Эксплуатация газоанализатора: от подготовки до анализа данных

Газоанализатор — это измерительный прибор, с помощью которого оценивают состав отработанных газов, содержание токсичных и горючих компонентов в воздухе, дымовых и технологических газах. От правильной эксплуатации, регулярного обслуживания и корректного хранения зависит точность показаний и безопасность персонала. 
В статье разобрали основные виды газоанализаторов, их устройство, принципы работы и правила выбора прибора под конкретные задачи.

Устройство и виды газоанализаторов

Общий принцип работы и устройство
Любой газоанализатор включает: пробоотборный зонд, шланг, систему фильтров и осушения, измерительные сенсоры, насос, электронный блок обработки и индикации. Газ через зонд попадает в тракт, из него удаляется конденсат и аэрозоли, после чего поток проходит через датчики. По изменению электрических или оптических параметров прибор рассчитывает концентрации газов.
Перед стартом важно провести внешний осмотр, проверку состояния шлангов, зонда и фильтров, проверку питания, затем — коррекцию нуля и калибровку по эталонным газам.

Виды газоанализаторов по принципу действия

- Инфракрасные (ИК)
Инфракрасные газоанализаторы используют селективное поглощение ИК-излучения молекулами газа. Это основной метод для измерения СО2 (диоксид углерода), СО (оксид углерода) и части СН (углеводороды). Преимущества — высокая стабильность, хорошая селективность, возможность непрерывного мониторинга.

- Электрохимические
Электрохимические сенсоры основаны на окислительно-восстановительных реакциях в ячейке с электролитом. Ток через ячейку пропорционален концентрации контролируемого газа. Такие датчики применяют для контроля О2 (кислород), CO, NOx, H₂S. Плюсы — компактность и чувствительность, минус — ограниченный срок службы и зависимость от температуры и влажности.

- Оптические (УФ)
Оптические (УФ-фотометрические) газоанализаторы измеряют поглощение ультрафиолетового излучения на характерных длинах волн. Их используют для озона, SO₂ и ряда других токсичных компонентов. Преимущества — хорошая селективность и быстрый отклик.

- Термокондуктометрические и другие
Термокондуктометрические приборы измеряют теплопроводность газовой смеси и применяются для простых газовых систем (например, бинарные смеси). К другим типам относят магнитные (для O₂), фотоионизационные, хроматографические и комбинированные системы, где в одном корпусе объединяют ИК-, электрохимические и другие методы.

- Переносные (портативные) и стационарные: отличия и назначение
Переносные газоанализаторы компактны, работают от аккумулятора, удобны для выездных работ, диагностики на объекте, кратковременных измерений.
Стационарные устанавливают на объекте на постоянной основе: они следят за загазованностью помещений, выбросами, технологическими процессами и передают данные в систему автоматизации. При выборе учитывают режим: регулярная диагностика в СТО или непрерывный контроль в промышленности.

Подготовка газоанализатора к работе

Визуальный осмотр и проверка аккумулятора
Перед включением проводят внешний осмотр: корпус, шланги, зонд, разъемы, целостность кабелей. Проверяют уровень зарядки, исправность сетевого адаптера и клемм. Любые повреждения, следы коррозии или намокания — повод для обслуживания или ремонта до начала измерений.

Проверка состояния сенсоров и фильтров
Далее проверяют датчики и фильтры. Отстойник должен быть свободен от конденсата, фильтры — чистыми и сухими. При загрязнении или намокании фильтры и другие элементы нужно заменить. Трещины шланга или зонда недопустимы, иначе в тракт попадет посторонний воздух и исказит состав газовой смеси.

Калибровка и коррекция нуля

Что такое калибровка и зачем она нужна
Калибровка — это настройка прибора по эталонным концентрациям газов. Она компенсирует дрейф датчиков и сохраняет точность. Поверка в аккредитованной организации подтверждает, что погрешность прибора укладывается в нормируемые пределы.

