Обзор газоаналитического оборудования и датчиков газа производства НТФ «БАКС»

Содержание

Роль газоанализа в современной промышленности

Общее назначение и область применения

Газоаналитическое оборудование играет ключевую роль в обеспечении промышленной и экологической безопасности, а также в осуществлении технологического контроля на объектах различного назначения. Его основная задача заключается в непрерывном измерении концентраций опасных веществ в газовых средах, таких как горючие, токсичные газы, летучие органические соединения (ЛОС), а также кислород. Своевременное обнаружение превышения пороговых значений позволяет предотвратить возникновение аварийных ситуаций, таких как взрывы или отравления персонала, а также минимизировать негативное воздействие на окружающую среду. Приборы для газового анализа широко применяются в таких критически важных отраслях, как нефтегазовая и химическая промышленность, энергетика, горнодобывающая отрасль, а также в жилищно-коммунальном хозяйстве, в частности, при работе в подземных коллекторах и подвальных помещениях.

Классификация и обзор продукции НТФ «БАКС»

Научно-техническая фирма «БАКС» (НТФ «БАКС») позиционируется как российский производитель и разработчик промышленного аналитического оборудования, вносящий значительный вклад в развитие технологий и импортозамещение на отечественном рынке. Продукция компании соответствует требованиям российских стандартов, включая ГОСТы и технические регламенты Таможенного союза.

Предлагаемое оборудование можно условно разделить на две основные категории, которые будут подробно рассмотрены в настоящем отчете:

1. Стационарные датчики газа серии SENSOR: Предназначены для постоянного мониторинга на производственных объектах, в помещениях и на открытых пространствах.
2. Персональные газоанализаторы серии PERSONAL: Компактные переносные устройства, обеспечивающие индивидуальную безопасность персонала, работающего в потенциально опасных зонах.

Помимо этого, компания выпускает комплексные газоаналитические системы BACS CONTROL, промышленные и лабораторные хроматографы, а также кориолисовые расходомеры, предоставляя широкий спектр решений от проектирования до сервисного обслуживания. Важно отметить, что аббревиатура «BACS», используемая в названии продукции компании, не имеет отношения к одноименному термину Building Automation and Control Systems (системы автоматизации и управления зданием), который встречается в международной практике и относится к совершенно иному классу оборудования. В данном отчете под термином «BACS» подразумевается исключительно продукция компании НТФ «БАКС».

Фундаментальные принципы действия газовых сенсоров

Работа современных газоаналитических приборов основана на использовании различных типов сенсоров, каждый из которых имеет свой принцип действия, а также предназначен для детектирования определенных групп газов. Выбор сенсора зависит от измеряемого компонента, требуемого диапазона измерений и условий эксплуатации.

Термокаталитические (LEL) сенсоры

Принцип работы термокаталитических сенсоров (LEL, Lower Explosive Limit) основан на тепловом эффекте реакции окисления горючего газа. Сенсор состоит из двух нагреваемых тонких платиновых элементов, помещенных в герметичную оболочку. Один из элементов, называемый "детектором", покрыт каталитическим веществом. При попадании горючего газа на этот элемент, происходит его окисление, что приводит к повышению температуры и, как следствие, увеличению электрического сопротивления. Второй элемент, "эталонный", не имеет катализатора и служит для компенсации изменений температуры окружающей среды, обеспечивая точность измерений. Разница в сопротивлении между двумя элементами пропорциональна концентрации газа. Такие сенсоры эффективны для детектирования горючих газов и паров углеводородов.

Электрохимические (ЕС) сенсоры

Электрохимические (ЕС) сенсоры функционируют на основе электрохимической реакции, протекающей в ячейке, заполненной электролитом и содержащей несколько электродов — рабочий, референсный и интегрирующий. Анализируемый газ диффундирует через газопроницаемую мембрану и вступает в реакцию с электролитом. В результате этой реакции генерируется электрический ток, величина которого прямо пропорциональна концентрации определяемого компонента. Этот принцип идеально подходит для высокоточного детектирования токсичных газов, таких как угарный газ (CO), сероводород (H2​S), оксиды азота (NO,NO2​), диоксид серы (SO2​), аммиак (NH3​), хлор (Cl2​), а также кислород (O2​).

