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Analyseur de gaz à laser
En tant que leader mondial dans le domaine des instruments d'analyse haut de gamme, Focused Photonics Inc. (FPI) fournit des analyseurs de gaz laser innovants basés sur la spectroscopie d'absorption laser à diode accordable (TDLAS) et d'autres technologies laser avancées.
Qu'est-ce que l'analyse des gaz par laser ? Principes et applications dans les processus industriels
Grâce à ses technologies exclusives de spectroscopie d'absorption laser à diode accordable (TDLAS), FPl propose le système LGA qui permet d'effectuer des mesures in situ avec une grande précision, une réponse rapide, une fiabilité élevée et pratiquement sans entretien.
Le système LGA est applicable à presque tous les processus industriels, et a particulièrement fait ses preuves dans des conditions difficiles combinant températures élevées, pression, poussière, agents corrosifs et contaminants. Fort d'une base installée de plus de 8 000 unités, le système LGA a été largement utilisé pour le contrôle de la combustion et de la sécurité, l'optimisation des processus, la récupération d'énergie, la recherche scientifique ainsi que la surveillance de l'environnement. À ce jour, ces appareils ont été utilisés dans la métallurgie, les raffineries, les raffineries de pétrole, le gaz naturel, les centrales électriques, l'incinération des déchets, le ciment et d'autres situations où la mesure des gaz est nécessaire.
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Comment fonctionne un analyseur de gaz laser ?
Le faisceau laser émis par l'unité émettrice traverse la cheminée ou le conduit et est absorbé par le gaz mesuré. La lumière atténuée est ensuite détectée par le capteur photoélectrique de l'unité réceptrice, et le signal résultant est renvoyé à l'unité émettrice et analysé pour déterminer la concentration de gaz.
Quelle est la différence entre le TDLAS et un système de surveillance en ligne classique ?
Article | Analyseur laser TDLAS | Analyse en ligne conventionnelle |
Adaptabilité | Application à haute température, pression, humidité, densité de poussière et corrosion. | Applicable à température constante, pression constante et absence de poussière |
Mesure | Mesure in situ, continue/en temps réel ; sans évacuation d'échantillon de gaz | Avec système de conditionnement des échantillons, mesure discontinue. |
Temps de réponse | Rapide, limité uniquement par la réponse électronique, moins d'une seconde | Lent, limité par l'échantillonnage de gaz, le transport et la réponse électronique des instruments 20+sec |
Précision | Concentration moyenne le long du trajet optique ; aucune interférence croisée provenant d'autres espèces gazeuses, de poussières et de fluctuations des paramètres gazeux. | Concentration de gaz uniquement à l'extrémité de la sonde d'échantillonnage, affectée par l'influence et l'absorption du gaz, et fuite pendant l'échantillonnage et le transport du gaz ; interférences croisées provenant d'autres espèces gazeuses, de poussières et de fluctuations des paramètres gazeux ; perte d'informations sur le gaz due à la dissolution, à l'absorption et aux fuites. |
Fiabilité | Aucune pièce mobile, très fiable | Beaucoup de pièces mobiles, faible fiabilité |
Étalonnage &Maintenance | Étalonnage : moins de deux fois par an Entretien : moins de deux fois par an | Étalonnage : 2 à 3 fois par mois Entretien : fréquent |
Coûts d'exploitation | Pas de pièces de rechange, seulement le coût de l'électricité | Beaucoup de pièces de rechange, environ 20% du coût annuel de l'équipement. |
Caractéristiques de l'analyseur de gaz laser série FPI TDLAS
Pas d'interférence croisée
Le spectre laser présente une excellente monochromaticité avec une largeur spectrale pouvant descendre jusqu'à 0,00 nm, ce qui est beaucoup plus étroit que la largeur spectrale d'autres sources lumineuses. En utilisant la spectroscopie ‘ à ligne unique ’, il est possible de sélectionner un spectre laser bien ciblé afin de ne couvrir que le gaz à mesurer sans chevaucher le spectre de tous les gaz de fond.
Aucun effet dû à la poussière, à l'humidité et à la contamination des fenêtres
Les analyseurs de gaz TDLAS utilisent une technique de balayage spectral laser. L'appareil balaye périodiquement le gaz testé avec une gamme de fréquences de modulation supérieure à la largeur de raie spectrale d'absorption du gaz, de sorte qu'au cours d'une période de balayage, deux zones distinctes apparaissent. La zone I n'est pas affectée par l'absorption du gaz et donne Td, tandis que la zone II est affectée et donne Tgd.
La transmittance du gaz testé est ensuite calculée avec précision par Tg=Tgd/Td. Les interférences dues à la poussière et à la contamination de la fenêtre optique sont ainsi automatiquement éliminées.
Compensation automatique de la température et de la pression
Lorsque la température et la pression du gaz mesurées changent, la largeur et la hauteur de la forme d'onde d'absorption changent, ce qui affecte la précision de la mesure. Grâce à une entrée de température et de pression de processus de 4 à 20 mA, l'analyseur de gaz laser LGA les compense automatiquement à l'aide d'un algorithme propriétaire afin de garantir la précision des mesures.
Applications des solutions d'analyseurs de gaz laser de FPI
Les analyseurs de gaz laser FPI sont déployés dans des secteurs critiques, fournissant des données précises qui favorisent l'excellence opérationnelle et la conformité réglementaire. Avec plus de 8 000 installations dans le monde et des ventes annuelles dépassant les 2 000 unités, nos systèmes répondent à divers défis, des processus à haute température à la surveillance à distance.
