Сигнализатор горючих газов: 6М — Сигнализатор горючих газов: Описание, цена, заказ

Сигнализатор контроля горючих газов СКГГ Молния

Сигнализаторы контроля горючих газов “Молния”(СКГГ) внесены в Государственный реестр средств измерений

 

НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Сигнализаторы контроля горючих газов “Молния” (СКГГ) (далее сигнализаторы) предназначены для непрерывного измерения концентрации горючих газов (природного по ГОСТ 5542-87, угарного газа и сжиженного по ГОСТ 20448-90) в атмосфере закрытых помещений и выдачи звуковой и световой сигнализации при достижении сигнальных значений.

Сигнализаторы газа устанавливаются и осуществляют контроль горючих газов в помещениях жилых домов, объектов социального и культурно-бытового назначения. В помещения, снабженные сигнализаторами, исключена вероятность взрыва газа, т.к. он срабатывает при значении 0,1НКПР.

ОПИСАНИЕ

Сигнализаторы состоят из устройства, измеряющего концентрацию контролируемых веществ в окружающем воздухе (анализатор воздуха) и электромагнитного клапана среднего давления.

Принцип действия сигнализаторов контроля горючих газов СКГГ «Молния», основан на измерении изменения сопротивления полупроводникового газочувствительного сенсора при изменении концентрации горючего газа в окружающей среде с последующим сравнением значения сопротивления с допустимым пределом (порог срабатывания сигнализации) и выдачей звуковой и световой сигнализации, а также команды на закрытие электромагнитного клапана при превышении порогового значения.

Внешний вид клапана приведен на рисунке

Cигнализатор СКГГ “Молния” может комплектоваться 5-ю основными моделями электромагнитных клапанов среднего давления DN-15, DN-20, DN-25, DN-32 и DN-50, входящими в состав приборов. Также, при необходимости, возможно объединение нескольких детекторов с одним клапаном. Это происходит в случае, если требуется параллельное измерение как легких (метан, пропан, бутан), так и тяжелых (СО) газов.

В случае установки cигнализатора контроля горючих газов СКГГ «Молния» в труднодоступных местах (автоматические котельные, подвалы), по желанию заказчика, прибор может быть снабжен дополнительным сигнализирующим устройством (ДСУ), которое устанавливается в местах скопления людей и дублирует аварийный сигнал сирены.

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Параметр	Норма для клапана
	DN-15	DN-20		DN-25		DN-32,50
Рабочее напряжение: постоянного тока, В переменного тока, В	12±0,5 220(+10-15)
Диапазон измерений контролируемых веществ, % НКПР: Природный газ Сжиженный газ Угарный газ, мг/м/куб	0-50 0-50 10-30
Потребляемая мощность, Вт: Режим ожидания, Режим срабатывания,	1,3 &lt-1,7
Ток, потребляемый элек­тромагнитом (при номиналь­ном напряжении), А, не более	0,27						0,60
Максимальное рабочее давление газа, кПа	10
Порог срабатывания (по поверочному компоненту), % НКПР	10
Пределы допустимой погрешности, % НКПР	±5
Время прогрева прибора, мин	5
Громкость сигнала, dB/\М	≥70
Подача сигнала	Звуковая и световая
Рабочий интервал температуры, ℃	-10 — +45
Габаритные размеры, мм, не более	90x60x40		127x65x46		155x78x46			170x95x50
Условный проход (ДУ), мм	15		20		25			32
Масса, кг, не более	0,65		0,70		0,78			1,10

 

ЗНАК УТВЕРЖДЕНИЯ ТИПА

Знак утверждения типа наносится:

— типографским способом на титульный лист руководства по эксплуатации УБИП 425 221. 001 РЭ

— фотохимическим способом на задней стенке измеряющего устройства детектора.

Обозначение	Наименование	Количество	Примечание
УБИП 425 221. 001 ТУ	Сигнализаторы горючих газов СКГГ + клапан DN	1+1 шт.	Диаметр Клапана указывается заказчиком
УБИП 425 221. 001 РЭ	Руководство по эксплуатации и методика поверки	1 экз.

ПОВЕРКА

Поверка сигнализаторов горючих газов (СКГГ) производится в соответствии с приложением А к руководству по эксплуатации УБИП 425 221. 001 РЭ, согласованным ГЦИ СИ ФГУП ВНИИМС «_____» ___________2009 г.

Основные средства поверки: ГСО-ПГС метан – воздух, выпускаемые в баллонах, по ТУ 6-16-2956-92, ГСО № 3904-87

Межповерочный интервал — 2 года

.

НОРМАТИВНЫЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

ГОСТ Р МЭК 335-1-94 «Безопасность бытовых и аналогичных электрических приборов. Общие требования и методы испытаний»

ГОСТ 27540-87 «Сигнализаторы горючих газов и паров термохимические. Общие технические условия»

УБИП 425 221. 001 ТУ Сигнализаторы горючих газов (СКГГ) Технические условия».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Тип сигнализаторов горючих газов “Молния” (СКГГ) утвержден с техническими и метрологическими характеристиками, приведенными в настоящем описании типа и метрологически обеспечен при выпуске из производства и в эксплуатации.

Сигнализатор горючих газов СГГ-6М Аналитприбор

Сигнализатор СГГ-6М универсальный

Характеристика:

Тип: стационарный сигнализатор горючих газов СГГ-6М
Метод измерения газосигнализатора: термохимический
Способ забора пробы: диффузионный
Тип сигнализатора: стационарный

Режим работы сигнализатора: непрерывный
Пороги срабатывания (по метану) НКПР:
— 1-ый порог (аварийный/предупредительный) 10% отключаемый
— 2-ой порог (аварийный) 20% сигнализация блокирующая
Абсолютная погрешность НКПР: не более ± 5 %
Время срабатывания сигнализации: не более 15 сек
Потребляемая мощность: не более 5 Вт
Расстояние между СГГ-6М и БСП-6М: до 200 м
Рабочий температурный диапазон: от — 10 до +50*С
Степень защиты: IP 30
Габаритные размеры: 70х50х110 мм
Масса: не более 0,5 кг

Описание:

  Сигнализатор СГГ-6М предназначен для непрерывного автоматического контроля содержания природного и сжиженного газов в воздухе промышленных и коммунально-бытовых помещений и выдачи сигнализации о превышении установленных значений объемной доли горючих газoв.
 
  Область применения:

  Бытовые, административные, производственные и другие помещения, оборудованные газогорелочными устройствами, работающими на природном или сжиженном газах. Котельные различных типов оснащенных водогрейными, паровыми и диаметрическими котлами.

  Отличительные особенности СГГ-6М:

— наличие внешнего входа «авария», что позволяет соединять приборы в шлейф или подключать их к
пожарной или охранной сигнализации;
— возможность самостоятельной установки потребителем порога сигнализации — 10 или 20% НКПР;
— возможность самостоятельной установки режимов работы после включения прибора — автоматический переход в рабочий режим с открытием сетевого клапана — «о» или включение аварийной сигнализации с открытием сетевого клапана после нажатия кнопки «сброс» — «в»;
— наличие кнопки «тест», позволяющей проверять работоспособность прибора и запорной арматуры без применения газовых смесей;
— срок службы чувствительного элемента на горючие газы — не менее 5 лет;

— межповерочный и межкалибровочный интервалы 1 год;
— автокалибровка нуля при включении или раз в 14 дней.

10 — сигнализатор горючих газов Аналитприбор · Овен-Уфа — средства автоматизации производства

Предназначен для автоматического непрерывного контроля довзрывоопасных концентраций многокомпонентных воздушных смесей горючих газов и паров.
Область применения: в процессе добычи, переработки, транспортировки газа, нефти и нефтепродуктов; ТЭК (ТЭЦ, ГРЭС и т.д.), на объектах газовых и автомобильных хозяйств, на заправках; на промышленных предприятиях (окрасочные участки, канализационные участки, котельные).

Тип газоанализатора — стационарный.
Принцип работы — термохимический.

Исполнения сигнализаторов — СТМ-10-000N (Р) Д(П) Ц(Б) (Н) (Г) (М), где
N — количество каналов от 1 до 10;
(Р) — наличие резервного блока питания для нечетного количества каналов;
Д(П) — диффузионный (принудительный) забор пробы;
Ц(Б) — наличие (отсутствие) цифровой индикации на лицевой панели канала;
(Н) — наличие низкотемпературного блока питания и сигнализации без цифровой индикации;
(Г) — исполнение с поверочным компонентом гексаном;
(М) — с резервным Р блоком питания соответствуют Правилам Морского и Речного  Регистров для использования на судах морского и речного транспорта.

Основные технические характеристики

Характеристики	Значения	Примечание
Диапазон измерения, % НКПР	0÷50
Диапазон сигнальных концентраций, % НКПР	5÷50
Стандартная установка порогов, % НКПР	1-й      2-й 7           11	порогирегулируемые
Основная абсолютная погрешность, % НКПР не более: для измерения для срабатывания сигнализации	± 5 ± 1
Время срабатывания сигнализации, с, не более	10
Срабатывание «сухих» контактов релепри срабатываниисигнализации: предварительной аварийной неисправности	одна группа две группы две группы	на каждом канале на каждом канале на блоке питания
Выходной унифицированный сигнал	(0 – 1) В или (4-20) мА	выбирается потребителем
Температура окружающей среды, оС:
для блока питания и сигнализации	0 ÷ +50
	-45 ÷ +50
для датчика	-60 ÷ +50	модификация с Н
для блока датчика	0 ÷ +50	прин. подача пробы
Напряжение питания, В: переменное резервное постоянное	220 24	для модификаций Р
Степень защиты: для датчика для блока сигнализации и питания	IP54 IP20

Дополнительные технические характеристики

Варианты исполнения СТМ-10	Количество каналов	Мощность, Вт	Габаритные размеры, мм
СТМ-10 -0001 Д(П) Ц(Б) (Н) (Г),-0201ДЦ (Г)	1	10	100х202х282
СТМ-10 -0001(Р)Д(П)Ц(Б)(Н)(М)(Г)	1	10	140х202х282
СТМ-10 -0002 Д(П)Ц(Б)(Г)	2	15	140х202х282
СТМ-10 -0003 (Р)Д(П)Ц(Б)(М)(Г)	3	20	220х202х282
СТМ-10 -0004 Д(П)Ц(Б)(Н)(Г)	4	25	220х202х282
СТМ-10 -0005 (Р)Д(П)Ц(Б)(М)(Г)	5	30	300х202х282
СТМ-10 -0006 Д(П)Ц(Б)(Г)	6	36	300х202х282
СТМ-10 -0007 (Р)Д(П)Ц(Б)(М)(Г)	7	42	380х202х282
СТМ-10 -0008 Д(П)Ц(Б)(Г)	8	48	380х202х282
СТМ-10 -0009 (Р)Д(П)Ц(Б)(М)(Г)	9	54	460х202х282
СТМ-10 -0010 Д(П)Ц(Б)(Г)	10	60	460х202х282
Датчик (для модификации Д)	—-	—-	137х72х71
Блок датчика (для модификации П)	—-	—-	290х160х260

Сигнализаторы имеют световую сигнализацию на лицевой панели по каждому каналу при достижении пороговых концентраций горючих газов или неисправности датчика.

ТЕХНИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ

СЕРТИФИКАТЫ

 

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Сигнализатор горючих газов СГГ-6М

Сигнализатор горючих газов СГГ-6М предназначен для непрерывного автоматического контроля содержания топливных газов (природного по ГОСТ 5542-87 и газов углеводородных сжиженных по ГОСТ 20448-90) в воздухе промышленных и коммунально-бытовых помещений и выдачи сигнализации о превышении установленных значений объемной доли горючих газов.

Область применения

Сигнализаторы горючих газов широко используются в помещениях котельных различной мощности, работающих на сжиженном или природном газах, а также в других производственных, административных и жилых помещениях.

Конструктивное исполнение

Сигнализатор представляет собой стационарный одноблочный прибор непрерывного действия. Работает совместно с блоком сигнализации и питания БСП-6М ИБЯЛ.418471.001 ТУ, предназначенным для питания сигнализатора от сети переменного тока, выдачи световой и звуковой сигнализации и формирования управляющего воздействия включения (отключения) исполнительных устройств, например, клапанов электромагнитных КЭГ-9720 или других клапанов-отсекателей. Сигнализатор СГГ-6М устойчив к воздействию неопределяемых компонентов.

Блок сигнализации и питания БСП-6М, предназначен для питания сигнализатора СГГ-6М ИБЯЛ.413531.010 ТУ, выдачи световой и звуковой сигнализации при получении сигнализации “Аварийная”, с одновременным переключением «сухих» контактов реле и управления клапанами электромагнитными КЭГ-9720.

Технические характеристики

Характеристики	Значения
Пороги срабатывания сигнализации (по метану), % НКПР	10 20 устанавливается потребителем
Абсолютная погрешность, % НКПР, не более	± 5
Время срабатывания сигнализации при превышении сигнальной концентрации в 1,6 раза, с, не более	15
Время работы без контроля и регулировки порога срабатывания сигнализации, лет	1
Расстояние между СГГ-6М и БСП-6М, м	до 200
Рабочий температурный диапазон, °С	от — 10 до +50
Степень защиты	IP30
Время прогрева сигнализатора, мин., не более	5
Габаритные размеры, мм, не более	70х60х100
Масса, кг, не более	0,5

Основные технические характеристики БСП-6М

Характеристики	Значения
Рабочий температурный диапазон, °С	от -10 до +50
Напряжение питания, В	от 150 до 253, 50 Гц
Потребляемая мощность, ВА, не более	6
Нагрузочная способность реле	5 А, 220 В
Номинальное выходное напряжение для питания СГГ-6М, В	12
Уровень звукового давления, дБ, не менее	70 расстояние 1 м от блока
Время задержки срабатывания, с, не более	0,3
Габаритные размеры, мм, не более	200х70х140
Масса, кг	0,8 кг

Комплектность

• сигнализатор СГГ-6М,
• комплект ЗИП,
• техническая документация.

СГГ-6М стационарный сигнализатор горючих газов

Описание

Основные технические характеристики СГГ-6М:

Характеристики	Значения	Примечание
Пороги срабатывания сигнализации (по метану), % НКПР	10 20	устанавливается потребителем
Абсолютная погрешность, % НКПР, не более	± 5
Время срабатывания сигнализации, с, не более	15
Период работы без технического обслуживания, месяцев	12
Потребляемая мощность, Вт, не более	5
Время прогрева сигнализатора, мин., не более	5
Расстояние между СГГ-6М и БСП-6М, м	до 200
Рабочий температурный диапазон, °С	от — 10 до +50
Степень защиты	IP30
Габаритные размеры, мм, не более	70х50х110
Масса, кг, не более	0,5
Средний срок службы датчика, лет	5

Сигнализатор СГГ-6М поставляется в комплекте с блоком питания и сигнализации БСП-6М (находится в ЗИП). БСП-6М осуществляет электропитание СГГ-6М, а также имеет возможность подключения электромагнитных клапанов и вторичных приборов. Выдает световую и звуковую сигнализацию.

Основные технические характеристики БСП-6М:

Характеристики	Значения	Примечание
Рабочий температурный диапазон, °С	от -10 до +50
Напряжение питания, В	от 150 до 253	частотой 50±1 Гц
Потребляемая мощность, ВА, не более	6	при подключении СГГ-6М
Нагрузочная способность реле	—30 В; 2,5 А ˜220 В; 5 А
Номинальное выходное напряжение, В	12	для питания СГГ-6М
Уровень звукового давления, дБ, не менее	70	расстояние 1 м от блока
Время задержки срабатывания, с, не более	0,3
Степень защиты	IP30
Габаритные размеры, мм, не более	200х70х140	масса 0,8 кг

Отличительные особенности СГГ-6М:
— наличие внешнего входа «авария», что позволяет соединять приборы в шлейф или подключать их к пожарной или охранной сигнализации;
— возможность самостоятельной установки потребителем порога сигнализации — 10 или 20% НКПР;
— возможность самостоятельной установки режимов работы после включения прибора — автоматический переход в рабочий режим с открытием сетевого клапана — «о» или включение аварийной сигнализации с открытием сетевого клапана после нажатия кнопки «сброс» — «в»;
— наличие кнопки «тест», позволяющей проверять работоспособность прибора и запорной арматуры без применения газовых смесей;
— срок службы чувствительного элемента на горючие газы -не менее 5 лет;
— межповерочный интервал 1 год;
— автокалибровка нуля при включении или раз в 14 дней.

сигнализаторы горючих газов не обязательны к установке

В «Газпром газораспределение Тверь» обращаются жители микрорайона «Юность» с вопросом по поводу обязательности установки сигнализаторов горючих газов. По словам жителей, по квартирам ходят люди, которые представляются газовой службой и настоятельно предлагают купить данные приборы, аргументируя это тем, что они обязательны к установке.

Павел Малафеев, заместитель генерального директора – главный инженер АО «Газпром газораспределение Тверь»:

— Наша компания не имеет никакого отношения к людям, торгующим данными приборами. Законодательством предусмотрена установка сигнализаторов загазованности, обеспечивающих при утечке газа подачу звукового сигнала с одновременным автоматическим отключением газа. Такое оборудование устанавливается только в помещениях, где есть отопительные газовые котлы. Монтаж данного оборудования может выполнять только организация, имеющая обученный персонал, специальное оборудование и приборы для проведения испытаний с применением контрольных газовых смесей.

Закон не обязывает устанавливать в квартирах, где только газовые плиты, бытовое сигнализаторы горючих газов, которые сейчас навязывают гражданам. Если вы в добровольном порядке желаете установить данное оборудование, то обратите внимание, что сигнализатор должен монтироваться в комплекте с запорными клапанами, которые устанавливаются на подводящий к газопотребляющему оборудованию газопровод. При утечке газа сигнализатор срабатывает, выдает звуковой сигнал и импульс на запорный клапан, который обеспечивает перекрытие газа.

Обращаю внимание потребителей, что если незнакомые люди звонят вам в дверь и представляются сотрудниками газовой службы, требуйте удостоверение. Обращайте внимание на то, как выглядит человек — сотрудник нашей организации всегда в форменной одежде. Кроме того, о визите нашей газовой службы заранее уведомляются управляющие компании, ТСЖ, ЖСК, расклеиваются объявления на подъездах, информационных досках. Если есть сомнения, прежде чем открыть дверь, звоните в АО «Газпром газораспределение Тверь» и уточняйте, проводит ли компания в вашем доме какие-либо работы: 55-34-43, 51-09-82.

Стационарный сигнализатор горючих газов СТМ-30М

Данное оборудование указано в следующих разделах каталога:

Внесён в Государственный реестр средств измерений РФ под № 48888-12

Предназначен для непрерывного автоматического контроля довзрывоопасных концентраций горючих газов и паров и их смесей в воздухе рабочей зоны и выдачи сигнализации о превышении установленных пороговых значений.

Тип газоанализатора: стационарный

Принцип действия: термохимический

Способ отбора пробы:

• диффузионный
• принудительный

Состав сигнализатора:

• блок сигнализации и питания БСП
• блок датчика БД (по заказу)
• выносной датчик ВД (по заказу).

Область применения:

• в процессе добычи нефти и газа
• при транспортировке нефти и газа
• на объектах газо- и нефтепереработки
• на заправочных станциях
• нефтебазах и складах ГСМ
• на лакокрасочных участках
• на танкерах и других судах речного и морского транспорта
• на буровых платформах плавучих и стационарных

Отличительные особенности:

• установка на DIN-рейку типоисполнений ТН35-7,5 и ТН35-15 по ГОСТ Р 60715-2003
• возможность контроля довзрывоопасных концентраций при температурах -60…+180 °С
• более 140 контролируемых веществ
• возможность контроля довзрывоопасных концентраций каталитических ядов (дихлорэтана и винилхлорида)
• возможность калибровки по гексану для контроля тяжелых фракций

Технические характеристики

Буквенное обозначение исполнений сигнализатора в конце наименования означает:

• Д диффузионный способ отбора пробы
• П принудительный способ отбора пробы
• Ц наличие цифровой индикации на БСП и БД
• Б отсутствие цифровой сигнализации
• Т тропическое исполнение
• Н низкотемпературное исполнение
• Г поверочный компонент гексан
• М соответствие требованиям РМРС
• В наличие выносного датчика, соединенного кабелем с БД.

