Термохимический газоанализатор (ТХГ)—

наиболее эффективен для измерений горючих газов. Применяется для газоаналитических систем или переносных устройств, обеспечивая постоянный контроль на образование опасных смесей на нефтегазовых предприятиях, станциях АЗС, АГЗС, окрасочных участках.

Принцип действия термохимического газоанализатора

заключается в каталитическом окислении горючих примесей в камере, которая служит плечом электрически равновесного моста измерения. В процессе окисления выделяется тепло, нагревается спираль, электросопротивление увеличивается и происходит разбаланс моста, величина которого показывает на содержание в воздухе горючих смесей. ТХГ помогает определить взрывоопасность среды, в которой находятся образования газов.

Чувствительным элементом термохимического газоанализатора

является спираль (опорный термохимический элемент), приводящая изменение размера моста при нагреве.

Общий внешний вид и состав термокаталитического (термохимического) сенсора

Термохимический сенсор

может иметь пластмассовый или металлический корпус. Через мембрану горючий газ диффундирует на два миниатюрных чувствительных элемента (керамических шарика). Внутри таких шариков (пеллисторов) размещена платиновая нить, которая нагревается током примерно до 450 °C. Чувствительный элемент чёрного цвета (активный пеллистор) имеет поверхность, покрытую катализатором, который окисляет измеряемый газ, что приводит к повышению температуры пеллистора. Повышение можно определить с помощью изменения сопротивления платиновой нити внутри активного пеллистора. Данное сопротивление сопоставляется с сопротивлением пассивного чувствительного элемента. В диапазоне измерения концентраций горючего газа от 0 до 100 % нижнего предела взрываемости (НПВ) соотношение этих сопротивлений будет пропорционально содержанию исследуемого газа в контролируемой среде.

Пары горючих жидкостей

зачастую могут быть тяжелее воздуха и собираются ближе к полу. Поэтому детекторы на горючие газы должны устанавливаться на уровне пола, но в удобном для обслуживания месте. Лишь три горючих газа существенно легче воздуха - это метан (CH4), водород (H2) и аммиак (NH3). Такие газы поднимаются к потолку - поэтому датчики для нахождения утечек этих взрывоопасных веществ размещаются в помещении как можно выше.

Термохимический газоанализатор выдает ложные срабатывания

 

в

 

ситуации

,

когда

 

на

 

его

 

ЧЭ

(

чувствительный

 

элемент

)

воздействуют

 

каталитические

 

яды

,

снижающие

 

активность

.

Каталитические яды для ТХД 

—

 

галогены

,

сера

,

мышьяк

,

сурьма

 

и

 

их

 

соединения

,

летучие

 

соединения

 

с

 

содержанием

 

атомов

 

кремния

,

фосфора

 

и

 

металлов

.

 

Воздействие

 

агрессивных веществ

 

наряду

 

с

 

каталитическими

 

ядами

 

способно

 

побудить

 

ложные

 

срабатывания

 

датчика

 

и

 

снизить

 

срок

 

его

 

службы

.

К

 

ним

 

относятся

 

пары

 

минеральных

 

кислот

 

и

 

щелочей

,

газы

 

и

 

пары

,

вызывающие

 

коррозию

 

огнепреградителя

,

токопроводов

,

чувствительного

 

элемента

 

датчика

,

элементов

 

газового

 

канала

 

блока

 

датчиков

.

 

Помимо

 

воздействия веществ в области рабочей зоны

 

на

 

датчик

 

может

 

влиять

 

его

 

рабочее

 

положение

.

Срабатывания

 

сигнала

 

тревоги

 

могут

 

быть

 

ложными

 

при

 

размещении

 

датчика

 

или

 

точки

 

отбора

 

пробы

 

в

 

непосредственной

 

близости

 

к

 

предполагаемому

 

источнику

 

утечек

,

где

 

также

 

располагается

 

технологическое

 

оборудование

 

с

 

допустимым

 

уровнем

 

утечки

 

газа

,

который

 

рассеивается

 

в

 

открытой

 

области

,

не

 

преобразуясь

 

во

 

взрывоопасную

 

смесь

.

