Газоанализатор на производстве что надо знать

Газоанализатор: что это, виды и области применения

Анемометр — устройство, которое фиксирует скорость движения ветра или другого газа. Применяется в метеорологии, в конструкторских работах для определения качества работы вентиляции, в спорте, на войне, в сельском хозяйстве.

Анаэростат — лабораторное оборудование, прибор, который предназначен для выращивания микроорганизмов в чашках Петри. В частности, он используется для культивирования облигатных анаэробных и микроаэрофильных организмов.

Что это такое?

Газоанализатор — лабораторное оборудование, предназначенное для определения состава газовой смеси. Различает и качественное, и количественное соотношение газов в образце в зависимости от модели.

Используется повсеместно, как в быту, так и в узкоспециализированных областях. Может выводить на экран информацию о процентном соотношении определённых газов, но может и сообщать о критическом превышении концентрации какого-то конкретного вещества, что полезно при обнаружении газовых утечек.

Анализаторы используются для обнаружения и изучения сероводорода, метана, пропана, кислорода, диоксида серы, окиси углерода и других газов и газовых смесей.

Виды

Как правило, газоанализаторы используются в трёх основных направлениях: оповещении об утечках, поиске утечек и определении состава газа. Соответственно, можно разделить приборы на три типа:

сигнализаторы непрерывно анализируют состав газовой смеси в том месте, где они размещены, и оповещают об изменении состава. Данные передаются на пульт управления, который может автоматически перекрыть газовую магистраль. Некоторые модели оснащаются собственным световым или звуковым оповещением и запорным механизмом;
индикаторные используются для определения наличия определённой газовой примеси в окружающей среде. Для простоты использования они обычно портативные, их переносят с места на место и не оставляют включёнными постоянно;
течеискатели применяются для довольно специфической цели — поиски течи в газовых трубах. Обычно они портативные и эксплуатируются путём прикладывания к трубе. После обнаружения места, где концентрация газа наиболее большая, прибор подаёт сигнал — или реагирует оператор, глядя на монитор.

Кроме того, газоанализаторы делятся в зависимости от:

конструкции: портативные или стационарные;
количества компонентов: однокомпонентные и многокомпонентные;
количества каналов измерения: одноканальные и многоканальные;
физических принципов работы: пневматические, термокондуктометрические, магнитные, ионизационные, инфракрасные, люминесцентные, ультрафиолетовые;
назначения: для обеспечения безопасности работ или эксплуатации газопровода, для контроля выбросов, выхлопов в двигателях внутреннего сгорания, отслеживания среды при совершении опытов, для наблюдения за состоянием экологической среды.

Газоанализаторы могут быть достаточно простыми, а могут быть чрезвычайно сложными, оснащёнными программным обеспечением с алгоритмами машинного обучения. Такие приборы способны автоматически анализировать несколько видов газовых смесей. Часто они применяются в коммерческих учреждениях для непрерывного наблюдения за состоянием производства, а также в экологии.

Современные приборы дополнительно оснащаются встроенной памятью, дисплеем и возможностью выведения данных на компьютер, определением скорости и расхода газового потока и другими функциями.

Области использования

Газоанализаторы практически универсальны. Они используются в коммерческой и социальной деятельности, в науке и медицине. Например, с их помощью:

экологи определяют количество вредных выбросов и газов в атмосфере;
рабочие ищут утечки фреона или гелия в холодильном и вакуумном оборудовании;
дайверы определяют состав газовых смесей в баллонах перед погружением;
специалисты по безопасности ищут взрывчатку и другие опасные вещества;
на пожаро- и взрывоопасных производствах определяется содержание горючих газов;
медицинские работники проверяют состав газовой смеси для анестезирования пациента.

Используются газоанализаторы и в быту — например, для обеспечения безопасности дома и своевременного обнаружения утечек газа.

Газоанализаторы: когда нужны, как правильно подобрать и использовать

Применять газоанализаторы необходимо, если на предприятии используют опасные газы или они образуются в процессе производства. Например, в топливных терминалах, на химических и металлургических заводах, объектах ЖКХ — в газовых сетях, котельных, туннелях, колодцах.

