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Analisador de gás a laser
Como líder global em instrumentação analítica de alta qualidade, a Focused Photonics Inc. (FPI) fornece analisadores de gás a laser inovadores baseados em espetroscopia de absorção de laser de díodo sintonizável (TDLAS) e outras tecnologias laser avançadas.
O que é a análise de gases por laser? Princípios e aplicações em processos industriais
Utilizando tecnologias proprietárias de Espectroscopia de Absorção Laser de Díodo Sintonizável (TDLAS), a FPl fornece o sistema LGA para satisfazer medições in-situ com elevada precisão, resposta rápida, forte fiabilidade e praticamente sem manutenção.
O sistema LGA é aplicável a quase todos os processos industriais, especialmente bem comprovado em condições difíceis em combinação com alta temperatura, pressão, poeira, corrosivos e contaminantes. Sistema LGA tem sido amplamente utilizado para controlo da combustão e da segurança, otimização de processos, recuperação de energia, investigação científica e monitorização do ambiente. Até à data, estas unidades têm sido utilizadas em metalurgia, refinarias, refinarias de petróleo, gás natural, centrais eléctricas, incineração de resíduos, cimento e outras situações em que é necessária a medição de gases.
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Como funciona o analisador de gases a laser?
O feixe de laser da unidade transmissora passa através da pilha ou conduta e é absorvido pelo gás medido. A luz atenuada é então detectada pelo sensor fotoelétrico na unidade recetora, e o sinal resultante é enviado de volta para a unidade transmissora e analisado para obter a concentração de gás.
Qual é a diferença entre o TDLAS e o sistema de monitorização online convencional?
Item | Analisador laser TDLAS | Análise Online Convencional |
Adaptabilidade | Aplicação a alta temperatura, pressão, humidade, densidade de poeira e corrosão. | Aplicável a temperatura e pressão constantes e sem pó |
Medição | Medição in situ, contínua/em tempo real; evacuação do gás de amostragem livre | Com sistema de condicionamento de amostras, medição descontínua. |
Tempo de resposta | Rápido, apenas limitado pela resposta da eletrónica, menos de 1s | Lento, limitado pela amostragem de gás, transporte e resposta da eletrónica do instrumento 20+seg |
Exatidão | Concentração média ao longo do percurso ótico; sem interferência cruzada de outras espécies de gás, poeiras e flutuações dos parâmetros do gás. | Concentração de gás apenas na ponta da sonda de amostragem, afetada pela influência e absorção do gás, e fuga durante a amostragem e o transporte do gás; interferência cruzada de outras espécies de gás, poeiras e flutuações dos parâmetros do gás; perda de informação sobre o gás devido a dissolução, absorção e fuga. |
Fiabilidade | Sem peças móveis, altamente fiável | Muitas peças móveis, baixa fiabilidade |
Calibração &Manutenção | Calibração:＜2 vezes/ano Manutenção: ＜2 vezes/ano | Calibração: 2-3 vezes/mês Manutenção: frequente |
Custos de funcionamento | Sem peças sobressalentes, apenas o custo da eletricidade | Muitas peças sobresselentes, cerca de 20% do custo do equipamento por ano. |
Caraterísticas do analisador de gás a laser da série TDLAS da FPI
Sem interferência cruzada
O espetro do laser apresenta uma excelente monocromaticidade com uma largura espetral até 0,00 lnm, que é muito mais estreita do que a largura espetral de outras fontes de luz. Utilizando a espetroscopia de ‘linha única’, é possível selecionar um espetro laser bem orientado para abranger apenas o gás de medição sem sobreposição do espetro de todos os gases de fundo.
Sem efeitos de poeira, humidade e contaminação de janelas
Os analisadores de gás TDLAS utilizam uma técnica de varrimento espetral a laser. A unidade varre periodicamente o gás em ensaio com uma gama de frequências de modulação maior do que a largura da linha espetral de absorção do gás, de modo a que, num período de varrimento, existam duas áreas distintas. A área I não é afetada pela absorção do gás e dá Td, enquanto a área II é afetada e dá Tgd.
A transmitância do gás em teste é então calculada com exatidão por Tg=Tgd/Td. A interferência da poeira e da contaminação da janela ótica é, portanto, automaticamente eliminada.
Compensação automática de temperatura e pressão
Quando a temperatura e a pressão do gás sob medição se alteram, a largura e a altura da forma de onda de absorção alteram-se, o que afecta a precisão da medição. Ao dispor de uma entrada de temperatura e pressão do processo de 4~20mA, o analisador de gás a laser LGA compensa automaticamente essas alterações com um algoritmo próprio para garantir a exatidão da medição.
Aplicações das soluções de analisadores de gás a laser da FPI
Os analisadores de gás a laser da FPI são utilizados em sectores críticos, fornecendo dados precisos que impulsionam a excelência operacional e a conformidade regulamentar. Com mais de 8.000 instalações globais e vendas anuais superiores a 2.000 unidades, os nossos sistemas respondem a diversos desafios, desde processos a alta temperatura até à monitorização remota.
Na refinação e processamento de gás natural, os analisadores FPI monitorizam hidrocarbonetos, H2S e NH3 em unidades de recuperação de enxofre e fornos de craqueamento. Estudo de caso: Na Sinopec, o nosso LGA-4100 reduziu o tempo de inatividade em 15% através da deteção de fugas em tempo real, alinhando-se com a crescente procura de monitorização de metano nas infra-estruturas de gás.
Para altos-fornos e fornos de coque, os sistemas monitorizam o CO, O2 e H2 para otimizar a combustão e recuperar energia, reduzindo as emissões e os custos nos processos químicos do carvão.
A análise dos gases de combustão assegura emissões ultra-baixas, com concepções à prova de explosão para ambientes de alta pressão. A integração com CEMS apoia os objectivos ESG na energia térmica e na incineração de resíduos.
A deteção de gases vestigiais em fábricas de cloração e de semicondutores evita a contaminação, com unidades portáteis para resposta a emergências.
Tendências emergentes: Captura de carbono e monitorização inteligente
À medida que as indústrias adoptam sistemas de captura de carbono, os analisadores FPI medem o CO2 e as impurezas com sensibilidade ppb. As integrações inteligentes permitem a análise preditiva, reflectindo as tendências de 2025 na monitorização ambiental com base na IoT.
Os clientes relatam ganhos de eficiência até 25% e conformidade com normas globais como os métodos da EPA dos EUA.
Por que a FPI se destaca em Analisador de gás a laser
Apoiada por 22 anos de I&D, mais de 888 patentes e um investimento de 11% em inovação, a FPI ultrapassa os principais desafios tecnológicos para oferecer soluções autónomas e de elevado desempenho. Os nossos analisadores superam concorrentes como a ABB e a Siemens em termos de custo-benefício e adaptabilidade.
Fundamentos do fluxo: Descompactando a Deteção TDLAS da FPI
Os analisadores da FPI rastreiam sinais gasosos através de precisão em camadas:
- Afinação de laser: Os díodos analisam as linhas de absorção, selecionando os comprimentos de onda alvo para a especificidade.
- Amplificação de trajetória: As células Herriott prolongam a interação, aumentando a relação sinal-ruído.
- Medição da absorção: Os fotodíodos captam a atenuação, AI invertendo a lei de Beer.
- Integração Insight: O software compensa a pressão, exportando via Ethernet para SCADA.
Esta conduta laser, representada nos nossos esquemas multipasses, assegura fluxos vigilantes.
Tabela de Técnicas TDLAS: Diversidade de deteção da FPI
| Técnica | Gases | Sensibilidade | Adequação da implementação | Aprimoramento do FPI |
|---|---|---|---|---|
| TDLAS multipasse | CO, NH3 | 0,1 ppm | Condutas | Flange patenteada para turbulência |
| Sintonização isotópica | CO2, CH4 | <0,5‰ δ13C | Fornos | Feixe duplo para atribuição |
| Compensação de pressão | H2O | ±0,1% | Escapes | Correção barométrica em tempo real |
| Inversão da IA | Multi-gás | <0,5% Desvio | Reactores | Auto-correção da linha de base |
Os lasers da FPI iluminam os imperativos multi-gás de 2025.
Catalisadores de processos: Impactos mais amplos do FPI TDLAS
O FPI TDLAS catalisa o controlo: Nas condutas, reduz 15% de resíduos de NH3; nos fornos, reduz 20% de emissões de CO. Com protocolos abertos e baixo nível de WPa, os nossos sistemas promovem gémeos digitais, refinando 25% de índices de processo para energia sustentável.
Perguntas sobre o fluxo: Seis respostas TDLAS
Como é que o LGA-4000 consegue uma precisão de ppm em condutas turbulentas?
As células multipass (percurso de 100 m) amplificam os sinais, com compensação de turbulência AI para desvio <0,5%, de acordo com a norma ASTM D6348.
Qual o papel dos isótopos na atribuição de fontes de fugas de FPI nas refinarias?
O δ13C de feixe duplo resolve o CO2 biogénico vs. fóssil, com uma precisão de atribuição de 90% para conformidade com o LDAR.
Como é que o TDLAS minimiza a manutenção em fornos de 1400°C?
As flanges arrefecidas a água e a conceção sem contacto reduzem as intervenções por 70%, segundo a norma ISO 6974.
Os analisadores FPI podem integrar-se no processo SCADA para alarmes?
Ethernet/Modbus transmite NH3/CO aos PLCs, accionando paragens mais rápidas 18%.
Que calibração cumpre a norma GB/T 18204 para a análise de gases industriais?
Os padrões de gás portador produzem <0,3 ppm de polarização para H2O, com diagnóstico automático.
Como é que os TDLAS FPI suportam fluxos de gás de síntese corrosivos?
A ótica SS316L e a compensação de pressão sustentam um erro <1% em 50% H2, de acordo com a API 618.
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