Характеристики		Значения		Примечание
Диапазон измерения, % НКПР		0…50
Диапазон показаний, % НКПР		0…70
Стандартная установка порогов, % НКПР	1-й	7	10	при поверке метаном
	2-й	11	15	при поверке гексаном
Срабатывание «сухих» контактов реле при срабатывании сигнализации	предварительной	одна группа		40 В 0,2 А
	аварийной	одна группа
	неисправности	одна группа
Длина линии связи БСиП с блоком датчика, м, не более		1000		с R жилы не более 10 Ом
Напряжение питания, В	переменное	~220		в зависимости от модификации
	постоянное	=24
Степень защиты		IP20		БСП
		IP54		БД, ВД
Габаритные размеры, мм / масса, кг, не более	блок сигнализации и питания БСП	115×55×110	0,5
	блок датчика БД	60×210×170	0,8
	выносной датчик ВД	110×60×70	0,8

Исполнения газоанализаторов

Обозначение	Условное наименование	Поверочный компонент	Наличие цифровой индикации на блоках
ИБЯЛ.413216.050	СТМ-30М-00ДЦ	метан	БСП и БД
ИБЯЛ.413216.050-02	СТМ-30М-02ДЦВ	метан	БСП и БД
ИБЯЛ.413216.050-04	СТМ-30М-04ПЦВ	метан	БСП и БД
ИБЯЛ.413216.050-07	СТМ-30М-07ДЦВ	метан	БСП и БД
ИБЯЛ.413216.050-10	СТМ-30М-10ДБ	метан	нет
ИБЯЛ.413216.050-11	СТМ-30М-10ДЦ	метан	БСП
ИБЯЛ.413216.050-12	СТМ-30М-10ДБГ	гексан	нет
ИБЯЛ.413216.050-13	СТМ-30М-10ДЦГ	гексан	БСП
ИБЯЛ.413216.050-14	СТМ-30М-10ПБ	метан	нет
ИБЯЛ.413216.050-15	СТМ-30М-10ПЦ	метан	БСП
ИБЯЛ.413216.050-16	СТМ-30М-10ПБГ	гексан	нет
ИБЯЛ.413216.050-17	СТМ-30М-10ПЦГ	гексан	БСП
ИБЯЛ.413216.050-18	СТМ-30М-10ТДЦ	метан	БСП

датчиков горючих газов: что лучше?

Датчики горючих газов контролируют окружающий воздух на наличие горючих газов, таких как пропан, метан, бутан, изопропанол, водород или любого из более чем десятка газов, которые могут легко воспламениться на воздухе.

Даже если вы их не видите, датчики горючих газов есть повсюду. Они используются для проверки утечек газа в домашних газовых обогревателях и печах, на заправочных станциях, на заводах по переработке нефти и топлива или на заводах, которые хранят или используют горючие газы. Если вам когда-либо приходилось проверять домашнюю газовую печь, технический специалист проверял ее с помощью ручного детектора газа с датчиком горючего газа внутри.

Что делает газ легковоспламеняющимся?

Хотя такие газы, как пропан, очевидно, легко воспламеняются, ученые оценивают все газы по их способности гореть в присутствии кислорода и воспламенения.

Воспламеняющиеся газы правильной концентрации воспламеняются сразу после воздействия искры или пламени. Этим горючие газы отличаются от тех, которые могут гореть на воздухе. Например, пары бензина горючие, а пары дизельного топлива горючие.

Для определения относительной воспламеняемости любого газа используется термин «точка воспламенения».Температура вспышки — это описание того, насколько легко воспламенить газ на воздухе. Все газы, которые воспламеняются при температуре ниже 100 ° F (38 ° C), считаются легковоспламеняющимися, а газы, температура которых выше этой температуры, считаются только горючими. В этой таблице показаны различные горючие и горючие газы.

Температура вспышки газа предполагает, что газ имеет определенную концентрацию или объем молекул в воздухе. Слишком высокая или слишком низкая концентрация газа в воздухе не сгорит. Эксперименты подтвердили минимальную и максимальную концентрацию каждого горючего газа.Они известны как нижний предел взрываемости (НПВ) и верхний предел взрываемости.

Из них LEL является наиболее важным, поскольку он описывает минимальное количество газа по объему, которое требуется для воспламенения. Нижний предел взрываемости для большинства горючих газов составляет от 1% до 5%. Следовательно, любой датчик, используемый для контроля горючих газов, оценивается по его способности измерять нижний предел взрываемости (LEL).

Это важно знать, потому что, хотя датчики кислорода рассчитаны на измерение процента кислорода в объеме газа, а датчики CO2 измеряют доли на миллион, датчики горючих газов рассчитаны на 0–100% нижнего предела взрываемости.Значение 0% нижнего предела взрываемости означает, что в воздухе нет горючего газа, а 100% нижнего предела взрываемости означает, что в воздухе достаточно газа, чтобы достичь нижнего предела взрываемости и быть опасным.

Какие бывают горючие газы чаще всего?

Воспламеняющиеся газы могут поступать из многих источников: от утечек из резервуаров под давлением до паров, выделяемых жидкими газами, и до естественных химических реакций. Например, наиболее распространенный горючий газ метан образуется естественным путем в результате разложения или разложения органических материалов. Ниже приведены некоторые из наиболее распространенных горючих газов:

• Ацетилен
• Аммиак
• Бутан
• Водород
• Метан
• Пропан

Типы датчиков горючих газов

Каталитические датчики газа — Пеллистор

Самый старый тип датчика горючего газа — это каталитический калориметрический или каталитический датчик, также известный как «пеллистор».«Разработанный в начале 1960-х годов, он позволил значительно повысить безопасность в области обнаружения легковоспламеняющихся газов.

Пеллисторные датчики работают за счет сжигания целевого газа с выделением тепла. Это изменяет сопротивление внутри датчика, которое пропорционально количеству газа в воздухе. Чтобы датчик не превратился в источник пламени, нагреватель заключен в металлический корпус с газопроницаемой мембраной из стальной сетки или гранул.

Пеллисторные датчики

являются универсальными: они контролируют НПВ для нескольких горючих и горючих газов.Это делает их полезными для устройств общей безопасности, где точный состав газа не требуется.

Хотя датчики-пеллисторы относительно недороги, они имеют короткий срок службы, так как внутреннее тепло медленно разрушает компоненты. Они не могут работать в безкислородной среде. Кроме того, они подвержены «отравлению» кремнием, свинцом, серой и другими молекулами воздуха.

Недисперсные инфракрасные датчики газа

Недисперсионные инфракрасные датчики

(NDIR) работают за счет поглощения инфракрасного излучения на определенных длинах волн при его прохождении через объем газа.Эти датчики имеют источник света и детектор, настроенный на определенную длину волны. По мере прохождения воздуха между ними количество света уменьшается пропорционально количеству газа в воздухе.

На этом графике показаны газовые спектры многих обычных газов.

Был разработан вариант газового датчика NDIR с использованием лазерного источника света и детектора, установленных на расстоянии нескольких футов друг от друга, где они могли отслеживать «облако» горючего газа между ними. Тем не менее, большинство датчиков горючих газов NDIR доступны в небольших форм-факторах, которые можно устанавливать внутри портативных газоанализаторов.

Преимущество сенсорной технологии NDIR заключается в том, что она надежна, невосприимчива к отравлениям и имеет долгий срок службы. Проблема в том, что они требуют периодической калибровки и предназначены для работы с одним определенным горючим газом, например метаном.

MPS — Датчики спектрометра молекулярных свойств

Последнее поколение датчиков горючих газов было разработано NevadaNano. Они разработали однокристальный датчик, который может точно регистрировать 0–100% нижнего предела взрываемости для более десятка различных газов с помощью одной заводской калибровки.

Чип датчика MPS включает в себя запатентованный массив микрокантилеверов со встроенными пьезоэлектрическими чувствительными элементами, которые обеспечивают электрическое срабатывание и определение резонансной частоты. Мониторинг резонанса — это высокочувствительный способ измерения очень малых масс адсорбированного аналита.

Преимущество газового датчика MPS заключается в его способности обнаруживать более десятка уникальных горючих газов, включая водород, с помощью одного датчика и сообщать о каждом уровне НПВ индивидуально. Как пеллисторы или датчики NDIR, они невосприимчивы к дрейфу, распаду или отравлению и не требуют калибровки или обслуживания в полевых условиях.

Какой датчик горючих газов лучше?

Все датчики горючих газов имеют свои преимущества в зависимости от области применения. В GasLab мы имеем многолетний опыт тестирования различных типов и можем помочь найти датчик, который подходит для вашего применения.

Фото: Honye Sanges из Pexels

Детекторы горючих газов | Решения

Каждый указанный процентный объем представляет собой 100% L ower E xplosive L imit для этого газа или пара, то есть точки, в которой газ способен воспламениться.Поэтому детекторы легковоспламеняющихся газов должны быть откалиброваны для наилучшего реагирования на рассматриваемую опасность горючих газов и должны производить измерения в диапазоне от отсутствия газа (ноль) до точки, когда газ просто воспламеняется, или 100% нижнего предела взрываемости. Все детекторы горючих газов имеют шкалу от 0 до 100% нижнего предела взрываемости. Таким образом, любому, кто смотрит на уровень опасности горючего газа, не нужно знать конкретный процентный объем, при котором газ образует горючую смесь. Вместо этого на дисплее отображается уровень% НПВ. Таким образом, любой, кто смотрит на дисплей, может быстро определить уровень риска.Например, 10% нижнего предела взрываемости и газ — это только 10% пути к воспламенению, 50% нижнего предела взрываемости и его половина пути к воспламенению, и какой газ на этой стадии не имеет особого значения при оценке риска.

Обычно система обнаружения газа имеет запрограммированные уровни срабатывания сигнализации, обычно 10–20% НПВ для первой сигнализации (предупреждения) и 20–40% НПВ для сигнализации второй ступени для эвакуации или принятия дальнейших мер.

На фото: наш автономный детектор газа для безопасной зоны 750BAV. Доступен для обнаружения горючих газов.поставляется предварительно откалиброванным, со встроенными звуковыми сигналами и релейными выходами.

Некоторые легковоспламеняющиеся газы или пары могут представлять опасность отравления, которая более актуальна, чем опасность воспламенения. Например, окись углерода указана в таблице выше и воспламеняется при концентрации 12,5% по объему в воздухе. Однако его STEL (уровень краткосрочного воздействия) составляет всего 300 частей на миллион (0,03% по объему) в течение 15 минут. В этом случае более уместен детектор токсичных газов с рычагами уровня ppm, поскольку он токсичен до того, как станет воспламеняющимся.

Существует также верхний взрывоопасный уровень (ВПВ) для каждого горючего газа или пара. Это точка, в которой горючих газов или паров так много, что воздуха недостаточно для их воспламенения. Для обнаружения газа нас обычно не интересуют UEL, поскольку мы обнаруживаем утечку задолго до LEL, нижнего предела взрываемости.