Обязательные требования о необходимости газоанализаторов при выполнении отдельных видов работ Минтруд указывает в правилах по охране труда. Мы собрали требования к применению газоанализаторов из всех сорока правил по охране труда в одной таблице.

Каким требованиям должен соответствовать газоанализатор

Требования к приборам определяет ГОСТ 8.618–2013 «Газоанализаторы и сигнализаторы горючих газов и паров горючих жидкостей в воздухе рабочей зоны». Использовать можно только газоанализаторы, работоспособность и правильность измерений которых подтверждают документы. Поэтому если на предприятии применяют газоанализаторы, проверьте:

данные в Федеральном информационном фонде по обеспечению единства измерений ФГИС «АРШИН»;
уникальный идентификационный номер;
дату поверки.

Заводской номер, который идентифицирует каждый экземпляр средства измерений, указан на индивидуальной этикетке. Ищите ее на корпусе газоанализатора.

Как проверить данные во ФГИС «АРШИН»

Проверить наличие газоанализатора в реестре ФГИС «АРШИН» можно на сайте фонда. Зайдите в раздел «Утвержденные типы средств измерений» и воспользуйтесь поиском по наименованию средства измерения или названию завода-изготовителя. Каждому учтенному в реестре типу прибора присваивают уникальный номер.

Как выбирать газоанализатор

Важно

В газоанализе выделяют три вида опасностей: Ex, Ox и Tox — риски взрыва, нехватки кислорода и отравления соответственно

Чтобы выбрать газоанализатор определите подходящий тип и характеристики. От типа зависит область применения (таблица). Характеристики определяют ситуации, в которых будете эксплуатировать прибор. Например, для работы в канализационных колодцах работники используют портативные электрохимические или термохимические устройства с выносными датчиками. Такие датчики необходимы, чтобы заранее, перед спуском вниз, убедиться в безопасности.

Как обслуживать газоанализаторы

Чтобы поддерживать газоанализатор в рабочем состоянии организуйте его поверки в установленные сроки, ведите журнал учета, регулярно проверяйте работоспособность прибора и калибруйте его. Первичную поверку газоанализатора организует изготовитель, обязанность покупателя — проводить периодические поверки.

Поверки организуйте в сроки, которые определила Государственная метрологическая служба для конкретного типа прибора, но не реже 1 раза в год. Чтобы узнать данные о сроках, зайдите на сайт ФГИС «АРШИН» в раздел «Сведения о результатах поверки средств измерений» и воспользуйтесь поиском .

Чтобы организовать поверку, обратитесь в аккредитованную организацию (ч. 2 ст. 13 Федерального закона от 26.06.2008 № 102-ФЗ). Выбрать организацию можно в разделе «Реестр аккредитованных лиц» на сайте Росаккредитации. По результатам процедуры вам выдадут свидетельство о поверке.

Журнал учета и поверки. Чтобы не пропустить сроки очередной поверки, заполняйте журнал. Удобно такой журнал вести в виде файла-монитора. Он автоматически напоминает о приближающихся сроках. Можете также пользоваться специальным ПО, позволяющим вести журнал и предоставляющим другие функции. Например, отслеживание местоположения мобильных газоанализаторов. Как правило, такое ПО платное.

Калибровка. Откалибровать газоанализатор можно в специальных лабораториях, как правило, в тех же организациях, в которых проводят поверки. Калибровка в отличие от поверки не обязательна. Рекомендуем калибровать приборы, эксплуатируемые в сложных условиях, так как показания устройств могут отличаться от поверочных.

Проверка работоспособности. Рекомендуем регулярно проверять в специализированных лабораториях работоспособность всех газоанализаторов. В некоторых отраслях это обязательное требование ПОТ. Например, на объектах связи газоанализаторы необходимо проверять один раз в шесть месяцев, если другие сроки не установил завод-изготовитель (п. 393 приказа Минтруда от 07.12.2020 № 867н). Проверки исправности газоанализаторов нужно фиксировать в журнале, в котором регистрируют поверки. Это позволит отслеживать цикличность регламентных процедур.

