Analizator czystości gazów — rozwiązania do przemysłowej analizy gazów

Analizator czystości gazu służy do ilościowego określania obecności i zawartości jednego lub kilku konkretnych gazów w próbce, aby ocenić jej czystość. Do tego celu stosuje się kilka podstawowych technik pomiarowych. Spektroskopia absorpcyjna z przestrajalnym laserem diodowym (TDLAS) wykorzystuje wiązkę lasera o regulowanej długości fali, kierowaną przez próbkę w fazie gazowej. Absorpcję promieniowania lasera przez określone cząsteczki mierzy się na podstawie znanej długości fali i natężenia sygnału detektora. Umożliwia to bezpośredni pomiar składników gazu na poziomie poniżej ppb, bez zakłóceń krzyżowych powodowanych przez inne gazy. Analizatory gazów NDIR wykorzystują szerokopasmowe źródło promieniowania podczerwonego oraz zestaw filtrów optycznych, które wybierają pasmo charakterystyczne dla analizowanego gazu. Obie techniki zapewniają ciągłe pomiary w czasie rzeczywistym, zwykle przesyłane przez wyjścia 4-20mA lub cyfrowe do systemów sterowania procesem.

Czujniki TCD określają całkowitą przewodność cieplną strumienia gazu i porównują ją z przewodnością gazu nośnego, aby ustalić skład. Wiarygodnie określają skład tylko w mieszaninach dwuskładnikowych, ponieważ dodanie trzeciego składnika powoduje nałożenie się sygnałów, których nie można rozdzielić bez przyjęcia założeń dotyczących warunków pracy. TDLAS opiera się na absorpcji widmowego odcisku palca tylko jednej cząsteczki, dzięki czemu wykrywa zmianę składu niezależnie od obecności innych cząsteczek. W praktyce, jeśli analizator TCD monitorujący czystość H₂ w N₂ wykryje przedostawanie się CO lub wilgoci, wskazania mogą ulegać dryftowi, podczas gdy analizator TDLAS nadal selektywnie mierzy konkretne cząsteczki. Ponadto kalibrację TCD często planuje się co 1–3 miesiące z użyciem gazu odniesienia, natomiast TDLAS wykorzystuje optykę samoodniesienia, co ogranicza potrzebę rutynowej ponownej kalibracji. W przypadku procesów, w których czystość gazu nie podlega wymogom regulacyjnym, może wystarczyć coroczna weryfikacja; instalacje CEMS lub objęte pozwoleniem emisyjnym powinny działać zgodnie z zakładowym planem zapewnienia jakości, obejmującym wymagane codzienne kontrole zera i cotygodniowe kontrole zakresu.

Właściwy dobór metody pomiaru czystości gazu do danego zastosowania często polega na dopasowaniu typu analizatora do procesu. Jeśli potrzebny jest pomiar gazów procesowych w złożonej mieszaninie, z niewielkimi zakłóceniami krzyżowymi, wysoką dokładnością (1% FS) i niską granicą wykrywalności (poniżej ppb), najlepszym rozwiązaniem jest TDLAS. Znaczenie ma również architektura układu poboru próbki. W przypadku analizatorów ekstrakcyjnych niezbędny jest układ kondycjonowania próbki gazu, który precyzyjnie reguluje temperaturę, ciśnienie i zawartość wilgoci, aby przyrząd pomiarowy pracował w swoim zakresie roboczym. W przypadku analizatora in situ, takiego jak ZS8300, układ kondycjonowania próbki nie jest potrzebny, ponieważ pomiar odbywa się bezpośrednio w przewodzie procesowym lub kominie. Na dokładność pomiaru wpływają między innymi dobór zakresu pomiarowego do przewidywanego stężenia gazu, weryfikacja kalibracji przy ciśnieniu gazu w miejscu instalacji lub zbliżonym oraz ustawienie alarmów w jasno określonym oknie procesu, poniżej warunków powodujących problemy.

Analizatory TDLAS GESHINE do pomiaru stężenia czystych gazów obejmują O₂, CO, CO₂, CH₄, HF, NH₃, HCl i H₂O w modelach ZS8300 i ZS8600, a także stołowe analizatory TDLAS oraz moduły TDLAS OEM dobierane po analizie projektu. H₂ i N₂ nie mają dostępnej linii absorpcji w podczerwieni, dlatego czystość H₂ mierzy się metodą przewodności cieplnej (ZS6300-H₂), a N₂ zazwyczaj wyznacza się metodą różnicową, a nie za pomocą TDLAS. Analizator NDIR ZS6500 mierzy CO, N₂O, CO₂ i CH₄ w zakresie 0,01% – 100% (na poziomie %) . Układy wielogazowe umożliwiają pomiar wielu składników za pomocą jednego analizatora, po wybraniu dodatkowych kanałów laserowych przy składaniu zamówienia. W przypadku zastosowań obejmujących niewymienione tu składniki gazu, takie jak H₂S, SO₂ lub określone węglowodory, dostępne są niestandardowe konfiguracje do zastosowań OEM i projektów.

Tak. Wszystkie serie analizatorów czystości gazu GESHINE są standardowo wyposażone w analogowe wyjście 4-20mA, cyfrową komunikację RS485 (protokół Modbus RTU) oraz wyjście alarmowe przekaźnikowe. Wyjście analogowe można podłączyć bezpośrednio do dowolnego analogowego modułu wejściowego systemu DCS lub PLC. Cyfrowa komunikacja przez RS485 Modbus RTU umożliwia monitorowanie przez system sterowania bieżących wartości stężenia gazu, stanu alarmów, diagnostyki przyrządu pomiarowego i danych historycznych, w większości przypadków bez dodatkowej bramy komunikacyjnej. Jeśli Państwa zastosowanie wymaga również systemu komunikacji PROFIBUS, HART lub ETHERNET/IP, prosimy powiadomić zespół inżynierów GESHINE przy składaniu zamówienia, aby można było zastosować odpowiedni konwerter protokołów. Moduł komunikacyjny OEM został zaprojektowany specjalnie z myślą o integracji systemów. Ma wtykową konstrukcję płytki obwodu drukowanego i wyjścia sygnałowe przystosowane do integracji z większymi systemami analitycznymi lub systemami sterowania procesem.