Прошли ли вы онлайн-курс обучения основам обнаружения горючих газов, одобренный CPD? Он познакомит вас со всеми основами горючих газов и технологиями, доступными при их обнаружении.Плюс вы зарабатываете 2 очка CPD.

Детекторы утечки горючих газов SENSIT, портативные детекторы газа

Детекторы утечки горючих газов

SENSIT — это портативные приборы, которые быстро обнаруживают утечки газа.

---

SENSIT® HXG-3P Детектор утечки горючего газа Детектор утечки горючего газа SENSIT® HXG-3P со встроенным насосом отображает одновременно% НПВ и PPM.

• Нижний предел взрываемости 0–100% НПВ
• Диапазон частей на миллион 0–50 000 ppm

HXG-3P обнаруживает природный газ, метан, пропан и другие горючие газы.Встроенный насос позволяет быстро отбирать пробы воздуха и обнаруживать газ. Тиковый циферблат помогает быстро находить утечки газа. Узнать больше

Узнать больше

---

SENSIT® HXG-3 Детектор утечки горючего газа Детектор утечки горючего газа SENSIT® HXG-3 отображает одновременно% НПВ и PPM.

• Диапазон НПВ 0–100% НПВ
• Диапазон PPM 0–50 000 частей на миллион

HXG-3 обнаруживает метан, природный газ, пропан и другие горючие газы. Тиковый циферблат помогает быстро находить утечки газа.Узнать больше

Узнать больше

---

SENSIT® HXG-2d Детектор утечки горючего газа Детектор утечки горючего газа SENSIT® HXG-2d идеально подходит для быстрого обнаружения и обнаружения утечек природного газа, пропана и других горючих газов.

SENSIT® HXG-2d отображает нижний предел взрываемости или диапазон частей на миллион
• Показание PPM 0-990 ppm
• Показание LEL% 0-100% LEL

Digital Tick control помогает быстро обнаруживать утечки горючего газа! Узнать больше

Узнать больше

---

SENSIT® TKX Детектор утечки горючего газа SENSIT® TKX — это детектор утечки горючего газа для обнаружения утечек природного газа или пропана.Тиковый циферблат помогает быстро находить утечки газа. Узнать больше

Узнать больше

---

SENSIT® HXG-3P (УТВЕРЖДЕНО ATEX) Детектор утечки горючего газа SENSIT® HXG-3P (УТВЕРЖДЕНО ATEX) Детектор утечки горючего газа со встроенным насосом отображает% НПВ и PPM одновременно.

• Нижний предел взрываемости 0–100% НПВ
• Диапазон частей на миллион 0–50 000 ppm

HXG-3P обнаруживает природный газ, метан, пропан и другие горючие газы. Встроенный насос позволяет быстро отбирать пробы воздуха и обнаруживать газ.Тиковый циферблат помогает быстро находить утечки газа. Узнать больше

Узнать больше

---

SENSIT® HXG-3 (УТВЕРЖДЕНО ATEX) Детектор утечки горючего газа SENSIT® HXG-3 (ОДОБРЕНО ATEX) Детектор утечки горючего газа отображает одновременно% НПВ и PPM.

• Диапазон НПВ 0–100% НПВ
• Диапазон PPM 0–50 000 частей на миллион

HXG-3 обнаруживает метан, природный газ, пропан и другие горючие газы. Тиковый циферблат помогает быстро находить утечки газа. Узнать больше

Узнать больше

---

Детекторы газа SENSIT 4:

Многоканальный газоанализатор SENSIT® GOLD G2 Многофункциональный газоанализатор SENSIT® GOLD G2 используется для исследования утечек газа, точного определения места утечки газа, продувки газовых труб и приложений в ограниченном пространстве.

Этот портативный газоанализатор измеряет и отображает до 4 газов: нижний предел взрываемости газа сгорания LEL (объем% и PPM необязательно), кислород, окись углерода, сероводород, цианистый водород (необязательно).

SENSIT® GOLD G2 предлагает выбор типа обнаружения газа: природный газ, метан, пропан. Звуковая частота тиков помогает быстро находить утечки газа. Узнать больше

Узнать больше

---

SENSIT® GOLD EXCO +1200 Детектор горючих газов Детектор горючих газов SENSIT® GOLD EXCO +1200 соответствует стандарту BPI 1200 для проведения энергетических аудитов жилых помещений и инспекций устройств сжигания и систем распределения топлива.

SENSIT® GOLD EXCO +1200 отображает 3 газа: горючие газы нижнего предела взрываемости, кислород, окись углерода (PPM), показания безвоздушного CO (CF) протекает быстро. Узнать больше

Узнать больше

---

SENSIT® GOLD Детектор утечки горючего газа SENSIT® GOLD — это детектор утечки горючего газа и газоанализатор в одном удобном для пользователя приборе. Этот газоанализатор отображает до 4 газов: нижний предел взрываемости горючего газа или частей на миллион (необязательно), кислород, окись углерода, сероводород, цианистый водород (необязательно)

В качестве исследовательского инструмента датчик SENSIT® GOLD LEL предназначен для обнаружения источника горючего газ быстро утекает.Узнать больше

Узнать больше

---

SENSIT® GOLD 100 Детектор горючих газов SENSIT® GOLD 100 — детектор горючих газов и газоанализатор.

Этот газоанализатор измеряет и отображает до 4 газов: выбираемый природный газ (метан) или нижний предел взрываемости пропана и% объема (PPM опционально), O2, CO, h3S, HCN (опционально)

SENSIT® GOLD 100 соответствует требованиям NFPA 54 National Fuel Кодекс для продувки газовых труб. Прибор можно настроить для работы с инертным газом и без кислорода.Узнать больше

Узнать больше

---

Trak-It® IIIa Индикатор горючих газов Индикатор горючих газов Trak-It® IIIa — это сверхмощный детектор газа, используемый для исследования утечек газа, определения точки подземной утечки газа, продувки трубопроводов и приложений в ограниченном пространстве.

Trak-It® IIIa измеряет и отображает до 4 газов: нижний предел взрываемости горючего газа (% объема и частей на миллион по желанию), O2, CO, h3S, HCN (по желанию)

Trak-It® IIIa соответствует национальному топливному кодексу для газа NFPA 54 Требования к продувке труб.Для работы в замкнутом пространстве доступны различные датчики токсичных газов. Узнать больше

Узнать больше

---

SENSIT® P400 Multi Gas Monitor Многоканальный газоанализатор SENSIT® P400 предупреждает пользователя об опасных газах в их рабочей среде. Многоканальный газоанализатор SENSIT® P400 Отображает до 5 газов: LEL, O2, CO, h3S, HCN, NO2, SO2

Газоанализатор SENSIT® P400 оснащен звуковой, визуальной и вибрационной сигнализацией, прочной конструкцией и большим дисплеем.Узнать больше

Узнать больше

Детекторы горючих газов, эксплозиметры | SafetyGas

Детектор горючих газов измеряет присутствие взрывоопасных или горючих газов в соответствии с их нижним пределом взрываемости. Он используется для обнаружения взрывоопасных утечек горючего газа , такого как природный газ, бутан, пропан, углеводороды, растворители или спирты.

Отклик детектора горючих газов основан на эталонном газе, от которого настроен взрывной прибор (стандартный газ).Метан (Ch5) или пентан (C5h22) — наиболее часто используемые газы для калибровки этих устройств.

Обнаружение горючих газов: взрывной прибор

Каталитические датчики диффузии — наиболее часто используемые устройства для контроля горючих и взрывоопасных газов или паров. Не вдаваясь в подробности, важно помнить принцип работы этой измерительной техники. Каталитический шариковый датчик может контролировать концентрацию горючего газа по повышению температуры нити накала.

Это изменение температуры переводится в количественный показатель: НПВ (нижний предел взрываемости). Однако есть один недостаток: датчик может отслеживать концентрации, но не может определять различные газы. Принцип тот же, что и у весов: они показывают вес, но не говорят, кто стоит на весах.

Нижний предел взрываемости (НПВ)

Взрывоопасность газа определяется двумя пределами. Между этими двумя значениями устанавливаются условия возникновения взрыва или пожара:

• LEL (или нижний предел взрываемости) : выше этой минимальной концентрации в воздухе, газ может воспламениться.
• UEL (или верхний предел взрываемости) — это максимальная объемная концентрация в воздухе, ниже которой он может взорваться или спровоцировать возгорание.

Ниже нижнего предела взрываемости концентрация газовой смеси в воздухе слишком мала для горючего вещества, чтобы вызвать реакцию воспламенения. Выше UEL газ-окислитель (обычно кислород) отсутствует, чтобы вызвать какую-либо реакцию. Детектор горючих газов всегда контролирует концентрации от 0 до 100% LIE.

Детектор горючих газов, наиболее часто используемые значения НПВ

• Ацетон 2,5% об.
• Ацетилен 2,5% об.
• Аммиак 15,0% об.
• Бензол 1,2% об.
• Бутан 1,9% об.
• Этанол 3,3% об.
• Водород 4,0% об.
• Окись углерода 12,5% об.
• Метан 5,0% об.
• Метанол 6,0% об.
• Пентан 1,4% об.
• Пропан 2,1% об.
• Стирол 0,9% об.
• Толуол 1,1% об.
• Ксилол 1,1% об.

Первый датчик горючих газов, на который можно положиться

Новое поколение детекторов горючих газов уже здесь, обеспечивая беспрецедентную точность, надежность и безопасность для рабочих.Blackline Safety и NevadaNano объединились, чтобы внедрить датчик горючих газов MPS ^TM в линейку подключенных мониторов безопасности G7 Blackline. Датчик MPS — это первая инновация в области контроля горючих газов за четыре десятилетия, которая изменит способ контроля окружающей среды ваших сотрудников на предмет небезопасных уровней горючего газа.

ВЫСОКАЯ ТОЧНОСТЬ ДЛЯ ИСКЛЮЧИТЕЛЬНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

С G7 и MPS работникам больше не придется пересматривать показания своих датчиков горючих газов из-за калибровки для одного газа и воздействия на другой.Они также никогда не столкнутся с риском отравления датчиков. Датчик горючих газов MPS — это решение недостатков традиционных датчиков нижнего предела взрываемости (НПВ), таких как ложные срабатывания сигнализации, неточные показания и ограниченная способность точно определять несколько газов. В отличие от обычных детекторов газа LEL, датчик MPS обнаруживает дюжину горючих газов в любой среде.

