Обзор современных газоанализаторов и их свойств

На любых коммунальных объектах, в индустриальных производствах, на шахтах и даже в домах могут существовать повышенные риски получения отравления вредными газообразными веществами. Подобная ситуация довольно обычна, поэтому необходимо постоянно следить за качеством вдыхаемого людьми воздуха и проверять наличие в нем вредных газов.

Еще совсем недавно люди для вышеуказанных мест использовали разные самодельные конструкции, позволяющие определить наличие опасных газовых смесей. В современном мире обстоятельства серьезно поменялись и повсеместно стали применяться специальные анализаторы, которые в течении кратчайшего времени способны определить наличие пагубных веществ в воздухе и послать об этом соответствующий сигнал человеку.

Содержание

• 1 Устройство газоанализатора
• 2 Использование прибора для анализа газовых смесей
• 3 Классификация газоанализаторов
  • 3.1 По функционалу:
  • 3.2 По конструктивным особенностям:
  • 3.3 По количеству измеряемых компонентов:
• 4 Классификация по принципу действия
• 5 Проблемы грамотного выбора
• 6 Рейтинг лучших моделей газоанализаторов на 2023 год
  • 6.1 Бюджетные варианты
    • 6.1.1 3-ье место: «BG 2202 Brennenstuhl 1290460»
    • 6.1.2 2-ое место: «Mastech MS6310 65299»
    • 6.1.3 1-ое место: «МЕГЕОН 08005»
  • 6.2 Средний ценовой сегмент
    • 6.2.1 2-ое место: «СЕМ DT-802 481769»
    • 6.2.2 1-ое место:  «Testo 317-2»
  • 6.3 Премиум-сегмент
    • 6.3.1 2-ое место: «МЕГЕОН 08002 к0000017420»
    • 6.3.2 1-ое место: «Testo 316-1»
• 7 В заключение

Устройство газоанализатора

Почти что все подобные устройства имеют в собственной конструкции три ключевых элемента – детектор (преобразователь), измерительную часть и источник питания. Касательно детектора, то его можно условно представить как сверхчувствительный модуль, способный определять наличие/отсутствие тех или иных паров в воздушной смеси, о чем подается соответствующий сигнал оператору.  Данный сенсор может основываться на различных принципах работы, в зависимости от способа фиксации химического вещества. Саму же обработку сигнала производит модуль измерения. Благодаря ему бытовые квартирные газоанализаторы способны не только зарегистрировать факт наличия того или иного вещества, но и отразить его конкретную величину визуально (например, вывести числовое значение на дисплей). А если говорить о новейших моделях рассматриваемых устройств, то они могут разложить анализируемое вещество на составные части и отобразить каждую конкретную величину.

Для осуществления постоянной/автономной работы в конструкции приборов предусмотрены разные источники питания. Это могут быть и батареи формата АА и ААА, аккумуляторы, либо же питание может осуществлять от электрической сети. Таким образом, существуют как портативные, так и стационарные модели.

 

Использование прибора для анализа газовых смесей

Рассматриваемые приборы являются высокотехнологичным и высокоточным измерительным оборудованием, предназначаются для анализа входящих в атмосферный воздух компонентов, а также способные определять качественный и количественный состав газовых смесей. Приборы оснащены особыми датчиками, которые отмечают превышение уровня содержания опасных компонентов в воздухе. Как правило, для полноценной работы этих устройств требуется еще и вспомогательное оборудование, которое, например, будет создавать необходимое давление (компрессоры), а при обнаружении вредных веществ – начнет автоматическую очистку воздуха от смол, пыли и т. п.

