Генератор газовых смесей (разбавление ПГС, O₃, NO₂)
NLA-80
Генератор газовых смесей NLA-80 готовит поверочные и калибровочные газовые смеси в воздухе или азоте. Его применяют как рабочий эталон 1-го разряда для испытаний в целях утверждения типа, поверки и калибровки газоанализаторов, газосигнализаторов, хроматографов и газоаналитических систем: в экологическом мониторинге, аналитических лабораториях и метрологических службах.
Прибор работает в трёх режимах: динамическое разбавление ПГС, генерация озона с контролем встроенным фотометром и газофазное титрование для получения NO₂. Блок клапанов, регуляторы расхода газа, камера смешения, генератор озона и фотометр размещены в одном корпусе, а управляют прибором с цветного сенсорного дисплея.
Коэффициент разбавления от 10 до 1000, объёмная доля компонентов на выходе от 0,005 до 2000 млн-1, озон от 0,01 до 6 млн-1. До 4 баллонов ПГС, межповерочный интервал 1 год.
Генератор NLA-80 предназначен для передачи единицы объёмной (молярной) доли компонентов в воздухе или азоте в качестве рабочего эталона 1-го разряда по Государственной поверочной схеме (Приказ Росстандарта от 31.12.2020 № 2315). Он используется при испытаниях средств измерений в целях утверждения типа, а также при их поверке и калибровке.
Генератор готовит поверочные и калибровочные смеси для газоанализаторов и газосигнализаторов, хроматографов, газоаналитических систем и преобразователей и других средств измерений содержания компонентов в газовых средах.
Области применения: экологический мониторинг (атмосферный воздух, промышленные выбросы), лабораторно-аналитическая деятельность (научные исследования, контроль качества газов), метрологическое обеспечение (аттестация, поверка и калибровка оборудования на предприятиях и в аккредитованных центрах).
Принцип работы
Динамическое разбавление. Основа генератора — два регулятора расхода газа (РРГ): для стандартного газа (0–100 см³/мин, опционально 50 или 200 см³/мин) и для газа-разбавителя (0–10 л/мин, опционально 5 или 20 л/мин). Блок клапанов подключает нужный баллон ПГС, стандартный газ и нулевой газ смешиваются в камере смешения. Смесь выходит на выходы СМЕСЬ 1 / СМЕСЬ 2, избыток сбрасывается через СБРОС 3. Требуемая концентрация задаётся соотношением расходов двух РРГ.
Генерация озона. Озон нельзя хранить в баллонах, поэтому его получают в приборе методом ультрафиолетовой фотохимии: нулевой воздух облучается УФ-светом 185 нм, и часть кислорода превращается в O₃. Концентрацию озона контролирует фотометр: ртутная лампа (линия 254 нм) просвечивает измерительную камеру, а содержание O₃ рассчитывается по поглощению согласно закону Бугера — Ламберта — Бера.
Газофазное титрование (ТГФ). NO из баллона смешивается в камере смешения с озоном и количественно превращается в NO₂ по реакции NO + O₃ → NO₂ + O₂. Чтобы исключить побочные реакции, NO подаётся с избытком не менее 10 % относительно O₃. Режим доступен только при наличии фотометрического канала.
Есть модификация генератора без генератора O₃ и фотометра, которая работает только в режиме разбавления стандартных газов.
- Три режима работы: динамическое разбавление ПГС, генерация озона, газофазное титрование (NO₂)
- Соответствует требованиям к рабочему эталону 1-го разряда
- Широкий диапазон концентраций: от единиц ppb до тысяч ppm
- Подключение до 4 баллонов ПГС, газ-разбавитель — нулевой воздух или азот
- Встроенный генератор озона с контролем концентрации фотометром
- Автоматическая и ручная генерация по заданным концентрации и расходу
- Программирование последовательностей генерации: до 24 ч, шаг времени 1 с
- Подача нулевого газа и продувка газового тракта
- Мониторинг параметров, текущие аварии и журнал событий
- Цветной сенсорный дисплей с меню на русском языке
- Два выхода смеси для подключения проверяемых приборов
- Интерфейсы связи RS-232 и RS-485
- Все системы интегрированы в единый корпус
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Диапазон коэффициентов разбавления | от 10 до 1000 |
| Время прогрева, мин, не более | 30 |
| Время установления заданного значения объёмной доли компонента в ГС на выходе (в зависимости от режима), мин | от 2 до 60 |
| Время выхода фотометрического канала на режим, мин, не более | 30 |
| Габаритные размеры (длина × ширина × высота), мм, не более | 687 × 482 × 188 |
| Масса, кг, не более | 20 |
| Потребляемая мощность, В·А, не более | 400 |
| Напряжение питания переменного тока частотой (50 ± 1) Гц, В | от 198 до 253 |
| Средняя наработка до отказа, ч, не менее | 6000 |
| Средний срок службы, лет | 10 |
| Межповерочный интервал | 1 год |
Метрологические характеристики
| Канал | Компонент | Диапазон объёмной доли, млн-1 | Газ-разбавитель1) | Погрешность исходной ГС (P = 0,95), %, не более2) | Пределы погрешности на выходе генератора, % |
|---|---|---|---|---|---|
| Фотометрический | O₃ | от 0,01 до 0,1 включ. | Воздух | — | ±5 |
| Фотометрический | O₃ | св. 0,1 до 6 | Воздух | — | ±3 |
| Динамического разбавления | NO, NO₂, HCl, HF, Cl₂, F₂ | от 0,01 до 0,5 включ. | Воздух, азот | ±4 | ±7 |
| Динамического разбавления | NO, NO₂, HCl, HF, Cl₂, F₂ | св. 0,5 до 2000 | Воздух, азот | ±4 | ±5 |
| Динамического разбавления | NH₃ | от 0,01 до 0,5 включ. | Воздух | ±4 | ±7,5 |
| Динамического разбавления | NH₃ | св. 0,5 до 2000 | Воздух, азот | ±4 | ±5 |
| Динамического разбавления | SO₂, H₂S, COS, CS₂, CH₃SH, C₂H₅SH, C₄H₁₀S, C₃H₈S, CH₂O, углеводородные газы C₂–C₈ | от 0,005 до 0,5 включ. | Воздух, азот | ±4 | ±7 |
| Динамического разбавления | SO₂, H₂S, COS, CS₂, CH₃SH, C₂H₅SH, C₄H₁₀S, C₃H₈S, CH₂O, углеводородные газы C₂–C₈ | св. 0,5 до 2000 | Воздух, азот | ±4 | ±5 |
| Динамического разбавления | CH₄, CO | от 0,1 до 100 включ. | Воздух, азот | ±3 | ±5 |
| Динамического разбавления | CH₄, CO | св. 100 до 2000 | Воздух, азот | ±3 | ±4 |
| Динамического разбавления | CO₂ | от 2 до 1000 | Азот, воздух* | ±3 | ±7 |
| Динамического разбавления | O₂, N₂ | от 2 до 1000 | Азот | ±4 | ±6 |
| Динамического разбавления | Инертные газы (Ar, Xe, Kr, He и др.) | от 2 до 1000 | Азот | ±4 | ±6 |
| Титрования в газовой фазе3) | NO₂ | от 0,02 до 5 | Воздух | ±4 | ±7 |
1) Воздух — от генератора нулевого воздуха утверждённого типа; воздух* — от генератора нулевого воздуха утверждённого типа с объёмной долей CO₂ не более 1,0 млн-1; азот — газообразный особой чистоты, сорт 1 по ГОСТ 9293-74. 2) Объёмная доля определяемого компонента в исходной ГС — не более 2 % для всех компонентов, не более 1,15 % об. для пропана (C₃H₈). 3) Только при наличии фотометрического канала. Погрешности указаны для сертифицированных газовых смесей и очищенного воздуха.
Расход газов
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Диапазон задания объёмного расхода газа-разбавителя, дм³/мин | от 1 до 10 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности задания расхода газа-разбавителя, % | ±2 |
| Диапазоны задания объёмного расхода исходной ГС, см³/мин | от 10 до 100 или от 30 до 300 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности задания расхода исходной ГС, % | ±2 |
Диапазон расхода исходной ГС устанавливает изготовитель по требованию заказчика; он указывается в паспорте и не изменяется пользователем. Расходы приведены к 0 °C и 101,325 кПа.
Условия эксплуатации
- Температура окружающей среды: от +5 до +40 °C, рекомендуется стабильные 20 ± 5 °C
- Относительная влажность: 0–95 % без конденсации
- Только в помещении; заземление с сопротивлением не более 4 Ом
- Давление на входах ПНГ и ПГС: не более 300 кПа (рекомендуется 150–200 кПа)
Передняя панель
На передней панели расположены панель управления с цветным сенсорным экраном и кнопка включения питания.
Задняя панель
| Элемент | Назначение |
|---|---|
| СБРОС 1, 2, 3 | Штуцеры Ø ¼″ для подключения к сбросной линии помещения, всегда открыты |
| СМЕСЬ 1, 2 | Штуцеры Ø ¼″, выходы смеси к газоаналитическому оборудованию |
| ПНГ | Штуцер Ø ¼″ для подключения нулевого газа |
| ПГС 1–4 | Штуцеры Ø ⅛″ для подключения баллонов ПГС |
| ВЫХОД ФОТОМЕТРА / ВХОД ФОТОМЕТРА | Штуцеры Ø ¼″ для контроля смеси с O₃ на фотометре и калибровки фотометра |
| Вентилятор | Охлаждение внутренних компонентов |
| Разъём питания | Подключение шнура питания |
| RS-485, RS-232 | Передача данных |
| Цифровые и аналоговые выходы, цифровые входы | Зарезервированы |
| Этикетка производителя | Сведения о приборе |
Внутреннее устройство
| Узел | Назначение |
|---|---|
| Блок клапанов | Включение и выключение внешнего стандартного газа |
| Камера смешения | Равномерное смешение стандартного газа и разбавителя |
| Генератор озона | Источник УФ-излучения для получения озона стандартной концентрации |
| Группа РРГ | Контроль расхода стандартного газа, газа-разбавителя и O₃ |
| Материнская плата | Сбор, обработка и контроль данных |
| Плата приводов | Управление клапанами и термостатированием внутри прибора |
| Плата цифрового интерфейса | Внешняя связь и интерфейс управления |
| Блок питания | Питание 24 В / 12 В |
| Фотометр | Контроль концентрации O₃ |
Подключение
- На вход ПНГ подаётся нулевой газ: синтетический воздух из баллона, азот или воздух от генератора нулевого газа
- На входы ПГС 1–4 подаются стандартные смеси из баллонов с редукторами
- Выходы СМЕСЬ 1 и СМЕСЬ 2 подключаются к калибруемым приборам
- В режимах озона и ТГФ ВЫХОД ФОТОМЕТРА соединяется с ВХОДОМ ФОТОМЕТРА; в режиме разбавления они соединяются или заглушаются
- Прибор работает автономно или в составе системы, на стальной панели или в защитном шкафу
Генератор управляется с цветного сенсорного экрана. Строка состояния видна на всех экранах, информационная область обновляется с частотой 1 Гц, а функциональные кнопки меняют назначение в зависимости от режима. Расширенные настройки защищены паролем.
Главный экран
Показывает заданные и текущие значения параметров (нулевой газ, O₃, расходы ПГС и нулевого газа) и кнопки режимов:
- РЕЖИМ — генерация газовых смесей
- НОЛЬ — подача нулевого газа на выходы СМЕСЬ 1 / СМЕСЬ 2 с заданным расходом и временем
- СТОП — режим ожидания, генерация отключена, настройки сохраняются
- ЧИСТКА — продувка газовых линий нулевым газом (2 л/мин), задаётся время продувки
- НАСТРОЙКА — информация, параметры и калибровка
Режимы генерации
- АВТО — задаются компонент, целевая концентрация, единицы, расход и длительность. Расходы двух РРГ прибор рассчитывает сам
- РУЧНОЙ — расходы задаются вручную: стандартный газ 0,0001–0,1 л/мин, нулевой газ 0,5–10 л/мин
- ПОСЛЕД — программа из последовательных этапов: вещество, концентрация, длительность этапа и время перехода для градиентных изменений. Задание длится до 24 ч, шаг времени 1 с, дискретность концентрации 0,1 %
- ТГФ — газофазное титрование: задаются концентрации NO и O₃ и расход смеси. Сначала выполняется предварительное титрование, затем основное, с автоматическим контролем соотношения NO/O₃
Меню «Настройка»
- ИНФОРМАЦИЯ — рабочие параметры, текущие аварии, журнал аварий, версия ПО и серийный номер, состояние фотометра
- ПАРАМЕТРЫ — тип, концентрация и порт стандартных газов (10 предустановленных газов плюс пользовательские с вводом названия и молярной массы), скорость обмена и адрес прибора
- КАЛИБРОВКА — калибровка РРГ, озона и фотометра
Интерфейсы
Для связи с компьютером служат RS-232 (DB9, кросс-кабель) и RS-485.
