Газоанализатор оксидов азота (NO, NO₂, NOₓ)
NLA-20
Газоанализатор NLA-20 предназначен для непрерывных автоматических измерений объёмной доли или массовой концентрации оксида азота (NO), диоксида азота (NO₂) и суммы оксидов азота (NOₓ) в пересчёте на NO₂ в атмосферном воздухе, воздухе рабочей зоны и технологических газовых смесях, а также в системах контроля промышленных выбросов при использовании системы разбавления пробы.
Принцип действия — газофазная хемилюминесценция: регистрируется свечение, возникающее при реакции NO с озоном от встроенного генератора. NO₂ определяется после восстановления до NO на молибденовом конвертере. Прибор выполняет непрерывную самодиагностику, автоматически корректирует темновой ток ФЭУ и сохраняет данные во внутренней памяти.
Диапазон измерений NO, NO₂: от 0 до 20 млн-1. Предел основной погрешности: ±15 %. Межповерочный интервал — 1 год. Средний срок службы — не менее 10 лет.
Назначение
Газоанализатор NLA-20 предназначен для непрерывных автоматических измерений объёмной доли или массовой концентрации оксида азота (NO), диоксида азота (NO₂) и суммы оксидов азота (NOₓ) в пересчёте на NO₂ в атмосферном воздухе, в воздухе рабочей зоны и в технологических газовых смесях, а также в системах контроля промышленных выбросов при использовании системы разбавления пробы.
Области применения:
- системы контроля качества окружающего воздуха;
- системы непрерывного контроля выбросов;
- обнаружение источников загрязнения окружающей среды;
- оценка влияния погодных условий на загрязнение окружающей среды;
- контроль NO, NO₂, NOₓ в целях безопасности.
Прибор работает автономно или в составе системы; предусмотрена настольная и стоечная установка.
Принцип измерения
Метод — газофазная хемилюминесценция. В реакционную камеру подаются проба и озон от встроенного генератора. Реакция протекает в две стадии:
- NO + O₃ → NO₂* + O₂;
- NO₂* → NO₂ + hν — переход возбуждённых молекул в основное состояние с излучением в диапазоне 600–3200 нм (максимум при 1200 нм).
Излучение регистрирует фотоэлектронный умножитель (ФЭУ); перед ним установлен полосовой оптический фильтр 650 нм для подавления фоновых помех.
Для определения NO₂ поток пробы делится на два канала. В первом измеряется концентрация NO, во втором — суммарная концентрация NOₓ после восстановления NO₂ до NO на молибденовом конвертере при 320 °C (3NO₂ + Mo → 3NO + MoO₃). Концентрация диоксида азота вычисляется как разность: C(NO₂) = C(NOₓ) − C(NO).
Путь пробы
Проба проходит входной пылевой фильтр и через трёхходовой клапан поступает в прибор, где делится на канал NO и канал NOₓ (через конвертер). Озон вырабатывается встроенным генератором из осушенного и очищенного воздуха. После реакционной камеры газ проходит нейтрализатор озона; поток стабилизирует ограничитель, разрежение создаёт внешний вакуумный насос с сорбентом.
Каждые 30 минут анализатор автоматически контролирует и корректирует темновой ток ФЭУ: на это время поток пробы перенаправляется, подача озона прекращается.
При установке нуля и градуировке клапан переключается на канал «ПГС»; нулевой или градуировочный газ проходит тот же тракт. Перед подачей газа в анализатор необходимо устранить избыточное давление.
- Хемилюминесцентный метод измерения NO, NO₂ и NOₓ.
- Диапазоны измерений NO и NO₂ — от 0 до 20 млн-1.
- Единицы измерения: нмоль/моль (ppb), мкмоль/моль (ppm), мкг/м³, мг/м³.
- Молибденовый конвертер NO₂ → NO с термостабилизацией 320 °C.
- Встроенный генератор озона.
- Автоматическая коррекция темнового тока ФЭУ каждые 30 минут.
- Непрерывная самодиагностика с сигнализацией о неисправностях.
- Оптимизированное время отклика благодаря адаптивной фильтрации сигнала.
