Analizatory spalin – budowa, możliwości pomiarowe i wybór

Analizatory spalin, to urządzenia niezbędne do prawidłowej kalibracji kotłów grzewczych. Podczas wyboru analizatora spalin najistotniejsza wydaje się zgodność z normą PN – EN 50379, która wskazuje wymagania względem przyrządów, które są używane przy pierwszym uruchomieniu i bieżącej eksploatacji urządzeń grzewczych.

Rys. 1. Analizatory spalin są niezbędne podczas pracy z nowoczesnymi kotłami. Przyrządy tego typu umożliwiają jakościowe i ilościowe analizowanie produktów spalania zwłaszcza pod kątem sprawności źródła ciepła.
Rys. 1. Analizatory spalin są niezbędne podczas pracy z nowoczesnymi kotłami. Przyrządy tego typu umożliwiają jakościowe i ilościowe analizowanie produktów spalania zwłaszcza pod kątem sprawności źródła ciepła.

Analizatory spalin wysokiej jakości służą do szybkiego i wiarygodnego pomiaru parametrów stężenia gazów: O2, CO, CO2, NOx oraz oznaczenie sprawności, straty kominowej, współczynnika nadmiaru powietrza, ciągu, temperatury otoczenia itd. Czyli dostarczą niezbędnych informacji do właściwego wyregulowania i ewentualnej zmiany ustawień pracy kotła.

Analizatory spalin – budowa

Pomiar O2, CO i NOx wykorzystuje elektromechaniczne ogniwo pomiarowe z dynamiczną kompensacją H2. Dla jego ochrony, w momencie uzyskania maksymalnego zakresu pomiarowego, przyrząd jest samoczynnie wyłączany. Wznowienie pomiaru i analiza spalin następuje po regeneracji ogniwa. Wykonując pomiar spalin zastosowanie znajduje specjalna pompka, która odprowadza spaliny do ogniwa pomiarowego. Z kolei mierząc ciąg kominowy używany jest czujnik piezoelektryczny wykorzystujący wewnętrzną kompensację temperatury. Można również zastosować metodę pracy ogniw pomiarowych z eliminacją wpływu zabrudzenia filtra na dokładność pomiaru.
Trzeba wspomnieć o filtrze cząstek stałych i o pułapce kondensatu, przy czym w zależności od wersji urządzenia filtr może znajdować się w sondzie lub w analizatorze. Co prawda sonda z filtrem waży więcej to jednak zyskuje się wyższy poziom bezpieczeństwa analizatora. Są również rozwiązania, gdzie filtr i pułapka kondensatu jest umieszczona w obudowie przyrządu. Należy jednak pamiętać, że nieopróżniona pułapka kondensatu nie powinna znajdować się blisko ogniw. Ponadto pułapka kondensatu wraz z filtrem umieszczona w sondzie zapewnia lepszą kontrolę nad kondensatem. Trzeba również zwrócić uwagę na bardzo szybkie przechodzenie urządzenia w stan gotowości pomiarowej. W zakresie wymiany danych warto wspomnieć o możliwościach komunikacyjnych zapewniających współpracę z komputerem – RS-232, port USB, Irda, Bluetooth.

Zastosowanie

Analizator spalin jest niezbędny podczas pracy z nowoczesnymi kotłami. Przyrządy tego typu umożliwiają jakościowe i ilościowe analizowanie produktów spalania zwłaszcza pod kątem sprawności źródła ciepła. Profesjonalny analizator spalin wykonuje pomiar emisji i ocenia zawartość: dwutlenku siarki (SO2), wielotlenków azotu (NOx), tlenku azotu (NO), tlenu (O2), tlenku węgla (CO), a także dwutlenku węgla (O2). Określa się również współczynnik nadmiaru powietrza i spełnianie norm, które dotyczą emisji spalin. Mierniki stężenia mierzą stężenie tlenku węgla oraz temperaturę spalin i otoczenia. Jak wiadomo szkodliwy dla zdrowia tlenek azotu jest obecny w każdych spalinach.

