Газоанализатор APSA-370

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

Газоанализатор APSA-370, в зависимости от модификации, предназначен для измерения массовой концентрации или объемной доли диоксида серы (SO₂) и/или сероводорода (H₂S) в атмосферном воздухе и может применяться в передвижных и стационарных лабораториях экологического мониторинга атмосферы населенных мест и на границе санитарно-защитной зоны промышленных предприятий.

Газоанализатор представляет собой стационарный, моноблочный, автоматический прибор непрерывного действия с принудительным отбором пробы с помощью встроенного побудителя расхода.
Газоанализатор выпускается в трех модификациях:
- APSA-370 - для измерения SO₂;
- APSA-370 H₂S в комплекте со встроенным конвертером CU-1 - для измерения H₂S;
- APSA-370 SO₂/H₂S в комплекте со встроенным конвертером CU-1 - для измерения SO² и H₂S.
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 (опционально) и порт Ethernet.
Принцип действия газоанализатора - флуоресцентный. При воздействии УФ-излучения на образец газа молекулы SO₂ выдают характерное излучение в диапазоне 220...240 нм, которое измеряется анализатором. Концентрация SO2 рассчитывается на основании измерений интенсивности излучения.
В качестве источника света в приборе APSA-370 используется ксеноновая лампа, а конструкция флуоресцентной камеры минимизирует рассеивание света. Оптическая система обеспечивает низкий уровень фона, что позволяет производить измерения со стабильной нулевой точкой. Кроме того, референсный детектор контролирует колебания интенсивности источника света. Это позволяет выполнять автоматическую калибровку прибора, что существенно повышает стабильность.

Рисунок 1. Схема аналитического блока газоанализатора APSA-370

Аналитический блок газоанализатора APSA-370 состоит из источника ультрафиолетового излучения, предназначенного для возбуждения молекул SO₂, оптического фильтра отражательного типа для задания необходимой длины волны излучения, флуоресцентной камеры, компенсационного детектора интенсивности излучения и детектора. Импульсная ксеноновая лампа используется в качестве источника УФ-излучения. Лампа такого типа имеет широкий спектр УФ-излучения, включая необходимый для реакции диапазон длин волн.
Для использования лампы в качестве возбудителя SO₂ необходимо исключить попадание во флуоресцентную камеру излучения других диапазонов, иначе шумовой фон будет очень большим, а так же возрастет зависимость от температуры. В газоанализаторе APSA-370 инженерам HORIBA удалось полностью подавить фоновую засветку камеры без снижения интенсивности УФ-излучения благодаря комбинации нескольких отражательных светофильтров.
Несмотря на то, что в газоанализаторе APSA-370 со встроенным конвертером H₂S не используется метод перекрестной модуляции, высокая стабильность измерений была достигнута за счет других инженерных решений. Для устранения влияния углеводородов (в особенности толуола) используется специальное молекулярное сито, отфильтровывающее углеводороды и пропускающее молекулы SO₂, после чего анализируемый газ подается во флуоресцентную камеру. Для того чтобы максимально снизить время отклика, зависящее от абсорбции молекул SO₂ на стенках камеры, ее внутренняя поверхность покрыта защитным слоем фторуглерода. Внутри флуоресцентной камеры расположен детектор, который фиксирует энергию, выделившуюся при возвращении возбужденных молекул в стабильное состояние.
Интенсивность ксеноновой лампы со временем снижается, что может привести к необходимости все более частых калибровок или ранней замены лампы. В APSA-370 встроен дополнительный детектор измеряющий интенсивность излучения основной лампы и автоматически компенсирующий полученную концентрацию SO₂ с учетом снижения интенсивности излучения основной лампы.

На рисунке 2 приведена структурная схема газоанализатора модификации APSA-370 H₂S, содержащего встроенный конвертер СU-1, предназначенный для преобразования H₂S в SO₂.
Низкие концентрации H₂S очень сложно измерять напрямую, поэтому в данной модификации H₂S окисляется до SO₂, который затем измеряется. Но в анализируемом газе также может присутствовать изначально и SO₂. Для его удаления применяется скруббер, в котором находится обогреваемый контейнер с карбонатом натрия. В блоке окислителя в качестве катализатора используется пентоксид ванадия. Данный тип катализатора имеет очень малую площадь, поэтому задержка, вызванная абсорбцией молекул SO₂, минимальна.

Рисунок 2. Структурная схема газоанализатора APSA-370 H₂S со встроенным конвертером CU-1

Модификация APSA-370 SO₂/H₂S отличается от модификации APSA-370 H₂S тем, что анализируемая проба подается в аналитический блок попеременно, то через конвертер, то напрямую, что позволяет измерять с помощью одного прибора и H₂S и SO₂.

Благодаря использованию новой оптической системы газоанализатор APSA-370 по сравнению с приборами, основанными на пламенной фотометрии, обеспечивает более высокоточное и стабильное измерение фоновых концентраций SO₂, линейный выходной сигнал и не требует использования опорного эталонного газа.

Особая конструкция флуоресцентной камеры сводит к минимуму влияние влажности на измерения. Устройство селективного пропускания полностью устраняет влияние углеводородов и вместе с уникальной технологией пропускания потока обеспечивает независимость результатов от колебаний расхода анализируемой смеси.

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 SO₂ или H₂S.
  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 SO₂ или H₂S.
  Одного источника хватает на один год работы. Будьте внимательны, если анализатор на какое-то время отключается, необходимо извлечь источник и хранить его в холодном и тёмном месте, а после установки обратно заново откалибровать в анализаторе. В тех случаях, когда такая операция может требоваться часто, термостат может быть смонтирован снаружи прибора для удобного 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.