С помощью приборов газового анализа возможно производить:

• Экологический контроль воздуха, т.е. мониторить атмосферу на предмет предотвращения катастроф техногенного хаpaктера и своевременно реагировать на факт их возникновения (например, определение наращивания концентрации опасного углекислого газа или других вредных веществ).
• Контролировать текущую атмосферу в рабочей зоне, поддерживая систему обеспечения охраны труда и промышленной безопасности. Особенно это актуально для больших гаражей, котельных, глубоких колодцев, а также в тоннелях и иных подземных объектах. Они предназначаются не только для определения наличия вредных субстанций, но и одновременно направлены на устранение их влияния (например, автоматическое включение вентиляции).
• Мониторинг промышленных выбросов при осуществлении технологических процессов на объектах энергетики, металлургии, нефтехимии и цементной промышленности. Однако, на данных производствах необходимо знать допустимый вредный состав газовой среды и регулярно получать замеры содержания водорода, кислорода, метана, серы, азота и т.п. Промышленные анализаторы считаются самыми мощными, ибо они могут мониторить до 50 разных компонентов одновременно.
• Анализ работы газовых турбин, печей и горелок, а также котлов – любого оборудования, в котором применяется механизм сгорания топлива.
• Выявлять места протечки газа при монтаже газопровода или гидроизоляции трубопровода.
• Определять концентрацию газа в жидкости, что необходимо для процедур очистки воды. Обычно, для этих целей применяют способ анализа кислорода и его парциального давления, чтобы узнать его общее содержание в жидкости.  Сфера использования – станции аэрации и очищения сточных вод, лаборатории по контролю качества воды.
• Анализ выхлопных газов автомобиля в сфере автодиагностики. Такое оборудование способно замерить 4 составных газовой смеси – O2, NOx, CH, CO2. Отсюда будет рассчитана токсичность выхлопа и, соответственно, возможно будет определить общее состояние машины, выяснить проблемы и неисправности ДВС, а также системы зажигания и циркуляции топлива;
• Контроль качества атмосферы в жилой зоне – помогает определить источники утечки на бытовом уровне;
• Контроль за алкогольными парами, выдыхаемыми человеком — поможет установить уровень наличия алкоголя в крови.

Классификация газоанализаторов

Рассматриваемые в данной статьи приборы имеют множество модификаций и могут классифицироваться сразу по нескольким категориям.

По функционалу:

• Индикаторные – они способны выдавать качественную оценку газовой субстанции по наличию вещества, подлежащего контролю. Данные будут отображаться несколькими точечными индикаторами. Когда горят полностью все индикаторы – это означает, что контролируемых компонентов присутствует слишком много, а когда один – два – то это означает нормальный уровень. К этой же группе можно отнести и течеискатели – они оснащены специальными зондами (или же пробозаборниками), благодаря которым и выявляется место протечки в трубопроводе.
• Сигнализирующие – они имеют один или несколько сигналов по порогам. Их оптические индикаторные элементы сpaбатывают визуально или со звуком в случае, когда концентрация вредной смеси достигнет порогового показателя.
• Непосредственно газоанализаторы – они приспособлены выдавать оценку концентрации газовой смеси по ее массе или объему. Обычно дополняются еще и пороговым оборудованием, оснащенным цифровым/аналоговым сигналом или даже принтером.

По конструктивным особенностям:

• Стационарные образцы – габаритные и массивные, они предназначены для бесперебойной работы. Используются для осуществления контроля за рабочей территорией индустриального предприятия, регистрируют степень загазованности как в самом помещении, так и в окружающей среде. Данное оборудование направлено на исследование концентрации газов, и в особенности – их предельно допустимых значений. Обладают интегрированными пороговыми датчиками, которые при возникновении угрозы превышения пределов загазованности включают сирену, запускают автоматическую вентиляцию, закрывают специальный отсекающий клапан.
• Переносные образцы – чуть менее габаритные аппараты, которые легко трaнcпортировать с одного объекта на другой и достаточно просто запустить в рабочем режиме. Применяются они в нефтегазовой индустрии, коммунальных отраслях, а также во время осуществления экологического контроля и при лабораторных исследованиях. В большинстве случаев ими пользуются органы МЧС, санитарного надзора, а также компании по монтажу и наладке систем кондиционирования, вентиляции и отопления. Отдельные модели применяются в гражданском строительстве подразделениями промышленной безопасности и охраны труда организаций.
• Портативные образцы – их отличает компактность и легкость. Используются они в сфере добычи, трaнcпортировки, переработки нефти и газа, а также в водоканалах, тоннелях и колодцах. Их возможно встретить на АЗС и в других местах, где необходимо соблюсти персональную безопасность сотрудников. Также ими пользуются экологи на выездных работах во время проведения мониторингов состава воздуха в жилых зонах или на промышленных предприятиях. Данные аппараты оборудованы визуальной и звуковой сигнализацией, могут быть дополнены инфpaкрасным портом (или иными другими модулями для беспроводной передачи данных) в целях отправки результатов на «материнскую» станцию.