Использование калибровочных газов
Для калибровки применяют калибровочные газы: «нулевой газ» (обычно очищенный воздух или азот) и одна-две газовые смеси с заданными концентрациями контролируемых компонентов. По нулевому газу выстраивают базовый уровень, по эталонам — масштаб измерения. Частота калибровки зависит от нагрузки, требований стандарта и регламента предприятия.

Тест на нулевые показания
Коррекция нуля — обязательный этап перед серией измерений. Прибор продувают чистым воздухом или нулевым газом и убеждаются, что по всем каналам, кроме кислородного, показания близки к нулю. Если ноль «уплыл», выполняют автоматическую или ручную коррекцию.

Как пользоваться газоанализатором: общая инструкция

Пошаговый процесс измерения:
1. Провести подготовку и калибровку.
2. Подключить зонд, проверить герметичность тракта.
3. Включить насос, дождаться выхода на рабочий режим.
4. Подвести зонд в контрольную зону или к точке отбора газа.
5. Выждать стабилизацию показаний, зафиксировать данные.
6. После измерения продувать тракт чистым воздухом.

Настройка параметров (пороги срабатывания, единицы измерения)
Перед работой задают единицы измерения (ppm, %, mg/m³), пороги срабатывания сигнализации, тип топлива (для автомобильных приборов), режим отображения и параметры усреднения. Это упрощает последующую интерпретацию и позволяет быстро увидеть превышения.

Правила техники безопасности при эксплуатации
Работу ведут в проветриваемых помещениях, соблюдая требования по температуре и влажности. Не допускают попадания капель жидкости внутрь корпуса, не используют прибор во взрывоопасной среде без соответствующей маркировки. При работе с выхлопными газами организуют отвод ОГ (отработанных газов) и не вдыхают поток непосредственно из выхлопной системы.

Специфика эксплуатации автомобильного газоанализатора

Назначение автомобильного газоанализатора в диагностике
Автомобильный газоанализатор применяют не только для экологического контроля, но и для диагностики двигателя. По составу отработанных газов можно косвенно судить о состоянии топливной системы, зажигания, герметичности, работе каталитического нейтрализатора.

Как правильно подключить зонд к выхлопной трубе
Зонд вводят в выхлопную трубу как можно глубже, чтобы уменьшить разбавление свежим воздухом и подсос воздуха по стыкам. Двигатель должен работать в режимах, указанных в методике: чаще всего холостой ход и заданные обороты. После нескольких секунд продувки показания стабилизируются.

Анализ состава отработанных газов (ОГ)

Что показывает СО (Оксид углерода)?
СО — продукт неполного сгорания. Высокий СО при низком О₂ указывает на богатую смесь: избыток топлива, неисправность датчиков, ошибок в настройке.

Что показывает СН (Углеводороды)?
СН отражают наличие несгоревшего топлива. Рост СН говорит о неполном сгорании, загрязненных форсунках, пропусках искры.

Что показывает СО2 (Диоксид углерода)?
СО2 максимален при корректной стехиометрической смеси. Падение СО₂ в сочетании с изменением СО и О₂ — признак отклонения состава смеси от нормы.

Что показывает О2 (Кислород)?
О2 показывает избыток воздуха и утечки. Высокий O₂ при низком СО — признак бедной смеси или подсоса воздуха в выпуске.

Расчетный коэффициент Лямбда (λ)
Лямбда (λ) — отношение реального количества воздуха к теоретическому. λ≈1 — норма, λ<1 — богатая смесь, λ>1 — бедная. Значение λ рассчитывается по совокупности газов и помогает быстро оценить режим сгорания.

Диагностика неисправностей по составу ОГ

Признаки богатой смеси
Для богатой смеси характерны: высокий СО, повышенный СН, низкий О₂ и слегка пониженный СО₂. Возможные причины — избыточная подача топлива, неверные показания датчика кислорода, неправильное давление в рампе.