- Измерения продолжаются во время работы оператора с меню прибора.
- Цветной 7-дюймовый сенсорный экран.
- Архив измерений с интервалами 1 мин, 5 мин и 1 ч, журналы градуировок и аварий; экспорт на USB-накопитель.
- Интерфейсы RS-232, RS-485, Ethernet (опция); цифровые выходы состояния.
- Настольная или стоечная установка.
- Средняя наработка до отказа — не менее 24 000 ч, средний срок службы — не менее 10 лет.
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Диапазон измерений NO, NOₓ | от 0,0 до 20,0 млн-1 (от 0 до 26 мг/м³) |
| Диапазон измерений NO₂ | от 0,0 до 20,0 млн-1 (от 0 до 41 мг/м³) |
| Единицы измерения | нмоль/моль (ppb), мкмоль/моль (ppm), мкг/м³, мг/м³ |
| Предел допускаемой основной приведённой погрешности NO, NOₓ (в пересчёте на NO₂) в диапазоне 0,0–0,025 мг/м³ | ±15 % |
| Предел допускаемой основной относительной погрешности NO, NOₓ (в пересчёте на NO₂) в диапазоне 0,025–26,0 мг/м³ | ±15 % |
| Предел допускаемой основной приведённой погрешности NO₂ в диапазоне 0,0–0,040 мг/м³ | ±15 % |
| Предел допускаемой основной относительной погрешности NO₂ в диапазоне 0,040–41,0 мг/м³ | ±15 % |
| Температура окружающей среды | от +5 до +40 °C |
| Относительная влажность | от 0 до 95 %, без конденсации |
| Атмосферное давление | от 80 до 106,7 кПа |
| Размеры (Д × Ш × В) | 635 × 430 × 178 мм |
| Масса анализатора | не более 16,0 кг |
| Масса внешнего насоса | не более 5,0 кг |
| Электропитание | 230 В ±10 %, 50 ±1 Гц |
| Номинальная мощность | 400 Вт |
| Средний срок службы | не менее 10 лет |
| Средняя наработка до отказа | не менее 24 000 ч |
| Межповерочный интервал | 1 год |
Номинальные рабочие параметры
| Параметр | Номинальное значение |
|---|---|
| Расход пробы | 700 ± 150 см³/мин |
| Температура в ячейке | 50 ± 1 °C |
| Давление в ячейке | < 0,48 бар |
| Давление пробы | 0,79–1,01 бар |
| Температура ФЭУ | 6–9 °C |
| Температура конвертера | 320 ± 2 °C |
| Температура корпуса | 10–40 °C |
Передняя панель
На передней панели расположены цветной сенсорный экран для ввода и отображения информации и кнопка включения питания.
Задняя панель
| Элемент | Назначение |
|---|---|
| Сброс | Штуцер ¼″ для подключения сброса |
| Вход нулевого воздуха / градуировочного газа | Штуцер ¼″ для подключения к динамическому калибратору |
| Вход пробы | Штуцер ¼″ для пробы |
| Вход воздуха | Подача осушенного воздуха в генератор озона |
| Входной фильтр | Очистка пробы от механических частиц |
| Вентилятор | Охлаждение внутренних компонентов |
| Разъём питания | Подключение кабеля питания |
| RS-232, RS-485, RJ45 (Ethernet) | Передача данных |
| Цифровые выходы, аналоговые выходы, цифровые входы | Зарезервированы |
Внутреннее устройство
| Узел | Назначение |
|---|---|
| Модуль ФЭУ | Регистрация интенсивности хемилюминесцентного излучения |
| Реакционная камера | Герметичный объём для смешения пробы с озоном и регистрации хемилюминесценции |
| Генератор озона | Генерация озона высокой концентрации |
| Молибденовый конвертер | Конверсия NO₂ в NO для измерения суммарного NOₓ |
| Мембранный осушитель | Удаление влаги из пробы и воздуха для генератора озона |
| Осушитель воздуха | Сорбционная очистка и осушка воздуха для генератора озона |
| Осушитель озона | Удаление остаточной влаги мелкофракционным силикагелем |
| Датчик дифференциального давления | Измерение давления пробы |
| Выпускной коллектор | Сброс отработанных газов после анализа |
| Плата контроля температуры | Контроль температуры |
| Блок питания | Стабилизированные напряжения +24 В и +12 В |
| Материнская плата / плата клапанов | Сбор и обработка данных, управление клапанами и узлами контроля |
| Плата аналоговых / цифровых выходов | Каналы связи с внешними системами: управление, сигнализация, передача данных |
Плата цифрового интерфейса — модуль расширения материнской платы: выводит интерфейсы RS-232 и RS-485 и имеет 8 цифровых (релейных) выходов.
