Анализаторы общего органического углерода (TOC) применяются для контроля содержания органических соединений в газовых средах. Такое оборудование востребовано при экологическом мониторинге, контроле промышленных выбросов, анализе технологических газов, исследовании двигателей и решении других задач, где требуется непрерывное или периодическое измерение концентрации органического углерода.
Одним из производителей такого оборудования является немецкая компания SK-Elektronik GmbH. В анализаторах линейки Thermo-FID используется пламенно-ионизационный детектор (FID), а различные модели отличаются главным образом конструктивным исполнением, способом установки и набором дополнительных функций.
Как работает пламенно-ионизационный детектор FID
Принцип действия FID основан на ионизации органических соединений в водородном пламени. Органические вещества, содержащиеся в пробе, поступают в детектор и сгорают. При этом образуются заряженные частицы — ионы.
Под воздействием электрического поля возникает электрический ток, величина которого связана с количеством органического углерода в анализируемой пробе. Полученный сигнал обрабатывается электронной системой анализатора и преобразуется в значение концентрации.
Для стабильной работы детектор и элементы пробоотборной системы подогреваются. Это помогает предотвратить образование конденсата и снизить риск коррозии внутренних компонентов.
Особенности анализаторов Thermo-FID
Ключевой особенностью линейки является унифицированный детекторный блок. Основные различия между моделями связаны с форм-фактором, способом монтажа и условиями эксплуатации.
В зависимости от исполнения анализаторы могут быть:
- портативными;
- настольными;
- предназначенными для установки в 19-дюймовую стойку;
- рассчитанными на монтаж непосредственно на промышленном объекте;
- предназначенными для эксплуатации на дымоходах и трубопроводах;
- выполненными с повышенной степенью защиты;
- предназначенными для работы во взрывоопасных зонах.
Для подачи анализируемой пробы может применяться вакуумная система на основе сжатого воздуха или мембранного насоса. Выбор зависит от конкретной модели и условий эксплуатации.
Основные модели Thermo-FID
Thermo-FID PT
Портативное исполнение, рассчитанное прежде всего на мобильные и выездные измерения.
Существуют версии с держателями для баллонов с водородом и градуировочным газом, благодаря чему оборудование может использоваться как автономный измерительный комплекс.
Thermo-FID ES
Модель предназначена для установки в стандартные 19-дюймовые стойки.
Такое исполнение подходит для лабораторных систем, стационарных постов контроля и централизованных комплексов мониторинга.
Thermo-FID TG
Настольная версия анализатора. Предназначена для стационарного использования в лабораториях, технологических помещениях и других объектах, где не требуется стоечный монтаж.
Thermo-FID FE
Универсальная модель для монтажа непосредственно на промышленном объекте.
Предусмотрены исполнения с повышенной степенью защиты IP54/IP65, а также взрывозащищённые версии. Модель может использоваться в системах анализа различных технологических сред, включая задачи, связанные с перегретым паром и конденсатом.
Thermo-FID MK
Исполнение для эксплуатации непосредственно на дымоходах и трубопроводах.
Модель комплектуется интегрированным зондом длиной от 300 до 1500 мм. В ряде применений анализ может выполняться без традиционной предварительной подготовки пробы и фильтрации, то есть непосредственно в месте отбора.
Также предусмотрены возможности удалённой диагностики и управления. Доступны исполнения IP54/IP65 и варианты для взрывоопасных зон.
FE–MSU и FE–MSU–HT
Модифицированные варианты Thermo-FID FE с дополнительными функциями для специализированных применений.
В зависимости от конфигурации могут использоваться расширенные аналоговые выходы, дополнительные сигнальные контакты и модули, рассчитанные на повышенную температуру или агрессивные условия эксплуатации.
Общие технические характеристики
Характеристики конкретного анализатора зависят от модели и конфигурации, однако для линейки характерны следующие параметры.
- Диапазон измерения TOC. Конфигурируемый. Для некоторых исполнений с эжектором диапазон может составлять примерно от 0,5 до 100 000 мг/м³, а при использовании мембранного насоса нижняя граница может начинаться с 2 мг/м³.
- Погрешность измерения. Для ряда моделей в диапазоне 0,5–200 мг/м³ составляет около ±2%, а при концентрациях свыше 200 мг/м³ — около ±1%.
- Время отклика T90. При концентрации TOC выше 20 мг/м³ может составлять менее 0,5 с.
- Температура детектора. Настраивается в диапазоне 95–200 °C.
- Температура зонда. Может регулироваться в диапазоне 60–200 °C.
- Электропитание. В зависимости от исполнения — 115 или 230 В, 50–60 Гц.
- Аналоговые интерфейсы. Используются выходы 0/4–20 мА, в некоторых конфигурациях — с гальванической развязкой.
