Szczegółowe wprowadzenie do metody kalibracji detektorów gazu
A. Wstępnie zmieszany gaz kalibracyjny
Metodą wstępnego mieszania gazu kalibracyjnego jest kalibracja i metoda czujnika gazu. Wstępnie zmieszane gazy kalibracyjne można sprężać i przechowywać w butlach pod ciśnieniem. Butelki te mogą mieć dowolny rozmiar, ale podczas kalibracji w terenie ludzie wolą mniejsze i lżejsze butelki. Te małe, przenośne butle z gazem można podzielić na dwie kategorie: urządzenia gazowe niskociśnieniowe i wysokociśnieniowe.
Butle z gazem niskociśnieniowym są cienkościenne, lekkie i generalnie nie nadają się do recyklingu ani jednorazowego użytku. Butle z gazem pod wysokim ciśnieniem są przeznaczone do zagrożeń czysto chemicznych. W przypadku gazów kalibracyjnych butle te mają zwykle grube ścianki i wytrzymują ciśnienie do 2000 psi.
Aby skalibrować czujnik i umożliwić wypływ gazu pod wysokim ciśnieniem z butli z gazem pod wysokim ciśnieniem, wymagany jest reduktor ciśnienia. Składa się z regulatora ciśnienia, manometru i otworu ograniczającego przepływ. Kryza ograniczająca przepływ to bardzo mały liniowy otwór, który umożliwia przepływ określonej ilości powietrza przy danym ciśnieniu.
Niektóre czujniki wymagają wilgoci podczas procesu kalibracji, aby uzyskać prawidłowe odczyty. Etapy procesu nawilżania są takie same, jak ustawienie punktu zerowego czujnika.
B. Sprzęt penetracyjny
Urządzenie permeacyjne to szczelny pojemnik zawierający substancje chemiczne wyrównujące fazę gazową i ciekłą. Cząsteczki gazu przenikają przez krawędź lub górę pojemnika permeacyjnego. Szybkość penetracji cząsteczek gazu zależy od przepuszczalności substancji i temperatury. Stopień penetracji jest stabilny w długim okresie. Stały gaz kalibracyjny zmieszany z penetrującym środkiem chemicznym, którego przepuszczalność jest znana w zależności od temperatury. Wymaga to termostatycznego miernika kalibru i regulatora przepływu. Jednakże rury permeatu w sposób ciągły dostarczają chemikalia ze stałą szybkością, co stwarza problemy w zakresie przechowywania i bezpieczeństwa. Przepuszczalność danego gazu może być zbyt duża lub zbyt mała dla danego zastosowania. Na przykład gazy o wysokim ciśnieniu pary przenikają zbyt szybko, a gazy chemiczne o bardzo niskim ciśnieniu pary mają współczynniki przepuszczalności, które są zbyt niskie, aby były w jakikolwiek sposób przydatne.
Sprzęt do osmozy można znaleźć głównie w laboratoriach i jest często używany w instrumentach analitycznych. W przypadku monitorowania gazu stężenia wymagane do kalibracji czujnika są typowe dla sprzętu o wysokiej przepuszczalności. Dlatego jego zastosowanie jest ograniczone.
C. Kalibracja krzyżowa
W przypadku metody kalibracji krzyżowej przeważnie każdy czujnik jest narażony na zakłócenia powodowane przez inne gazy. Na przykład, do kalibracji etanu o stężeniu 100% LEL, zamiast rzeczywistego etanu stosuje się zwykle metan o stężeniu 50% ELE. Dzieje się tak, ponieważ etan jest cieczą w temperaturze pokojowej i ma niską prężność pary. Dlatego trudno jest zastosować bezpieczną mieszankę i utrzymać ją pod wysokim ciśnieniem.
Innymi słowy, metan ma wysoką prężność pary i jest bardzo stabilny. Dodatkowo można go mieszać z powietrzem i utrzymywać pod bardzo wysokim ciśnieniem. Metan może być stosowany w większej liczbie sytuacji kalibracyjnych niż mieszaniny etanu i ma długą żywotność. Łatwo dostępna jest mieszanina 50% etanu. Dlatego producenci alarmów gazów palnych zalecają stosowanie metanu jako substytutu do kalibracji innych gazów.
Istnieją dwie metody wykorzystania metanu jako substytutu do kalibracji innych gazów. Pierwsza metoda polega na skalibrowaniu alarmu gazu palnego metanem i jednoczesnej zamianie odczytów dla innych gazów poprzez pomnożenie odczytów uzyskanych przez współczynniki reakcji podane w instrukcji. Tak jest w przypadku najczęściej stosowanych czujników katalitycznych.
Czujnik katalityczny jest wyjściem liniowym, zatem współczynnik odpowiedzi stosowany jest w pełnym zakresie. Na przykład podczas kalibracji czujnika metanem wydajność pentanu jest tylko o połowę mniejsza niż metanu. Zatem współczynnik odpowiedzi dla pentanu wynosi 0,5. Zatem gdy czujnik faktycznie wykryje pentan, ale jest skalibrowany metanem, odczyt jest mnożony przez 0,5, aby uzyskać odczyt pentanu.
W drugiej metodzie jako gaz kalibracyjny nadal wykorzystuje się metan, ale odczyt kalibracji jest podwojony. Na przykład użyj gazu kalibracyjnego metanu o stężeniu 50% LEL do kalibracji pentanu o stężeniu 100% LEL. Chociaż podczas kalibracji użyto metanu, po skalibrowaniu przyrządu jego odczytem jest stężenie gazowego pentanu.
D. Mieszanie gazów
Nie wszystkie gazy kalibracyjne są dostępne. Nawet jeśli jest dostępny, możliwe jest, że przy określonym stężeniu lub ustalonej mieszaninie tła gaz kalibracyjny nie będzie dostępny. Jednakże wiele mieszanin gazów można rozcieńczyć w celu kalibracji monitorów gazów o niskim zakresie stężeń.
