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Laser-Gas-Analysator
Als weltweit führender Anbieter von High-End-Analyseinstrumenten liefert Focused Photonics Inc. (FPI) innovative Lasergasanalysatoren, die auf abstimmbarer Diodenlaser-Absorptionsspektroskopie (TDLAS) und anderen fortschrittlichen Lasertechnologien basieren.
Was ist die Lasergasanalyse? Prinzipien und Anwendungen in industriellen Prozessen
Unter Verwendung der proprietären Technologien der abstimmbaren Diodenlaser-Absorptionsspektroskopie (TDLAS) liefert FPl das LGA-System für In-situ-Messungen mit hoher Genauigkeit, schnellem Ansprechverhalten, hoher Zuverlässigkeit und praktisch wartungsfrei.
Das LGA-System ist in fast allen industriellen Prozessen einsetzbar und hat sich besonders unter rauen Bedingungen in Kombination mit hohen Temperaturen, Druck, Staub, korrosiven Stoffen und Verunreinigungen bewährt. 8.000 installierte Einheiten machen das LGA-System zu einem der erfolgreichsten Systeme der Welt. LGA-System wurde in großem Umfang für die Verbrennungs- und Sicherheitskontrolle, die Prozessoptimierung, die Energierückgewinnung, die wissenschaftliche Forschung und die Umweltüberwachung eingesetzt. Bis heute werden diese Geräte in der Metallurgie, in Raffinerien, Erdölraffinerien, Erdgaswerken, Kraftwerken, Müllverbrennungsanlagen, Zementwerken und anderen Bereichen eingesetzt, in denen Gasmessungen erforderlich sind.
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Wie funktioniert der Lasergasanalysator?
Der Laserstrahl der Sendeeinheit durchquert den Schornstein oder die Rohrleitung und wird von dem gemessenen Gas absorbiert. Das abgeschwächte Licht wird dann vom fotoelektrischen Sensor in der Empfangseinheit erfasst, und das resultierende Signal wird an die Sendeeinheit zurückgesendet und zur Ermittlung der Gaskonzentration analysiert.
Was ist der Unterschied zwischen TDLAS und einem konventionellen Online-Überwachungssystem?
Artikel | TDLAS Laser-Analysator | Konventionelle Online-Analyse |
Anpassungsfähigkeit | Anwendung bei hohen Temperaturen, Druck, Feuchtigkeit, Staubdichte und Korrosion. | Anwendbar bei konstanter Temperatur, Druck und staubfrei |
Messung | Kontinuierliche In-situ-/Echtzeit-Messung; Messgasabsaugung frei | Mit Probenaufbereitungssystem, diskontinuierliche Messung. |
Reaktionszeit | Schnell, nur durch die Reaktion der Elektronik begrenzt, weniger als 1s | Langsam, begrenzt durch Gasentnahme, Transport und Reaktion der Geräteelektronik 20+sec |
Genauigkeit | Durchschnittliche Konzentration entlang des optischen Weges; keine Kreuzinterferenzen durch andere Gasspezies, Staub und Schwankungen der Gasparameter. | Gaskonzentration nur an der Spitze der Entnahmesonde, die durch Gaseinfluss und Absorption beeinflusst wird und während der Gasentnahme und des Transports entweicht; Kreuzinterferenzen durch andere Gasspezies, Staub und Schwankungen der Gasparameter; Verlust von Gasinformationen aufgrund von Auflösung, Absorption und Entweichen. |
Verlässlichkeit | Keine beweglichen Teile, hohe Zuverlässigkeit | Viele bewegliche Teile, geringe Zuverlässigkeit |
Kalibrierung &Wartung | Kalibrierung:＜2mal/Jahr Wartung: ＜2mal/Jahr | Kalibrierung: 2-3 mal/Monat Wartung: häufig |
Betriebskosten | Keine Ersatzteile, nur Stromkosten | Viele Ersatzteile, etwa 20% der Ausrüstungskosten pro Jahr. |
Merkmale des FPI TDLAS Serie Laser-Gasanalysators
Keine gegenseitige Beeinflussung
Das Laserspektrum zeichnet sich durch eine hervorragende Monochromatizität mit einer spektralen Breite von bis zu 0,00 nm aus, die viel schmaler ist als die spektrale Breite anderer Lichtquellen. Durch die Verwendung der ‘Einlinien’-Spektroskopie kann ein gezieltes Laserspektrum aussortiert werden, das nur das Messgas ohne überlappende Spektren aller Hintergrundgase erfasst.