При проверках обращайте внимание на состояние сенсора газоанализатора. Сенсор — высокочувствительная составная часть прибора, которая регистрирует и преобразовывает сигналы о нормированном изменении параметра в электрические сигналы. Сенсор чувствителен к внешним воздействиям и исследуемым газам, от его исправности зависит корректность измерений.

Как обучить работников

Разработайте программу, по которой обучите работников правильно использовать газоанализаторы. Обучить этому работников — в некоторых отраслях обязательное требование ПОТ. Например, в плохо вентилируемых помещениях на морских судах могут работать только сотрудники, обученные работе с газоанализаторами (п. 65 приказа Минтруда от 11.12.2020 № 886н). Также обучение исключит затраты на ремонт приборов из-за ошибок в эксплуатации.

Материалы для обучения разрабатывайте на основе документов, которые идут в комплекте с газоанализатором. Программа обучения должна содержать:

информацию о технических характеристиках и принципе действия газоанализатора;
правила пользования;
разъяснения характеристик опасных газов;
способы защиты от воздействия опасных газов;
описание алгоритма действий в условиях опасности.

В раздел о технических характеристиках и принципе действия обязательно включите тему об обращении с сенсорами газоанализаторов. Работникам важно разъяснить, для какого газа и каких концентраций предназначен сенсор в конкретном приборе. Частая ошибка, когда необученный работник проверяет новый газоанализатор с помощью выхлопной трубы автомобиля. Непредназначенный для такой эксплуатации сенсор сразу выходит из строя. Чтобы работники немедленно узнали об изменении качества воздуха, которое угрожает их жизни, научите их правильно размещать портативные газоанализаторы. Их нужно крепить к одежде работника, но не все знают, где именно — на поясе, в кармане, лацкане или где-то еще. Между тем, разница концентрации газа в зоне поясницы и в области носа и рта может быть критической. Работники должны крепить портативные детекторы газа в «зоне дыхания» — это, например, лацкан куртки, воротник рубашки или нагрудный карман. Только в этом случае система безопасности будет работать корректно. Обучение работе с газоанализаторами можете провести отдельно, но удобнее его совмещать с общим обучением по охране труда. Для этого дополните программу обучения и экзаменационные билеты для работников, которые используют газоанализаторы. В этом случае утвержденные документы для обучения и протокол проверки знаний подтвердят проверяющим, что персоналу объяснили правила работы с газоанализаторами.

Применение газоанализаторов для контроля состава воздуха

Жизнь человека самая великая ценность на планете Земля. Поэтому в современном мире охране труда уделяется огромное значение, каждый работодатель, производственная деятельность которого, связана с риском для здоровья и жизни сотрудников обязан создавать максимально безопасные условия для работы. К особо опасным видам профессиональной деятельности относится работа в любых замкнутых пространствах с недостаточным притоком свежего воздуха и плохой вентиляцией: тоннели, колодцы, шахты, рудники и т.п. На таких объектах чрезвычайно важно осуществлять постоянный мониторинг состава воздуха на предмет наличия опасных для здоровья и жизни человека газов, таких как: метан, угарный газ, а также следить за концентрацией содержания кислорода и диоксида углерода.

Рассмотрим основные характеристики технологических колодцев, где применяются газоанализаторы для контроля взрывоопасных газовых смесей.

Колодцы – это сооружения, с возможной глубиной до 20 м, предназначенные для доступа специалистов к подземным коммуникациям (водопроводы, газопроводы, канализационные стоки, места расположения кабельных линий связи и т.п.). В большинстве случаев, колодцы находятся в закрытом состоянии, поэтому внутри них часто скапливаются смертельные для человека газы, такие как: сероводород, углекислый и угарные газы, метан и т.д. Газы попадают в колодцы из почвы, в которой разлагаются органические вещества, выделяя при этом токсичные компоненты. В связи с этим, колодцы подлежат обязательному проветриванию перед спуском в них рабочих. Как только воздух в колодце будет провентилирован, используют газоанализатор, который применяется в течение всего времени нахождения людей под землей. Так, двести лет назад рабочие, когда спускались в шахту, обязательно брали с собой специальную лампу, во время опасности, когда уровень кислорода снижался или наоборот повышался, цвет пламени лампы менялся, и рабочим удавалось во время покинуть шахту, до возникновения опасной для жизни ситуации. Сегодня используют более инновационные приборы для выявления опасных газовых смесей – газоанализаторы. Стоимость газоанализатора зависит от множества факторов, среди них: количество диагностируемых газов, метод заборы пробы для анализа (автоматический, посредством встроенного компрессора или принудительный), варианты исполнения (стационарный или портативный).