Фотоионизационные (PID) сенсоры

Фотоионизационные датчики (PID) работают по принципу фотоионизации. Они используют ультрафиолетовое (УФ) излучение для ионизации молекул анализируемого газа. Сенсор состоит из УФ-лампы, которая испускает фотоны высокой энергии, и ионизационной камеры с электродами. Когда молекулы газа с энергией ионизации ниже энергии фотонов проходят через камеру, они ионизируются, создавая ионный ток. Величина этого тока пропорциональна концентрации газа. Данный метод позволяет высокочувствительно измерять концентрации летучих органических соединений (ЛОС), включая бензол, толуол и другие компоненты нефтепродуктов. Важно отметить, что этот принцип действия не имеет ничего общего с пропорционально-интегрально-дифференциальными (ПИД) регуляторами, которые являются алгоритмами управления в автоматизированных системах.

Инфракрасные (IR) сенсоры

Инфракрасные (IR) сенсоры, в частности, на основе недисперсионной инфракрасной спектроскопии (NDIR), используют способность молекул газа поглощать ИК-излучение на определенных длинах волн. Сенсор направляет пучок инфракрасного света через измерительную камеру, содержащую анализируемый газ, к детектору. Часть излучения поглощается молекулами газа, и по степени ослабления сигнала определяется концентрация. Этот метод обеспечивает высокую селективность и стабильность, особенно для измерения концентраций углекислого газа (CO2​) и углеводородов. Этот принцип не следует путать с работой обычных инфракрасных фильтров или датчиков движения.

Стационарные датчики газа серии BACS SENSOR

Общие характеристики серии

Стационарные датчики газа серии SENSOR производства НТФ «БАКС» предназначены для непрерывного мониторинга опасных концентраций горючих, токсичных газов, ЛОС и кислорода в воздухе рабочей зоны. Корпус приборов выполнен во взрывобезопасном исполнении и может быть изготовлен из алюминиевого сплава марки АК8М или нержавеющей стали 316L, что обеспечивает высокую степень защиты от пыли и влаги (до IP69). Ключевой особенностью всех моделей является использование так называемых SMART-сенсоров, которые оснащены энергонезависимой памятью для хранения настроек и встроенным датчиком температуры, обеспечивающим адаптивный подогрев. Это повышает надежность и точность измерений в широком диапазоне температур, от −60∘C до +65∘C.5

Модель SENSOR 01 является базовым стационарным прибором, предназначенным для универсального применения. Он поддерживает различные типы сенсоров: PID, LEL, EC, и IR. Устройство имеет взрывозащиту 1 Ex d IIC T6 Gb X и степень защиты от пыли и влаги IP66/IP68/IP69, что позволяет эксплуатировать его в самых суровых промышленных условиях. Для вывода показаний и доступа к меню предусмотрен графический OLED-дисплей, а для сигнализации состояния — светодиодный индикатор. Настройка и калибровка могут осуществляться с помощью магнитного ключа, а также по интерфейсам HART и Bluetooth. Выходной сигнал представлен аналоговым током 4-20 мА и протоколом HART, что обеспечивает легкую интеграцию в системы автоматизации. Номинальное время установления сигнала по уровню T0.9​ составляет 10 секунд. Средняя наработка на отказ достигает 100 000 часов для IR-сенсоров и 35 000 часов для остальных.

Газоанализатор SENSOR 02

Модель SENSOR 02 представляет собой расширенную версию, ориентированную на комплексную интеграцию в системы управления. В дополнение к возможностям SENSOR 01, этот прибор оснащен релейными выходами «Порог 1», «Порог 2», «Порог 3/Авария» и цифровым интерфейсом RS-485 (Modbus RTU). Это позволяет напрямую управлять исполнительными устройствами (например, сиренами или вентиляцией) или передавать данные в центральную систему мониторинга. Еще одним важным отличием является наличие взрывозащищенного светозвукового оповещателя MX-SLA и возможность «горячей» замены сенсора без отключения электропитания. Последняя функция значительно сокращает время простоя при техническом обслуживании, поскольку не требует остановки технологического процесса. 

