Gaz sensörlerinin çeşitleri ve gaz algılama ve izleme ekipmanlarındaki uygulamaları
Petrokimya sektörünün gelişmesiyle birlikte yanıcı, patlayıcı ve zehirli gazların çeşitleri ve uygulama alanları artmıştır. Bu gazlar üretim, taşıma ve kullanım sırasında sızdığında zehirlenmelere, yangınlara ve hatta patlama kazalarına neden olarak insanların can ve mal güvenliğini ciddi şekilde tehlikeye atmaktadır. Gazın kendisinin yayılabilirliği nedeniyle, bir sızıntı meydana geldikten sonra gaz, dış rüzgar kuvvetinin ve iç konsantrasyon gradyanının etkisi altında zemin yüzeyi boyunca yayılacak, kaza mahallinde bir yanma patlaması veya zehirli tehlike bölgesi oluşturacak ve sızıntıyı genişletecektir. tehlikeli bölge.
Bir gaz sızıntısı kazası meydana geldiğinde, kaza kaybını en aza indirmek için mümkün olan en kısa sürede ilgili önlemlerin alınması gerekir. Havadaki belirli gazların içeriğinin zamanında ve güvenilir bir şekilde tespit edilmesi, zamanında ve etkili iyileştirici önlemler ve sızıntıdan kaynaklanan kazaları azaltacak doğru bertaraf yöntemleri, büyük maddi kayıpların ve can kayıplarının önlenmesi için gerekli koşullardır. Bu, gaz algılama ve izleme ekipmanı için daha yüksek gereksinimleri ortaya koymaktadır. Önemli bir gaz dedektörü olan gaz sensörü son yıllarda büyük ölçüde geliştirilmiştir. Gaz sensörünün geliştirilmesi, uygulamasını giderek daha kapsamlı hale getiriyor.
Gaz Sensörüne Genel Bakış
Yabancı ülkeler 1930'lu yıllarda gaz sensörlerini araştırmaya ve geliştirmeye başladı. Geçmişte gaz sensörleri esas olarak kömür gazı, sıvılaştırılmış petrol gazı, doğal gaz ve madenlerdeki gazların tespiti ve alarmı için kullanılıyordu. Şu anda, tespit edilmesi gereken gaz türleri, orijinal indirgeyici gazlardan (H2, C4H10, CH4) toksik gazlara (CO, NO2, H2S, NO, NH3, PH3) doğru genişlemiştir.
Birçok çeşit gaz sensörü vardır. Kullanılan farklı gaz algılama malzemelerine ve gaz algılama özelliklerine göre yarı iletken tip, katı elektrolit tip, elektrokimyasal tip, kontak yanma tipi, polimer tipi vb. olarak ayrılabilir.
Yarı iletken gaz sensörü
Bu sensör esas olarak yarı iletken gaza duyarlı malzemeler kullanır. Yarı iletken metal oksit gaz sensörü 1962 yılında çıktığından beri yüksek hassasiyet ve hızlı tepki verme avantajlarından dolayı yaygın olarak kullanılmış ve dünyanın en büyük ve en yaygın kullanılan sensörlerinden biri haline gelmiştir. Gaz algılama karakteristik miktarını tespit etmenin farklı yollarına göre iki türe ayrılır: dirençli tip ve dirençli olmayan tip.
Rezistif yarı iletken gaz sensörü, gaz sensörünün gaz içeriği ile değişimini tespit ederek çalışır. Esas olarak metal oksit seramik gaza duyarlı malzemeler kullanılır. Son yıllarda kompozit metal oksitler ve karışık metal oksitler gibi yeni malzemelerin araştırılması ve geliştirilmesiyle bu gaz sensörünün özellikleri ve uygulama aralığı büyük ölçüde iyileştirildi. Örneğin: WO3 gaz sensörü, 5 ppm ila 50 ppm arasındaki NH3 konsantrasyon aralığını tespit edebilir, ZnO-CuO gaz sensörü 200 ppm CO'ya karşı çok hassastır.
Dirençsiz yarı iletken gaz sensörleri, gaz sensörünün akımının veya voltajının gaz içeriğine göre değişmesi prensibiyle çalışır. Esas olarak MOS diyot tipi ve bağlantı diyot tipi ve alan etkili tüp tipi gaz sensörü vardır. Tespit gazlarının çoğu hidrojen ve silan gibi yanıcı gazlardır.