Состав воздуха в технологических колодцах

Кислород (O₂)

Основная составляющая часть атмосферы – кислород. Это особенно важный компонент состава воздуха, который проникает в легкие специалиста, прибывающего под землей. Если концентрация кислорода приблизится к значениям 10 % об. и ниже, человек потеряет сознание. В зависимости от отрасли и вида технологических процессов, пороги измерения концентрации кислорода могут варьировать в пределах 17,8; 19,5 или 20,5 % об. Допустимые пределы концентрации кислорода в атмосфере базируются на многолетних научных исследованиях, и вытекают из двух основополагающих факторов – наличию непосредственной угрозы жизни или здоровью человека, и возможности принятия оперативных мер для устранения этой угрозы. Поэтому в современных приборах газового контроля существуют два порога срабатывания сигнализации – предупреждающий и аварийный.

Метан (CH₄)

Один из наиважнейших компонентов воздуха, подлежащей диагностике – метан. В виду того, что по газопроводам, идущим под землей, перемещается газо-воздушная смесь, в составе которой доминирует метан, возможны его утечки вследствие изнашивания газопровода. Кроме того, метан выделяется из почвы. При отсутствии вентиляции происходит скапливания газа в значительных количествах, особенно часто это происходит летом, когда в подземных коммуникациях воздух холоднее и тяжелее, чем на поверхности. По мнению ученых, концентрация метана в атмосфере не должна превышать величину в 25% от порога, при котором метано-воздушная смесь может взорваться. Профессионалы называют этот порог — нижний предел концентрации распространения пламени или НКПР. Для метана этот показатель равен 5 % об. Исходя из данных других научных исследований, данное значение составляет 4,4 % об. Поэтому вполне оправдана установка порога срабатывания сигнализации газоанализатора в 2 % об. На практике, фон метана в болотистой местности и на поверхности земли равен 0,001 % об. (10 мг/м 3 ). В технологических колодцах это значение достигает 0,01-0,1 % об. Следовательно, зафиксировать предупредительный порог на уровне ниже чем 0,1 % об. опасно и неоправданно.

Углекислый газ (CO₂)

Двуокись углерода – это инертный газ, который не воспламеняется, тем не менее при превышении значений его содержания в атмосфере 4 % об. и более, у человека происходит остановка дыхания, а также при концентрации: — 3 % об. — учащается пульс и дыхание, появляется рвота и тошнота; — 5 % об. – появляется сильная головная боль, нарушается зрение, вплоть до полной его потери; — 10 % об — обморок, кома и смерть.
Угроза диоксида углерода заключается в его влиянии на содержание кислорода в помещениях посредством его вытеснения. Углекислый газ выделяется из продуктов разложения и гниения. Являясь довольно тяжелым, он скапливается на самом дне технологических колодцев. Также CO₂ выдыхается людьми и концентрируется в местах их нахождения, поэтому особенно важно следить за его значениями в замкнутых пространствах, сделать это можно — купить газоанализатор.

