Полезное

Диапазоны НПВ и ВПВ
Наверняка, многие из вас знакомы с треугольником, который иллюстрирует компоненты, необходимые для поддержания огня или взрыва:

1) топливо (горючий газ)
2) воздух (кислород)
3) источник воспламенения (искра, открытый огонь или высокотемпературная поверхность).

Большинство наиболее распространенных горючих газов (природный газ, метан, пропан, водород и другие) могут воспламениться лишь в диапазоне концентраций, известном как диапазон взрываемости или воспламенения. Данный диапазон характеризуется двумя границами: нижний предел взрываемости (НПВ или LEL) и верхний предел взрываемости (ВПВ или UEL), которые уникальны для каждого газа. Для метана, к примеру, НПВ и ВПВ составляют 5% объема и 15% объема, соответственно. При концентрациях ниже НПВ соотношения топлива к воздуху недостаточно для возгорания, а при концентрациях выше ВПВ смесь слишком насыщена для возгорания.  

Газосигнализаторы с термокаталитическими датчиками применяются, как правило, там, где концентрация горючих газов ниже НПВ. Именно по этой причине в таких приборах традиционно используется шкала 0-100%LEL. То есть максимальное значение шкалы равно минимальному значению концентрации, при которой может произойти возгорание.

 

Мониторинг концентраций выше НПВ
Несмотря на то, что большинство газосигнализаторов, созданных для предупреждения об опасности взрыва, работают в пределах 0-100% НПВ, есть области промышленности, в которых целесообразно измерять концентрации горючих газов, которые заведомо выше НПВ. Так, к примеру, сервисным компаниям, обслуживающим предприятия нефтегазовой промышленности или объекты коммунального хозяйства, может потребоваться отыскать утечку газа, чья концентрация существенно превышает НПВ газа. Еще одной распространенной областью применения детекторов с пределами измерения выше НПВ являются газовые хранилища, на которых проводятся периодические инспекции на предмет утечки газов. Поэтому при контроле различного рода утечек концентрация горючих газов может быть значительно выше НПВ, а в некоторых случаях может превышать ВПВ. Кроме того, в ситуациях, когда концентрация горючих газов выше ВПВ, имеет место нехватка кислорода.

Для таких ситуаций диапазон измерений обычного каталитического сенсора не подходит, поэтому прибор с таким сенсором может давать пользователю ложное чувство безопасности. Поэтому для детектирования высоких концентрация горючих газов применяется метод термокондуктивности.

Термокондуктивность
Принцип работы термокондуктивных сенсоров основан на факте, что газы отличаются по способности проводить тепло. Термокондуктивный детектор, как правило, состоят из пары нитей накаливания или термисторов, нагреваемых до температуры окружающей среды. Один из этих элементов (активный) предназначен для измеряемого газа, а второй - для референсного газа (в данном случае воздуха). Если кондуктивность меряемого газа отличается от референсной, температура активной нити будет меняться до референсной, а разница в температуре изменит и сопротивление, которое измеряется и преобразовывается в цифровые значения, пропорциональные концентрации газа.

Термокондуктивный сенсор может использоваться для детектирования широкого диапазона газов. Но поскольку термокондуктивность газов может меняться в широком диапазоне по отношению к термокондуктивности воздуха, причем как в одну, так и в другую стороны, калибровать термокондуктивный сенсор стоит на конкретный газ.

Наиболее важной особенностью термокондуктивных сенсоров является возможность определения концентраций горючих газов на всем диапазоне от 0 до 100 об.%, то есть выше пределов НПВ и ВПВ.