- Цифровые интерфейсы. RS-232, RS-485, а в отдельных конфигурациях Ethernet и CAN Bus.
- Дополнительные функции. Самодиагностика, автоматическая градуировка, сохранение результатов измерений и передача данных на внешние системы.
Где применяются TOC-анализаторы с FID
Пламенно-ионизационные анализаторы используются в различных промышленных, экологических и исследовательских задачах.
Контроль промышленных выбросов
Оборудование применяется для мониторинга органических компонентов в выбросах промышленных предприятий, энергетических объектов и установок сжигания различных видов топлива, в том числе альтернативного.
Мониторинг технологических газов
В химической и нефтехимической промышленности анализаторы позволяют контролировать состав газовых потоков и отслеживать изменение концентрации органических соединений в ходе технологических процессов.
Исследования двигателей
FID-анализаторы используются при исследовании и разработке двигателей внутреннего сгорания, в том числе для анализа компонентов выхлопных газов.
Производственный и экологический мониторинг
Оборудование может использоваться для непрерывного наблюдения за параметрами технологических процессов и контроля состояния газовых сред.
Контроль рабочих зон
Анализаторы также применяются в системах охраны труда и контроля концентрации определённых веществ на производственных объектах.
Контроль технологической безопасности
В зависимости от конфигурации приборы могут использоваться в задачах, связанных с контролем концентраций горючих компонентов и нижнего предела взрываемости (НПВ).
Thermo-FID PT: характеристики портативной модели
Thermo-FID PT рассчитан на мобильные измерения и использование непосредственно на объектах.
Основные характеристики:
- диапазон измерений — конфигурируемый, от 2 мг орг. C/м³ до 100 000 мг орг. C/м³;
- предел детектирования — менее 0,05 мг орг. C/м³;
- погрешность — ±2% в диапазоне 0,5–200 мг/м³ и ±1% в диапазоне 200–100 000 мг/м³;
- размеры без баллонов — 483 × 155 × 380 мм;
- масса базовой версии — 11 кг;
- масса версии с держателем баллонов — 16 кг;
- рабочая температура — от –5 до +40 °C;
- допустимая влажность — до 90% при +20 °C;
- степень защиты — IP20;
- питание — 115 В ±10% или 230 В ±10%, 48–62 Гц;
- потребляемая мощность — до 1000 Вт;
- интерфейсы — RS-232, RS-485 и аналоговый выход 0(4)–20 мА.
В приборе предусмотрены электронный контроль потока, автоматический поджиг пламени, подогрев детекторного блока в диапазоне 95–200 °C, самодиагностика и сохранение данных.
Отдельные исполнения комплектуются держателями для баллонов с водородом и градуировочным газом.
Thermo-FID ES: исполнение для 19-дюймовых стоек
Thermo-FID ES предназначен для интеграции в стационарные измерительные комплексы и стандартные 19-дюймовые стойки.
Основные характеристики:
- размеры — 445 × 154 × 320 мм;
- питание — 115 В ±10% или 230 В ±10%;
- частота питания — 48–62 Гц;
- потребляемая мощность — менее 250 Вт;
- диапазон измерений — конфигурируемый;
- возможные единицы представления результатов — ppm, мг/м³, г/м³, объёмные проценты и % НПВ;
- погрешность соответствует характеристикам PT.
Подача пробы осуществляется при помощи воздушного эжектора или мембранного насоса.
Интегрированный процессор обеспечивает управление прибором, автоматическую самодиагностику и анализ неисправностей. Сигнал детектора оцифровывается непосредственно в детекторном блоке и передаётся процессору в цифровом виде, что снижает влияние длинных соединительных линий на слабый измерительный сигнал.
Thermo-FID TG: настольное исполнение
Thermo-FID TG представляет собой стационарный настольный анализатор.
Основные характеристики:
- размеры — 380 × 290 × 380 мм или 380 × 155 × 380 мм;
- масса — не более 16 кг;
- питание — 115 В ±10% или 230 В ±10%;
- потребляемая мощность — не более 1000 Вт;
- рабочая температура — от –5 до +40 °C для версии с эжектором;
- допустимая влажность — не более 90% при +20 °C;
- степень защиты — IP54/IP65;
- диапазон измерений — 0,5–100 000 мг/м³;
- погрешность — ±2% в диапазоне 0,500–200 мг/м³ и ±1% в диапазоне 200–100 000 мг/м³.
Модель оснащается электронным контролем потока, автоматическим поджигом и регулированием пламени, средствами самодиагностики и автоматической градуировки.
Для подключения к внешним системам предусмотрены аналоговый выход 0/4–20 мА и интерфейсы RS-232 и RS-485.
Thermo-FID FE: анализатор для промышленного объекта
Thermo-FID FE рассчитан на стационарную эксплуатацию непосредственно в промышленной среде.