Генератор подлежит поверке, межповерочный интервал — 1 год.
Калибровка модулей
В меню «Настройка → Калибровка» доступны калибровка расхода (РРГ), калибровка O₃ и калибровка фотометра.
Калибровка расхода
- Подать нулевой газ (по умолчанию азот) на вход РРГ под давлением не более 300 кПа.
- Выбрать калибруемый РРГ.
- Для каждой точки ввести в поле «РАСХОД А» значение, измеренное внешним поверенным расходомером на выходе РРГ, и подтвердить.
- После последней точки из памяти прибора подтвердить применение новых коэффициентов.
Контроль озона
Концентрацию генерируемого O₃ контролирует встроенный фотометр. Для параллельного контроля на внешнем фотометре и для калибровки фотометра служат штуцеры ВЫХОД ФОТОМЕТРА и ВХОД ФОТОМЕТРА.
Техническое обслуживание выполняет производитель, прибор для этого направляется на предприятие-изготовитель. Пользователю рекомендуется продувать тракт после работы с калибровочными газами и перед простоем более 1 ч (5–10 мин в режиме «ЧИСТКА»), а при перерыве в работе более 15 мин переводить прибор в режим «СТОП».
Аварийные сигналы
| Код | Сигнал | Что проверить |
|---|---|---|
| 61 | Ошибка расхода стандартного газа | Подключение канала стандартного газа, РРГ стандартного газа, настройки |
| 62 | Ошибка расхода нулевого газа | Подключение канала нулевого газа, РРГ нулевого газа |
| 63 | Ошибка интенсивности лампы O₃ | Фотодатчик, ртутную лампу и схему управления (сервисная служба) |
| 64 | Ошибка температуры ртутной лампы фотометра | Лампу, нагреватель и датчик температуры (сервисная служба) |
| 66 | Ошибка температуры корпуса | Температуру окружающей среды (5–40 °C), вентилятор охлаждения |
| 67 | Ошибка калибровки | Датчики и платы (сервисная служба) |
| 68 | Ошибка задания режима | Добавить конфигурацию нужного стандартного газа |
Неисправности
| Неисправность | Что сделать |
|---|---|
| Прибор не включается | Проверить кабель питания и предохранитель |
| Не запускается режим | Дождаться окончания прогрева, проверить код аварии |
| Большое отклонение O₃ | Проверить герметичность тракта, расход газа и параметры O₃ |
| Не работают кнопки | Убедиться, что кнопки активны в текущем режиме; при зависании перезагрузить прибор |
| Расход калибровочного газа не соответствует заданному | Проверить настройки канала, подключение и давление в баллоне, РРГ |
| Расход нулевого газа не соответствует заданному | Проверить источник нулевого газа и давление на входе, РРГ |
| Перегрев корпуса | Проверить температуру в помещении и вентилятор |
| Нет связи | Проверить настройки связи и кабели, перезагрузить прибор |
| Колебания или отсутствие генерации O₃ | Проверить герметичность и газовый тракт; замену лампы фотометра и генератора озона выполняет сервисная служба |
| Наименование | Обозначение | Количество |
|---|---|---|
| Генератор газовых смесей | NLA-80 | 1 шт. |
| Комплект ЗИП | — | по заказу |
| Руководство по эксплуатации | — | 1 экз. |
| Паспорт | — | 1 экз. |
Состав комплекта ЗИП определяется при заказе. Доступна модификация без генератора O₃ и фотометра (только режим разбавления).