Keine Auswirkungen von Staub, Feuchtigkeit und Fensterverschmutzung
TDLAS-Gasanalysatoren verwenden ein Laser-Spektralabtastverfahren. Das Gerät tastet das zu prüfende Gas periodisch mit einem Modulationsfrequenzbereich ab, der größer ist als die spektrale Linienbreite der Gasabsorption, so dass sich innerhalb einer Abtastperiode zwei unterschiedliche Bereiche ergeben. Der Bereich I ist von der Gasabsorption unbeeinflusst und ergibt Td, während der Bereich II beeinflusst wird und Tgd ergibt.
Der Transmissionsgrad des zu prüfenden Gases wird dann durch Tg=Tgd/Td genau berechnet. Störungen durch Staub und Verunreinigungen des optischen Fensters werden somit automatisch ausgeschaltet.
Automatische Temperatur- und Druckkompensation
Wenn sich die Temperatur und der Druck des zu messenden Gases ändern, ändern sich die Breite und die Höhe der Absorptionswellenform, was sich auf die Genauigkeit der Messung auswirkt. Der LGA-Lasergasanalysator verfügt über einen 4~20mA-Eingang für Prozesstemperatur und -druck und kompensiert diese automatisch mit einem proprietären Algorithmus, um die Messgenauigkeit zu gewährleisten.
Anwendungen der FPI-Lasergasanalysator-Lösungen
Die Lasergasanalysatoren von FPI werden in allen kritischen Sektoren eingesetzt und liefern präzise Daten, die zur Optimierung der Betriebsabläufe und zur Einhaltung von Vorschriften beitragen. Mit über 8.000 Installationen weltweit und einem Jahresumsatz von mehr als 2.000 Geräten sind unsere Systeme für die unterschiedlichsten Herausforderungen geeignet, von Hochtemperaturprozessen bis hin zur Fernüberwachung.
Bei der Raffination und Erdgasverarbeitung überwachen FPI-Analysatoren Kohlenwasserstoffe, H2S und NH3 in Schwefelrückgewinnungsanlagen und Spaltöfen. Fallstudie: Bei Sinopec verringerte unser LGA-4100 die Ausfallzeiten um 15% durch die Erkennung von Lecks in Echtzeit und entsprach damit der steigenden Nachfrage nach Methanüberwachung in der Gasinfrastruktur.
Für Hochöfen und Koksöfen überwachen die Systeme CO, O2 und H2, um die Verbrennung zu optimieren und Energie zurückzugewinnen, wodurch Emissionen und Kosten in kohlechemischen Prozessen gesenkt werden.
Die Rauchgasanalyse sorgt für extrem niedrige Emissionen, wobei explosionsgeschützte Konstruktionen für Hochdruckumgebungen geeignet sind. Die Integration mit CEMS unterstützt ESG-Ziele in der thermischen Energieerzeugung und Müllverbrennung.
Die Detektion von Gasspuren in Chlorierungs- und Halbleiterfabriken verhindert Kontaminationen, mit tragbaren Einheiten für Notfälle.
Aufkommende Trends: Kohlenstoffabscheidung und intelligente Überwachung
FPI-Analysegeräte messen CO2 und Verunreinigungen mit einer Empfindlichkeit im ppb-Bereich, während die Industrie Systeme zur Kohlenstoffabscheidung einführt. Intelligente Integrationen ermöglichen prädiktive Analysen und spiegeln 2025 Trends in der IoT-gestützten Umweltüberwachung wider.