Отдельно стоит упомянуть дымовые газоанализаторы – они призваны контролировать оптимизацию процессов горения, одновременно производя инвентаризацию производимых выбросов в атмосферу. Используются в помещениях с промышленными печами, в  котельных. Также способны выявлять величину угарного газа в замкнутом прострaнcтве, либо определять места газовых протечек.

По количеству измеряемых компонентов:

• Промышленные узконаправленные (в конкретной отрасли) обычно приспособлены выявлять лишь один-два компонента;
• Автомобильные – в обязательном порядке четыре (но могут и больше) ;
• Профессиональные лабораторные модели могут определять до 50 компонентов.

Классификация по принципу действия

И бытовые и профессиональные модели газоанализаторов могут быть как ручными, так и автоматическими. Среди первых большее распространение получили абсорбционные химические  — в них компоненты газо-воздушной смеси  поглощаются с помощью особых реагентов поочередно. Автоматические – способны измерять физико-химические или физические показатели газовой субстанции (ее отдельных компонентов) в одновременном порядке.

Ручные модели уже давно не применяются массовым пользователем, рынок пpaктически полностью завоеван автоматическими аппаратами, которые можно подразделить на три группы по механизму работы:

• Действие основано на методах физического анализа и включает в себя дополнительные химические реакции. Эти модели способны определять изменение давления или объема газовой субстанции на основе химических реакций с ее отдельными компонентами.
• Действие основано на методах физического анализа и включает в себя дополнительные термохимические, фотоколориметрические, электрохимические процессы. Термохимические базируются на измерениях эффективности тепловой реакции горения (каталитического окисления). Электрохимические могут определять концентрацию веществ в субстанции, основываясь на значениях проводимости, выдаваемых электрическим электролитом, который поглотил субстанцию. Фотоколориметрические основаны на смене цветового спектра некоторых веществ в процессе их взаимодействия с анализируемыми элементами.
• Действие основано на исключительно физических методах определения (оптические, термокондуктометрические, термомагнитные). Термокондуктометрические замеряют теплопроводность газовой субстанции. Термомагнитные способны определять кислородную концентрацию, где кислород будет обладать повышенной восприимчивостью к магнитным полям. Оптические основаны на замерах оптической плотности, спектров испускания/поглощения газо-воздушной смеси.

Каждый из вышеописанных методов имеет свои преимущества и недостатки, однако, современные изготовители приборов газоанализа чаще всего в своих конструкциях используют электрохимический принцип действия, как самый простой, дешевый и многофункциональный. Но и у этого способа найдутся своими минусы, а именно:

• Малая избирательность и верность получаемых результатов;
• Небольшой эксплуатационный срок чувствительных элементов;
• Большая подверженность негативному воздействию со стороны анализируемых примесей.

Проблемы грамотного выбора

Прежде чем приобрести прибор для газоанализа, необходимо учесть уровень защищенности его корпуса и коммутационные способности вообще. Независимые и стационарные датчики не должны в обязательном порядке иметь связь с контроллерами или ЭВМ. В случаях, когда нужен бытовой аппарат, оснащенный модулем отключения подачи газа, то тогда, наличие таких портов, как RS-232 (для коммутации с ЭВМ) и контрольного реле – понадобятся. Особенно будет необходимо реле, чтобы прибор надлежащим образом интегрировался в комплексные средства безопасности (например, в систему «умного дома»). Тогда устройство будет надежно связано с регуляторами клапанов газовой системы, сиреной и вытяжкой.

