Urządzenia do analizy gazów spalinowych

Analiza spalin - ważna informacja o pracy źródła ciepła. Fot. Pixabay

W technice grzewczej ważna jest kontrola prawidłowego działania urządzeń i instalacji. Do szybkich i wiarygodnych pomiarów parametrów źródła ciepła „tu i teraz” – co pozwala na ocenę pracy urządzenia oraz wychwycenie i lokalizację usterek – stosowane są analizatory spalin.

Analizatory spalin pozwalają na kontrolę parametrów pracy kotła – zarówno podczas instalacji i rozruchu urządzenia, jak i podczas okresowej lub doraźnej kontroli jego działania. Analizator pozwala zmierzyć takie parametry jak temperatura spalin i temperatura otoczenia, ciśnienie i podciśnienie, ciąg kominowy oraz skład spalin:

  • zawartość (udziały objętościowe) składników określających sprawność spalania: tlenu (O2), tlenku węgla (CO), dwutlenku węgla (CO2), tlenków azotu (NOx);
  • zawartość zanieczyszczeń (dla kotłów na paliwo stałe): zanieczyszczenia węglowe organiczne (OGC – organic gasoeus compounds) czy pył zawieszony (PM – particulated matter).

Na podstawie pomiarów można wyznaczyć takie parametry jak sprawność kotła (h), straty kominowe (qA), punkt rosy, różnica temperatur oraz (na podstawie stężenia O2 i CO) – także stężenie CO2.

Pierwsze uruchomienie kotła kondensacyjnego

W przypadku gazowych kotłów kondensacyjnych analiza składu spalin podczas pierwszego uruchomienia kotła jest wymogiem producenta, stanowiąc warunek zachowania gwarancji. Daje też użytkownikowi kotła albo jasną informację, że urządzenie i instalacja kominowa działają prawidłowo, albo możliwość interwencji (regulacji pracy kotła lub napraw w przypadku wykrycia np. nieszczelności komina). Do tego celu konieczny jest określenie zawartości CO2 i CO w spalinach – kotły wyposażone są w odpowiednie króćce do wykonywania analizy spalin, w którym umieszcza się sondę analizatora. Prawidłowa zawartość CO2 zależy od rodzaju paliwa (gaz ziemny, płynny) oraz od sposobu regulacji (z mocą maksymalną czy minimalną) – przykładowo dla gazu ziemnego z regulacją na mocy maksymalnej jest to ok. 9%. Jeśli wartość jest niższa, moc kotła będzie za niska, natomiast wysoka zawartość świadczy o procesie spalania niecałkowitego – będzie powstawała sadza. Analiza spalin pomaga też w wykryciu nieszczelności komina. Należy zbadać poziom CO i O2 przy mocy maksymalnej – nie mogą one przekroczyć wartości granicznej (np. 180 ppm CO), która powinna być podana w DTR.

Wymogi wobec spalin z kotłów na paliwa stałe

W przypadku kotłów na paliwa stałe skład spalin musi spełniać wymogi prawne, dyktowane przez normę EN 303-5:2019 (najnowsza jej wersja jest na etapie projektu) oraz Rozporządzenie Komisji Europejskiej 2015/1189.

Analizator spalin – własności techniczne

Analizatory powinny spełnić wymagania normy PN-EN 50379 – jej część 2. i 3. określają wymagania techniczne i metrologiczne dla urządzeń. Jeżeli analizatory stosuje się do pomiarów ustawowych, czyli wymaganych przez prawo (np. do inspekcji), a wyniki pomiarów mogą rodzić konsekwencje prawne dla ich właścicieli, konieczne jest spełnienie bardziej restrykcyjnych wymagań określonych w PN-EN 50379-2. Analizatory, które spełniają wymagania określone w PN-EN 50379-3 [6], ale nie spełniają wymogów PN-EN 50379-2 mogą być stosowane tylko do prostych czynności wykonywanych na prostych urządzeniach zasilanych gazem będą mogły być stosowane jedynie do podstawowych czynności serwisowych na prostych, opalanych gazem urządzeniach grzewczych (np. dla term gazowych). Zgodność z normą PN-EN 50379-2 owinna być potwierdzona przez niezależną instytucję certyfikującą.

Na rynku oferowane są analizatory spalin o różnej liczbie tzw. cel elektrochemicznych – podzespołów pomiarowych (sensorów, czujników) umożliwiających zbadanie stężenia konkretnej substancji. Liczba cel decyduje o uniwersalności urządzenia, ale też wpływa na jego cenę. Producenci proponują analizatory zawierające od dwóch (O2 i CO) do sześciu czujników (O2, CO/H2, NO, COWYS, NO2, SO2).

Analizatory mogą być wyposażone w szereg funkcji umożliwiających dogodny odczyt i interpretację wyników. Podstawą jest czytelny, kolorowy wyświetlacz. Można na nim odczytać albo wskazania cyfrowe (np. w % lub ppm), prześledzić wykres lub przy regulacji kotła wesprzeć się tzw. macierzą spalin. Jest to graficzne przedstawienie zakresu pomierzonych parametrów, które pozwala nie tylko stwierdzić, czy system grzewczy jest prawidłowo wyregulowany, ale też podpowiada kierunek regulacji urządzenia.