Dans le domaine du raffinage et du traitement du gaz naturel, les analyseurs FPI surveillent les hydrocarbures, le H2S et le NH3 dans les unités de récupération du soufre et les fours de craquage. Étude de cas : chez Sinopec, notre LGA-4100 a réduit les temps d'arrêt de 15% grâce à la détection des fuites en temps réel, répondant ainsi à la demande croissante en matière de surveillance du méthane dans les infrastructures gazières.
Pour les hauts fourneaux et les fours à coke, les systèmes surveillent le CO, l'O2 et l'H2 afin d'optimiser la combustion et de récupérer l'énergie, réduisant ainsi les émissions et les coûts dans les processus chimiques du charbon.
L'analyse des gaz de combustion garantit des émissions ultra-faibles, avec des conceptions antidéflagrantes adaptées aux environnements à haute pression. L'intégration avec les systèmes CEMS soutient les objectifs ESG dans le domaine de l'énergie thermique et de l'incinération des déchets.
La détection des gaz traces dans les usines de chloration et de semi-conducteurs permet d'éviter la contamination, grâce à des appareils portables destinés aux interventions d'urgence.
Tendances émergentes : capture du carbone et surveillance intelligente
À mesure que les industries adoptent des systèmes de capture du carbone, les analyseurs FPI mesurent le CO2 et les impuretés avec une sensibilité de l'ordre du ppb. Des intégrations intelligentes permettent des analyses prédictives, reflétant les tendances 2025 en matière de surveillance environnementale basée sur l'IoT.
Les clients font état d'un gain d'efficacité pouvant atteindre 251 TP3T et d'une conformité aux normes internationales telles que les méthodes de l'EPA américaine.
Pourquoi FPI excelle dans Analyseur de gaz à laser
Fort de 22 ans de recherche et développement, de plus de 888 brevets et d'un investissement de 111 TP3T dans l'innovation, FPI surmonte les défis technologiques fondamentaux pour offrir des solutions autonomes et hautement performantes. Nos analyseurs surpassent leurs concurrents tels qu'ABB et Siemens en termes de rentabilité et d'adaptabilité.
Les fondements du streaming : décryptage du système de détection TDLAS de FPI
Les analyseurs FPI traquent les signaux gazeux grâce à une précision stratifiée :
- Réglage laser: Les diodes balayent les raies d'absorption, sélectionnant les longueurs d'onde cibles pour plus de spécificité.
- Amplification du cheminLes cellules de Herriott étendent l'interaction, améliorant ainsi le rapport signal/bruit.
- Mesure de l'absorption: Les photodiodes capturent l'atténuation, l'IA inversant la loi de Beer.
- Intégration Insight: Le logiciel compense la pression et exporte les données via Ethernet vers le système SCADA.
Ce conduit laser, représenté dans nos schémas multipasses, garantit des flux vigilants.
Tableau des techniques TDLAS : diversité de détection du FPI
| Technique | Gaz | Sensibilité | Ajustement du déploiement | Amélioration FPI |
|---|---|---|---|---|
| Multipasse TDLAS | CO, NH3 | 0,1 ppm | Pipelines | Bride brevetée pour turbulence |
| Réglage isotopique | CO2, CH4 | <0,5 ‰ δ13C | Fours | Double faisceau pour l'attribution |
| Compensation de pression | H2O | ±0,11 TP3T | Échappements | Correction barométrique en temps réel |
| Inversion IA | Multigaz | <0,51 TP3T Drift | Réacteurs | Correction automatique de base |
Les lasers de FPI mettent en lumière les impératifs multigaz de 2025.
Catalyseurs de processus : impacts plus larges du FPI TDLAS
Le FPI TDLAS catalyse le contrôle : dans les pipelines, il réduit les déchets de NH3 de 151 TP3T ; dans les fours, il réduit les émissions de CO de 201 TP3T. Grâce à des protocoles ouverts et à un faible SWaP, nos systèmes favorisent les jumeaux numériques, affinant 251 TP3T d'indices de processus pour une énergie durable.
Requêtes de flux : six réponses TDLAS
Comment le LGA-4000 atteint-il une précision de ppm dans les pipelines turbulents ?
Les cellules multipass (trajet de 100 m) amplifient les signaux, avec compensation de turbulence par IA pour une dérive < 0,51 TP3T, conformément à la norme ASTM D6348.
Quel rôle isotopique aide FPI à attribuer les sources de fuites dans les raffineries ?
Le δ13C à double faisceau permet de distinguer le CO2 biogénique du CO2 fossile, avec une précision d'attribution de 90% pour la conformité LDAR.
Comment TDLAS minimise-t-il la maintenance dans les fours à 1400 °C ?
Les brides refroidies à l'eau et la conception sans contact réduisent les interventions de 70%, conformément à la norme ISO 6974.
Les analyseurs FPI peuvent-ils s'intégrer au système SCADA du processus pour les alarmes ?
Ethernet/Modbus transmet les données NH3/CO aux automates programmables, déclenchant des arrêts plus rapides 18%.
Quelle étalonnage est conforme à la norme GB/T 18204 pour l'analyse des gaz industriels ?
Les normes relatives aux gaz vecteurs donnent un biais inférieur à 0,3 ppm pour l'H2O, avec autodiagnostic.
Comment les FPI TDLAS résistent-ils aux flux de gaz de synthèse corrosifs ?
L'optique SS316L et la compensation de pression maintiennent une erreur inférieure à 1% dans 50% H2, conformément à la norme API 618.
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