Дополнительные встроенные функции датчика:

• Автоматическая компенсация давления, температуры и влажности окружающей среды, точная даже при быстрых колебаниях окружающей среды
• Надежная конструкция никогда не вызовет ложной уверенности
• Точно реагирует на дюжину газов без поправочного коэффициента
• Почти мгновенный отклик
• Облачное соединение для автоматической потоковой передачи и записи данных

ДЕСЯТКА ГАЗОВ, НЕ НУЖДАЮЩАЯСЯ В КОРРЕКЦИОННОМ ФАКТОРЕ

Два обычных варианта газовых сенсоров — пеллисторные и недисперсионные инфракрасные (NDIR) сенсоры — откалиброваны для точного измерения одного газа за раз, что приводит к более высоким или низким показаниям при воздействии на них других газов.Это приводит к ложным тревогам и неточным показаниям, что ставит под угрозу безопасность и может потребовать от рабочих изменить калибровочные коэффициенты в зависимости от ожидаемых газов, с которыми они столкнутся в любой конкретный день.

Датчик горючих газов MPS обнаруживает газовые смеси так же точно, как и отдельный газ. Он даже классифицирует газовые смеси по одной из шести категорий в зависимости от размера молекулы углеводородов и наличия водорода. В результате вы получите действительно исчерпывающий ответ и исключительную видимость безопасности рабочей среды и уверенности ваших сотрудников.

Датчик MPS имеет самый точный линейный отклик в отрасли для десятка наиболее распространенных горючих газов, в том числе:

• Водород
• Метан
• этан
• Пропан
• Бутан
• Пентан
• гексан
• Толуол
• Ксилол
• Этилен
• Пропилен
• Изопропанол

ПЕРЕДОВАЯ СИСТЕМА КЛАССИФИКАЦИИ

MPS выводит обнаружение на новый уровень.Когда рабочий входит в здание и перемещается из области в область, датчик MPS классифицирует каждое показание газа по одной из шести классификаций и передает их в Blackline Safety Cloud.

• Класс 1: водород
• Класс 2: смесь водорода и углеводородов
• Класс 3: метан или природный газ
• Класс 4: Легкий газ или смесь легких газов
• Класс 5: Средний газ или средняя газовая смесь
• Класс 6: тяжелый газ или смесь тяжелых газов

В сочетании с технологией определения местоположения, встроенной в каждый подключенный детектор G7, эта информация используется в ведущем программном обеспечении Blackline для анализа данных, обеспечивая понимание ваших операций, которые ранее были скрыты.Вы можете увидеть, присутствует ли водород в одной части вашего предприятия, где его раньше не было. Если что-то протекает поблизости, это происходит из-за вашего сырья или из выходящего газа крекинга?

БЕЗУПРЕЧНО ПОДХОДИТ В ВАШУ ПРОГРАММУ БЕЗОПАСНОСТИ

Ваша компания может сразу начать пользоваться преимуществами безопасности и точности этой передовой технологии. Пользователям традиционных детекторов LEL не нужно проходить переподготовку, поэтому вы можете быстро и легко интегрировать датчик MPS в существующую программу безопасности вашей компании.

БЕЗУПРЕЧНАЯ НАДЕЖНОСТЬ

Обычные датчики могут выйти из строя при воздействии определенных веществ. Даже такое, казалось бы, безобидное вещество, как лосьон или мыло, может без предупреждения сделать традиционные датчики бесполезными.

Пожарные, например, которые полагаются на датчики LEL газа в горючих средах, могут неосознанно поставить под угрозу свои каталитические шариковые датчики после такой рутинной задачи, как мытье и обработка воском пожарной машины. Частицы парафина, попавшие в воздух, могут покрыть гранулы газоанализатора силиконом.Это оставляет сенсоры слепыми. Без частой проверки или ударных испытаний пожарные не будут знать, что их датчики сделали их уязвимыми. Даже если кто-то нанесет лосьон для рук в той же комнате, что и обычный датчик, может быть достаточно, чтобы убить его.

Поскольку датчик MPS невосприимчив к отравлению, это один из способов, с помощью которого датчик MPS действительно меняет безопасность на рабочем месте. Поскольку датчик горючих газов MPS основан на измерении термодинамических свойств, а не на химической реакции, как это делают традиционные датчики, его практически невозможно отравить.Поверхности датчика инертны, и никакие химические вещества не сделали его бесполезным благодаря обширным испытаниям. Датчик MPS также является отказоустойчивым, что означает, что если что-то пойдет не так, он предупредит пользователя, а не позволит ему по незнанию оказаться в опасной среде.

Недисперсионные инфракрасные датчики (NDIR), которые используют измерения определенных длин волн в воздухе для расчета концентрации определенного газа, часто могут подавать ложные тревоги. Например, когда рабочий переходит из холодной окружающей среды в теплое здание, датчик NDIR укажет на опасную среду, когда ее нет.На самом деле датчик просто отреагировал на конденсацию, вызванную изменением окружающей среды. Ложные тревоги — это больше, чем просто неудобные прерывания, потому что, когда они возникают часто, они изменяют поведение рабочего. Рабочие могут быть косвенно обучены игнорировать сигналы тревоги или даже выключать или удалять свои устройства.

Надежность датчика MPS практически исключает опасность ложноположительных сигналов тревоги и даже имеет внутреннюю диагностику, которая автоматически обнаруживает проблемы с самим датчиком.Вы можете постоянно рассчитывать на датчик MPS в течение его срока службы более пяти лет.

ПЕРЕЗАГРУЗИТЕ ПРОГРАММУ ОБНАРУЖЕНИЯ ГАЗОВ С ПОМОЩЬЮ НАУКИ ДАННЫХ

При оснащении нашего детектора газа G7 датчиком горючих газов MPS преимущества для вашей компании выходят за рамки обнаружения газа в полевых условиях. Как и во всех решениях Blackline Safety, данные, генерируемые датчиком MPS, включая классификации, автоматически загружаются в Blackline Cloud и доступны для интерактивной визуализации в программном обеспечении Blackline Analytics.Наш новый отчет LEL-MPS Readings автоматически объединяет все ваши данные и предоставляет простые инструменты, которые помогут вам визуализировать данные о воздействии и классификации.

Наши клиенты могут сделать еще один шаг в области безопасности с Blackline Vision, нашим отделом обработки и анализа данных, который поможет вам получить дополнительную информацию из данных, предоставляемых этим датчиком и всеми другими продуктами Blackline. Наши эксперты по данным могут работать с вами, исследуя и расширяя ваши потребности в визуализации данных, отчетности и интеграции. Они будут работать с вами, чтобы не только обезопасить ваших сотрудников, но и помочь повысить продуктивность и эффективность всей вашей команды и рабочего места.Комбинация Blackline Vision и датчика MPS дает вам беспрецедентное представление о ваших программах и операциях по обеспечению безопасности.

УЗНАТЬ БОЛЬШЕ О ДЕТЕКТОРЕ СГОРАЕМЫХ ГАЗОВ MPS ОТ BLACKLINE SAFETY AND NEVADANANO

Датчик горючих газов MPS объединяет в себе опыт Blackline Safety в области беспроводного подключения к устройствам обнаружения газов и мониторинга одиноких рабочих и рекорд NevadaNano в области инноваций в сенсорных модулях на основе MEMS для ряда государственных и коммерческих приложений.

Датчик MPS — это совершенно новая технология, которая может революционизировать методы мониторинга горючих газов в вашей организации. Датчики сертифицированы на международном уровне для использования в опасных средах, поэтому независимо от того, где находятся ваши работники, вы получите новую информацию об их безопасности.

Узнайте больше о датчике MPS, связавшись с нами или посетив наш веб-сайт.

Типы мониторов легковоспламеняющихся газов — понимание уровней LEL и UEL

Будь то морская нефтяная вышка или крупный нефтеперерабатывающий завод, нефтегазовые компании знают, что они должны внимательно следить за уровнями газа на постоянной основе, чтобы защитить своих сотрудников и объекты.Если такие газы, как водород, метан, бензол или другие, достигают опасно высоких уровней, они могут воспламениться и привести к потенциально катастрофическим событиям. Чтобы этого не произошло, очень важно иметь на вашем предприятии детектор горючих газов правильного типа. Однако, поскольку существуют различные типы систем обнаружения горючих газов , выбор правильной из них может быть трудным решением. Но если у вас есть самая последняя информация об этих мониторах, решение может быть намного проще.

Стационарный или переносной?

Когда дело доходит до обнаружения легковоспламеняющихся газов, одно из первых решений, которое необходимо принять, — нужны ли вам стационарные мониторы, портативные мониторы или и то, и другое.В большинстве компаний для обеспечения круглосуточной защиты используется комбинация обоих мониторов. Стационарные мониторы, которые устанавливаются в определенной зоне и могут предлагать непрерывный анализ уровней воздуха, обеспечивают круглосуточный мониторинг и считаются жизненно важными для общей безопасности. Портативный детектор горючих газов, часто используемый в замкнутых пространствах, позволяет рабочим проверять участки перед входом, давая им раннее предупреждение о возможных опасных условиях. Эти небольшие по размеру мониторы легко транспортировать и использовать в различных ситуациях.

Открытый путь или точка?

Наряду с выбором между стационарными или портативными мониторами, также важно различать детекторы открытого пути и точечные детекторы. Измеряя концентрацию газа в точке отбора проб прибора, они могут использовать различные уровни измерения, такие как объемное отношение, нижние пределы взрываемости (НПВ) или PPM для более низких концентраций. Хотя они используются во многих ситуациях для обнаружения токсичных газов, они в первую очередь предназначены для обнаружения горючих газов.

Тип датчика

Поскольку в этих газоанализаторах используется много типов датчиков, важно выбрать подходящий для вашего предприятия. Чтобы гарантировать наилучшие результаты, убедитесь, что используемый газоанализатор может обнаруживать правильный тип газа, имеет адекватный диапазон концентрации для газа, который он будет контролировать, и может компенсировать другие газы, которые могут присутствовать, которые могут изменить показания или повредить датчик.

LEL и UEL

Для возникновения любого пожара или взрыва горючие газы должны сочетать топливо, кислород и источник воспламенения.В зависимости от конкретной топливно-кислородной смеси риски на предприятии могут варьироваться. Поэтому газоанализаторы измеряют процент этих источников воспламенения, используя критерии LEL и UEL, которые обозначают нижний предел взрываемости и верхний предел взрываемости. Поскольку каждый газ имеет свои собственные значения LEL и UEL, важно иметь монитор, который правильно откалиброван для измерения этих уровней для газов, которые могут присутствовать. Понимая уровни LEL и UEL, а также другие критерии, используемые в этих ситуациях, выбор правильного монитора может быть гораздо более простым решением.