Cena analizatora czystości gazu zależy od technologii, mierzonych składników gazu, zakresu dokumentacji i konfiguracji systemu. Orientacyjnie, samodzielne moduły laserowe OEM TDLAS, wyceniane po analizie projektu, mogą kosztować od około $3,000. Stołowe analizatory TDLAS do zastosowań laboratoryjnych i sterowania procesem, wyceniane po analizie projektu, kosztują zwykle od $5 000 do $12 000, zależnie od wyboru mierzonych składników gazu i konfiguracji wyjść. Zestawy do pomiarów in situ w strefach zagrożonych wybuchem, takie jak rodzina ZS8300, są droższe ze względu na obudowę, dokumentację i wymagania dotyczące analizy projektu; ich cena często przekracza $15 000. Kompletne systemy CEMS w szafie analizatorowej, takie jak ZS8600 z wieloskładnikowym pomiarem TDLAS, kondycjonowaniem próbki i monitorowaniem danych, mogą kosztować ponad $25 000. Przy zamówieniach na 5+ sztuk dostępne są ceny uwzględniające wielkość zamówienia. Aby otrzymać wiążącą ofertę, prosimy skontaktować się z GESHINE i podać mierzone składniki gazu, zakres pomiarowy, klasyfikację miejsca instalacji oraz wymagania dotyczące wyjść.

Zakres dokumentacji dla stref zagrożonych wybuchem zależy od modelu analizatora, obudowy, grupy gazowej, klasy temperaturowej, miejsca instalacji i jurysdykcji. Projekty z rodziny ZS8300 należy sprawdzić pod kątem wymagań zgodnych z serią IEC 60079 / GB/T 3836, a wszelkie wymagania dotyczące bezpieczeństwa funkcjonalnego potwierdzić w odniesieniu do wybranego cyklu życia bezpieczeństwa i procedury testów sprawdzających. Nie należy traktować tej strony jako uniwersalnego potwierdzenia certyfikacji; przed zakupem prosimy poprosić GESHINE o potwierdzenie aktualnego pakietu certyfikatów dla lokalizacji projektu.

Analizatory GESHINE oparte na TDLAS zaprojektowano tak, aby ograniczyć zakres rutynowej konserwacji. Ich laser i układ optyczny wykorzystują samoodniesienie, dlatego w wielu zastosowaniach procesowych, w których czystość gazu nie podlega wymogom regulacyjnym, zamiast częstej ponownej kalibracji z użyciem gazu odniesienia wystarczy coroczna weryfikacja kalibracji. Instalacje CEMS lub objęte pozwoleniem emisyjnym powinny działać zgodnie z zakładowym planem zapewnienia jakości, obejmującym wymagane codzienne kontrole zera i cotygodniowe kontrole zakresu. Ogniwa pomiarowe nie są materiałami eksploatacyjnymi o ustalonych terminach wymiany. Zdalna diagnostyka przez protokół RS485 Modbus pozwala naszym inżynierom analizować stan urządzenia, historię alarmów i trendy pomiarowe, ograniczając niepotrzebne wizyty w zakładzie podczas rutynowej eksploatacji. W ramach planowanej corocznej weryfikacji kalibracji GESHINE oferuje serwis na miejscu lub dostawę certyfikowanego zestawu gazów do weryfikacji przez klienta zgodnie ze szczegółową procedurą. Dostępne są rozszerzone umowy serwisowe obejmujące konserwację zapobiegawczą, coroczną weryfikację kalibracji na miejscu i priorytetową dostawę części zamiennych. Nasi eksperci mogą przeszkolić personel konserwacyjny na miejscu lub w naszym głównym laboratorium w Wuhan w zakresie rutynowych procedur weryfikacji i diagnostyki usterek pierwszego stopnia.

Instalacje rozdziału powietrza (ASU) wymagają ciągłego pomiaru czystości strumieni produktów kriogenicznych — zwykle śladowej zawartości O₂ w azocie, czystości produktów O₂ i Ar oraz śladowej zawartości wilgoci. Analizator gazów do instalacji rozdziału powietrza dobiera się zatem do każdego gazu produktowego: analizator paramagnetyczny O₂ do strumieni produktu o procentowej zawartości O₂, dedykowane analizatory śladowej zawartości O₂ do pomiarów O₂ w N₂ lub O₂ w Ar, kanały pomiarowe wilgoci lub punktu rosy do pomiaru H₂O oraz dodatkowe kanały pomiaru zanieczyszczeń śladowych zgodnie z wymaganą klasą produktu ASU. Ponieważ specyfikacje te obejmują poziomy ppm i poniżej ppm, sposób postępowania z próbką i certyfikowana kalibracja są równie ważne jak czujnik. GESHINE dobiera rozwiązania do pomiaru czystości O₂ / N₂ / Ar w instalacjach ASU w ramach swojej oferty analizy czystości gazu. Pomiary procesowe dotyczące konkretnie O₂ opisano w sekcji analizatorów tlenu, a informacje o całej instalacji — w rozwiązaniach dla przemysłu chemicznego.