещается между полюсами магнита. При наличии в газовой смеси О2 часть потока направляется через диаметральный канал, охлаждая первую секцию платиновой спирали и отдавая часть тепла второй. Изменение сопротивлений R1 и R2 вызывает изменение выходного напряжения U, пропорциональное содержанию О2 в анализируемой смеси.
Изображение____Термомагнитный газоанализатор: 1 -кольцевая камера; 2-стеклянная трубка; 3-постоянный магнит; 4-источник стабилизированного напряжения; 5-вторичный прибор; Rt и R2 -соотв. рабочий и сравнит. терморезисторы (секции платиновой спирали); R3 и R4 -постоянные резисторы.
Данные устройства измеряют силу, которая возникает в неоднородном магнитном поле и воздействует на ротор устройства, и позволяет измерять концентрации в диапазоне 10-2.
Термокондуктометрические газоанализаторы позволяют определить состав газовой смеси при помощи такой физической величины, как теплопроводность.
Изображение ____. Термокондуктометрический газоанализатор: 1 - источник стабилизированного напряжения; 2 - вторичный прибор; R1 и R3 - рабочие терморезисторы; R2 и R4 - терморезисторы; R0 и Rg потенциометры; вход и выход анализируемой газовой смеси показаны стрелками.
На
изображении ___ приведена схема, применяемая
во многих Термокондуктометрических
газоанализаторах. Чувствительные
элементы R1 и R3 (рабочие терморезисторы)
омываются анализируемой смесью; сравнит.
терморезисторы R2 и R4 помещены в
герметичные ячейки, заполненные
сравнит. газом точно
известного состава. Потенциометры
R0 и
предназначены
для установки нулевых показаний и
регулировки диапазона измерения.
Мера концентрации определяемого
компонента – электрический ток,
проходящий через
,
который измеряется вторичным (т.е.
показывающим или регистрирующим)
прибором. Термокондуктометрические
газоанализаторы широко применяют для
контроля процессов в производстве
H2SO4, NH3, HNO3, в металлургии идр.
Принцип действия заключатся в
том, что при изменении качественного и
количественного состава газовой смеси,
изменяется теплопроводность и
соответственно сопротивления в
терморезисторах, в результате чего
полученные данные анализируются, и по
шаблону определяется состав определенных
компонентов газа.
Оптические газоанализаторы работают по принципу изменения оптических свойств газовой смеси (оптическая плотность, спектральное излечение, показатель преломления и т.д.).
Данные газоанализаторы могут определять как органические (метан СН4, ацетилен С2Н2, этан С2Н6, и т.д.) так и неорганические (хлор, аммиак, сероводород и т.д.) вещества.
Оптические газоанализаторы подразделяются на:
ультрафиолетовые;
инфракрасные;
спектрофотометрические;
интерферометрические.
Принцип действия основывается на том, что определенный газ поглощает инфракрасное излучение с определенной длинной волны, в зависимости от которой устройство ведет расчет.
Ручные анализаторы газа – это переносные устройства, которые обладают высокой точностью и служат для проверки автоматических анализаторов газа в процессе их эксплуатации. Они также предназначены для лабораторных и контрольных анализов.
Основное отличие от автоматических устройств – это длительность процесса забора пробы, которая зависит от квалификации специалиста и может занимать от 5-и до 10-и минут.
На сегодняшний день наибольшего распространения получили оптические газоанализаторы и электрохимические газоанализаторы.
По форм-фактору, устройства можно разделить на на:
стационарные газоанализаторы — устройства, предназначенные для стационарной установки в рабочей зоне промышленных заводов и комбинатов, химических лабораториях, на нефтеперерабатывающих и газодобывающих предприятиях и других производствах
портативные газоанализаторы — устройства, индивидуального применения, которые служат дополнительной защитой к стационарным анализаторам газа
переносные газоанализаторы — устройства, занимающие промежуточную нишу между стационарными и портативными. Больше по размеру, чем портативные устройства, но обладают и большими возможностям. Подходят для небольших предприятий, а также используются на угольных шахтах.
Переносные газоанализаторы поддаются транспортировке, стационарный газоанализатор никуда перемещать нельзя, он зафиксирован на месте, а портативный газоанализатор компактен и мобилен.
По количеству измеряемых компонентов (однокомпонентные и многокомпонентные газоанализаторы);
По количеству каналов измерения (одноканальные и многоканальные газоанализаторы);
По назначению (для обеспечения безопасности работ, для контроля технологических процессов, для контроля промышленных выбросов, для контроля выхлопных газов автомобиля). Другими словами, есть бытовые газоанализаторы, есть промышленные и автомобильные.
Все приборы газового анализа также могут быть классифицированы по функциональным возможностям:
индикаторы;
течеискатели;
сигнализаторы;
универсальные газоанализаторы.