Pamięć zdarzeń

Specjalny dziennik rejestruje zdarzenia zachodzące podczas pomiarów, a wraz z przekroczeniem pojemności komórek starsze dane są automatycznie usuwane. Odpowiednie bloki pamięci zapewniają zapamiętywanie pomiarów umożliwiając przechowywanie nawet kilkuset grup danych. Niektóre przyrządy pomiarowe mają dwa niezależne rodzaje pamięci. Tym sposobem można np. automatycznie zapisywać wartości szczątkowe oraz wszystkie mierzone wartości. Oprócz tego przyrząd jest w stanie zapamiętywać zdarzenia w efekcie samoczynnego zapisywania zaistniałych zdarzeń poprzez stany alarmowe i wartości maks. Ważne jest przy tym rejestrowanie wszystkich wyłączeń i załączeń przyrządu oraz niskiego poziomu naładowania akumulatorów.

Aktywne poziomy pracy

Warto mieć na uwadze możliwość pracy przy wykorzystaniu dwóch aktywnych poziomów. Wybierane jest wtedy spalanie, które mieści się w optymalnym przedziale (tzw. rdzeń spalin) przy jednoczesnym wykonywaniu pozostałych pomiarów z wynikami, które pokaże kolorowy wyświetlacz graficzny. Przyrząd automatycznie przeprowadza diagnostykę, dzięki czemu użytkownik zyskuje informacje o błędach w pracy urządzenia z jednoczesnym opisem i diagnozą usterki.

Analizator spalin – możliwości pomiarowe

Przyrządy do pomiaru spalin posiadają mierniki wilgotności dzięki czemu mogą mierzyć wilgotność powietrza, a rejestratowy temperatury wykonują pomiar temperatury gazu, a także dowiedzieć się więcej o rożnicy ciśnień. Oprócz tego przeprowadzają analizy temperatury spalin i powietrza, a także stężenia tlenku węgla i tlenu. Można zmierzyć ciąg kominowy, ciśnienie, ciśnienie różnicowe oraz stężenie tlenku azotu. Obliczany jest współczynnik nadmiaru powietrza, stężenie: tlenków azotu, punkt rosy, a także straty kominowe. W oparciu o wyniki pomiarów oblicza się sprawność kotła. Nieszczelności można wykrywać dzięki automatycznej kalibracji w powietrzu przy tym wykonywany jest jednoczesny pomiar ciśnienia / ciągu. Jeżeli będzie przekroczony zakres pomiarowy to sensor CO zostanie odłączony automatycznie. W razie potrzeby przełącza się jednostki pomiarowe ppm, mg, mg (O2) i mg/kWh. Przydatne rozwiązanie stanowi elektroniczna kontrola procesu pomiaru sadzy. Dzięki ogrzewanej sondzie zapobiega się zjawisku kondensacji w czasie pomiaru stopnia sadzy. Wynik pomiaru dwutlenku węgla i tlenku węgla jest podawany w procentach objętości, z kolei węglowodory i tlenki azotu są mierzone w częściach na milion (ppm).

Adam Kusz - Specjalista ds. serwisu analizatory spalin
Adam Kusz – Specjalista ds. serwisu

Zdaniem EKSPERTA
Dlaczego serwis analizatora spalin jest tak ważny?

Regularne serwisowanie analizatora spalin jest kluczowe jeżeli zależy nam na poprawnym działaniu urządzenia i dokładnym pomiarze podczas analizy spalin.
Z pomocą przychodzi autoryzowany serwis producenta, który dysponuje dostępnymi częściami oraz profesjonalnym sprzętem i oprogramowaniem do kalibracji urządzeń pomiarowych, jak i certyfikowanymi gazami wzorcowymi. Dzięki temu mamy gwarancję odpowiednio serwisowanego sprzętu po jego powrocie od techników.

