ГОСТ Р 52350.29.2-2010 (МЭК 60079-29-2:2007) Взрывоопасные среды. Часть 29-2. Газоанализаторы. Требования к выбору, монтажу, применению и техническому обслуживанию газоанализаторов горючих газов и кислорода

     5.2 Термокондуктометрические датчики

Принцип действия термокондуктометрических датчиков основан на изменении температуры электрически нагреваемого резистивного элемента (который может быть проволочным, тонкопленочным или в виде бусинки), помещенного в контролируемую среду, по сравнению с температурой такого же элемента, помещенного в камеру с газом сравнения, вызванном различием теплопроводностей определяемого компонента и газа сравнения.

Датчик не изменяет химического состава пробы, для работы ему не требуется кислород. Следовательно, измерения можно проводить даже при отсутствии расхода пробы.

Термокондуктометрические датчики применяют для определения таких газов, теплопроводность которых в желаемом диапазоне измерений значительно отличается от теплопроводности сравнительной среды (обычно воздуха). Однако опубликованные таблицы теплопроводности могут привести к ошибочным выводам, поскольку на чувствительность датчика также влияют иные факторы, например конвекция или перенос массы.

5.2.1 Область применения

Для применения термокондуктометрических датчиков не требуется наличие кислорода и с их помощью можно измерять объемную долю газа до 100%.

Газоанализатор может быть отградуирован на любой выбранный диапазон измерений в среде известного компонентного состава, вплоть до верхнего предела объемной доли определяемого компонента 100%.

Эти датчики пригодны для обнаружения одиночного компонента - газа, имеющего высокую или низкую теплопроводность по сравнению с теплопроводностью воздуха, который служит сравнительной средой. Характерна высокая чувствительность термокондуктометрических датчиков к присутствию в воздухе таких газов, как водород, гелий и неон, теплопроводность которых велика; чувствительность к метану также достаточно высока.

Чувствительность метода ограниченна, верхняя граница диапазона измерений обычно выше 100% НКПР, кроме случаев, когда теплопроводность газа достаточно сильно отличается от теплопроводности воздуха.

Особым случаем применения термокондуктометрических датчиков является продувка резервуаров со сжиженным нефтяным газом смесью CO/N в качестве "инертного" газа. Используя свойство теплопроводности в комбинации с конвекцией, можно изготовить датчики, которые нечувствительны к изменениям содержания фоновых газов (например, воздуха, водорода и смеси CO/N). В то же время они будут реагировать с достаточной чувствительностью на небольшое содержание легких предельных углеводородов от метана до пентана, несмотря на то что данные по теплопроводности указывают, что это невозможно.

5.2.2 Ограничения по применению

Термокондуктометрический метод применим в случаях, когда изменения выходного сигнала датчика от изменения концентрации фонового газа незначительны по сравнению с сигналом от определяемого компонента (газа или смеси газов) в выбранном диапазоне измерения.

Термокондуктометрические датчики неизбирательны к отдельным газам. Они реагируют на все газы - горючие и негорючие.

Теплопроводность горючих газов сильно различается. Более легкие газы (например, метан и водород) характеризуются большей теплопроводностью, чем воздух, в то время как более тяжелые газы (например, непредельные углеводороды) имеют меньшую теплопроводность. Следовательно, ничего нельзя сказать о сигнале датчика в газовой смеси до тех пор, пока не станет известен компонентный состав этой смеси. В худшем случае теплопроводность смеси газов с высокой и низкой теплопроводностью может быть равна теплопроводности воздуха, при этом выходной сигнал датчика будет отсутствовать.

Ошибочные показания могут отмечаться также в следующих случаях:

a) используется термокондуктометрический датчик, чувствительный к скорости потока пробы, а поток газовой пробы нестабилен или не выполняются условия подачи пробы, указанные в руководстве по эксплуатации;

b) имеют место колебания температуры окружающего воздуха, которые не компенсируются соответствующим устройством на датчике;

с) неправильно пространственное положение газоанализатора, особенно если принцип действия датчика основан на одновременном использовании свойств теплопроводности и конвекции (датчики с повышенной конвективной составляющей теплопередачи).

5.2.3 Влияние неопределяемых компонентов

Погрешность от влияния неопределяемых компонентов возникает, если газоанализатор подвергается воздействию газов, на которые он не отградуирован, или его пытаются использовать для измерения таких газов. Неопределяемые компоненты, такие, как горючие и негорючие газы, с теплопроводностью, отличной от теплопроводности окружающей среды, могут влиять на величину теплопроводности газовой смеси в любом направлении так, что выходной сигнал датчика может уменьшиться до нуля.

В большинстве случаев сильным влиянием обладают пары воды, тем более что их содержание в воздухе сильно колеблется, особенно в жарком климате. При измерении небольшого содержания определяемого компонента влияние изменения влажности может потребовать осушения пробы.

5.2.4 Отравление

Отравляющие воздействия на датчик неизвестны.