Уровень защиты корпуса обозначается по евростандарту IP. Бытовые модели для жилых помещений, обычно имеют класс защищенности IP20, что говорит о качественном противостоянии влаге и пыли. Самые износостойкие модели имеют класс защиты IP67 – они успешно противостоят агрессивным химическим средам, могут быть полностью погружены в воду и т.п.

Нелишними ориентирами также станут следующие параметры:

• Количество видов определяемых вредных веществ;
• Способ отбора воздуха – он бывает автоматический, с применением компрессора или ручной (т.е. принудительный).
• Стационарное или портативное размещение – здесь все будет зависеть только от условий будущего применения.

В то же время, следует обратить внимание на максимальную суммарную загрузку аппарата – т.е. имеется ввиду время наработки на отказ (качество и долговечность датчиков, насосов, сигнализаторов и т.д.). Отдельно необходимо поинтересоваться парооборотной системой и ее максимальной загрузкой.

Если выбирать аппарат для определения дымовых (отходящих) газов котлов со сжиганием топлива, то проще всего руководствоваться принципом – «чем дороже, тем лучше», ибо эта категория является самой распространенной и изготовители стараются делать ее максимально функциональной. Во всех других случаях, например, при выборе для промышленных целей, нужно отталкиваться от количества функций: большой прибор для контроля газов в помещении плавильного цеха вряд ли понадобится со всем своим большим набором функций в деревообpaбатывающем цеху. Соответственно, переплачивать за развернутый функционал смысла не имеется.

Отдельно следует учесть немаловажный экономический фактор, а именно – цена ежегодного обслуживания. Она рассчитывается как совокупная стоимость периодических технических осмотров, замена расходных материалов, и текущая калибровка сенсоров.

В любом случае, перед покупкой в обязательном порядке, покупатель должен запросить у продавца сертификационную документацию:

• Сертификат или свидетельство на вид измерительного средства;
• Инструкция с описанием средства учета и контроля;
• Методика поверки;
• Способы выполнения измерений.

ВАЖНО! Измерение газовых выбросов является сферой государственного контроля/надзора и без наличия соответствующих сертификационных измерений, прибор использоваться не может!

Рейтинг лучших моделей газоанализаторов на 2023 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). Хаpaктеризуется высокой быстротой сpaбатывания. 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! Хаpaктеризуется 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 хаpaктерна простота управления и информативный дисплей с функцией ночной подсветки. Изделие поставляется в фирменном чехле, поэтому безопасность хранения/трaнcпортировки 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»

Довольно-таки тяжелый вариант (почти 300 грамм), однако, обладающий повышенной точностью. Работает от аккумулятора. Имеет гибкий зонд, посредством которого очень легко проводить замеры. В случае превышения заданных норм – сигнализирует и звуком и светом. Среднее время отклика – около 10 секунд. В комплекте поставляется не просто чехол, а очень удобный кейс с мягкими вставками. Несмотря на российскую сборку, чувствительные датчики в конструкции используются от европейского производителя. Среди покупателей заслужил хаpaктеристику «Лучшее соотношение по цене/качеству». Стоимость – 14 000 рублей.

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.

В заключение

После приобретения измерительного аппарата следует грамотно рассчитать его монтажную схему (если он не портативный). Его чувствительные элементы должны работать точно и эффективно, для чего придется создать определенные окружающие условия. Отсюда видно, что хаpaктеристики рабочего помещения должны быть соответствующими. Например, аппарат для измерения утечек бытового газа нужно размещать вдали от окон, вентиляции или вытяжных каналов. Целевая проверочная среда обязана быть защищенной от внешних факторов и быть стабильной.

х