В зависимости от конфигурации система может комплектоваться оборудованием для отбора проб перегретого пара и конденсата с температурой до +180 °C.
В состав могут входить метанайзер, преобразующий CO и CO2 в метан при температуре 350 °C, и катализатор, используемый для преобразования органического углерода в CO3 и воду при наличии не менее 8% кислорода, исключая метан.
Предусмотрены электронное управление потоком, автоматический поджиг и регулировка пламени, самодиагностика и автоматическая градуировка. Результаты могут отображаться на дисплее, сохраняться во внутренней памяти и передаваться на внешнее оборудование через RS-232 и RS-485.
Thermo-FID MK: анализ непосредственно на трубопроводе
Thermo-FID MK разработан для эксплуатации в тяжёлых промышленных условиях и установки непосредственно на трубопроводах выхлопных газов или дымоходах.
Основные характеристики:
- диапазон измерений — конфигурируется под конкретную задачу;
- погрешность — ±2% в диапазоне 0,5–200 мг/м³ и ±1% при концентрации выше 200 мг/м³;
- питание — 115 В или 230 В ±10%;
- потребляемая мощность — до 1000 Вт;
- рабочая температура — от –5 до +40 °C;
- допустимая влажность — до 90% при +20 °C;
- доступны версии IP54/IP65;
- предусмотрены взрывозащищённые исполнения.
Модель комплектуется интегрированным зондом длиной от 300 до 1500 мм.
Особенность конструкции заключается в возможности размещения анализатора непосредственно в точке измерения. В ряде задач это позволяет минимизировать систему предварительной подготовки пробы и отказаться от традиционных фильтров.
Предусмотрены удалённая диагностика и управление в режиме реального времени.
FE–MSU и FE–MSU–HT
FE–MSU и FE–MSU–HT представляют собой специализированные модификации Thermo-FID FE.
Они сохраняют основные возможности базовой модели, но могут комплектоваться дополнительным оборудованием и интерфейсами, например:
- четырьмя аналоговыми выходами 0/4–20 мА с гальванической развязкой;
- дополнительными сигнальными контактами;
- модулями для эксплуатации при повышенной температуре;
- компонентами для работы с агрессивными средами.
Фактическая конфигурация определяется требованиями конкретной измерительной системы.
Как различаются модели Thermo-FID
| Модель | Исполнение | Основное назначение |
|---|---|---|
| Thermo-FID PT | Портативное | Выездные и мобильные измерения |
| Thermo-FID ES | 19-дюймовая стойка | Стационарные системы мониторинга и лабораторные комплексы |
| Thermo-FID TG | Настольное | Стационарные лабораторные и технологические измерения |
| Thermo-FID FE | Промышленное | Установка непосредственно на объекте |
| Thermo-FID MK | Для трубопроводов и дымоходов | Измерения непосредственно в точке отбора |
| FE–MSU / FE–MSU–HT | Специализированное | Работа в особых технологических и эксплуатационных условиях |
Как выбрать исполнение анализатора
Выбор конкретной модели зависит прежде всего от места установки, характера измерений и условий окружающей среды.
Для мобильных измерений подходит портативное исполнение PT. Возможность размещения баллонов непосредственно на приборе делает его удобным для работы на разных объектах.
Для централизованной измерительной системы может использоваться ES, рассчитанный на монтаж в стандартную 19-дюймовую стойку.
Для лабораторной или стационарной установки предусмотрен настольный Thermo-FID TG.
Для эксплуатации непосредственно на промышленном объекте предназначен Thermo-FID FE, в том числе его защищённые и специализированные исполнения.
Для измерений непосредственно на дымоходах или трубопроводах используется Thermo-FID MK с интегрированным пробоотборным зондом.
Помимо способа установки, при подборе анализатора необходимо учитывать требуемый диапазон измерений, температуру и давление анализируемой среды, требования к пробоподготовке, степень защиты корпуса, необходимость взрывозащищённого исполнения и способы интеграции прибора в автоматизированную систему управления.
Ключевые параметры при сравнении TOC-анализаторов
При сравнении разных исполнений анализаторов общего органического углерода основное внимание следует уделять не только диапазону измерений.
Значение имеют:
- предел детектирования;
- погрешность;
- время отклика;
- способ подачи и подготовки пробы;
- температура пробоотборной линии и детектора;
- условия эксплуатации;
- степень защиты корпуса;
- необходимость взрывозащиты;
- аналоговые и цифровые интерфейсы;
- возможность автоматической градуировки;
- функции самодиагностики;
- требования к водороду и градуировочным газам;
- возможности удалённого контроля.
Различные исполнения Thermo-FID используют общий принцип измерения на основе пламенно-ионизационного детектора, однако конструктивно ориентированы на разные условия — от мобильного анализа и лабораторной эксплуатации до непрерывного мониторинга непосредственно на промышленном объекте.
Популярные категории:
