Technologie pomiarowe w przyrządach do pomiaru emisji: NDIR i czujniki elektrochemiczne

Czujniki elektrochemiczne w przyrządach do pomiaru emisji

Przyrządy do pomiaru emisji wykorzystują przede wszystkim technologię NDIR oraz czujniki elektrochemiczne, aby wiarygodnie określać stężenia gazów, takich jak CO, CO₂, NO, NO₂ czy SO₂, i przedstawiać wyniki w mg/m³ lub % obj. Obie metody pomiarowe mają swoje charakterystyczne zalety i sprawdzają się w przypadku określonych składników gazowych, zakresów pomiarowych oraz konstrukcji urządzeń.

Technologia NDIR - analiza gazów w podczerwieni

NDIR, czyli niedyspersyjna spektroskopia w podczerwieni, jest metodą stosowaną głównie do pomiaru stężenia gazów charakteryzujących się wyraźnymi pasmami absorpcji promieniowania podczerwieni, takich jak CO, CO₂ czy NO. Jej działanie wykorzystuje zjawisko pochłaniania przez cząsteczki promieniowania podczerwieni o określonych długościach fal. W analizatorze NDIR wiązka promieniowania podczerwieni przechodzi przez komorę pomiarową wypełnioną analizowanym gazem. Następnie detektor rejestruje stopień osłabienia promieniowania. Na podstawie różnicy między natężeniem promieniowania emitowanego, a zmierzonego urządzenie wyznacza stężenie gazu zgodnie z prawem Lamberta-Beera.

Budowa kanału pomiarowego NDIR

Typowy kanał pomiarowy NDIR obejmuje:

źródło światła IR,
kuwetę pomiarową o określonej długości,
filtry optyczne do wyboru odpowiednich długości fali,
detektor IR,
elektronikę do analizy sygnału i obliczania stężenia.

W przyrządach do pomiaru emisji często łączy się kilka kanałów NDIR, aby równolegle mierzyć różne gazy. Zakresy pomiarowe można dopasować do różnych wymagań poprzez długość kuwety, filtry optyczne i przetwarzanie sygnału – od niskich zakresów ppm aż do zakresu procentowego.

Czujniki elektrochemiczne – kompaktowy pomiar wielu składników

Czujniki elektrochemiczne są stosowane głównie do O₂, CO, NO, NO₂ i SO₂ i szczególnie dobrze sprawdzają się w kompaktowych, mobilnych przyrządach do pomiaru emisji. Składają się z celi pomiarowej z elektrolitem i elektrodami. Mierzony gaz dyfunduje do celi i reaguje w niej elektrochemicznie. Powstający prąd jest proporcjonalny do stężenia gazu.

Zaletami czujników elektrochemicznych jest kompaktowa konstrukcja, możliwość łączenia wielu czujników w jednym urządzeniu oraz stosunkowo krótkie czasy odpowiedzi. Pozwalają one realizować wielogazowe przyrządy do pomiaru emisji w przenośnej formie, które można elastycznie wykorzystywać w codziennej pracy serwisowej.

Jednocześnie czujniki elektrochemiczne mają ograniczoną żywotność, która zależy od temperatury pracy, stopnia narażenia na działanie gazów oraz częstotliwości użytkowania. Dlatego regularna kontrola i w razie potrzeby, wymiana czujników stanowi ważny element profesjonalnej konserwacji urządzenia.

Zalety i ograniczenia poszczególnych technologii pomiarowych

Kanały pomiarowe NDIR wyróżniają się wysoką stabilnością długoterminową i selektywnością dla określonych gazów. Są predestynowane do stacjonarnych systemów pomiaru emisji oraz zastosowań, w których pomiary prowadzi się w sposób ciągły i przez długi czas. Typowe przypadki użycia to:

ciągły pomiar CO i CO₂ w dużych instalacjach spalania,
pomiar NO w instalacjach energetycznych i przemysłowych,
integracja z CEMS zgodnie z odpowiednimi normami.

Czujniki elektrochemiczne wyróżniają się wszechstronnością i kompaktową budową. Są stosowane przede wszystkim w przenośnych przyrządach do pomiaru emisji, które podczas prac serwisowych i uruchamiania instalacji muszą jednocześnie mierzyć stężenie kilku składników. Typowe zastosowania obejmują:

uruchamianie i konserwację kotłów oraz instalacji palnikowych,
okresowe pomiary w układach kogeneracyjnych (CHP) lub instalacjach przemysłowych,
pomiary porównawcze i kontrole wiarygodności wyników.

Powrót do technologii stosowanych w przyrządach do pomiaru emisji Powrót do przeglądu zagadnień dotyczących przyrządów do pomiaru emisji

Kiedy wybrać technologię NDIR, a kiedy czujniki elektrochemicznie?

Wybór metody pomiarowej zależy od kilku czynników:

rodzaju zadania pomiarowego - ciągłego monitoringu lub okresowych kontroli,
wymaganej dokładności i długoterminowej stabilności pomiarów,
liczby i rodzaju mierzonych składników,
dostępnej przestrzeni montażowej oraz warunków otoczenia.

W wielu systemach obie technologie są ze sobą łączone. Sensory elektrochemiczne uzupełniają układy pomiarowe NDIR, umożliwiając pomiar dodatkowych składników lub zastosowanie urządzeń w pomiarach mobilnych. Użytkownicy powinni wiedzieć, które składniki są mierzone za pomocą poszczególnych metod oraz jakie wymagania konserwacyjne wiążą się z ich wykorzystaniem.

Masz pytania jakiekolwiek pytanie? Skontaktuj się z nami!

Chętnie podzielimy się naszą wiedzą i zaproponujemy rozwiązania dopasowane do Twoich potrzeb.

Skontaktuj się z nami