Газоанализатор оксидов азота и аммиака (NOₓ, NH₃)
NLA-25
Газоанализатор NLA-25 предназначен для непрерывных автоматических измерений объёмной доли или массовой концентрации оксида азота (NO), диоксида азота (NO₂), суммы оксидов азота (NOₓ) в пересчёте на NO₂ и аммиака (NH₃) в атмосферном воздухе, воздухе рабочей зоны и технологических газовых смесях, а также в системах контроля промышленных выбросов при использовании системы разбавления пробы.
Метод — газофазная хемилюминесценция реакции NO с озоном. NO₂ восстанавливается до NO на молибденовом конвертере, аммиак окисляется до NO во внешнем высокотемпературном блоке конверсии. За один цикл 46 с прибор последовательно измеряет NO, NOₓ и общий азот и вычисляет концентрации NO₂ и NH₃.
Диапазоны измерений: NO, NO₂ — от 0 до 20 млн-1, NH₃ — от 0 до 4 млн-1 (до 3 мг/м³). Предел основной погрешности: ±15 %. Межповерочный интервал — 1 год.
Назначение
Газоанализатор NLA-25 предназначен для непрерывных автоматических измерений объёмной доли или массовой концентрации оксида азота (NO), диоксида азота (NO₂), суммы оксидов азота (NOₓ) в пересчёте на NO₂ и аммиака (NH₃) 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 и NH₃ в целях безопасности.
Прибор работает автономно или в составе измерительной системы; предусмотрена настольная и стоечная установка. Комплекс состоит из измерительного блока, внешнего блока конверсии NH₃ и внешнего насоса.
Принцип измерения
Метод — газофазная хемилюминесценция. В реакционной камере NO реагирует с озоном от встроенного генератора:
- NO + O₃ → NO₂* + O₂;
- NO₂* → NO₂ + hν — излучение в диапазоне 600–3200 нм с максимумом при 1200 нм.
Излучение регистрирует фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) через полосовой оптический фильтр 650 нм.
- NO₂ восстанавливается до NO на молибденовом конвертере при 320 °C (3NO₂ + Mo → 3NO + MoO₃); C(NO₂) = C(NOₓ) − C(NO).
- NH₃ каталитически окисляется кислородом до NO в высокотемпературном конвертере (4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O). Концентрация аммиака равна разности общего азота и суммы оксидов азота: C(NH₃) = C(Nₓ) − C(NOₓ).
Цикл измерения
Проба проходит входной фильтр и клапан ЭМК1. Один цикл длится 46 с:
- 12 с — проба поступает в реакционную камеру напрямую (NO);
- 12 с — через конвертер NO₂ (NOₓ);
- 22 с — через внешний конвертер аммиака (общий азот Nₓ).
После камеры газ очищается от озона в деструкторе и откачивается внешним насосом 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 ЭМК1 переключается на канал «ПГС»; перед подачей газа необходимо устранить избыточное давление.
- Измерение NO, NO₂, NOₓ и NH₃ одним прибором.
- Хемилюминесцентный метод с конверсией NO₂ и NH₃ в NO.
- Диапазоны: NO и NO₂ — до 20 млн-1, NH₃ — до 4 млн-1.
- Единицы измерения: мкг/м³, мг/м³, нмоль/моль (ppb), мкмоль/моль (ppm).
- Внешний блок конверсии NH₃ с рабочей температурой 650–800 °C.
- Молибденовый конвертер NO₂ с термостабилизацией 320 °C.
- Встроенный генератор озона и деструктор 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.
- Средняя наработка до отказа — не менее 24 000 ч, средний срок службы — не менее 10 лет.
