Газоанализатор APNA-370

/Измерение NО, NO₂, NO_X и NH₃ в атмосферном воздухе/

NO NO₂ NO_x NH₃

Производство: Horiba, Япония.

Внесен в Государственный реестр средств измерений Российской Федерации под № 54532-13.

 

Назначение и область применения

Газоанализатор APNA-370, в зависимости от модификации, предназначен для измерения массовой концентрации или объемной доли NО, NO₂, NH₃ и определения расчетным методом NO_X в атмосферном воздухе и может применяться в передвижных и стационарных лабораториях экологического мониторинга атмосферы населенных мест и на границе санитарно-защитной зоны промышленных предприятий.

Конструкция и принцип действия

Газоанализатор представляет собой стационарный моно- или двухблочный, автоматический прибор непрерывного действия с принудительным отбором пробы с помощью встроенного побудителя расхода.
Газоанализатор выпускается в двух модификациях:
- APNA-370 - для измерения NO, NO₂ и расчета NO_x;
- APNA-370 NH₃ в комплекте с внешним конвертером CU-2 - для измерения NH₃ и расчета NO_Х.
На лицевой панели газоанализатора расположены органы управления, сенсорный графический жидкокристаллический дисплей, разъем для карты памяти типа CF, корпус основного фильтра, служебный последовательный порт.
На задней панели расположены последовательный порт ввода/вывода данных RS-232C, аналоговый выход (4-20) мА ил (0-20) мА (опционально) и порт Ethernet.

Принцип действия газоанализатора APNA-370 – хемилюминесцентный, основанный на нескольких химических реакциях, в результате которых молекулы NO₂ переходят в возбужденное состояние.
По мере возвращения возбужденных молекул к стабильному состоянию генерируется химическое излучение в диапазоне волн 600-3000 нм. Интенсивность этого излучения будет пропорциональна концентрации молекул NO. Путем измерения интенсивности излучения определяется концентрация NO в образце. Процесс восстановления приводит к переходу NO₂ в NO, концентрацию которого можно измерить. Таким образом, концентрация NO₂ определяется разностью между концентрацией NO при пропускании образца газа через преобразователь и концентрацией NO в ситуации, когда газ не пропускается через преобразователь.
В газоанализаторе APNA-370 используется метод перекрестной модуляции. Суть метода заключается в том, что концентрация целевого компонента рассчитывается из разности между сигналом, полученным от анализируемого газа, и сигналом, полученным от того же анализируемого газа, но без измеряемого компонента. Использование подобной методики позволяет свести к нулю влияние множества мешающих факторов для стабильной работы газоанализатора в течение длительных периодов времени.

На рисунке 1 представлена схема аналитического блока анализатора APNA-370.
Анализируемый газ делится на два равных потока. Первый поток через соленоидный клапан направляется в реакционную кювету. Второй поток направляется на конвертер NO₂ → NO (линия А) после чего через соленоидный клапан попадает в реакционную кювету, где происходит реакция с озоном. После реакции часть прореагировавшего газа направляется на линию С. В этом газе отсутствует измеряемый компонент (NO), так как он уже окислился избытком озона в реакционной камере. Клапаны переключаются каждые 0,75 секунды. Сначала линия В, затем линия А, затем линия С.
Расчет концентраций можно представить следующими выражениями NO = NO_B – NO_C, NO_x = NO_A – NO_C, NO₂ = NO_x – NO.

 

Рисунок 1. Схема аналитического блока газоанализатора APNA-370

Особенности модификации APNA-370 NH₃

В модификации APNA-370 NH₃ для измерения NH₃ используется внешний конвертер NH₃ (CU-2), конструктивно расположенный в отдельном корпусе. При этом анализируемый газ разделяется на два потока, первый направляется в конвертер NH₃, в котором происходит преобразование NH₃ в NO_X, а затем в газоанализатор, где происходит преобразование NO₂ в NO. Второй поток анализируемого газа напрямую направляется на газоанализатор, где происходит преобразование NO₂ в NO. Далее вычисляется разность концентраций NO. Полученные данные используются для расчета концентрации NH₃.

На рисунке 2 представлена схема аналитического блока анализатора APNA-370 NH₃ в комплекте с внешним конвертером NH₃.
На линию А подается: ∑NO=NO+NO₂, а на линию В: ∑NO=NO+NO₂+NH₃ из блока CU-2. После реакции часть прореагировавшего газа направляется на линию С. В этом газе отсутствует измеряемый компонент (NO), так как он уже полностью окислился в реакционной камере избытком озона (O₃). Клапаны переключаются каждые 0,75 секунды в следующем порядке: сначала линия В, затем линия А, после линия С. Расчет концентраций можно представить следующим выражениями C_NO+NO2=NO_A–NO_C, C_NO+NH3+NO2=NO_B-NO_C, C_NH3=C_NO+NH3+NO2-C_NO+NO2.

 

Рисунок 2. Схема аналитического блока газоанализатора APNA-370 NH₃ с внешним конвертером

Основные преимущества

Компактность и долговечность

Благодаря использованию в APNA-370 полупроводникового датчика обеспечивается  компактность и долгий срок службы прибора. 

Высокая чувствительность и стабильность измерений

В газоанализаторе применяется принцип двойной перекрестной модуляции потоков с использованием химической люминесценции в комбинации с референсным расчетным методом, что позволяет задействовать только один тип датчика и обеспечивает возможность проведения непрерывных измерений, а также их высокую чувствительность и стабильность.

Возможность долговременных измерений

В состав газоанализатора APNA-370 входит осушающий модуль с функцией автоматического восстановления, который обеспечивает подачу сухого воздуха, как источника озона. Это делает возможным проведение непрерывных измерений в течение длительного периода времени.

Дополнительные опции

Газоанализатор поставляется уже полностью готовым к работе. Однако для повышения удобства пользования и улучшения работы газоанализатора могут быть заказаны следующие дополнительные опции:

• Плата с Ethernet интерфейсом для доступа и управления анализатором через TCP / IP протокол.
• Плата аналоговых выходных сигналов(4-20) мА или (0-20) мА для подключения анализатора к аналоговым считывающим устройствам.
• Встроенный термостат для установки источника микропотока NO₂.
  Источник микропотока позволит контролировать работу газоанализатора (на месте и удаленно) без использования дорогостоящих поверочных газовых смесей. И только в случае обнаружения расхождений будет необходимо произвести проверку по калибровочному газу из баллона и внести поправки в показания источника микропотока или газоанализатора.
• Источник микропотока NO₂.
  Одного источника хватает на один год работы. Если газоанализатор на какое-то время отключается, необходимо извлечь источник и хранить его в холодном и тёмном месте, а после установки обратно заново откалибровать. В тех случаях, когда такая операция может требоваться часто, термостат может быть смонтирован снаружи прибора для удобства доступа.
• Отдельный вход для калибровочного газа с соответствующим соленоидным клапаном, обеспечивающим переключение между измеряемым / калибровочным газами. Для работы с газами без давления.
• Отдельный вход для калибровочного и нулевого газов с соответствующим соленоидным клапаном, обеспечивающим переключение между измеряемым / нулевым / калибровочным газами. Для работы с газами без давления.
• Ротаметр для контроля расхода на байпасе.
• Отдельный вход для калибровочного и нулевого газов с соответствующим соленоидным клапаном, обеспечивающим переключение между измеряемым / нулевым / калибровочным газами. Для работы с газами под давлением 0,5 бар. Со встроенным расходомером на байпасе и тревожной сигнализацией.