Katı Elektrolit Gaz Sensörü
Katı elektrolit gaz sensörleri, gaz algılama elemanları olarak katı elektrolit gaz algılama malzemeleri kullanır. Prensip, gaza duyarlı malzemenin gazdan geçerken iyon üretmesi, böylece bir elektromotor kuvvet oluşturması ve gaz konsantrasyonunu ölçmek için elektromotor kuvvetini ölçmesidir. Bu sensörün yüksek iletkenliği, iyi hassasiyeti ve seçiciliği nedeniyle yaygın olarak kullanılmış ve metal oksit yarı iletken gaz sensörlerinden sonra neredeyse tüm petrokimya, çevre koruma, madencilik vb. alanlara girmiştir. Örneğin, H2S ölçümü için YST-Au-WO3, NH3 ölçümü için NH artı 4CaCO3 vb.
Yanma gazı sensörüyle temas kurun
Doğrudan temaslı yanma tipine ve katalitik temaslı yanma tipine ayrılabilir. Çalışma prensibi şu şekildedir: Gaza duyarlı malzemeye enerji verildiğinde, yanıcı gaz bir katalizörün etkisi altında oksitlenir ve yakılır ve üretilen ısı ısıtma telini ısıtır, böylece direnç değeri değişir ve direnç değişimi ölçülür. Gaz konsantrasyonunu ölçmek için. Bu sensör yalnızca yanıcı gazları ölçebilir ve yanıcı olmayan gazlara karşı duyarsızdır. Örneğin, aktif katalizörler Rh ve Pd'nin Pt teli üzerine kaplanmasıyla yapılan sensörler geniş spektrum özelliklerine sahiptir, yani çeşitli yanıcı gazları tespit edebilirler. Temaslı yanma gazı sensörü ortam sıcaklığında oldukça stabildir ve çoğu yanıcı gazı alt patlama sınırıyla algılayabilir. Petrokimya tesisleri, tersaneler, maden tünelleri, banyolar, mutfaklar vb. yerlerde yanıcı gazların izlenmesi ve alarmında yaygın olarak kullanılmaktadır.
Polimer gaz sensörü
Polimer gaz algılama malzemeleri kullanan gaz sensörleri son yıllarda büyük ölçüde geliştirildi. Polimer gazı algılayan malzeme belirli bir gazla karşılaştığında direnç, dielektrik sabiti, malzeme yüzeyi akustik dalga yayılma hızı ve frekansı ve malzeme ağırlığı gibi fiziksel özellikleri değişecektir. Başlıca ftalosiyanin polimerleri, LB filmi, fenilsiyanin asetilen, polivinil alkol-fosforik asit, poliizobütilen, aminoundesil silan vb. bulunur. Polimer gaz algılayıcı malzemeler, kullanım kolaylığı nedeniyle toksik gazların ve gıda tazeliğinin tespitinde önemli bir rol oynar, basit işlem, oda sıcaklığında iyi seçicilik, düşük fiyat ve mikroyapı sensörleri ve yüzey akustik dalga cihazlarıyla kolay kombinasyon. Kullanılan malzemelerin gaz algılama özelliklerine göre bu tür sensörler şu şekilde ayrılabilir: gazı algılayan malzemelerin direncini ölçerek gaz konsantrasyonunu ölçen polimer dirençli gaz sensörleri; gazı algılayan malzeme gazı emdiğinde bir konsantrasyon hücresi oluşturarak gaz konsantrasyonunu belirlemek için elektromotor kuvveti ölçen konsantrasyon pili tipi gaz sensörleri; gaz algılayan polimer gazı emdikten sonra malzemenin yüzeyindeki ses dalgalarının yayılma hızının veya frekansının değişmesi prensibine dayanarak yapılan yüzey akustik dalga gaz sensörleri; Polimer gaz sensörü belirli gaz moleküllerine karşı yüksek duyarlılığa, iyi seçiciliğe, basit yapıya sahiptir, normal sıcaklıkta kullanılabilir ve diğer gaz sensörlerinin eksikliklerini tamamlayabilir.
