Газоанализатор (газовый детектор, газосигнализатор) — это контрольно-измерительное устройство, предназначенное для измерения количества состава и концентрации одного измеряемого газа или группы измеряемых газов или паров в газовоздушной смеси.

В устройство газовая смесь подается на чувствительный элемент (ячейку, сенсор). Многокомпонентный портативный газоанализатор содержит несколько датчиков для различных газов в одном корпусе.

Стационарные приборы могут иметь несколько выносных блоков датчиков для определенных компонентов.

В зависимости от принципа действия их можно разделить на три основные группы:

1. Газоанализаторы, которые основаны на физических методах анализа и использовании дополнительных химических реакции. Они измеряют объем и давление газовых смесей в результате химических реакций.

2. Газоанализаторы, основанные на физико-химических методах анализа и дополнительных химических процессах (например, фотохимические, электрохимические, термокаталитические).

3. Газоанализаторы, измеряющие с помощью исключительно физических методов анализа (например, оптических, теплопроводности, термомагнитных).

Современные производители газоанализаторов используют большинство из этих методов, но электрохимический метод является наиболее распространенным, поскольку он дешевле остальных, наиболее гибкий и простой в использовании. Недостатками этого метода являются низкая селективность и точность измерений, а также короткий срок службы (до 3–4  лет) газовых сенсоров, подверженных воздействию агрессивных сред и высоких концентраций.

Основные технические характеристики

Современные непрерывные газоанализаторы с автоматическим считыванием показаний и сигнализацией способны измерять концентрации от десятков процентов до малейших концентраций. Для правильного функционирования необходимо стабилизировать ряд параметров прибора, указанных производителем. Практически для всех типов и видов устройства необходимо стабилизировать скорость потока пробы через датчик, давление газа-пробы, температуру газа-пробы, напряжение питания измерительной цепи и чистоту газа от пыли, влаги и загрязняющих веществ.

Соответственно наиболее важными характеристиками можно выделить:

• Концентрация определяемого газа

• Количество измеряемых газов

• Время отклика

• Объем первоначальной смеси

Очень важно в построении сети предусмотреть месторасположение газоанализирующего датчика, это позволит определить необходимый способ питания и уровень защищенности устройства. За это отвечает стандарт IP, который отображает уровень защищенности электроприборов от пыли и влаги. Однако, так же нельзя забывать про температурный режим работы прибора, рабочую влажность воздуха, атмосферное давление.

К основным характеристикам газоанализаторов можно также отнести и общую потребляемую мощность. Здесь всё просто, чем меньше, тем лучше.

В нашем случае необходимо предусмотреть способ подключения к сети LoRaWAN, поскольку большинство газоанализаторов имеют только интерфейс RS-485 или USB.

Примеры устройств

Зачастую существуют несколько модификаций одного устройства, из-за этого могут изменяться показатели основных характеристик (анализируемые газы и их концентрация). Сделаем обзор на газоанализаторы для анализа следующих газов: Метан (CH4) 40—60%, Углекислый газ (CO2) 35—45%, Кислород (O2), Азот (N2), Водород (H2), Водяной пар (H2O), Прочие соединения (H2S). В этой статье начнём с портативных.

Газоанализатор Микросенс (CH4, O2, CO, H2S)

Устройство измеряет: горючие газы (CH4, C3H8, C2H6) и углекислый газ (CO2) – при помощи оптических датчиков, а также объемные доли кислорода (O2), сероводорода (H2S), угарного газа (CO), хлора (CL2), аммиака (NH3), диоксида серы (SO2), оксида азота (NO), диоксида азота (NO2) – при помощи электрохимических датчиков. Используется в угольной, нефтяной, газовой и энергетической промышленности. Количество контролируемых газовых компонентов - от 1 до 5 (в зависимости от модификации).

Особенности газоанализатора

• Непрерывное измерение и цифровая индикация контролируемых газовых компонентов.

• Подача световой и звуковой сигнализации при достижении концентрацией контролируемых газов заданного (порогового) уровня.

• Запись и последующее отображение экстремальных значений концентраций за период после включения.

• Функция «черного ящика» — запись результатов измерений в энергонезависимую память.

• Передача результатов измерений на ПК.

• Индикация текущей даты и времени.

• Индикация атмосферного давления.

• Индикация неисправностей.

• Электрическое питание: от заряжаемого встроенного аккумуляторного блока 4,2VDC.

• Защита от пыли и влаги: IP54, IP67 в зависимости от модификации.

• Время прогрева и выхода прибора в рабочий режим измерений не превышает, 120 сек.

• Время работы прибора от аккумуляторной батареи (при 25 оС), не менее, 100 ч.

• Срок службы, не менее, 10 лет.

GA5000 от Geotech

Портативный газоанализатор для анализа свалок и загрязненных территорий, который измеряет CH4, CO2, O2, H2S и CO. Прибор GA5000, простой в использовании и калибровке, отличается высочайшей надежностью на рынке и помогает стандартизировать процедуры мониторинга.