Газоанализатор SENSOR 03

SENSOR 03 — это специализированное, компактное решение, предназначенное для использования в условиях, где важны габариты и работа в экстремальных температурных режимах. Прибор имеет самые маленькие габариты (98×78×125 мм) и меньший вес (1 кг в алюминиевом исполнении) в сравнении с другими моделями. Ключевой особенностью является возможность работы в диапазоне температур до +165∘C для версии SIGNAL-HT. Модель также поддерживает интерфейсы 4-20 мА и RS-485 (Modbus RTU), а наработка на отказ для сенсоров LEL, EC, PID составляет 40 000 часов. Длительный срок службы, составляющий 21 год, свидетельствует о высокой надежности и прочности конструкции.

Сравнительные характеристики стационарных датчиков BACS SENSOR

Персональные газоанализаторы BACS PERSONAL

Общие характеристики серии

Персональные газоанализаторы серии PERSONAL предназначены для обеспечения индивидуальной безопасности персонала, работающего в условиях потенциального риска. Эти приборы являются незаменимыми помощниками для сотрудников, которые выполняют задачи в замкнутых пространствах (подвалы, подземные коллекторы) или на открытых промышленных объектах (шахты, производства нефтегазовой отрасли). Корпус приборов выполнен из прорезиненного, ударопрочного полимера с покрытием Soft touch, что предотвращает выскальзывание и обеспечивает устойчивость к вибрациям. Широкий диапазон рабочих температур, от −55∘C до +65∘C, делает их особенно эффективными для эксплуатации в суровых климатических условиях, характерных для многих регионов России. Управление приборами осуществляется интуитивно с помощью одной кнопки, а сигналы тревоги подаются одновременно световой, звуковой (до 100 дБ) и вибросигнализацией, обеспечивая надежное оповещение персонала.

Газоанализатор PERSONAL MINI

PERSONAL MINI — это одноканальный прибор, предназначенный для мониторинга концентраций токсичных газов и кислорода. Он использует исключительно электрохимические сенсоры, что обусловливает его высокую энергоэффективность. Благодаря этому, время непрерывной работы от батареи достигает 24 месяцев без необходимости подзарядки, что является критически важным параметром для длительных работ на удаленных объектах. Газоанализатор оснащен морозоустойчивым LCD-дисплеем и имеет энергонезависимую память для хранения до 30 000 записей. Степень защиты IP66/IP68 и взрывозащита P0 Ex ia I Ma Х / 0Ex ia IIC T4 Ga Х позволяют использовать его в самых опасных зонах. Компактные размеры (112×52×47 мм) и малый вес (120 г) делают его удобным для постоянного ношения.

Газоанализатор PERSONAL PRO

PERSONAL PRO является многоканальным прибором, способным одновременно измерять концентрацию от 1 до 6 газов. Он отличается универсальностью, так как поддерживает различные типы сенсоров: LEL, EC, IR, и PID. Эта модель представляет собой интеллектуальную платформу, способную интегрироваться в современные системы IoT (Интернет вещей) благодаря наличию беспроводных интерфейсов, включая ZigBee, Bluetooth, NB-IoT, LoRaWAN, LoRa, GSM и GPRS. Это позволяет осуществлять удаленный мониторинг и централизованный контроль за безопасностью персонала в режиме реального времени. Встроенные датчики температуры, давления и влажности обеспечивают автоматическую компенсацию внешних условий, повышая точность измерений. Прибор оснащен морозоустойчивым LED-дисплеем, имеет объем памяти до 65 500 событий и время непрерывной работы до 20 часов от аккумулятора.

