Назначение и роль газоанализаторов в химической промышленности
Газоаналитическое оборудование представляет собой средства измерений, предназначенные для определения количественного и качественного состава газовых сред в производственных помещениях и технологических линиях. На химических предприятиях эти устройства выполняют критически важные функции обеспечения промышленной безопасности путем раннего обнаружения утечек токсичных и взрывоопасных веществ.
Основными задачами систем газового анализа являются непрерывный мониторинг атмосферы производственных зон, контроль технологических параметров процессов синтеза и переработки, а также предотвращение аварийных ситуаций. Приборы фиксируют превышение предельно допустимых концентраций и формируют управляющие сигналы для автоматических систем противоаварийной защиты.
Согласно требованиям технических регламентов Таможенного союза ТР ТС 012/2011 о безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах и федеральных норм промышленной безопасности, применение газоанализаторов является обязательным на объектах с использованием горючих и токсичных газов. Приборы должны соответствовать ГОСТ 13320-81, ГОСТ Р 52350.29.1-2010 и другим актуальным стандартам системы обеспечения единства измерений.
Типы газоанализаторов по принципу действия
Электрохимические анализаторы основаны на процессе электролиза в специальной ячейке с рабочим и вспомогательным электродами, погруженными в электролит. При контакте с определяемым газом происходит окислительно-восстановительная реакция, генерирующая электрический ток, пропорциональный концентрации. Эти приборы применяются для измерения токсичных газов: сероводорода, оксида углерода, оксидов азота, аммиака и кислорода. Средний срок службы электрохимических сенсоров составляет от девяти до тридцати шести месяцев в зависимости от типа определяемого газа и условий эксплуатации. Сенсоры кислорода имеют наименьший ресурс от одного года до трех лет, датчики токсичных газов работают до четырех лет в благоприятных условиях.
Оптико-абсорбционные газоанализаторы работают на принципе избирательного поглощения инфракрасного или ультрафиолетового излучения молекулами определяемого компонента. Метод обеспечивает высокую избирательность и стабильность измерений благодаря отсутствию расходования химических реагентов. Инфракрасные приборы широко применяются для анализа диоксида углерода, метана, углеводородов и аммиака. Ультрафиолетовые анализаторы используются для детектирования оксидов азота, диоксида серы и сероводорода в следовых концентрациях.
Термокаталитические датчики измеряют тепловой эффект при каталитическом окислении горючих газов на нагретой платиновой нити. Приборы этого типа применяются преимущественно для контроля взрывоопасных концентраций углеводородов, водорода и других горючих веществ. Измерение ведется в процентах от нижнего концентрационного предела распространения пламени согласно требованиям ГОСТ Р 52350.29.1-2010.
Термомагнитные анализаторы используют уникальное свойство кислорода обладать значительной магнитной восприимчивостью по сравнению с другими газами атмосферы. Метод позволяет проводить селективные измерения содержания кислорода без применения расходных материалов и с длительным сроком эксплуатации датчиков более пяти лет.
Метрологическое обеспечение и калибровка
Калибровка газоанализаторов представляет собой комплекс операций по настройке показаний прибора с использованием поверочных газовых смесей с аттестованными значениями концентраций. Процедура включает корректировку нулевых показаний при подаче чистого газа-носителя и настройку чувствительности по эталонным смесям известного состава, хранящимся в баллонах под давлением.
Поверочные газовые смеси изготавливаются в соответствии с требованиями ГОСТ 8.578-2014 и актуализированной государственной поверочной схемой, утвержденной Приказом Росстандарта от 31.12.2020 № 2315. Смеси классифицируются по разрядам точности: нулевой, первый и второй разряды. Для калибровки применяются смеси нулевого и первого разрядов с относительной погрешностью аттестованных значений не более одного-двух процентов. Баллоны с поверочными смесями должны храниться при температуре от минус десяти до плюс тридцати градусов Цельсия.
Периодичность калибровки устанавливается внутренними регламентами предприятия с учетом рекомендаций производителя оборудования и условий эксплуатации. Стандартная периодичность составляет шесть месяцев для приборов, работающих в нормальных условиях. При эксплуатации в агрессивных средах, повышенной запыленности или при воздействии высоких концентраций определяемых компонентов калибровку проводят ежеквартально или чаще.
Поверка является формальной процедурой подтверждения соответствия метрологических характеристик требованиям нормативных документов на средства измерений. Первичная поверка проводится после изготовления или капитального ремонта, периодическая выполняется с межповерочным интервалом один год аккредитованными метрологическими службами. По результатам поверки выдается свидетельство с внесением данных в федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений в соответствии с Федеральным законом от 26.06.2008 № 102-ФЗ.
Техническое обслуживание газоаналитического оборудования
Регламентное техническое обслуживание является необходимым условием обеспечения стабильной работы газоаналитических систем между поверками. Ежесменный контроль включает визуальный осмотр приборов, проверку индикации и световой сигнализации, а также функциональное тестирование с помощью переносных газоанализаторов или поверочных газовых смесей. Результаты ежесменных проверок фиксируются в журналах эксплуатации оборудования.
Ежеквартальное техническое обслуживание выполняется специалистами службы контрольно-измерительных приборов и автоматики и включает очистку или замену фильтрующих элементов пробоотборных систем, проверку герметичности газовых каналов и соединений, диагностику работоспособности датчиков и измерительных блоков, контроль производительности пробоотборных насосов. При обнаружении неисправностей проводится ремонт с заменой дефектных узлов и последующей калибровкой.
Электрохимические сенсоры имеют ограниченный ресурс работы и подлежат замене по мере исчерпания срока службы или при выявлении метрологических отказов. Признаками необходимости замены являются увеличение времени отклика более нормируемых значений, значительный дрейф показаний, невозможность калибровки в пределах допустимых погрешностей. Сенсоры кислорода требуют замены через один-три года эксплуатации, датчики токсичных газов служат до четырех лет. Замена сенсоров проводится с последующей обязательной калибровкой и проверкой работоспособности всех функций прибора.
Проверка герметичности газовых каналов и пробоотборных линий выполняется с периодичностью один раз в шесть месяцев с использованием мыльных растворов или специализированных течеискателей. Особое внимание уделяется фланцевым и резьбовым соединениям, сальниковым уплотнениям запорной арматуры и местам врезки датчиков в технологические линии. Обнаруженные негерметичности подлежат немедленному устранению.
Нормативная база и требования безопасности
Проектирование и эксплуатация систем газового контроля регламентируются комплексом государственных стандартов и федеральных норм промышленной безопасности. ГОСТ 13320-81 устанавливает общие технические условия на промышленные автоматические газоанализаторы, включая требования к метрологическим характеристикам, конструкции, условиям применения и маркировке.
ГОСТ Р 52350.29.1-2010 определяет технические требования и методы испытаний газоанализаторов горючих газов, предназначенных для работы во взрывоопасных средах. Стандарт устанавливает виды взрывозащиты, степени защиты корпусов по классификации IP и требования к маркировке оборудования в соответствии с техническим регламентом Таможенного союза ТР ТС 012/2011.
ГОСТ Р 52350.29.2-2010 содержит руководство по выбору, установке, применению и техническому обслуживанию газоанализаторов горючих газов и кислорода. Документ регламентирует размещение датчиков с учетом плотности определяемых газов относительно воздуха, параметров воздухообмена и специфики технологических процессов на конкретном объекте.
ГОСТ Р 50759-95 распространяется на газоанализаторы для контроля промышленных и транспортных выбросов и устанавливает классификацию по способу установки, числу измеряемых компонентов, метрологические и технические характеристики. Федеральный закон от 26.06.2008 № 102-ФЗ регламентирует обеспечение единства измерений и устанавливает обязательность поверки средств измерений, применяемых в области государственного регулирования, включая промышленную безопасность и охрану окружающей среды.