Внешний вакуумный насос с осушителем выполнен отдельным блоком и подключается к линии сброса.
Управление — с 7-дюймового цветного сенсорного экрана. После включения отображается экран измерения: строка состояния с датой и временем, текущие концентрации NO, NO₂, NOₓ, СКО и расход пробы.
Главный экран содержит четыре меню:
- ПОКАЗАНИЯ — экран текущих измерений.
- НАСТРОЙКИ: «ДИАГНОСТИКА» — рабочие параметры (интенсивность сигнала, температура и давление в реакционной камере, расход и давление газа, температура корпуса и др.); «ПАРАМЕТРЫ» — диапазон, единицы измерения, сглаживание, скользящее среднее, нижний и верхний пределы, порог, фильтр; «ТЕСТ» — проверка состояния отдельных компонентов.
- ДАННЫЕ: «ИЗМЕРЕНИЯ» — архив с интервалами 1 мин, 5 мин и 1 ч с экспортом на USB-накопитель (FAT32); «КАЛИБРОВКА» — история установок нуля и градуировок; «АВАРИИ» — журнал аварийных сигналов; «О СИСТЕМЕ» — версии ПО и аппаратной части, серийный номер.
- КАЛИБРОВКА: «НОЛЬ», «ШКАЛА», «ДАТЧИКИ».
Связь с внешними системами
- RS-232 (DB9, кроссовый кабель) — интерфейс по умолчанию;
- RS-485;
- Ethernet (RJ45);
- 8 цифровых (релейных) выходов на плате цифрового интерфейса.
По умолчанию результаты измерений передаются в млрд-1 (ppb).
Установка нуля
- Меню «КАЛИБРОВКА» → «НОЛЬ» → «СТАРТ», выбрать канал «ПРОБА» или «ПНГ/ПГС». Доступна автокалибровка нуля по встроенному фильтру нулевого воздуха.
- Через 1 минуту активируется клавиша «ВВОД». Дождаться стабилизации показаний (СКО ≤ 0,05) и нажать «ВВОД».
Время подачи нулевого газа рекомендуется не менее 10 минут.
Градуировка шкалы
- Меню «КАЛИБРОВКА» → «ШКАЛА» → «СТАРТ», выбрать канал «ПРОБА» или «ПНГ/ПГС».
- Ввести концентрацию ПГС в млрд-1 (ppb); рекомендуемая концентрация — 80 % диапазона измерений.
- При СКО ≤ 0,5 нажать «ВВОД».
- Проверить эффективность конверсии NO₂ → NO.
Эффективность конверсии NO₂ → NO
Эффективность определяется сравнением показаний NO₂ с известной концентрацией NO₂ в ПГС и вводится в меню «КАЛИБРОВКА» → «ДАТЧИКИ». Из-за адсорбционной активности NO₂ газ подают не менее 30–60 минут. При эффективности ниже 50 % конвертер подлежит замене.
Калибровка датчиков
В меню «ДАТЧИКИ» калибруются датчики давления и расхода по показаниям аттестованных эталонных средств измерений.
Периодичность и поверка
- Градуировка — раз в 2 недели в первые три месяца эксплуатации, далее не реже 1 раза в месяц.
- В передвижных лабораториях — перед каждым выездом.
- Межповерочный интервал — 1 год. Контроль работоспособности — по методике поверки 91441-24.
