Калі гаворка ідзе пра адпаведнасць галіновым стандартам і бяспеку, найважнейшым рашэннем, якое павінен прыняць інжынер, з'яўляецца выбар газавага аналізатара. Гэтая задача становіцца яшчэ больш складанай з развіццём тэхналогій (NDIR, FID, TCD, FTIR, мас-спектрометрыя), і няправільны выбар можа ў канчатковым выніку прывесці да дарагіх памылак.
Няправільны выбар газааналізатараў можа прывесці да многіх негатыўных праблем, у тым ліку да немагчымасці аднавіць вынікі вымярэнняў, зніжэння эфектыўнасці працэсных сістэм і павелічэння рызык з-за нявымераных анамалій газу. Выдаткі на закупку з'яўляюцца адным з аспектаў агульнага кошту. Існуе мноства доўгатэрміновых выдаткаў, у тым ліку выдаткі на тэхнічнае абслугоўванне і выдаткі з-за дэградацыі сістэмы з цягам часу.
Выбар газааналізатараў з'яўляецца галоўнай тэмай гэтага кіраўніцтва. У ім прадстаўлена арганізаваная, лагічная і аб'ектыўная методыка аналізу і выбару газааналізатараў. Выбар, аналіз і праектаванне прыбораў кіравання працэсамі заснаваны на наяўнасці тэхнічнай дысцыпліны газавага аналізу і глыбокага вопыту ў гэтай галіне.
Выбар газааналізатараў пачынаецца з добрага веданьня іх прымяненьня. Важна падрабязна разумець, для чаго будзе выкарыстоўвацца аналізатар, якія газы будуць вымярацца, і ўмовы вымярэньня (тэмпературу, ціск, вільготнасьць і г.д.).
Калі мэта прымянення не вызначана выразна, аналізатар — незалежна ад таго, наколькі ён прасунуты — хутчэй за ўсё, будзе даваць памылковыя або неадпаведныя вынікі. Як правіла, тое, наколькі добра газааналізатар вымярае газ, залежыць ад таго, наколькі добра ён распрацаваны для патрэб карыстальнікаў.
Першы крок — вызначыць дакладныя мэтавыя газы, такія як CO, O₂, H₂S, лятучыя арганічныя злучэнні (ЛОС), CH₄ або NOx. Не менш важна ўлічваць фонавыя газы, якія могуць паўплываць на дакладнасць вымярэнняў. Акрамя таго, неабходна выразна вызначыць чаканы дыяпазон канцэнтрацый, незалежна ад таго, ці прадугледжвае прымяненне выяўленне слядоў у праміле або праміле на мільярд, ці вымярэнні больш высокага працэнтнага ўзроўню.
Умовы навакольнага асяроддзя часта вызначаюць доўгатэрміновую надзейнасць больш, чым сама тэхналогія датчыкаў. Такія фактары, як тэмпература, ціск, вільготнасць, пыл, вібрацыя і ўздзеянне агрэсіўных рэчываў, могуць істотна паўплываць на прадукцыйнасць. У прамысловых умовах для забеспячэння бяспечнай эксплуатацыі неабходна таксама ўлічваць класіфікацыю небяспечных зон, такую як стандарты ATEX або класа I.
Асноўныя тэхнічныя параметры, якія варта ацаніць, ўключаюць:
Яшчэ адзін важны фактар, які трэба ўлічваць, — гэта матрыца ўзору. Чысты і сухі газавы паток адрозніваецца ад гарачага і вільготнага тэхналагічнага патоку або патоку, які змяшчае часціцы. Матрыца ўзору часта з'яўляецца вырашальным фактарам таго, ці будзе праца аналізатара стабільнай з цягам часу, ці яго трэба будзе часта абслугоўваць і перакалібраваць.
Больш канструктыўна, спрашчэнне матрыцы выбаркі лягчэй ажыццяўляецца пры выкарыстанні структураванага падыходу да выбару або нават з выкарыстаннем структуры рашэнняў. Магчымасць хутка звузіць выбар адпаведных тэхналогій аналізатара з дапамогай інтэрактыўнага інструмента селектара на аснове зменных матрыцы выбаркі прывядзе карыстальніка да рашэнняў, спецыфічных для канкрэтнага прыкладання, у адрозненне ад простых гатовых спецыфікацый.
