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

     5.1 Термокаталитические датчики

Принцип действия термокаталитических датчиков основан на окислении горючего газа при контакте с поверхностью катализатора, электрически нагреваемого до температуры 450 °С - 550 °С.

Термокаталитические датчики способны работать непрерывно в течение нескольких лет при наличии в воздухе незначительного количества отравляющих веществ, но у них постепенно смещается нулевой сигнал и уменьшается чувствительность вследствие старения и воздействия следовых количеств отравляющих веществ. В связи с этим необходимо проводить регулярные проверки чувствительности и градуировку, частота проверок зависит от условий конкретного применения.

В большинстве случаев в корпус датчика вмонтировано негерметичное металлическое устройство - огнепреградитель, позволяющий газу достичь чувствительного элемента и гарантирующий, что если содержание горючего газа превысит НКПР и, следовательно, газ воспламенится от нагретых чувствительных элементов, то это не приведет к возгоранию среды снаружи корпуса. Огнепреградитель также защищает датчик от пыли, механических повреждений и потоков воздуха.

5.1.1 Область применения

Термокаталитические датчики применяют:

- для определения практически всех горючих газов, но с разной чувствительностью;

- для определения смесей горючих газов в воздухе при их содержании до 100% НКПР.

Время установления показаний и чувствительность зависят от свойств определяемого газа. Чем больше молекулярная масса и размер молекулы газа, тем продолжительнее будет время установления показаний и, как правило, меньше чувствительность.

5.1.2 Ограничения

Принцип действия термокаталитического датчика основан на каталитическом окислении, а оно происходит только тогда, когда присутствует достаточное количество кислорода (не менее 10% объемной доли). Недостаток кислорода может быть вызван большим содержанием горючего газа, значительно превышающим НКПР. Следовательно, данный тип датчика может использоваться только для определения смесей горючих газов и паров с воздухом при концентрациях до 100% НКПР.

ПРЕДОСТЕРЕЖЕНИЕ: Когда содержание горючего газа в воздухе превышает НКПР, термокаталитический датчик в силу недостатка кислорода может выдавать ошибочный сигнал, а следовательно, показания газоанализатора могут быть меньше НКПР.

Следовательно, газоанализаторы с термокаталитическими датчиками, соответствующие требованиям ГОСТ Р 52350.29.1, должны иметь блокирующийся сигнал о выходе показаний за пределы диапазона измерений (индикацию перегрузки), чтобы избежать выдачи ошибочных показаний. Однако стационарные датчики (например, датчики, единственным выходным сигналом которых является токовый выход 4-20 мА) и ранее разработанные газоанализаторы могут не иметь такой функции.

Изменения давления, температуры и влажности не оказывают существенного влияния на показания термокаталитического датчика в пределах рабочих условий эксплуатации. Однако чем ниже значение порога сигнализации, тем больше будет влияние изменений температуры и других факторов окружающей среды.

Для предотвращения ложного срабатывания сигнализации не рекомендуется устанавливать значение порога сигнализации ниже 5% НКПР для метана, 10% НКПР для пропана и бутана и 20% НКПР для паров бензина при условии, что в последнем случае приняты соответствующие меры предосторожности против токсического действия паров.

После воздействия горючих газов при содержании, превышающем верхний предел диапазона измерений, или после длительного их воздействия датчику может потребоваться несколько часов для восстановления характеристик или могут наблюдаться необратимые изменения нулевого сигнала и чувствительности.

По указанным выше причинам термокаталитические датчики не подходят для применений, в которых требуется высокая чувствительность (например, для диапазонов измерений значительно ниже 0% - 10% НКПР), поскольку увеличение коэффициента усиления только усилит эти нежелательные свойства.

5.1.3 Влияние неопределяемых компонентов

Термокаталитический датчик, как правило, не обеспечивает избирательность, потому что все горючие газы (в воздухе) вызывают изменение его сигнала. Существует значительный разброс чувствительности датчика к различным газам, который не связан прямо со значениями НКПР. Рекомендуется использовать коэффициенты относительной чувствительности, предоставленные изготовителем.

Если контролируемая среда содержит газ или газы, которые разбавляют или замещают воздух (например, азот или диоксид углерода), то термокаталитический датчик может выдать слабый или даже нулевой сигнал. Похожие проблемы могут возникнуть из-за присутствия паров воды, которые, сконденсировавшись, могут закрыть поры пламегасителя, предотвратив проникновение газов к термокаталитическому датчику. Высокие концентрации инертного газа (например, аргона или гелия) также могут нарушить тепловой баланс датчика, что также приведет к выдаче ошибочных показаний.

5.1.4 Отравление

Термокаталитические датчики чувствительны к отравлению веществами, многие из которых довольно широко применяются, что требует регулярных проверок чувствительности и градуировки.

Потеря чувствительности может быть необратимой или временной в зависимости от природы вещества.

Потеря чувствительности часто сопровождается увеличением времени установления показаний.

Необратимая потеря чувствительности, известная как "отравление катализатора", возникает в результате воздействия следующих веществ:

- кремнийорганических соединений (например, гидроизолирующих веществ, некоторых клеев и компаундов, отдельных масел и жиров, некоторых лекарственных препаратов);

- тетраэтилсвинца (содержащегося, например, в этилированном бензине);

- серных соединений (например, диоксида серы, сероводорода);

- галогенсодержащих соединений (например, ряда галогенных углеводородов);