Угарный газ (CO)

Монооксид углерода является одним из самых часто встречающихся, и в то же время, одним из самых «агрессивных» газов. Он образуется при сгорании топлива в двигателях внутреннего сгорания. Угарный газ концентрируется в технологических колодцах, которые находятся повсеместно в чертах современных мегаполисов. Предельно допустимая величина содержания CO для мест, предназначенных для курения, составляет 20 мг/м 3 . Угарный газ нарушает систему кровообращения и оказывает негативное влияние на головной мозг человека. Степень воздействия монооксида углерода на человеческий организм напрямую зависит от уровня его концентрации в атмосфере и от времени его негативного действия. Согласно регламентируемым нормам и стандартам, ПДК рабочего пространства составляет 0,0017 %. ПДК рабочего пространства – это процент содержания вредного для здоровья газообразного вещества в атмосфере рабочей зоны, не провоцирующий возникновение у сотрудников недомоганий, болезней или неприятных ощущений при вдыхании воздуха в течение рабочей смены (но не более 40 часов в неделю) за все время трудовой деятельности человека.

Сероводород (H₂S)

Это газ, оказывающий ядовитое действие на кровеносную систему человека, его содержание не должно превышать 3 мг/м 3 . Большей частью сероводород аккумулируется в канализационных коллекторах, а также в местах разложения органических веществ. Наряду с неприятным запахом, при его образовании, также выделяются различные сернистые соединения, такие как: метилмеркаптан и др.

Аммиак (NH₃)

Это бесцветный газ со специфическим химическим запахом. Аммиак легче воздуха в 2 раза и весьма токсичен. Допустимая концентрация NH₃ в воздухе составляет 20 мг/м 3 . Влияние паров аммиака на человеческий организм выражается в следующих проявлениях: — раздражение органов дыхательной системы и носоглотки (при 280 мг/м 3 ); — раздражение слизистой оболочки глаз (при 490 мг/м 3 и более); — поражение кожных покровов (от 7 до 14 г/м 3 ).

Хлор (Cl₂)

Удушающий газ зеленовато-желтого цвета с резким тяжелым запахом, приводящий к возникновению ожога легких и асфиксии. Хлор негативно влияет на дыхательную систему человека, при достижении пороговых значений от 0,006 мг/л и выше. Это приблизительно в 2 раза больше, чем уровень его восприятия человеком. Максимально разрешенная концентрация Cl₂ в рабочем пространстве составляет 1 мг/м 3 , при этом человек почувствует его содержание только при уровне в 3 мг/м 3 . Существуют определенные требования, предъявляемые к переносным газоанализаторам, которые используются на объектах с подземными инженерными коммуникациями: — Так как прибор постоянно находится в повышенно опасном рабочем пространстве, он должен иметь взрывозащищенный корпус. В виду его постоянного использования, газоанализатор должен обладать малым весом и возможностью непрерывной работы в течение 8 часов. — Наличие встроенного компрессора для автоматической прокачки анализируемого газа. — Наличие специального шланга (трубки) с фильтром-отвесом для взятия пробы, при этом исключается вероятность проникновения воды в газоанализатор. Помимо этого, поврежденную трубку можно заменить, а также нарастить или наоборот укоротить. — Наличие светозвуковой сигнализации по двум уровням концентрации каждого из проверяемых газов. — Наличие функции записи результатов измерений и возможность хранения данных с последующей передачей на ПК с целью обработки статистики. С помощью данной функции, возможно, собирать статистические данные о потенциальной опасности объектов с подземными инженерными коммуникациями. Всем этим требованиям соответствуют портативные многокомпонентные газоанализаторы серии МАГ-6 П-В, разработанные и производимые компанией «ЭКСИС» — одним из лидеров российского рынка контрольно-измерительного оборудования. Стоимость газоанализатора зависит от комплектации. Купить газоанализатор МАГ-6 П-В можно сейчас, обратившись в компанию «ЭКСИС».

Как работают газоанализаторы

Для определения концентрации продуктового газа на выходе из адсорбционной и мембранной станции используется газоанализатор.

Газоанализатор — это измерительный прибор, который определяет состав газа и измеряет концентрацию конкретного компонента внутри этого газа. Если простыми слова, то на выходе из азотной станции мы измеряем количество кислорода в продуктовом азоте, а на выходе из кислородной станции. Чем ниже содержание кислорода в продуктовом азоте, тем “чище” продукт. Для измерения концентрации кислорода мы используем обратный метод — измеряем концентрацию кислорода напрямую.