Розныя газааналізатары працуюць па розных прынцыпах вымярэння, і кожны з іх прызначаны для пэўнага тыпу прымянення. Разуменне гэтых асноў дапаможа вам хутка выбраць тое, што сапраўды падыходзіць для вашага працэсу, замест таго, каб абапірацца толькі на спецыфікацыі.
NDIR (недысперсійныя інфрачырвоныя) аналізатары вымяраюць, колькі інфрачырвонага святла паглынаецца такімі газамі, як CO, CO₂, CH₄ і NOx. Дзякуючы сваёй стабільнасці і нязначнаму абслугоўванню, яны шырока выкарыстоўваюцца ў маніторынгу выкідаў, сістэмах ацяплення, вентыляцыі і кандыцыянавання паветра, а таксама ў агульным кіраванні працэсамі.
Аналізатары FID (полымяна-іянізацыйны дэтэктар) спальваюць пробу з дапамогай вадароднага полымя і, такім чынам, вымяраюць іанізацыю вуглевадародаў. Аналізатары FID выкарыстоўваюцца для агульны вуглевадарод маніторынг лятучых арганічных злучэнняў (ЛОС) для прамысловых і экалагічных мэтаў.
Аналізатары TCD (дэтэктар цеплаправоднасці) выяўляюць змены цеплаправоднасці паміж газамі. Яны простыя, але эфектыўныя, асабліва для такіх ужыванняў, як праверка чысціні вадароду або асноўных бінарных газавых сумесяў.
Электрахімічныя датчыкі генеруюць электрычны сігнал праз хімічную рэакцыю. Яны кампактныя і звычайна выкарыстоўваюцца ў партатыўных прыладах бяспекі для такіх газаў, як O₂, CO, H₂S і NH₃.
Сістэмы FTIR (інфрачырвонага пераўтварэння Фур'е) могуць аналізаваць некалькі газаў адначасова з выкарыстаннем інфрачырвоных спектраў. Яны больш дасканалыя і выкарыстоўваюцца ў выпрабаваннях і даследаваннях выкідаў, дзе неабходна выяўленне некалькіх газаў.
Мас-спектрометры (MS/RGA) даюць вельмі падрабязныя дадзеныя аб складзе газу шляхам падзелу іёнаў на аснове масы. Звычайна яны выкарыстоўваюцца ў высокадакладных даследаваннях, вакуумных сістэмах і для выяўлення мікраэлементаў.
Газавая храматаграфія (ГХ) аддзяляе газавыя кампаненты перад тым, як выявіць іх асобна. Ён найлепш падыходзіць для складаных сумесяў і высокадакладных лабараторных работ або работ па кантролі якасці.
Кожная тэхналогія вырашае розны тып праблемы, таму правільны выбар залежыць не столькі ад саміх магчымасцей, колькі ад таго, як і дзе яна будзе выкарыстоўвацца.
Выбар газааналізатара патрабуе больш, чым проста разумення розных тэхналогій. Калі прылада выкарыстоўваецца ў вода- або газаапрацоўцы, важныя для вызначэння надзейнасці аналізатара магчымасці вымярэння, практычнасць эксплуатацыі і доўгатэрміновы кошт.
У аснове любога выбару ляжыць тое, наколькі добра аналізатар працуе з тэхнічнага пункту гледжання.
Аналізатары прадстаўляюцца як такія, што маюць выдатную дакладнасць і прэцызійнасць. Дакладнасць адносіцца да таго, наколькі вымярэнне блізкае да сапраўднага значэння, а прэцызійнасць адносіцца да паўтаральнасці. Заявы кампаніі параўноўваюцца з прадукцыйнасцю.
Раздзяляльнікі звязаны з прадукцыйнасцю і вызначаюць здольнасць аналізатара вымяраць газ разам з іншымі кампанентамі. Слабыя раздзяляльнікі забяспечваюць перакрыжаваную адчувальнасць, якая заключаецца ў тым, што вымярэнне аднаго газу ў прысутнасці некалькіх газавых кампанентаў успрымаецца як такое.