Обнаружение горючих газов | Johnson Matthey Technology Review

Присутствие горючих газов в атмосфере представляет собой потенциальную опасность во многих промышленных, коммерческих и бытовых средах. После внедрения природного газа в качестве основного топлива в Соединенном Королевстве в 1970-х годах метан в настоящее время является наиболее распространенным из горючих газов в этой стране. Поскольку это продукт разложения органических веществ, он также содержится в опасных количествах в шахтах, канализационных коллекторах и мусорных свалках.Водород по-прежнему является серьезной проблемой в тех странах, где он используется в качестве топлива, а также возникает как продукт, полученный из свинцово-кислотных аккумуляторов. Сжиженный нефтяной газ (СНГ) используется в качестве переносного топлива в самых разных сферах — от тяжелой промышленности до туристических домов на колесах и лодок. Бензин представляет собой очевидную опасность в гаражах и закрытых автостоянках. Наконец, широкий спектр углеводородов широко используется в химической и нефтехимической промышленности.

Опасность горючего газа четко определена.Диапазон концентраций, в котором газ в воздухе воспламеняется, может быть определен экспериментально, и два предела, нижний предел взрываемости (НПВ) и верхний предел взрываемости, известны для большинства газов (1). Обычно стараются поддерживать уровни концентрации ниже примерно 20% от нижнего предела взрываемости, и уровень сигнала тревоги обычно устанавливается на этом значении. Нижний предел взрываемости для большинства газов составляет от 1% до 5% об. / Об., Поэтому любой датчик, используемый для мониторинга опасности, должен иметь возможность показывать концентрации в этом диапазоне с точностью лучше, чем 10% от нижнего предела взрываемости.

Разработан ряд датчиков для измерения концентрации горючих газов. В этой статье будут рассмотрены три основных типа, во всех из которых металлы платиновой группы играют центральную роль. Датчик, который доминирует в этой области, — это датчик калориметрического или каталитического типа, часто известный как «пеллистор»; при этом горючий газ окисляется на каталитической поверхности, и его концентрация определяется по количеству тепла, выделяемого в реакции. Этот тип датчика широко используется для количественного измерения опасности, и с момента его появления (2) в начале 1960-х годов он оказал большое влияние на методы и условия труда во многих отраслях промышленности.

Датчик второго типа основан на изменении электропроводности, вызванном адсорбцией газа на металлооксидных полупроводниках. Это используется в первую очередь как качественный индикатор наличия газа или изменения его концентрации. Этот тип датчика широко используется, особенно в ситуациях, когда необходимо указывать низкие концентрации широкого диапазона газов. В этих устройствах металлы платиновой группы используются в качестве добавки к оксиду; их каталитические свойства могут улучшить чувствительность и, в некоторой степени, селективность.

Третий тип сенсора, в котором газообразный аналит взаимодействует с поверхностью металла платиновой группы, — это каталитический полевой транзистор (FET). Диссоциация водорода и некоторых водородсодержащих газов на каталитически активном затворе влияет на электрические характеристики полевого транзистора на величину, пропорциональную концентрации газа. Пока что эти датчики не оказали большого влияния на рынок, но, вероятно, они сделают это в будущем, потому что они представляют собой устройства на основе кремния и, таким образом, пригодны для использования в технологиях микротехнологии.

Калориметрические датчики газа

Калориметрическое устройство работает по принципу определения тепла, выделяющегося при сгорании горючего газа в окружающем воздухе. Например, при полном окислении метана выделяется 803 кДж / моль тепла. Если в условиях измерения скорость реакции зависит от концентрации топлива, то определение выделяемого тепла обеспечивает средство измерения концентрации газа. Выделенное тепло можно измерить как повышение температуры, и катализатор используется для достижения адекватного повышения температуры (скорости реакции) при достаточно низкой температуре.Таким образом, основными составляющими каталитического калориметрического датчика газа являются датчик температуры, катализатор и нагреватель для поддержания катализатора при рабочей температуре.

Самая простая форма сенсора, которая использовалась во многих ранних приборах, — это платиновая катушка, которая действует как сенсор, катализатор и нагреватель. Однако объемная металлическая платина является относительно плохим катализатором окисления углеводородов. Следовательно, элемент должен работать при высокой температуре — около 1000 ° C для метана, — что сокращает срок его службы из-за испарения металла.Наиболее значительное увеличение срока службы датчика произошло за счет использования более активных катализаторов, что позволило значительно снизить рабочую температуру. Разделение катализатора и нагревателя позволяет использовать катализаторы с большей площадью поверхности и, следовательно, с большей активностью.

Наиболее активными катализаторами реакций окисления являются палладий, родий, платина и иридий. Это потому, что условия на их поверхности оптимальны для реакции между топливом и кислородом.Теплота адсорбции реагентов достаточно мала, чтобы снизить энергию активации окисления, но достаточно высока, чтобы обеспечить адекватное покрытие поверхности (3, 4). Золото неактивно в качестве катализатора, потому что кислород очень слабо адсорбируется, что приводит к слишком низкому покрытию. Переходные металлы слишком сильно адсорбируют кислород, что приводит к высокой энергии активации окисления, а в крайних случаях они могут образовывать объемные оксиды. Это подчеркивает пригодность катализаторов на основе металлической платины при повышенных температурах, необходимых для окисления горючего газа.Более того, палладий и родий более активны, чем платина, в окислении метана, катализируя реакцию при температуре около 500 ° C. Форма устройства «пеллистор» показана на рисунке 1 (а). Он состоит из платиновой спирали, заключенной в оксид алюминия, покрытой катализатором (2). Платина используется в качестве термометра сопротивления из-за ее высокого температурного коэффициента сопротивления, и катушки могут быть легко изготовлены. Змеевик также служит резистивным нагревателем. Обычно катушка состоит примерно из 10 витков по 0.Проволока диаметром 05 мм, образующая спираль длиной 1 мм и диаметром 0,5 мм.

Рис. 1

В каталитических калориметрических датчиках газа платиновый змеевик служит одновременно и резистивным нагревателем, и датчиком температуры. Нагреватель поддерживает температуру окружающего катализатора, которая обеспечивает быстрое сгорание любого горючего газа, концентрация которого определяется изменением сопротивления проволоки из-за повышения температуры, вызванного сгоранием газа

В наиболее распространенном варианте каталитически активный чувствительный элемент и аналогичный, но каталитически инертный компенсаторный элемент образуют два плеча мостовой схемы Уитстона (1).В цепь подается питание для нагрева элементов до рабочей температуры; номиналы постоянных резисторов, расположенных параллельно элементам, выбраны для уравновешивания моста в воздухе. Несбалансированное напряжение, возникающее из-за присутствия горючего газа, зависит от изменения температуры, которая, в свою очередь, зависит от скорости реакции и парциального давления горючего газа. Этот и аналогичные типы датчиков широко используются в различных типах приборов для обнаружения горючих газов, которые могут быть ручными или стационарными.Газ обычно достигает чувствительного элемента путем диффузии через агломерат, находящийся в атмосфере, в типичной конфигурации, показанной на Рисунке 2. Влияние температуры на несбалансированное напряжение и потребление мощности типичного чувствительного элемента показано на Рисунке 3. Также показан ток, необходимый для достижения температуры, когда сопротивление при комнатной температуре детектирующих и компенсирующих элементов составляет около 1,3 Ом каждый.

Рис. 2

В типичной головке калориметрического газового датчика каталитически активный датчик и аналогичный инертный компенсатор образуют два плеча мостовой схемы Уитстона.Воспламеняющийся газ в атмосфере диффундирует через агломерат к чувствительному элементу

Рис. 3

Влияние температуры и тока на отклик и потребляемую мощность типичного калориметрического датчика показано

При высоких температурах скорость (сигнал) меньше зависит от температуры и ограничен массопереносом топлива через агломерат к чувствительному элементу. В этих условиях скорость не зависит от химической природы катализатора, и на сигнал влияют только геометрические факторы, такие как отделение элемента от агломерата (5).Режим работы с ограниченным переносом массы (MTL) имеет недостаток, заключающийся в увеличении времени отклика до нескольких секунд, но дает несколько преимуществ:

Небольшие изменения каталитической активности элементов не влияют на сигнал.

Незначительные колебания напряжения (следовательно, температуры) не влияют на сигнал.

Скорость диффузии и, следовательно, реакция линейно зависят от концентрации горючего газа.

Получается прямая приблизительная мера воспламеняемости (% НПВ), которая в значительной степени не зависит от присутствующего газа или газов.

Таким образом, прибор, откалиброванный для показаний от 0 до 100 процентов нижнего предела взрываемости в стандартном топливе, обеспечит приблизительную оценку взрывоопасности любого пара или смеси паров. Если состав топливно-воздушной смеси известен, можно применить простые поправочные коэффициенты для получения более точных измерений (1). Таким образом, использование катализаторов на основе металлической платины позволяет работать в ограниченной области массопереноса, с ее многочисленными преимуществами, при сравнительно низких температурах катализатора.

Основным ограничением каталитических калориметрических газовых сенсоров является потеря чувствительности при воздействии атмосферы, содержащей яды (которые имеют необратимый эффект) и ингибиторы (которые имеют обратимый эффект). Обычными примерами являются силиконы, соединения алкилсвинца, сложные эфиры фосфорной кислоты, галогенированные соединения и серосодержащие соединения. В присутствии этих частиц достигается низкая концентрация горючего газа. Одним из решений проблемы является установка фильтра, например, с активированным углем, для удаления вредных паров.Однако угольные фильтры также адсорбируют высшие углеводороды, и это ограничивает их использование метаном, этаном, монооксидом углерода и водородом. Это привело к разработке чувствительных элементов, которые намного более устойчивы к ядам, чем обычные устройства. Обычно они имеют форму платиновой спирали, окруженной пористым валиком, содержащим металлический платиновый катализатор, диспергированный по всей подложке с большой площадью поверхности, такой как γ, -оксид алюминия (6), как показано на рисунке 1 (b). Повышенная устойчивость к отравлению достигается за счет:

• Распределение металлической платины по пористой подложке, что увеличивает эффективную площадь поверхности, доступную для реакции.В условиях MTL увеличение внутренней активности катализатора — то есть активности, которая могла бы происходить в отсутствие контроля над массопереносом — эффективно производит больше «резервной» поверхности, что приводит к более низкой кажущейся скорости отравления.

• Использование катализатора, обладающего высокой внутренней стойкостью к отравлению; например, при обнаружении метана платина менее восприимчива к ингибированию сероводородом или диоксидом серы, чем палладий или родий.