Analizatory spalin będą działały prawidłowo w określonych zakresach parametrów pracy. Pierwszą grupą parametrów jest zakres temperatury roboczej – producenci podają tu zakres temperatury otoczenia oraz zakres temperatury spalin. Drugą grupą są właściwe zakresy pomiarowe, czyli graniczne zakresy stężeń badanych przez analizator substancji.

Korzystanie z analizatora spalin

Używanie analizatora w sytuacjach, gdy stężenie badanej substancji jest wyższe niż górna granica zakresu pracy powoduje uszkodzenie celi elektrochemicznej i konieczność kalibracji urządzenia. Stosowanie analizatora z nieskalibrowaną celą powoduje, że prowadzone pomiary są niewiarygodne. Aby zabezpieczyć analizator przed uszkodzeniem podczas pracy w środowisku, w którym nie są znane dokładne stężenia zanieczyszczeń, producenci wyposażają swoje urządzenia w sygnalizację alarmową (np. dźwięk, komunikat na ekranie, wibracje), uruchamiającą się w momencie osiągnięcia alarmowego progu stężenia badanej substancji. Próg alarmowy można zaprogramować samodzielnie. Inną możliwością jest poszerzenie zakresu pomiarowego poprzez dodanie czujników z etykietą “stężenie wysokie” lub “stężenie bardzo wysokie” (np. dla CO). Urządzenie można też doposażyć w sondy pomiarowe wykonane z odpowiednich gatunków stali, a przystosowane do pracy w wysokiej temperaturze (np. do 1100°C).

Kalibracja analizatora spalin

Analizatory spalin, ze względu na zużywanie elektrochemicznych elementów pomiarowych mają też ograniczony czas pracy – taka jest specyfika elementów pomiarowych. Zwykle czas pracy wynosi do czterech lat, choć na rynku można spotkać rozwiązania o tzw. wydłużonej żywotności – np. do sześciu lat. Zużycie elementu powoduje konieczność jego kalibracji – najlepiej w laboratorium producenta. Możliwa jest też samodzielna wymiana czujnika na wstępnie skalibrowaną część zamienną. Niektóre analizatory wyposażone są w tzw. autodiagnostykę – na podstawie cyklu życia danego elementu pomiarowego sygnalizowane jest jego zużywanie i przewidywany pozostały czas pracy. Pozwala to przewidzieć czas wymiany sensora lub zaplanować wizytę w serwisie. Wybierając analizator konkretnego producenta, należy zapoznać się z jego warunkami gwarancji i serwisu – jakie są ceny kalibracji i dostępność punktów serwisowych oraz jak wyglądają dostępność i ceny części zamiennych.

Rejestracja wyników analizy spalin

Ważnym elementem pracy wykonawcy dokonującego pomiarów – szczególnie podczas kontroli – jest rejestracja i przetworzenie uzyskanych danych. W pamięci urządzenia można zapisać określoną liczbę pomiarów (podaną dla konkretnego urządzenia). Drugą możliwością jest wydruk danych, zawierający wyniki analizy, dane i godzinę pomiarów oraz nazwę wykonawcy. Większe analizatory mogą być wyposażone we wbudowaną drukarkę, mniejsze mogą za pomocą portu podczerwieni komunikować się z bezprzewodową drukarka zdalną. Dane można także transmitować na urządzenia elektroniczne – w tym celu analizatory wyposaża się w gniazdo USB (transmisja przez kabel), przekaźnik Bluetooth lub wi-fi (transmisja bezprzewodowa). Dzięki temu można śledzić i interpretować badane parametry, korzystając z dostarczanego przez producenta oprogramowania webowego lub na urządzenia mobilne. Aplikacje mobilne umożliwiają m.in. zdalne uruchomienie i zatrzymanie pomiaru, pogląd danych w formie wykresu lub tabeli, stworzenie protokołu w pliku PDF, CSV lub XML i wysłanie go na podany adres e-mail oraz wydruk na kompatybilnej bezprzewodowej drukarce.

Praktyczne aspekty użytkowania analizatora spalin

Dodatkowymi kryteriami wyboru analizatora są cechy zapewniające jego trwałość oraz stabilność i wygodę użytkowania. Taką cechą jest choćby czas pracy na jednym ładowaniu akumulatora. Analizatory zasilane są akumulatorem litowo-jonowym, który zwykle pozwala na 8-10 godzin pracy na jednym ładowaniu (odpowiedni zasilacz do ładowania akumulatora dostępny jest jako element zestawu analizatora). Dostępne są też urządzenia o dłuższym (np. do 20h) czasie pracy na jednym ładowaniu. Należy także zwrócić uwagę na wodo- i pyłoszczelność obudowy (dostępne są rozwiązania z klasą zabezpieczenia obudowy IP40) oraz taką konstrukcję ekranu i klawiszy, która umożliwi zabezpieczenie cel elektrochemicznych przed zalaniem.

Warto przeczytać także:

Leave a Comment