В их число входят традиционные отрасли промышленности, от пищевой до цементной и нефтеперерабатывающей. Мы все активнее участвуем в новых энергетических секторах, таких как метанизация и топливные элементы, и это лишь некоторые из них.
Новые виды деятельности часто требуют инновационных, более эффективных технологий измерения. В то же время наши традиционные отрасли быстро развиваются, чтобы идти в ногу со временем. На этом перекрестке технологии газового оборудования и анализа, представленные на рынке, столь же разнообразны.
Технологии измерения газообразного кислорода
Газовый анализ - один из инструментов в широкой области промышленного приборостроения. Сегодня газоанализаторы можно встретить в любой сфере. Они играют активную роль в повышении качества производства и оптимизации эффективности промышленных процессов. При этом ставка делается как на экономику, так и на экологию.
Кислородные анализаторы - самые распространенные газоанализаторы в промышленности и научных исследованиях. Однако используемые технологии и методы их применения сильно различаются в зависимости от области применения.
За последние два десятилетия эти технологии значительно продвинулись вперед. Здесь мы рассмотрим принципы измерения кислорода, наиболее широко используемые сегодня в промышленности и научных исследованиях. Мы укажем на преимущества и недостатки каждой технологии анализа кислорода.
Наиболее часто используемые технологии измерения кислорода - это :
На самом деле существует два разных принципа обнаружения, а значит, и два одинаково разных типа парамагнитных анализаторов кислорода.
Но каждый из них, как следует из названия, использует "парамагнитное" свойство, или "магнитную восприимчивость", молекулы кислорода.
Парамагнитный анализатор кислорода с оптическим детектором
В парамагнитных анализаторах кислорода типа "гантель" используется оптическое детектирование. Маленькие шарики гантели заполнены азотом (N2). Когда кислород попадает в ячейку через магнитное поле, гантель начинает вращаться, и зеркало, расположенное в центре оси, возвращает световой сигнал, отличный от того, который был в состоянии покоя. После обработки эта разница сигналов пропорциональна парциальному давлению кислорода в ячейке и, следовательно, после калибровки анализатора - концентрации кислорода в % по объему.
Преимущества парамагнитного анализатора кислорода с оптическим детектором:
Этот метод имеет очень хорошую репутацию.
Парамагнитный анализатор кислорода с оптическим детектором часто требуется в соответствии с местными нормами или требованиями.
Клетка компактна.
Это высокопроизводительный метрологический инструмент, в котором очень мало помех от других газообразных соединений.
Недостатки парамагнитного анализатора кислорода с оптическим детектором:
Однако он относительно хрупок из-за тщательной сборки гантелей.
Дорогое приобретение и замена в случае случайного повреждения.
Парамагнитный анализатор кислорода с микромассовым расходомером
Когда образец газа помещается в магнитное поле, молекулы кислорода притягиваются. Это создает давление, которое регистрируется массовым микрофлоуметром.
Преимущества парамагнитного анализатора кислорода с микромассовым расходомером :
Парамагнитный анализатор кислорода с массовым микрорасходомером славится своей надежностью, поскольку отсутствует контакт между чувствительным элементом и измеряемым газом, а также подвижные части.
Это также быстро.
Он практически не страдает от перекрестных помех.
Этому способствует большая динамическая шкала.
Недостатки парамагнитного анализатора кислорода с микромассовым расходомером :
Парамагнитный анализатор кислорода с микромассовым расходомером, напротив, требует постоянного использования эталонного газа (часто азота).
Откройте для себя парамагнитные анализаторы кислорода
Электрохимическая ячейка O2 представляет собой разновидность топливного элемента. Кислород, содержащийся в анализируемом образце, диффундирует через мембрану. Между двумя электродами протекает ток через электролит. Он также проходит через резистор и термистор, на которых измеряется напряжение. Это напряжение пропорционально концентрации кислорода.