Час рэагавання з'яўляецца важным фактарам пры вымярэнні дынамічных працэсаў. Хуткі час рэагавання мае вырашальнае значэнне ў сістэмах бяспекі для своечасовага выяўлення ўздзеяння небяспечнага газу.
Пры вымярэнні газу, межы выяўлення і вымярэнне газу. Па сутнасці, вымярэнне газу, які звычайна шкодзіць або прымушае чалавека пакідаць газ, важна для выканання мінімальных нарматыўных патрабаванняў.
Надзейнасць вымярэнняў непарыўна звязана з прадукцыйнасцю вымярэння газу. Для вымярэнняў неабходны высокі сярэдні час напрацоўкі паміж адмовамі (MTBF).
Практычная зручнасць выкарыстання часта вызначае, наколькі эфектыўна аналізатар працуе з цягам часу.
Вельмі важна разумець патрабаванні да выкарыстання і тэхнічнага абслугоўвання, у тым ліку якія і калі абслугоўваць або замяняць фільтры і ўнутраныя кампаненты. Наяўнасць запасных частак будзе вызначаць перабоі ў абслугоўванні і поўную страту працы.
Каліброўка — яшчэ адзін ключавы фактар. Яна можа ўключаць каліброўку нуля і дыяпазону з выкарыстаннем сертыфікаваных газаў, прычым частата павінна адпавядаць як рэкамендацыям вытворцы, так і крытычнасці працэсу.
Магчымасць інтэграцыі мае важнае значэнне ў сучасных прамысловых установах. Аналізатар павінен падтрымліваць сувязь з існуючымі сістэмамі, такімі як DCS, PLC або платформы збору дадзеных. Распаўсюджаныя пратаколы ўключаюць Modbus, Ethernet/IP, 4–20 мА і OPC UA.
З практычнага пункту гледжання, нельга выпускаць з-пад увагі трываласць у суровых умовах і базавую кібербяспеку падлучаных сістэм, асабліва на лічбава інтэграваных заводах.
Карыстальніцкі інтэрфейс таксама адыгрывае важную ролю ў паўсядзённай працы. Зразумелыя дысплеі, простыя элементы кіравання, рэгістрацыя дадзеных, магчымасці экспарту і дыстанцыйны маніторынг могуць значна палепшыць зручнасць выкарыстання.
Толькі кошт — гэта не тая лічба, якую спаганяюць з кліента. Агульны кошт складаецца з абсталявання для аналізу, абсталявання для адбору проб і ўстаноўкі. Найважнейшым паказчыкам з'яўляецца агульны кошт валодання (TCO).
Агульны кошт валодання ўключае кошт расходных матэрыялаў (фільтры, лямпы, датчыкі і рэагент) і калібровачнага газу. Агульны кошт валодання ўключае кошт кантрактаў на тэхнічнае абслугоўванне, кошт энергіі і выдаткі, звязаныя з прастоям абсталявання для тэхнічнага абслугоўвання (абслугоўванне або раптоўны выхад абсталявання з ладу).
Часта канчатковы кошт няправільнага аналізу значна перавышае разліковы кошт. Неэфектыўныя працэсы з-за нізкай якасці вымярэнняў могуць азначаць штрафы з боку рэгулятараў і праблемы бяспекі. Гэта ператварае працэс выбару аналізатара ў важнае рашэнне па кіраванні рызыкамі, а не ў чыста тэхнічнае.
Роля пастаўшчыка часта недаацэньваецца, але пасля ўстаноўкі яна становіцца надзвычай важнай. Добрая тэхнічная падтрымка і добра структураваная адукацыйная праграма для аператараў і абслугоўваючага персаналу дапамагаюць забяспечыць эфектыўнасць сістэмы з цягам часу. Гэта дапаўняецца зніжэннем доўгатэрміновай эксплуатацыйнай рызыкі дзякуючы даступнасці дэталяў і падтрымцы прыкладанняў.