Ze względu na powolną utratę swoich właściwości – w tym czułości na cząsteczki gazów zawartych w spalinach – sensory elektrochemiczne odpowiedzialne za pomiar stężenia powinny być kalibrowane raz w roku. Warto wtedy również zlecić pełny przegląd analizatora i serwis urządzeń, nawet jeśli wszystkie czujniki działają poprawnie. Serwisanci są w stanie znaleźć drobne uszkodzenia mechaniczne, takie jak mikropęknięcia tulejek zbiornika kondensatu, przetarcia przewodów sondy spalin itp. Takie prewencyjne działanie może zapobiec konieczności wysyłki przyrządu do serwisu z powodu błędnych pomiarów parametrów spalania między jedną, a drugą kalibracją. Sensory elektrochemiczne należy oczywiście okresowo wymieniać. Niektórzy producenci analizatorów spalin oferują możliwość samodzielnej wymiany sensora O2 – należy jednak pamiętać, że analizator spalin to nie tylko sensor O2, ale również sensor CO, nie rzadko sensor NO, oraz czasami SO2, NO2 i CO wysokie, plus czujniki temperatury oraz ciśnienia.
Należy zatem dostarczać analizator spalin na wymianę sensorów do autoryzowanego serwisu, sprawdzać działanie wyżej wymienionych podzespołów i zapobiegać niespodziankom w najgorętszym momencie okresu grzewczego.

Analizatory do zastosowań przemysłowych

Przy kontroli pracy urządzeń do zastosowań przemysłowych bardzo często wykorzystuje się analizatory stacjonarne, pracujące w trybie ciągłym. Są one w stanie przeprowadzić pomiar temperatury spalin, tlenu (O2), tlenku węgla (CO), tlenku azotu (NO), dwutlenku azotu (NO2) oraz dwutlenku siarki (SO2). Bardzo często zastosowanie znajduje system kondycjonowania spalin przy użyciu chłodnicy Peltier’a. Na potrzeby sterowania analizatory generują nie tylko sygnały cyfrowe ale również sygnały w postaci analogowej – 0-10 V, 4-20 mA. Z kolei rozbudowane systemy diagnostyczne bazują na multiplekserach, które łączą pracę kilku analizatorów stacjonarnych.

Wybór analizatora

Rys. 2. Nowoczesne analizatory spalin cechuje wiele zalet. Kluczową rolę odgrywają sensory elektrochemiczne bazujące na najnowszych technologiach produkcji
Rys. 2. Nowoczesne analizatory spalin cechuje wiele zalet. Kluczową rolę odgrywają sensory elektrochemiczne bazujące na najnowszych technologiach produkcji

Wybierając wśród analizatorów spalin należy mieć na uwadze fakt, że powinien on być wyposażony w funkcje, dzięki którym jest możliwe przeprowadzenie dokładnego pomiaru. Istotną rolę odgrywa pomiar CO z kompensacją wodoru. Jak wiadomo wodór fałszuje dokładność pomiaru CO w spalinach, przy czym cele pomiarowe z kompensacją wodoru umożliwią dokładny odczyt. Oprócz tego ważną funkcją jest wyszukiwanie rdzenia spalin, co pozwala umiejscowić sondę w miejscu przewodu kominowego przy zapewnieniu najwyższego poziomu precyzji. Z kolei pułapka kondensatu to system, który filtruje zanieczyszczenia ze spalin separując wilgoć. Tym sposobem spaliny w celach pomiarowych są czyste i suche.

Wybierając odpowiedni analizator spalin warto rozważyć koszty eksploatacji przede wszystkim w odniesieniu do kosztów napraw, a także kalibracji i przeglądów. Urządzenie powinno być dostosowane do indywidualnych potrzeb instalatora. Np. wykonując tylko prace związane z montażem i naprawą gazowych podgrzewaczy wody powinno wystarczyć urządzenie spełniające wymagania normy PN-EN 50379-3. Z kolei używając przyrządu do wykonywania przeglądów, które wynikają z przepisów prawa lub realizowania prac serwisowych kotłów zasilanych paliwem innym niż gaz warto zadbać o analizator spełniający wymagania normy PN-EN 50379-2. Z pewnością przyda się wydłużona gwarancja na cele elektrochemiczne oraz prosty montaż umożliwiający samodzielną ich wymianę.
Warto zadbać o odpowiednie akcesoria zapewniające usprawnienie pomiarów. Chodzi głównie o oprogramowanie komputerowe wspomagające interpretacje danych. Dzięki specjalnym zestawom przyłączeniom można mierzyć różnicę ciśnień. Wykorzystać można również specjalną pompkę do sadzy wyposażoną w skalę zadymienia. Walizka o odpowiednim kształcie i dobranym wymiarze zapewni bezpieczeństwo przyrządu podczas transportu. Wyniki pomiarów mogą być drukowane za pomocą drukarki bezprzewodowej.