Для градуировки рекомендуется использовать динамический калибратор совместно с генератором нулевого воздуха.
| Работа | Периодичность |
|---|---|
| Градуировка | 1 месяц |
| Замена входного пылевого фильтра | 2 недели |
| Проверка оптических, электрических и газовых параметров | 2 недели |
| Проверка герметичности | 6 месяцев |
| Замена соленоидного клапана (тип 1) | 1 год |
| Замена мембранного осушителя | 1 год |
| Замена осушителей генератора озона | 6 месяцев |
| Замена осушителя ФЭУ | 1 год |
| Очистка ограничителя расхода | 1 год |
| Промывка светофильтра реакционной камеры | 6 месяцев |
| Замена внешних осушителей насоса и генератора озона | При изменении цвета силикагеля с синего на розовый |
| Проверка эффективности конверсии NO₂ → NO | По необходимости |
| Замена конвертера NO₂ | При эффективности конверсии < 50 % |
В запылённой среде, при наличии агрессивных компонентов или химически активных веществ в пробе обслуживание требуется чаще. Ресурс осушителей зависит от влажности воздуха.
Работы пользователя
- Замена входного фильтра (фторопласт, ⌀47 мм, поры 5 мкм) — в фильтродержателе на задней панели, пинцетом или в перчатках.
- Проверка параметров — в меню «ДИАГНОСТИКА», сравнение с номинальными значениями.
- Проверка герметичности — вход пробы закрывается заглушкой ¼″, расход в течение 60 с должен быть ниже 50 см³/мин.
- Замена или регенерация индикаторного силикагеля во внешних осушителях (регенерация — по ГОСТ 8984-75).
Работы, требующие вскрытия корпуса, выполняет сервисная служба.
Аварийные сигналы
| Код | Неисправность | Возможная причина |
|---|---|---|
| 21 | Температура корпуса вне допустимых пределов | Температура в помещении вне диапазона 20 ± 5 °C; неисправен вентилятор; заблокировано вентиляционное отверстие |
| 25 | Температура конвертера вне допустимых пределов | Температура в помещении вне диапазона 20 ± 5 °C; неисправен конвертер или термопара |
| 26 | Температура ФЭУ вне допустимых пределов | Температура в помещении вне диапазона 20 ± 5 °C; неисправен модуль охлаждения ФЭУ или термодатчик |
| 27 | Температура в реакционной камере вне допустимых пределов | Неисправна термопара PT100 или её контакты; расход пробы вне пределов; нарушена герметичность |
| 31 | Давление пробы вне допустимых пределов | Отклонение давления на входе; неисправен датчик давления; заблокирован вход пробы |
| 32 | Давление в реакционной камере вне допустимых пределов | Заблокирован сброс через внешний насос; неисправен датчик давления или насос |
| 41 | Расход пробы вне допустимых пределов | Неисправен внешний насос; засорён пылевой фильтр; неисправен датчик расхода или материнская плата; заблокирован ограничитель потока |
| 54 | Темновой ток ФЭУ вне допустимых пределов | Отклонение давления в реакционной камере; загрязнение ФЭУ; влага или утечка света в блоке детектирования; неисправен модуль ФЭУ |
| 55 | Ошибка градуировки | Неверно задана концентрация ПГС; дрейф из-за долгого отсутствия градуировки — провести градуировку |
| 61 | Ошибка ЭСППЗУ | Неисправна материнская плата |
| 74 | Ошибка чтения-записи SD-карты | SD-карта неисправна или не установлена |
| Наименование | Обозначение | Количество |
|---|---|---|
| Газоанализатор | NLA-20 | 1 шт. |
| Комплект ЗИП | — | по заказу |
| Руководство по эксплуатации | — | 1 экз. |
| Паспорт | — | 1 экз. |
Состав комплекта ЗИП определяется при заказе. В базовую поставку входит комплект из 25 фторопластовых фильтров ⌀47 мм с размером пор 5 мкм; один фильтр установлен в прибор на заводе.
Расходные материалы: входные пылевые фильтры, мембранный осушитель, осушители генератора озона, комплект осушителя ФЭУ, индикаторный силикагель для внешних осушителей, соленоидные клапаны (тип 1), конвертер NO₂.