Яшчэ адзін важны фактар — гэта здольнасць сістэмы маштабавацца. З цягам часу змяняюцца і працэсы, і правілы ў прамысловай сферы. Сістэма аналізатара таксама павінна быць здольнай адаптавацца да змен. Правільная сістэма можа гарантаваць, што патрэбы працэсу будуць пастаянна развівацца, маючы модульную канструкцыю, наладжвальныя і гнуткія налады, а таксама пастаянна абнаўляльнае праграмнае забеспячэнне.
Большасць сістэм аналізу газу аптымізуюцца для аналізатараў, а сістэма адбору проб лічыцца другаснай. Гэта практычна адна з прычын большасці памылак вымярэнняў. Нават на высокапрадукцыйны аналізатар нельга спадзявацца на дакладнасць і дакладнасць вымярэнняў, калі проба газу не паступае ў аналізатар у чыстым, стабільным і, самае галоўнае, прадстаўнічым стане рэальнага працэсу.
Сістэма адбору проб павінна быць распрацавана такім чынам, каб газ, які паступае ў аналізатар, не ўтрымліваў скажэнняў, выкліканых забруджваннем тэхналагічнага газу, кандэнсацыяй і/або ваганнямі ціску. У большасці выпадкаў у прамысловасці якасць сістэмы адбору проб мае большы ўплыў на дакладнасць вымярэнняў, чым тэхналогія аналізатара.
Тыповая сістэма адбору проб газу складаецца з некалькіх узаемазвязаных кампанентаў, кожны з якіх адыгрывае пэўную ролю ў падтрыманні цэласнасці пробы:
Кожны элемент працуе разам, каб захаваць хімічны склад і фізічны стан узору ад здабывання да вымярэння.
Існуе мноства прамысловых прыкладаў, якія паказваюць, як выбар найлепшага газааналізатара з мноства даступных варыянтаў аптымізаваны дзякуючы веданню патрабаванняў галіны. Напрыклад, патрабаванні да адпаведнасці нарматыўным патрабаванням, хуткасці падачы газу, дакладнасці, трываласці і тэрміну службы будуць вызначаць адказ на выбар газааналізатара.
Пры маніторынгу выкідаў выкананне дадзеных правілаў мае першараднае значэнне. Сістэмы павінны адпавядаць умовам вымярэння газавых выкідаў NOx, SO₂, CO, CO₂, O₂ пры ўмове газавых патокаў, якія маюць высокія тэмпературы і высокае ўтрыманне часціц.
Распаўсюджанай мерай вырашэння гэтай праблемы з'яўляецца выкарыстанне газавага аналізу з выкарыстаннем ІЧ-спектраскапіі з перапрацоўкай Фур'е і/ці недзір-дыяпазону (NDIR), а пры вымярэнні лятучых арганічных злучэнняў (VOC) выкарыстоўваецца плазменна-ізаляцыйны детектор (FID). Калі гаворка ідзе пра заводы па перапрацоўцы адходаў у энергію і спальванні адходаў, выкарыстанне CEMS з выкарыстаннем ІЧ-спектраскапіі з перапрацоўкай Фур'е з'яўляецца найлепшым рашэннем, паколькі яны забяспечваюць адзінае рашэнне для шматкампанентнага вымярэння і забяспечваюць неабходную дакладнасць для адпаведнасці патрабаванням.
У гэтым раздзеле разглядаюцца розныя аспекты рэгулятыўных патрабаванняў. Вымяраюцца не толькі выкіды на адпаведнасць, але і ўздзеянне розных аперацый, якое пасля гэтага змяншаецца шляхам аптымізацыі розных аперацый.
У перапрацоўчай прамысловасці існуе патрэба ў хуткім і дакладным кантролі вытворчасці. Важнасць гэтага кантролю вельмі высокая, калі гаворка ідзе пра тэхналагічны газ. Гэтая стабільнасць, а таксама надзейнасць сістэмы маюць першараднае значэнне і захоўваюцца на працягу ўсяго працэсу.