Kunden berichten von Effizienzsteigerungen von bis zu 25% und der Einhaltung globaler Standards wie den Methoden der US EPA.
Warum FPI sich auszeichnet Laser-Gas-Analysator
Gestützt auf 22 Jahre Forschung und Entwicklung, mehr als 888 Patente und 11% Umsatzinvestitionen in Innovation, überwindet FPI technologische Kernherausforderungen, um autonome, leistungsstarke Lösungen anzubieten. Unsere Analysatoren übertreffen Wettbewerber wie ABB und Siemens in Bezug auf Kosteneffizienz und Anpassungsfähigkeit.
Stream Foundations: FPI's TDLAS-Erkennung auspacken
Die Analysatoren von FPI verfolgen die Gassignale mit schichtweiser Präzision:
- Laser-Abstimmung: Dioden tasten Absorptionslinien ab und wählen Zielwellenlängen für die Spezifität aus.
- Pfad-Verstärkung: Herriott-Zellen erweitern die Interaktion und verbessern das Signal-Rausch-Verhältnis.
- Messung der Absorption: Fotodioden erfassen die Dämpfung, AI invertiert das Beersche Gesetz.
- Einblick Integration: Die Software kompensiert den Druck und exportiert über Ethernet für SCADA.
Diese Laserleitung, die in unseren Multipass-Schemata dargestellt ist, sorgt für wachsame Ströme.
TDLAS-Techniken-Tabelle: FPI's Entdeckungsvielfalt
| Technik | Gase | Empfindlichkeit | Einsatztauglichkeit | FPI-Verbesserung |
|---|---|---|---|---|
| Multipass-TDLAS | CO, NH3 | 0,1 ppm | Pipelines | Patentierter Flansch für Turbulenzen |
| Isotopische Abstimmung | CO2, CH4 | <0,5‰ δ13C | Öfen | Zweistrahlverfahren für die Zuweisung |
| Druckkompensation | H2O | ±0,1% | Auspuffanlagen | Barometrische Korrektur in Echtzeit |
| AI-Umkehrung | Multigas | <0,5% Drift | Reaktoren | Auto-Korrektur der Basislinie |
Die Laser des FPI beleuchten die Multigas-Imperative des Jahres 2025.
Prozess-Katalysatoren: Breitere Auswirkungen von FPI TDLAS
FPI TDLAS katalysiert die Kontrolle: In Pipelines reduziert es 15% NH3-Abfälle, in Öfen 20% CO-Emissionen. Mit offenen Protokollen und niedrigem SWaP fördern unsere Systeme digitale Zwillinge, die 25% der Prozessindizes für nachhaltige Energie verfeinern.
Stream Queries: Sechs TDLAS-Antworten
Wie erreicht LGA-4000 die ppm-Genauigkeit in turbulenten Pipelines?
Multipass-Zellen (100 m Weg) verstärken Signale mit AI-Turbulenzkompensation für <0,5% Drift, gemäß ASTM D6348.
Welche Rolle spielen Isotopen bei der Zuordnung von FPI-Leckagen in Raffinerien?
Dual-beam δ13C trennt biogenes von fossilem CO2, mit 90% Zuordnungsgenauigkeit für LDAR-Konformität.
Wie minimiert TDLAS die Wartung von 1400°C-Öfen?
Wassergekühlte Flansche und eine berührungslose Konstruktion reduzieren die Eingriffe durch 70%, gemäß ISO 6974.
Können FPI-Analysatoren für Alarme in die Prozess-SCADA integriert werden?
Ethernet/Modbus überträgt NH3/CO an PLCs und löst 18% schnellere Abschaltungen aus.
Welche Kalibrierung entspricht GB/T 18204 für die industrielle Gasanalyse?
Trägergasstandards liefern <0,3 ppm Abweichung für H2O, mit automatischer Diagnose.
Wie überstehen FPI TDLAS korrosive Syngasströme?
SS316L-Optik und Druckausgleich sorgen für <1% Fehler in 50% H2, gemäß API 618.
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