Признаки бедной смеси (подсос воздуха)
При бедной смеси обычно низкий СО, низкий СО₂, повышенный О₂, иногда умеренный рост СН. Это может быть следствием подсоса воздуха на впуске, забитых форсунок, ошибок в управлении подачей топлива.

Пропуски воспламенения (высокий СН и О2)
Если одновременно высокие СН и О₂, это типичный признак пропусков воспламенения: несгоревшая смесь и атмосферный воздух проходят через цилиндр в выпуск. В этом случае проверяют систему зажигания, компрессию и механическое состояние двигателя.

Контроль состояния каталитического нейтрализатора
Исправный каталитический нейтрализатор снижает СО и СН почти до нуля при нормальной λ. Рост СО и СН на прогретом двигателе в сочетании с увеличением О₂ может свидетельствовать о деградации катализатора, оплавлении или разрушении его блока.

Условия эксплуатации, хранения и обслуживания

Требования к условиям работы (температура, влажность)
Большинство приборов рассчитаны на работу при положительных температурах и ограниченной влажности без конденсации. Выход за пределы диапазона ухудшает стабильность датчиков, особенно электрохимических, и может вызвать ложный дрейф нуля.

Правила хранения прибора
При хранении прибор размещают в кейсе, в сухом и чистом помещении, защищенном от резких перепадов температуры. Тракт пробоотбора должен быть сухим, без остатков конденсата, аккумуляторы — не полностью разряженными для продления ресурса.

Техническое обслуживание:
- Замена фильтров (грубой и тонкой очистки)
Фильтры грубой и тонкой очистки меняют по регламенту или при загрязнении. Это защищает датчики и насос от пыли и аэрозолей и поддерживает стабильность показаний.
- Продувка шланга и зонда
После работы с выхлопом или влажными газами выполняют продувку шланга и зонда сухим воздухом, чтобы удалить влагу и следы агрессивных компонентов.
- Поверка и ремонт газоанализатора
Периодическая поверка подтверждает корректность измерений. При отклонениях, ошибках калибровки или механических повреждениях выполняют ремонт: замену датчиков, насоса, фильтров, восстановление герметичности.

Правила выбора газоанализатора

Определение задач (бытовое, СТО, промышленность)
Сначала нужно определить назначение: бытовой контроль CO/CO₂, диагностика на СТО, промышленный мониторинг. От этого зависят тип, диапазон и число каналов анализа.

Сравнение датчиков: термохимические, электрохимические, оптические
Для горючих газов подойдут термохимические и каталитические датчики, для токсичных — электрохимические. Для CO₂ и части углеводородов — инфракрасные, для специфических загрязнителей — оптические и УФ-методы. Важно учитывать срок службы, чувствительность к влажности и температуре.

На что обратить внимание при покупке
При выборе учитывают: диапазон измерений, погрешность, наличие протокола поверки, доступность сервисного центра, удобство интерфейса, время отклика, простоту обслуживания, ресурс сенсоров, а также правила выбора, закрепленные внутренними регламентами и нормами отрасли.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Как часто нужно калибровать газоанализатор?
Минимальный интервал задает производитель и требования метрологии: обычно калибровку проводят от одного раза в несколько месяцев до одного раза в год. При интенсивной эксплуатации, изменении условий или после ремонта калибровать прибор нужно чаще.

Что делать, если прибор показывает неверные значения?
Нужно проверить нулевые показания, провести калибровку, осмотреть фильтры, шланги и зонд, исключить подсос воздуха и загрязнение датчиков. Если проблема не устраняется, нужно отправить прибор на сервисную диагностику и, при необходимости, ремонт.

Можно ли использовать автомобильный газоанализатор для других целей?
Автомобильный прибор оптимизирован под выхлоп двигателя и стандартный набор газов. Для иных задач его можно применять только при соответствии диапазонов и наличия нужных каналов. Для промышленного мониторинга и систем безопасности предпочтительны специализированные модели.