 

Конденсация в линии

 

отбора

 

проб

 

паров

 

жидкости

 

с

 

высокой

 

температурой

 

вспышки

 

влияет

 

на

 

сниженные

 

показания

 

сигнализатора

,

потому

 

что

 

снижается

 

содержание

 

исследуемого

 

элемента

 

в

 

пробе

.

Следующая

 

проба

 

с

 

малым

 

содержанием

 

паров

,

подающаяся

 

через

 

эту

 

же

 

линию

,

позволит

 

конденсату

 

снова

 

испариться

,

что

 

покажет

 

ложные

 

завышенные

 

измерения

.

Подогрев

 

линии

 

отбора

 

пробы

 

поможет

 

сократить

 

влияние

 

этого

 

эффекта

 

на

 

измерения

.

 

Стоит

 

отметить

,

что

 

датчик

 

осуществляет

 

суммарную концентрацию 

горючих

 

веществ

 

в

%

НКПР

,

неизбирательно

.

То

 

есть

 

при

 

наличии

 

более

 

одного

 

горючего

 

вещества

 

в

 

исследуемой

 

области

 

датчик

 

покажет

 

результат

 

общего

 

объема

 

этих

 

газов

 

в

%

НКПР

,

где

 

может

 

присутствовать

 

любая

 

углеводородная

 

смесь

.

 

Термокаталитический газоанализатор

 

определяет

 

концентрации

 

водорода

 

только

 

в

 

среде

 

кислорода

.

Низкое

 

содержание

 

кислорода

 

будет

 

влиять

 

на

 

неверные

 

показания

 

датчика

.

Данный

 

фактор

 

является

 

целью

 

повышения

 

селективности

 

определения

 

водорода

 

в

 

присутствии

 

горючих

 

газов

.

По

 

этой

 

причине

 

на

 

морских

 

и

 

речных

 

судах

 

используются

 

судовые

 

сигнализаторы

,

адаптированные

 

под

 

условия

 

инертной

 

среды.

Условиями взрываемости горючего газа

(например, природного) являются: замкнутый объём, его концентрация в пределах 5 - 15 % НПВ и наличие отрытого огня или искры.

Термохимические сенсоры

имеют простую конструкцию и поэтому являются экономически выгодным решением для периодического и непрерывного контроля утечек горючих газов и паров в проверяемом пространстве. Особенностью термокаталитических датчиков является то, что для беспламенного окисления горючего газа на каталитически активной поверхности пеллистора требуется кислород. Поэтому, если измерение производится не в воздушной атмосфере, а, например, в атмосфере чистого азота, то показания газоанализаторов будут значительно занижены.

Не смотря на свою простоту, термокаталитические датчики обладают высоким быстродействием

.

Проверка работоспособности газосигнализаторов и газоанализаторов с термохимическими сенсорами производится способом подачи

поверочной газовой смеси

(ПГС) «горючий газ в среде воздух». Если требуемая смесь отсутствует, проверить работоспособность некоторых газосигнализаторов на горючие газы (СТМ-10, СГГ-20Микро, СТГ-1 и другие) можно следующим способом: тряпичный или ватный диск размером в половину диаметра защитной крышки термохимического блока датчика (БД) (выносного блока датчика) смочить 40 % раствором этилового спирта и поднести к внешней поверхности этой защитной крышки. Дождаться включения аварийного сигнала датчика «горючий газ» сразу же убрать спиртовой тампон от БД. В процессе проверки не трогать тампоном защитную крышку блока датчика или сам сенсор и исключить возможность попадания спирта на них, т.к. это может вызвать скоротечный выход сенсора из строя. Проверять исправность датчика, используя газ из магистрального газопровода, газовую зажигалку или неразбавленный этиловый спирт категорически запрещается, так как это приведёт к отравлению сенсора, уменьшению его рабочего ресурса или даже выходу из строя. Для измерения большого содержания горючих газов, паров и их составляющих в воздухе применяют инфракрасные (оптические) газоаналитические приборы (с инфракрасными газочувствительными сенсорами).