Поскольку платина по своей природе менее активна, чем палладий или родий, относительная устойчивость к отравлению будет определяться относительной важностью факторов [a] и [b] выше.Улучшение, достигнутое с использованием этих катализаторов, показано на рисунке 4, который иллюстрирует действие гексаметилдисилоксана (яд) и диоксида серы (ингибитор).

Рис. 4

На отклик калориметрических датчиков влияет присутствие ядов и ингибиторов, здесь улучшение отклика, которое может быть получено с соответствующими катализаторами, показано для 1% метана в воздухе в присутствии (а) 10 ppm гексаметилдисилоксана и (b) 100 ppm диоксида серы. Результаты обычного пеллистора сравниваются с результатами датчиков устойчивых к ядам (Pr)

Яды могут дезактивировать различные реакции с разной скоростью.На непористых катализаторах неоднородность сайтов может привести к тому, что одни реакции протекают на сайтах, которые легче отравить, чем другие (7). Для пористых катализаторов скорость отравления может варьироваться в зависимости от относительных скоростей адсорбции и диффузии яда, а также реакции и диффузии реагентов. Было обнаружено, что для минимизации ингибирования окисления метана (медленная реакция, быстрая диффузия) галогенированными или серосодержащими газами тип металлической платины так же важен, как и физические свойства катализатора, такие как дисперсность и пористость (6 ).Что касается ядов силикона, свинца и фосфора, то повышенная дисперсность и пористость катализатора, а не тип металлической платины, являются лучшим средством повышения устойчивости чувствительного элемента к отравлению. Для окисления бутана (быстрая реакция, медленная диффузия) различия в поведении платиновых металлов в галогенированных и серосодержащих газах менее значительны, чем при окислении метана. Однако поведение ядов в бутане аналогично поведению метана (6).Из приведенного выше обсуждения очевидно, что конструкция ядовитых элементов имеет сильные параллели с конструкцией катализаторов в автомобильной и нефтехимической промышленности. Однако из-за значительно меньшего масштаба использования платиновых металлов при обнаружении газов эффективность катализатора не так важна, поэтому усилия можно сосредоточить на максимальном увеличении устойчивости к отравлению.

Другое явление, закоксовывание катализатора, также может отрицательно повлиять на характеристики каталитических элементов.Здесь углерод осаждается, когда скорость дегидрирования топлива становится заметной при очень высоких концентрациях, например> 20 процентов метана в воздухе. Поверхностный углерод может отравить реакцию окисления, а более крупные отложения изменяют физический размер, морфологию и, в меньшей степени, излучательную способность элемента (8). Все эти факторы изменяют мощность, рассеиваемую калориметром, и, таким образом, изменяют выходной сигнал датчика. Даже при последующем сжигании углерода на воздухе может произойти необратимое повреждение элемента, о чем свидетельствует изменение нулевого уровня датчика.Включение тория с палладием в «пеллистор» решает эту проблему. Роль тория заключается в диспергировании палладия, который присутствует только в металлической форме после воздействия восстановительной атмосферы, когда концентрация метана превышает 10 процентов (9). Это снижает скорость спекания и, следовательно, образование крупных металлических частиц, на которых предпочтительно образуется кокс. Таким образом, повышенная дисперсность платиновых металлов обеспечивает устойчивость к закоксовыванию, а также к отравлению и ингибированию катализатора.

Если концентрация кислорода слишком мала для полного окисления, то измеренный сигнал будет ниже, чем полученный при нормальной концентрации кислорода (приблизительно 21%). Таким образом, показания датчика могут быть неоднозначными при высоких концентрациях газа в воздухе, которые затем ошибочно указываются как находящиеся ниже нижнего предела взрываемости; для метана этот диапазон составляет от 40 до 100 процентов (10). Один из методов, используемых для решения этой проблемы, заключается в использовании отдельного преобразователя, опять же калориметрического по своей природе, в одном и том же приборе, который использует разницу в теплопроводности горючего газа и воздуха.

Темпы развития калориметрических датчиков замедлились в последние несколько лет после разработки элементов, устойчивых к отравлению. В настоящее время внимание сосредоточено на следующих областях, перечисленных в примерном порядке важности:

• уменьшение потребления энергии датчика,

• дальнейшее повышение долговременной стабильности и устойчивости датчика к отравлению,

• обеспечивает заблаговременное предупреждение об отравлении,

• увеличивает чувствительность,

• сокращает время отклика,

• обеспечивает некоторую степень селективности между различными видами топлива.

Успешная работа любого каталитического калориметрического датчика в решающей степени зависит от характеристик катализатора. Новые катализаторы, обладающие повышенной активностью, стабильностью, устойчивостью к ядам и селективностью, будут влиять на области [i], [ii], [iv] и [vi] выше. Однако в этой области ведется мало разработок. Внимание сосредоточено на миниатюризации (область i), использовании микропроцессорной технологии для опроса датчика при различных температурах (области iii и vi) и разработке более чувствительных термодатчиков, например пироэлектрических материалов (ii) (области i и iv).

Каталитический калориметрический датчик газа, как показывает его широкое использование в промышленности, оказался надежным средством измерения концентрации горючего газа или взрывоопасности газовой смеси в воздухе. Устойчивые к ядам устройства уменьшили количество проблем, связанных с работой в ядовитой среде, тем самым увеличив полезность этих датчиков.

Металлооксидные полупроводниковые газовые датчики

Давно известно, что электрическая проводимость многих полупроводников изменяется, когда некоторые газы адсорбируются на поверхности, и что этот эффект может быть обратимым.Это составляет основу некоторых широко используемых датчиков газа. Типичная форма датчика показана на рисунке 5. Были разработаны общие модели, которые удовлетворительно объясняют механизмы, лежащие в основе основных эффектов (12, 13), но некоторые из более подробных характеристик все еще требуют пояснения. Однако ясно, что в большинстве случаев взаимодействие газа с твердой поверхностью представляет собой каталитическую реакцию с участием адсорбированных частиц. Таким образом, оксиды металлов особенно подходят для обнаружения донорного газа, поскольку на поверхности всегда присутствует ионообменный кислород, связанный с дефектами, вызванными нестехиометрией твердого тела.Эти дефекты также являются источником свободных электронов, вносящих вклад в электропроводность. Следовательно, взаимодействие с адсорбированным кислородом влияет на проводимость, и в богатой кислородом атмосфере (воздухе) эффекты будут обратимыми.

Рис. 5

Полупроводниковые щуповые датчики состоят из пористого полупроводникового оксида металла, нагревательного элемента и двух электродов для контроля электрического сопротивления. Показан типичный пример.

В ряде статей содержится обзор исследований, связанных с этим типом газового датчика, например, см. (14, 15).Основная привлекательность этих устройств в том, что они очень чувствительны; могут быть обнаружены концентрации ниже 1 ppm некоторых газов (16). Основным ограничением является то, что они почти полностью неселективны и, в отличие от калориметрических датчиков, нет корреляции между полученным показанием и взрывоопасностью газа. Это основная причина, по которой эти устройства не использовались в сколько-нибудь значительной степени для количественных измерений.

Был исследован ряд подходов с целью улучшения селективности.Различные оксиды проявляют разную чувствительность к разным газам, и хотя большая часть литературы посвящена оксиду олова и оксиду цинка, было изучено большое количество как бинарных, так и, в последнее время, тройных оксидов. График зависимости чувствительности датчиков от температуры дает кривые, показанные на рисунках 6 и 7. Характерная кривая в форме «вулкана» получается почти всегда. Поскольку температура максимальной чувствительности различается для разных газов, степень селективности может быть достигнута путем разумного выбора рабочей температуры.

Рис. 6

Чувствительность металлооксидных полупроводниковых датчиков газа зависит как от оксида, так и от газа. Для повышения чувствительности датчиков оксида олова могут быть добавлены небольшие количества подходящего металла платиновой группы. Приведенные здесь данные показывают чувствительность оксида олова к метану 100 ppm: (a) без добавок (b) с 1% палладия (c) с 1% платины, и (d) с добавкой 1% иридия

Рис. 7

Эти характерные кривые в форме вулкана показывают чувствительность оксида олова к 100 ppm монооксида углерода (a) без добавок (b) с 1% палладия (c) с 1% платины и (d) с 1 процент иридия

Третий подход, который широко изучался, — это введение в оксид добавок или промоторов для изменения электрических характеристик или, что более важно, химической природы поверхности.Добавление промоторов к катализаторам для повышения их активности или селективности — хорошо испытанный метод катализа. Промоторы достигают этого за счет увеличения охвата реагирующих частиц или за счет облегчения пути реакции или десорбции. Введение посторонних катионных частиц с валентностью, отличной от валентности исходного катиона, в решетку оксида металла может заметно повлиять на доступность свободных электронов и, таким образом, может иметь большое влияние на проводимость.Признаки нынешнего понимания состоят в том, что это будет иметь общий эффект на все газы, адсорбирующиеся на поверхности, и не обязательно приведет к желаемому эффекту усиления адсорбции или реакции какого-либо конкретного газа. Если, с другой стороны, добавка находится на поверхности и влияет на каталитическую активность поверхности, это может иметь эффект усиления реакции окисления и последующего электронного эффекта одного газообразного вещества по отношению к другому. В попытках сделать это в оксиды были введены многие металлические частицы.Наибольший успех был достигнут с известными катализаторами окисления, в частности с металлами платиновой группы, хотя сообщалось также о некоторых успехах с другими металлами, такими как серебро (17). Имеющиеся в продаже датчики горючих газов на основе оксидов металлов состоят из оксида олова с одним или несколькими металлами платиновой группы, добавленными в концентрации около 1% по весу.

