Современные технологии мониторинга качества воздуха

На газоперерабатывающем предприятии концентрацию метана могут контролировать в процентах от нижнего концентрационного предела распространения пламени, а содержание сероводорода в рабочей зоне - в ppm. Это разные задачи, требующие соответствующих измерительных приборов. Для непрерывного наблюдения за составом воздуха на производственных объектах применяют стационарные газоанализаторы, которые передают данные о концентрации определённых газов и помогают вовремя обнаруживать опасные отклонения.

Один прибор не измеряет все газы одинаково

Выбор газоанализатора начинается с определения вещества, которое необходимо обнаруживать. Для метана и других горючих газов используют, в частности, каталитические и инфракрасные сенсоры. Каталитический датчик определяет горючий газ по изменению характеристик чувствительного элемента при его окислении. Инфракрасный анализатор измеряет поглощение излучения газом на определённых длинах волн. У этих методов разные условия применения и ограничения: например, каталитическим сенсорам необходим кислород для работы, а инфракрасный датчик не подходит для обнаружения каждого вида горючего газа.

Для токсичных веществ часто применяют электрохимические сенсоры. Они используются для контроля таких газов, как оксид углерода, сероводород и хлор, если конкретный датчик рассчитан на соответствующее вещество. Летучие органические соединения могут измеряться фотоионизационными детекторами (ФИД). Однако ФИД не определяет автоматически концентрацию каждого отдельного соединения в смеси: результат зависит от характеристик прибора и калибровки.

ppm, мг/м³ и % НКПР - в чём разница

Результаты измерений могут отображаться в разных единицах. ppm означает количество частей газа на миллион частей газовой смеси. мг/м³ показывает массовую концентрацию вещества в единице объёма воздуха. Пересчёт между этими единицами зависит от молярной массы газа, температуры и давления.

Для контроля взрывоопасности применяют также % НКПР - процент от нижнего концентрационного предела распространения пламени. Например, показание 10 % НКПР означает, что измеренная концентрация составляет десятую часть этого предела для соответствующего газа. Это не означает, что содержание газа в воздухе равно 10 % по объёму.

Выбор единиц связан с целью измерения. При оценке воздействия токсичных веществ на персонал обычно ориентируются на массовую концентрацию или ppm и сопоставляют показания с установленными нормативами. Для обнаружения риска воспламенения используют приборы и диапазоны, предназначенные для контроля горючих газов.

Где устанавливают стационарные газоанализаторы

На объектах нефтегазовой отрасли датчики размещают с учётом возможных мест утечки: возле технологических соединений, насосного и компрессорного оборудования, газовых коллекторов. В котельных контролируют параметры, связанные с работой газового оборудования и процессами горения. На химических производствах набор измеряемых веществ зависит от применяемого сырья и технологических операций.

Расположение датчиков нельзя выбирать только по принципу «газ легче или тяжелее воздуха». Учитывают вентиляцию, движение воздушных потоков, температуру, конструкцию помещения и вероятные точки выхода вещества. Для наружных установок важны погодные условия, а для пыльных или влажных зон - допустимые условия эксплуатации прибора.

На крупных объектах датчики подключают к контроллеру или системе диспетчеризации. При достижении заданной уставки система может включать звуковую и световую сигнализацию, передавать сообщение оператору или запускать предусмотренный проектом защитный алгоритм. Такие действия должны быть согласованы с технологическим процессом и требованиями промышленной безопасности.

Для предприятий, работающих с природным газом, нефтепродуктами и химическими веществами, подбор оборудования начинается с перечня контролируемых газов, требуемых диапазонов измерения и условий установки. Специалисты рассматривают решения для контроля состава воздуха; перед выбором конкретного прибора необходимо уточнить измеряемые компоненты, принцип действия сенсора и совместимость с системой управления объекта.