У сувязі з гэтым выкарыстанне NDIR, TCD, тэхналагічнага газавага храматографа і/або мас-спектрометрыі вызначаецца складанасцю працэсу. Напрыклад, пры вытворчасці этылену тэхналагічны газавы храматограф звычайна выкарыстоўваецца для кантролю чысціні прадукту і наступнага кіравання працэсам у контуры кіравання.
У сістэмах бяспекі хуткасць і надзейнасць маюць вырашальнае значэнне. Мэта складаецца ў тым, каб прафілактычна дыягнаставаць аварыі шляхам ранняга выяўлення небяспечных лёгкаўзгаральных або таксічных газаў.
У асноўным выкарыстоўваюцца электрахімічныя датчыкі, каталітычныя дэтэктары з шарыкамі і сістэмы на аснове NDIR у залежнасці ад тыпу газу. Калі хуткае рэагаванне, сігналізацыя і адпаведнасць патрабаванням бяспекі неабходныя для сітуацыі з абмежаванай прасторай, то партатыўны электрахімічны аналізатар, безумоўна, з'яўляецца выдатным варыянтам.
Паколькі бяспека мае першараднае значэнне, стандартныя палажэнні аб сертыфікацыі ATEX, UL або CSA для небяспечных зон абавязковыя для сцэнарыяў працы ў замкнёнай прасторы.
Што тычыцца высокаадчувальных прылад для адсочвання забруджвальных рэчываў, пры праектаванні разглядаецца магчымасць выкарыстання сістэм маніторынгу навакольнага асяроддзя для працяглых перыядаў працы без нагляду.
У залежнасці ад мэтавага забруджвальніка звычайна выкарыстоўваюцца NDIR, FID і селектыўныя электрахімічныя датчыкі. Яны асабліва карысныя для прылад пастаяннага маніторынгу, такіх як у гарадской сетцы кантролю якасці паветра.
У навукова-даследчых і распрацоўчых работах універсальныя аналітычныя сістэмы, як правіла, неабходныя. Звычайна прымяненне ўключае аналіз складаных сумесяў, рэакцый або перадавых матэрыялаў.
Прыкладамі такіх аналітычных сістэм могуць служыць ГХ-МС, ІЧ-спектрометрыя з пераўтварэннем Фур'е або мас-спектрометрыя. ГХ-МС, напрыклад, у асноўным выкарыстоўваецца ў фармацэўтычных даследаваннях для аналізу шляхоў рэакцый, каб пацвердзіць існаванне прамежкавых прадуктаў рэакцый.
Як і ва ўсіх выпадках прымянення, змены аперацыйных мэтаў уплываюць на параметры выбару, аднак важна супаставіць магчымасці аналізатара з працэснымі ўмовамі мэтавага рынку, а не ўводзіць адвольныя рэкамендацыі.
Надзейны аналіз газу залежыць ад усіх трох кампанентаў, пералічаных у загалоўку раздзела: устаноўкі, каліброўкі і тэхнічнага абслугоўвання. Многія газааналізатары не могуць забяспечыць надзейны аналіз газу з-за праблем з устаноўкай, выкліканых механічнымі фактарамі і фактарамі навакольнага асяроддзя.
Правільная ўстаноўка ўплывае на прадукцыйнасць газавага аналізатара, забяспечваючы стабільнасць і дакладнасць аналізу. Аналізатар з правільнай каліброўкай не забяспечыць надзейны аналіз, калі ён усталяваны няправільна.
Каліброўка неабходная для падтрымання дакладнасці вымярэнняў на працягу ўсяго тэрміну службы аналізатара. Яна гарантуе, што паказанні застануцца ў адпаведнасці з вядомымі эталоннымі стандартамі.
Каліброўка нуля выконваецца з выкарыстаннем газу, які не ўтрымлівае вымернай колькасці мэтавага кампанента, напрыклад, азоту або чыстага прыборнага паветра. Гэта ўстанаўлівае базавую лінію сістэмы.
Для каліброўкі дыяпазону выкарыстоўваецца сертыфікаваны газ з вядомай канцэнтрацыяй мэтавага аналіту. У больш складаных умовах прымянення выкарыстоўваецца шматкропкавая каліброўка для павышэння дакладнасці ва ўсім дыяпазоне вымярэнняў, а не ў адной кропцы.