Хотя этот подход широко используется, связанные с ним процессы не совсем понятны, и достигнутые успехи были достигнуты эмпирически.Одним из важных процессов может быть предпочтительная адсорбция на сайте добавки на поверхности и последующее перетекание на поверхность оксида, вызывая изменение проводимости (12, 18). На этом основании очень сильная адсорбция на добавке может ингибировать реакцию, хотя это упрощение процесса, который должен быть сложным. Свидетельством сложности является наблюдение, что известное поведение металлического катализатора не может быть напрямую перенесено на систему оксид / добавка; хорошие катализаторы окисления конкретного газа не обязательно улучшают чувствительность оксида к этому газу, когда они используются в качестве добавок.Возможно, более подходящим критерием являются адсорбционные свойства добавки. Хорошо известно, что свойства катализаторов в значительной степени зависят от материала носителя катализатора, поэтому вышеприведенное наблюдение не совсем неожиданно. На рисунках 6 и 7 показано влияние добавок металлов платиновой группы на чувствительность оксида олова к метану и монооксиду углерода соответственно. Хотя металлический палладий является эффективным катализатором окисления обоих газов, его добавление значительно увеличивает чувствительность к метану, но снижает чувствительность к монооксиду углерода.Предполагается, что палладий создает путь диссоциативной адсорбции метана с последующим переносом адсорбированных частиц на оксид олова. Это увеличивает поверхностную концентрацию, которая по сути является низкой для нелегированного оксида, и приводит к большей чувствительности к газу. С другой стороны, высокая степень покрытия оксидом углерода, который легче диссоциирует на оксид олова, относительно не зависит от добавления палладия. Эффект платины не так заметен с точки зрения чувствительности к метану, но имеет эффект значительного снижения температуры максимальной чувствительности.Однако платина снижает чувствительность к монооксиду углерода, что может означать, что оксид углерода адсорбируется на платине сильнее, чем на оксиде олова.

Существует огромное количество литературы по катализу, относящейся к металлам платиновой группы и оксидам металлов, которые могут быть использованы при поиске материалов для селективного обнаружения. Однако фундаментальное различие между каталитическими исследованиями и сенсорными исследованиями состоит в том, что селективность катализа определяется получаемыми продуктами, тогда как в сенсорной работе селективность относится к адсорбентам или реагентам.Полный потенциал этого типа датчика еще далек от реализации, возможно, в большей степени с точки зрения измерения токсичных, а не горючих газов. Однако каталитические металлы будут играть важную роль в сочетании с рядом оксидов металлов при производстве ряда сенсоров, подходящих для множества применений.

Датчики газа на полевых транзисторах с каталитическим затвором

Первый чувствительный к водороду металлооксидный полупроводниковый (МОП) полевой транзистор был описан Лундстремом в 1975 году (19, 20).С тех пор этот тип устройства привлек значительное внимание, но пока коммерческий эффект был незначительным. Механизм, с помощью которого присутствие водорода в атмосфере влияет на характеристики МОП-устройств, был объяснен Лундстремом и его сотрудниками с точки зрения диссоциации молекулярного водорода до атомарного водорода на поверхности палладия (21). Атомарный водород диффундирует в металлическую пленку и адсорбируется на внутренней поверхности палладия, как показано на рисунке 8 (а). Адсорбированные атомы образуют диполи на границе раздела металл-изолятор, что приводит к увеличению работы выхода металла на границе раздела.Это, в свою очередь, влияет на пороговое напряжение (напряжение, при котором начинает формироваться инверсионный слой) транзистора или на напряжение плоской полосы, если устройство выполнено в форме конденсатора. Конечным результатом образования дипольного слоя является генерирование дополнительного напряжения последовательно с приложенным извне напряжением, таким образом изменяя характеристики устройства, как показано на рисунках 8 (b) и 8 (c). Предполагается, что изменение работы выхода пропорционально концентрации адсорбированного водорода на границе раздела, так что максимальное изменение будет происходить, когда каждая точка границы раздела будет занята атомом водорода.В некоторых случаях измеримые изменения могут быть получены для очень низких концентраций (<1 ppm) водорода.

Рис. 8

Показаны механизмы, с помощью которых характеристики полевого полупроводникового полупроводникового транзистора с палладиевым затвором изменяются водородом: (a) взаимодействия на затворе (b) влияют на характеристики транзистора и (c ) влияют на характеристики конденсатора. После исх. (21)

Водородное покрытие при заданном давлении водорода зависит от двух процессов.Первый — диссоциация и последующая сорбция пленкой палладия; второй процесс — это механизм десорбции водорода. Последний контролирует скорость восстановления такого сенсора и происходит за счет рекомбинации с образованием молекулярного водорода в вакууме или инертном газе или за счет образования воды в присутствии кислорода. Когда конкурирующие процессы уравновешиваются, водородное покрытие находится в устойчивом состоянии. Фактически это приводит к значительно более высокой чувствительности в инертной атмосфере, чем в воздухе, поскольку вероятность образования воды намного выше, чем вероятность спонтанной рекомбинации.

Каталитический металл играет в этих сенсорах три основные роли: он диссоциирует анализируемый газ посредством каталитического действия, он транспортирует атомы водорода к границе раздела металл-изолятор и адсорбирует атомы водорода на этой границе раздела как обнаруживаемые диполи. Первые молекулы водорода, молекулы сероводорода и другие диссоциируют с образованием атомов водорода, процесс, который эффективно катализируется металлами платиновой группы. Также можно использовать другие металлы или оксиды металлов, такие как оксид палладия.Металл также катализирует другие реакции, такие как окисление водорода кислородом или хлором или окисление сероводорода кислородом. Вторая роль металла — обеспечить перенос атомов водорода через металлический слой. Водород уникален в этом отношении, потому что ион водорода представляет собой чистый протон и, следовательно, намного меньше любого другого иона или атома. В большинстве металлов, включая платиновые, происходит быстрая диффузия атомов водорода. Однако высокая растворимость водорода в палладии делает эту систему уникальной.Если затвор изготовлен из пористого металлического слоя, то любой газ может диффундировать непосредственно через поры в слое даже без каталитической диссоциации. То же самое применимо, когда ворота состоят из прерывистой металлической пленки, такой как сетка. Однако должна происходить некоторая перезарядка, чтобы создать дипольный слой на границе раздела металл-полупроводник. Это третья роль металлического слоя, который заключается в адсорбции диффузных атомов или молекул в виде диполей на границе раздела металл-носитель (изолятор, полупроводник).Образовавшийся дипольный слой изменяет поверхностное поле полупроводника, которое испытывает полупроводник. Таким образом, устройство, чувствительное к поверхностному полю, такое как МОП-конденсатор, МОП-транзистор или диод Шоттки, генерирует сигнал от этого изменения поля.

На практике этот тип устройства используется для обнаружения водорода в воздухе и других средах, особенно для обнаружения утечки водорода. Рабочая температура обычно находится в диапазоне от 60 до 150 ° C; повышенные температуры необходимы для уменьшения времени отклика и предотвращения адсорбции воды, хотя для системы палладий / водород возможна работа при комнатной температуре.Устройство также можно использовать для обнаружения сероводорода и аммиака, где предположительно оба газа диссоциируют на поверхности. Сероводород не отравляет катализатор на воздухе, а в инертной атмосфере. Не все устройства, использующие палладиевый затвор, реагируют на аммиак; Причины тому — различие в структуре металлических пленок и свойствах поверхностей изолятора. Ограниченный успех был достигнут при использовании различных каталитических металлов, в частности платины, иридия и лантана, в качестве материала затвора.Также были исследованы различные конструкции ворот. Пористые пленки палладия используются в устройствах, чувствительных к монооксиду углерода, этанолу и некоторым другим углеводородам (21).

Одна из проблем этих устройств — ограничение температуры, определяемое кремнием. В ряде исследований изучались возможности «плавающего затвора», то есть затвора в виде решетки, которая физически отделена от слоя кремнезема (22). Несмотря на эти разные подходы, применение этого типа устройства по-прежнему ограничено водородом, сероводородом, аммиаком и рядом более реакционноспособных углеводородов.Устройство нельзя использовать в качестве взрывного устройства, как в случае с калориметрическим датчиком, или в качестве общего индикатора почти любого горючего газа, как в случае датчиков оксидов металлов, но из-за ограниченных помех может быть возможно используйте его для контроля отдельных компонентов в некоторых атмосферах. Его высокая чувствительность к воздуху и инертному фону, простота изготовления и совместимость с микроэлектронными системами гарантируют, что этот тип устройства будет играть важную роль в обнаружении горючих газов.

Выводы

Все три типа датчиков горючего газа, рассматриваемые в этой статье, включают реакции между аналитом, который обычно является восстановительным газом, и твердой поверхностью. Происходящие реакции регулируются природой поверхности, и каждый из трех описанных типов сенсоров зависит от уникальных адсорбционных свойств платиновых металлов. Однако проявляется это по-разному. Калориметрический сенсор полагается на каталитическую активность металла, способствующую окислению аналита на поверхности сенсора.Роль металла в резистивном полупроводнике заключается в повышении поверхностной активности по отношению к определенным газообразным частицам. В датчиках на полевых транзисторах роль металла заключается в диссоциации аналита на поверхности и обеспечении образования дипольного слоя на границе раздела металл / изолятор. Таким образом, платиновые металлы были и останутся центральным элементом в разработке улучшенных датчиков для обнаружения горючих газов.

1

Дж. Г. Ферт, А. Джонс и Т.А. Джонс, Сжигание. Flame , 1973, 21 , (3), 303

2

A. R. Baker, Патент Великобритании 892 530; 1962

3

GC Bond, «Катализ металлами», Academic Press, London, 1962

4

SJ Gentry and TA Jones, Sens. Actuators , 1986, 10 , (1-2), 141

5

SJ Gentry and PT Walsh, Anal. Proc. , 1986, 23 , (2), 59

6

S.Дж. Джентри и П. Т. Уолш, Сенсорные приводы , 1984, 5 , (3), 239

7

С. Дж. Джентри и А. Джонс, J. Appl. Chem. Biotechnol. , 1978, 28 , (11), 727

8

J. G. Firth, H. B. Holland, J. Appl. Chem. Biotechnol. , 1971, 21 , (5), 139

9

С. Джентри и П. Т. Уолш, Сенсорные приводы , 1984, 5 , (3), 229

10

A.Р. Бейкер и Дж. Г. Ферт, Mining Eng. (Лондон) , 1969, (январь), 237

11

Дж. Н. Земель, Б. Керамати, К. В. Спивак и А. Д’Амико, Сенсорные приводы , 1981, 1 , (4 ), 427

12

SR Morrison, Сенсорные приводы , 1982, 2 , (4), 329

13

G. Heiland, Сенсорные приводы , 1982, 2 , ( 4), 343

14

D.Э. Уильямс, в «Твердотельные датчики газа», изд. П. Т. Мозли и Б. К. Тофилд, Адам Хилгер, 1987, с. 71

15

М. Егашира, пр. Symp. по химическим датчикам, Гонолулу, 1987, изд. Д. Р. Тернер, U.S. Electrochem. Soc., Стр. 39

16

W. Mokwa, D. Kohl и G. Heiland, Sens. Actuators , 1985, 8 , (2), 101

17

N. Yamazoe, Y. Korokawa and T. Seiyama, Sens.