Сравнительные характеристики персональных газоанализаторов BACS PERSONAL

Соответствие стандартам и практические аспекты эксплуатации

Промышленные стандарты и сертификация

Оборудование НТФ «БАКС» соответствует высоким требованиям российских и международных стандартов. Все приборы, предназначенные для работы во взрывоопасных средах, проходят обязательную сертификацию в соответствии с Техническим регламентом Таможенного союза ТР ТС 012/2011. Маркировка взрывозащиты, такая как 1 Ex d IIC T6 Gb X или 0Ex ia IIC T4 Ga X, указывает на соответствие устройств строгим нормам безопасности, определяющим их пригодность для использования в различных взрывоопасных зонах. Соответствие российским ГОСТам, включая ГОСТ 13320-81 и ГОСТ Р 52350.29.1-2010, является важным фактором для предприятий, где требуется оборудование с подтвержденными метрологическими и эксплуатационными характеристиками, что позиционирует продукцию НТФ «БАКС» как надежное решение в рамках стратегии импортозамещения.

Области применения

Газоанализаторы и датчики производства НТФ «БАКС» находят широкое применение на промышленных объектах, обеспечивая комплексную систему безопасности. Стационарные датчики SENSOR идеально подходят для непрерывного мониторинга на производственных площадках, в компрессорных станциях, газовых и нефтяных скважинах, а также в помещениях, где существует риск утечки газов. Они могут быть интегрированы в системы автоматического управления, обеспечивая автоматический контроль технологических процессов. В свою очередь, персональные газоанализаторы PERSONAL обеспечивают индивидуальную защиту сотрудников, выполняющих задачи в потенциально опасных зонах, например, при проведении ремонтных работ в подземных коммуникациях или при контроле качества воздуха в замкнутых пространствах.

Заключение

Продуктовая линейка газоаналитического оборудования НТФ «БАКС» представляет собой целостный и хорошо продуманный комплекс решений, направленный на обеспечение безопасности и контроля в различных промышленных средах.

Сводные характеристики продуктовых линеек:

• Стационарные датчики (SENSOR): Предназначены для непрерывного, стационарного мониторинга. Отличаются высокой надежностью, прочным корпусом, широким диапазоном рабочих температур и долговечностью (срок службы 20 лет и более). Модели SENSOR 01, SENSOR 02 и SENSOR 03 демонстрируют четкую дифференциацию по функционалу: от базового мониторинга до расширенной интеграции в системы АСУ ТП (SENSOR 02) и специализированного применения в экстремальных условиях (SENSOR 03).
• Персональные газоанализаторы (PERSONAL): Ориентированы на индивидуальную защиту персонала. Они компактны, ударопрочны и также адаптированы для работы в суровых климатических условиях. PERSONAL MINI является примером узкоспециализированного прибора с исключительно долгим временем автономной работы, что делает его идеальным для длительных работ. В то же время, PERSONAL PRO выступает как многофункциональная, интеллектуальная платформа с возможностью беспроводной передачи данных, что соответствует современным трендам в области промышленного интернета вещей (IIoT).

Ключевые преимущества продукции НТФ «БАКС»:

• Надежность и долговечность: Заявленный срок службы приборов, превышающий 20 лет, и высокая наработка на отказ свидетельствуют об их конструктивной прочности и надежности.
• Адаптация к экстремальным условиям: Широкий рабочий температурный диапазон, от −60∘C до +65∘C, обеспечивает бесперебойную работу в климатических условиях большинства регионов России.
• Гибкая интеграция: Наличие различных выходных сигналов (4-20 мА, HART, RS-485 Modbus RTU) и беспроводных интерфейсов (Bluetooth, ZigBee, LoRaWAN) позволяет легко интегрировать оборудование в существующие и проектируемые системы контроля и управления.
• Соответствие стандартам: Сертификация по российским ГОСТам и ТР ТС гарантирует надежность и законность эксплуатации на территории страны, что является важным фактором в контексте импортозамещения.

Таким образом, НТФ «БАКС» предлагает не просто отдельные приборы, а комплексные и надежные решения для обеспечения многоуровневой безопасности на промышленных объектах, охватывая как стационарный мониторинг, так и индивидуальную защиту персонала. Дифференциация продуктовых линеек позволяет подобрать оптимальное решение для любой конкретной задачи, будь то простой контроль или создание сложной распределенной системы мониторинга.