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Диапазон измерений NO, NOₓ (в пересчёте на NO₂) | от 0,0 до 26,0 мг/м³ (от 0,0 до 20,0 млн-1) |
| Диапазон измерений NO₂ | от 0,0 до 41,0 мг/м³ (от 0,0 до 20,0 млн-1) |
| Диапазон измерений NH₃ | от 0,0 до 3,0 мг/м³ (от 0 до 4 млн-1) |
| Единицы измерения | мкг/м³, мг/м³, нмоль/моль (ppb), мкмоль/моль (ppm) |
| 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 % |
| Предел допускаемой основной приведённой погрешности NH₃ в диапазоне 0,00–0,04 мг/м³ | ±20 % |
| Предел допускаемой основной относительной погрешности NH₃ в диапазоне 0,04–3,0 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 измерительного блока (Д × Ш × В) | 635 × 430 × 178 мм |
| Размеры блока конвертера NH₃ (Д × Ш × В) | 220 × 430 × 178 мм |
| Масса | не более 20,0 кг |
| Масса внешнего насоса | не более 5,0 кг |
| Масса внешнего блока конвертера NH₃ | не более 9,4 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 NO₂ | 320 ± 2 °C |
| Температура конвертера NH₃ | 650–800 °C |
| Температура корпуса | 10–40 °C |
Состав
- Измерительный блок — на передней панели цветной сенсорный экран и кнопка включения питания.
- Внешний блок конверсии NH₃.
- Внешний вакуумный насос.
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 |
| К конвертеру NH₃ / от конвертера NH₃ | Подключение входа и выхода конвертера NH₃ фторопластовой трубкой ⌀¼″ |
| Входной фильтр | Очистка пробы от механических частиц |
| Вентилятор | Охлаждение внутренних компонентов |
| Разъём питания | Подключение кабеля питания |
| RS-232, RS-485, Ethernet | Передача данных |
| Релейные выходы, аналоговые выходы, цифровые входы | Зарезервированы |
Внутреннее устройство
| Узел | Назначение |
|---|---|
| Модуль ФЭУ | Измерение интенсивности хемилюминесценции |
| Сигнальная плата ФЭУ | Усиление и первичная обработка сигналов ФЭУ |
| Плата контроля температуры ФЭУ | Контроль температуры ФЭУ |
| 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 |
| Клапан NH₃ | Переключение подачи пробы на конвертер NH₃ |
| Клапан ПГС | Переключение между пробой и ПГС |
| Блок клапанов | Управление движением пробы |
| Датчики давления | Контроль давления |
| Выпускной коллектор | Сброс отработанных газов после анализа |
| Материнская плата | Сбор, обработка и управление данными |
| Плата управления клапанами и контроля температуры | Управление внутренними клапанами, контроль температуры |
| Плата аналоговых / цифровых выходов | Внешний интерфейс связи и управления |
| Блок питания | Питание 24 В / 12 В |
Плата цифрового интерфейса — модуль расширения материнской платы: выводит интерфейсы RS-232 и RS-485 и имеет 8 цифровых (релейных) выходов.
Управление — с 7-дюймового цветного сенсорного экрана. На экране измерения отображаются строка состояния с датой и временем, концентрации NH₃, Nₓ, NOₓ, NO и NO₂, 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».
- 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 NO в ПГС; рекомендуемая концентрация — 80 % диапазона измерений.
- При СКО ≤ 0,5 нажать «ВВОД».
- Проверить эффективность конверсии NO₂ → NO и NH₃ → NO.
Эффективность конверсии
Эффективность конверсии NO₂ и NH₃ определяется сравнением показаний прибора с известной концентрацией компонента в ПГС и вводится в меню «КАЛИБРОВКА» → «ДАТЧИКИ». Из-за высокой адсорбционной активности NO₂ и NH₃ газ подают не менее 30–60 минут. При эффективности ниже 50 % соответствующий 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 % |
| Проверка эффективности конверсии NH₃ → NO | По необходимости |
| Замена конвертера NH₃ | 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 измерительного блока или блока конверсии NH₃, 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-25 | 1 шт. |
| Комплект расходных материалов | — | по заказу |
| Руководство по эксплуатации | — | 1 экз. |
| Паспорт | — | 1 экз. |
Состав комплекта ЗИП определяется при заказе.
Расходные материалы: входные пылевые фильтры (фторопласт, ⌀47 мм, 5 мкм), мембранный осушитель, осушители генератора озона, комплект осушителя ФЭУ, индикаторный силикагель для внешних осушителей, соленоидные клапаны (тип 1), конвертеры NO₂ и NH₃.