Характеристики:

• Измерения: атмосферное давление, относительное давление и температура

• Метод обнаружения: инфракрасные и электрохимические датчики

• Скорость потока насоса: 550 мл / мин

• Искробезопасность: Зона ATEX 1 Ex II 2G Ex ib IIA T1 Gb (Ta от -10 до +50C)

• Время отклика: T90: CH4 ≤ 10 сек, C02 ≤ 10 сек, O2 ≤ 10 сек

• Источник питания: никель-металлогидридный аккумулятор (не заменяемый)

• Срок службы аккумулятора: 8 часов от полной зарядки

• Диапазон температур: от -10 до +75C с дополнительным датчиком

• Трехлетняя гарантия

• Интерфейсы подключения к ПК: USB, Bluetooth

• Степень защиты корпуса: IP65

ФП-34 газоанализатор

Портативный многоканальный газоанализатор FP-34 непрерывного действия используется для измерения концентрации горючих и токсичных газов и кислорода, в воздухе, на рабочих местах промышленных и городских объектов. Используемые датчики: оптические, электрохимические и полупроводниковые.

Характеристики:

• Прочный корпус из металла

• Информационный OLED-дисплей

• Встроенный микронасос и газозаборные штанги для принудительного забора пробы анализируемой среды

• Функция течеискателя для поиска утечки горючих газов, в т.ч. и из подземных газопроводов (чувствительность 0,0001 об.доли, %)

• Журнал автоматической регистрация данных (за последние 200 час. работы)

• Модуль Глонасс, GPS для привязки показаний к координатам местности

• Длительная работа газоанализатора при низким температурах от встроенной аккумуляторной батареи LiFePO4

• Широкий диапазон рабочих температур (от -40 до +50 градусов цельсия)

• Самотестирование и вывод на дисплее информации о характерных неисправностях прибора

• Время непрерывной работы, не менее, 30 ч

• Степень защиты корпуса: IP 20

• Диапазон рабочих температур, от -40 до +50 °С

GasAlertMicroClip XL (XT)

Портативный многокомпонентный газоанализатор предназначен для измерения и регистрации нескольких газов одновременно и непрерывно (24 часа). Компактный, недорогой и максимально простой в использовании, он обеспечивает продолжительную и надежную работу.

Характеристики:

• Вес прибора 190 г

• Прибор имеет пыле- и влагозащищённый корпус IP 68

• Взрывозащита: 6РО Exial X/0 ExiallСТ4

• Температурный диапазон газоанализатора -40 до +50 °С

• Прибор сохраняет работоспособность при относительной влажности воздуха в пределах от 0 до 95% (без образования конденсата)

• Время обнаружения прибором загазованности и подача сигнала тревоги не превышает 15 секунд, время установления показаний не превышает 20 секунд

• В систему аварийной сигнализации прибора входит: Световая сигнализация (моргание светодиодов)

• Звуковая сигнализация со звуковым давлением 95 дБ; Вибрационная сигнализация

• Результаты измерения отображаются на жидкокристаллическом дисплее, встроенном в газоанализатор

ОКА-92МТ газоанализатор

OKA-92MT - портативный газоанализатор с цифровым дисплеем, многокомпонентный (1-5 газов одновременно), диффузионный отбор проб (без внутреннего насоса), с внутренним сенсорным блоком или выносным сенсорным блоком с кабелем 6-30 м.

Газоанализатор делятся на три основных исполнения:

1. с выносным блоком датчиков на кабеле шесть и более метров;

2. с выносным блоком датчиков «Хоббит-ТВ» во взрывозащищённом исполнении на кабеле шесть и более метров;

3. с оснащённым встроенным блоком сенсором (малогабаритные индивидуальные и персональные).

Характеристики:

• Небольшой вес и компактные размеры.

• Цифровая индикация результатов измерений на ЖК индикаторе.

• Встроенная звуковая и световая сигнализация.

• Электронная установка нуля.

• Специальная модификация прибора для применения водоканалами и ЖКХ для работы в колодцах различного назначения – с выносным блоком датчиков на кабеле от 6 до 30 метров.

• Возможность передачи результатов измерений на компьютер при помощи mini-USB кабеля.

• Возможность изготовления взрывозащищённого исполнения газоанализатора.

• Наличие индикации разряда аккумулятора.

• Широкий температурный диапазон эксплуатации прибора (от -40 до +50 °С).

• Средний полный срок службы прибора – 10 лет.

Заключение

Газоанализатор – сложное измерительное устройство, в большинстве своём они встречаются с возможностью модификаций для нужд пользователей. Часто, прибор обладает достаточной защищенностью, что позволяет использовать его в неблагоприятных условиях.

Портативный газоанализатор — это компактное устройство позволяющее изучать количество составов и концентрации газов. В данный момент, можно найти множество различных вариантов этого устройства, каждая отличается измеряемыми компонентами пределами их концентраций, а также способом измерений. В большинстве своём все портативные газоанализаторы достаточно защищены для разового снятия показаний в неблагоприятных условиях и непригодны для регулярной работы в такое обстановке.

Список информационных источников

• Газоанализатор Микросенс (CH4, O2, CO, H2S)

• GA5000 от Geotech

• ФП-34 газоанализатор

• GasAlertMicroClip XL (XT)

• ОКА-92МТ газоанализатор