热导式气体分析仪选型

热导式气体分析仪选型

SH/T 3005—2016《石油化工自动化仪表选型设计规范》 9.2.5

  一  测量原理

热导式气体分析仪利用不同气体导热系数的差异来工作。测量室与参比室内各有一根恒流加热的铂热丝，分别通入被测混合气和参比气。气体导热系数越大，从热丝带走的热量越多，热丝温度越低、电阻越小。

两根热丝接入惠斯通电桥的相邻桥臂。当被测气中目标组分含量变化时，测量室热丝的散热与电阻随之改变，电桥失衡，输出与被测组分含量成正比的电信号。

图1　热导式气体分析仪测量原理

  二  适用范围

规范规定，热导式气体分析仪宜用于测量热导率相差较大的双元混合气中某一组分的体积分数；也可用于背景气各组分导热系数相近、且与被测组分导热系数有差异的准双元混合气中某一组分的体积分数。常见被测组分主要有 H₂、CO₂、SO₂、Ar 等气体。

其中氢气最为典型——氢的导热系数远高于其他常见气体，在背景气中只要含量变化，热丝散热就有明显响应，因此热导式是测量混合气中氢含量的经典手段。此外，当背景气组分含量波动较小、且只含少量粉尘和水分时，可选用热导式。

图2　热导式气体分析仪选型对照

依据 9.2.5 a)、b)

  三  不宜选用的场合

热导式的原理决定了它有几个明确的边界。

当被测组分（如 H₂）体积分数低，而背景气组分体积分数较大时，不宜选用——此时目标组分对总导热系数的贡献被背景气淹没，灵敏度不足。热导式也不宜用于测量高纯度气体及测量精确度要求较高的场合，因为它本质上是测量混合气整体导热系数的相对方法，难以满足高纯分析与高精度的要求。

选型要点
先判断是否构成双元或准双元体系：背景气导热系数必须稳定，否则读数无意义。          
再看被测组分与背景气的导热系数差异是否够大——差异越大越灵敏，氢最理想。          
微量组分、高纯气、高精度三类场合应另选他法（如气相色谱、激光等）。

依据 9.2.5 c)、d)