Norma PN-EN 50379

Wspomniana już norma PN-EN 50379 składa się z trzech części, z której wynika zarówno funkcjonalność jak i zakresy pomiarowe analizatorów. W normie PN-EN 50379-1 można znaleźć wymagania ogólne oraz metody badań kotłów, natomiast część druga dokumentu zawiera wymagania w zakresie charakterystyki przyrządów, które są używane podczas wymaganych przeglądów i ocen kotłów. Oprócz tego zawarte są wymagania względem charakterystyk przyrządów stosowanych do nieokreślonego przepisami prawa serwisowania urządzeń grzewczych opalanych gazem.

W efekcie przeznaczenie i funkcjonalność przyrządów wpływa na konieczność spełniania określonych norm. Przy pomiarach wykonywanych wyłącznie przy pracach związanych z przeglądami, które są wymagane przepisami lub wykonywaniu prac serwisowych kotłów opalanych paliwem innym niż gaz wykorzystuje się przyrządy spełniające wymagania normy PN-EN 50379-2. Jeżeli analizator będzie używany przy pracach uruchomieniowo-naprawczych przepływowych podgrzewaczy wody to wystarczy urządzenie spełniające wymagania normy PN-EN 50379-3. Na Wybierając analizator trzeba więc sprawdzić, czy jest to urządzenie pomiarowe o przeznaczeniu profesjonalnym (zgodne z normą PN-EN 50379-2), czy urządzenia działające tylko jako wskaźniki (norma PN-EN 50379-3), gdzie przy pomiarze CO nie ma kompensacji H2.

Analizatory spalin i ich zalety

Nowoczesny analizator spalin cechuje wiele zalet. Kluczową rolę odgrywają sensory elektrochemiczne bazujące na najnowszych technologiach produkcji. Na uwagę zasługuje również bardzo szybkie przejście urządzenia w stan gotowości pomiarowej. Proces testowania i kalibrowania urządzenia z reguły nie przekracza 30 s. Ogniwa pomiarowe eliminują wpływ zabrudzeń na dokładność pomiarów. Ważny jest również wykraplacz kondensatu zabudowany w przyrządzie pomiarowym. Warto podkreślić możliwość wykonywania testów szczelności instalacji gazowych i kontrolowania cel elektrochemicznych pod kątem ich kondycji. Można tworzyć indywidualne konfiguracje w ramach programów pomiarowych tworząc tzw. makra programowe.
Komfort użytkowania zapewni możliwość zmiany kolejności wyświetlanych wartości pomiarowych. Niektóre urządzenia mają wbudowaną drukarkę. Urządzenie samoczynnie wykrywa sondy, którą podłącza się poprzez specjalne szybkozłączki.

Przykładowe analizatory spalin:

  • Analizator spalin Testo
  • Analizatory spalin Eurolyzer
  • Analizatory spalin Cartec cet
  • Analizatory spalin Wohler
  • Analizatory spalin Sun
  • Analizatory spalin Seitron
  • Analizator spalin Seitron chemist
  • Analizator spalin Ecom
  • Analizator spalin Sun dga
  • Analizator spalin Grundig

Damian Żabicki

Więcej ciekawych artykułów odnośnie ogrzewania znajduje się w dziale [KOTŁY I PIECE] >>>

 

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Please enter your comment!
Please enter your name here