Належная дакументацыя таксама мае вырашальнае значэнне. Запісы каліброўкі павінны весціся з поўнай прасочвальнасцю, уключаючы падрабязную інфармацыю аб выкарыстаных калібровачных газах і стандартах іх сертыфікацыі. Гэта часта патрабуецца для адпаведнасці патрабаванням у рэгуляваных галінах прамысловасці.
Сістэму можна падтрымліваць устойлівай з дапамогай рэалізаванага графіка прафілактычнага тэхнічнага абслугоўвання. Звычайна гэта ўключае рэгулярную замену фільтраў, праверку ліній адбору проб, вымярэнне лямпаў або датчыкаў і праверку сістэмы для ацэнкі яе прадукцыйнасці ў адпаведнасці з рэкамендацыямі вытворцы.
Пры ліквідацыі непаладак неабходна звяртаць увагу на раннія прыкметы пагаршэння прадукцыйнасці. Гэта можа быць выяўляцца ў нестабільных паказаннях, дрэйфе сігналу або атрыманні нечаканых кодаў памылак. Карысна своечасова вырашаць гэтыя праблемы, каб пазбегнуць працяглых і памылковых збояў у працы сістэмы.
Прадукцыйнасць сістэмы можна палепшыць шляхам мадэрнізацыі. Гэтага можна дасягнуць з дапамогай новых праграмных прыкладанняў або новай прашыўкі. Абноўленыя сістэмы забяспечваюць новыя інтэрфейсы для інтэграцыі з сістэмамі кіравання.
У цэлым сістэма залежыць ад трывалай дысцыпліны пры ўсталёўцы, каліброўцы і прафілактычным абслугоўванні.
Выбар газааналізатара павінен улічваць адпаведнасць заканадаўчым патрабаванням, асабліва ў галінах, якія забяспечваюць выкананне рэгулятыўных мер па выкідах газаў, прафесійнай бяспецы і якасці прадукцыі. Абавязковыя структуры павінны быць выкананы, каб сістэма была прынята і эксплуатавалася законна і публічна кліентамі і/або рэгулюючымі аўдытарамі.
Розныя галіны рэгулююцца рознымі нарматыўнымі актамі, і аналізатар павінен адпавядаць гэтым патрабаванням з самага пачатку.
Аналізатар таксама павінен адпавядаць патрабаванням бяспекі, якасці і забеспячэння прадукцыйнасці, якія пацвярджаюць бяспеку і якасць.
Сертыфікаты для небяспечных зон: абсталяванне, якое выкарыстоўваецца ў месцах, дзе існуе рызыка выбуху або іншая патэнцыйна небяспечная зона, павінна адпавядаць стандартам ATEX, IECEx, UL і CSA. Гэтыя стандарты вызначаюць прыдатнасць абсталявання для пэўных зон, падраздзяленняў і груп газаў.
Сістэмы кіравання якасцю: ISO 9001 тычыцца вытворчасці прадукцыі на прымальным узроўні якасці вытворчасці. ISO/IEC 17025 тычыцца калібровачных лабараторый і сертыфікуе надзейнасць вымераных значэнняў.
Стандарты вымярэнняў і аналізу: Стандарты аналізу газу, якімі могуць быць стандарты ASTM або ISO, вызначаюць прызнаныя стандарты для аналізу газу. Гэтыя стандарты спрыяюць узгодненасці аналітычных вынікаў і гарантуюць, што аналітычныя вынікі можна параўнаць у розных галінах аналізу газу і галінах прамысловасці. Адсочванне вынікаў да стандартаў на нацыянальным узроўні вымярэнняў з'яўляецца абавязковым для адпаведнасці стандартам.
Выберыце патрэбны газааналізатар, параўноўваючы не толькі тэхналогіі, але і мэтавыя газы, умовы навакольнага асяроддзя, цэласнасць сістэмы адбору проб і адпаведныя сертыфікаты (EPA, ATEX, ISO).