Электрохимический кислородный элемент имеет тот недостаток, что по мере использования он приходит в негодность. Поэтому его необходимо периодически заменять.
Откройте для себя электрохимические анализаторы кислорода
Циркониевый анализатор кислорода использует особенность оксида циркония (ZrO2), который при нагревании до высокой температуры ведет себя как твердый электролит по отношению к ионам кислорода. Если платиновые электроды, прикрепленные к каждой стороне твердого электролита, подвергаются воздействию различного парциального давления кислорода на каждой стороне, происходит электрохимическая реакция, и на электродах собирается электродвижущая сила .
С микроскопической точки зрения, эта электрохимическая реакция происходит на тройной границе раздела между твердым электролитом, электродом и кислородом.
Со стороны высокого парциального давления: O2 + 4e- >> 2O2- (ионизация)
Со стороны низкого парциального давления: 2O2- >> O2 + 4e- (молекуляризация)
Генерируемая электродвижущая сила (E) удовлетворяет уравнению Нернста.
Преимущества циркониевого анализатора кислорода :
Его надежность проверена десятилетиями.
Циркониевый анализатор кислорода отличается точностью и стабильностью, интервалы между калибровками могут составлять до 6 месяцев или даже до года.
Чувствительный элемент не является расходным материалом и имеет срок службы до 5 или даже 10 лет.
Стоимость решения относительно невысока.
Чувствительный элемент регулируется при высокой температуре (800°C), поэтому его можно использовать для анализа как холодных, так и горячих, влажных газов.
Недостатки циркониевого анализатора кислорода :
Недостатком технологии с нагревом является то, что анализатор должен иметь возможность отводить тепло. Экстракционный вариант не так легко встраивается в мультигазовый анализатор и часто является предметом небольшой внешней коробки, устанавливаемой отдельно в системе.
Из-за самой технологии, основанной на высокотемпературной ионизации, циркониевый кислородный анализатор невозможно использовать для измерения концентрации кислорода в топливном газе.
Откройте для себя циркониевые анализаторы кислорода
Лазерные анализаторы более точно известны как анализаторы с перестраиваемым диодным лазером (TDL). Это оптический прибор, в котором используется инфракрасный лазерный луч, испускаемый излучателем и направленный на приемник. Метод измерения основан на поглощении света молекулами газа, находящимися между излучателем и приемником.
Большинство газов поглощают свет при определенных длинах волн, и поглощение напрямую зависит от концентрации газа.
Длина волны лазера анализируется на определенной линии поглощения, характерной для данной молекулы, что позволяет избежать практически любых помех от других присутствующих молекул. Таким образом, измеряемая концентрация газа пропорциональна амплитуде линии поглощения.
Преимущества лазерных анализаторов кислорода :
Лазерный анализатор кислорода обладает непревзойденной производительностью, особенно в отношении стабильности калибровки, динамического диапазона и перекрестных помех.
Преимущество варианта in situ заключается в отсутствии частей, контактирующих с измеряемым газом. Поэтому можно анализировать, например, влажные и/или сильно запыленные газы.
И последнее, но не менее важное: он надежен, поскольку в нем нет движущихся частей.
Недостатки лазерного анализатора :
Основным недостатком лазерных анализаторов кислорода является их цена. Несмотря на то что за последние 25 лет эта технология стала гораздо более доступной, она остается дорогой альтернативой более традиционным методам.
В варианте in situ он также должен быть постоянно продут бескислородным газом. Обычно это азот. За исключением высоких температур, когда анализируемая линия поглощения имеет специфику выше определенной температуры.
Давайте вместе изучим ваши потребности и выберем идеальный анализатор кислорода.
Мы изучили четыре технологии измерения газообразного кислорода и представили преимущества и недостатки каждой из них. Конечно, в зависимости от целей использования, выделенного бюджета и квалификации команды, та или иная технология будет более подходящей. Поэтому выбор идеального анализатора кислорода будет систематически становиться предметом многокритериального исследования.