Максимальная концентрация продуктового азота на выходе из генератора составляет 99.9999% или 1ppm.

PPM, или от [англ.] parts per million — единица измерения каких-либо относительных величин, равная 1⋅10^ от базового показателя.

Концентрация азота 99.999% соответствует 10 ppm, 99.99% соответственно, 100 ppm.

В разговорной речи можно услышать такой термин, как “чистота” — он обозначает, насколько чистым является готовый продукт. В нашем случае “чистота” азота может быть от 90% до 99.9999%.

В технической речи чаще всего используется термин “концентрация”. Его мы и будем использовать в нашей статье.

Типы газоанализаторов

Газовые анализаторы отличаются по:

Конструктивному исполнению

В свою очередь они делятся на стационарные, переносные и портативные. Стационарные газоанализаторы устанавливаются в месте проведения анализа продукта. Например, на выходном патрубке из системы, которая и производит анализируемый продукт.

Переносные газоанализаторы используются для проведения измерений продукта в разных точках одной производственной линии. В случае обнаружения падения концентрации продукта необходимо произвести замеры переносным газоанализатором в разных точках по всей длине трубопровода для поиска и устранения источника загрязнения. Одна из частых причин падения концентрации — несвоевременная замена фильтроэлементов, которые накапливают загрязнения и теряют свои фильтрующие свойства.

Портативные газоанализаторы, еще называемые карманными, используются для локальных работ и транспортировок его на другие объекты.

Способу действия

Это ручные и автоматические газоанализаторы. Ручные на сегодняшний день встречаются крайне редко. Их принцип действия отличается тем, что проведение заборов газа и их анализа производится в ручном режиме. Автоматические приборы требуют только подключения к питанию и к источнику измерения (трубопроводу с газом).

Количеству измеряемых компонентов

Однокомпонентные приборы “ловят” только один самый значительный компонент газа. В случае с азотными генераторами это кислород.

Многокомпонентные приборы могут “улавливать” несколько различных газов в составе одного продукта.

Количеству каналов измерения

Одноканальные и многоканальные приборы

Принцип работы

Все газоанализаторы также делятся по принципу их работы на:

Используются для измерения или нахождения утечки газов, в том числе и горючих;

Электрохимические

Используют для выявления токсичных газов;

Газоанализаторы, созданные на основе полупроводниковых сенсоров, используются для измерения концентрации или поиска утечек горючих и токсичных газов.

На рынке получения газообразного азота и кислорода из воздуха мы используем газоанализаторы только для проведения анализа продуктового газа. В водородных установках газоанализаторы используются как для измерения концентрации, так и для выявления утечек газа. Кислородные газоанализаторы мы также используем в блочно-модульных станциях для проведения измерений количества кислорода в контейнере в реальном времени. По сигналу с датчика работает система приточно-вытяжной вентиляции.

Для работы адсорбционных азотных и кислородных установок мы используем электрохимические газоанализаторы высокой точности.

Состав газоанализатора

Стандартный газоанализатор состоит из электронного блока, к которому подключен измерительный блок, состоящий из корпуса датчика и самого датчика, установленного в корпус.

Принцип действия электрохимического газоанализатора

Внутри газоанализатора происходит выделение определенного реагента, который вступает в реакцию с нужным компонентом газовой смеси. В нашем случае — с кислородом. Проще говоря, прибор измеряет концентрацию газа в смеси по значению электропроводимости поглотившего кислород специального раствора.

Поверка и калибровка

Как и любой измерительный прибор, газоанализатор требует ежегодной поверки в специализированных лабораториях. Найти их не сложно — такие учреждения есть в каждом регионе России.

Чаще, чем 1 раз в год, рекомендуется проводить калибровку газоанализатора. Это процесс тонкой настройки, который позволяет прибору не потерять “полюса” — так называемый вывод параметров прибора “в ноль”.

За время долгой работы настройка прибора может сбиться и газоанализатор начнет показывать неверные данные. Чтобы этого избежать, необходимо проводить калибровку и поверку прибора.