Külmutusagensi andur töötab proovide võtmine ümbritsevast õhust, lekkinud külmutusagensi põhjustatud füüsikalise või keemilise muutuse tuvastamine, selle muutuse muutmine elektrisignaaliks ja seejärel häire- või juhtimistoimingu käivitamine, kui gaasi kontsentratsioon ületab kindlaksmääratud läve. Täpne mehhanism sõltub anduri tehnoloogiast: NDIR infrapuna, katalüütiline rant, MOS pooljuht, soojusjuhtivus, või uuem MEMS-i varapõhine meetodid.
Teisisõnu, puudub ühtne "külmaaine anduri põhimõte". Erinevad külmutusagensid ja rakendused kasutavad erinevaid meetodeid. Näiteks kasutavad paljud kaasaegsed HVAC-külmaainedetektorid infrapuna-põhine tuvastus halogeensüsiniku külmutusagensi jaoks, samas kui süsivesinikkülmaagensid nagu R290 võib tuvastada ka koos katalüütiline rant või muud põlevgaasitehnoloogiad.
Külmutusagensi anduri põhitööprotsess
Enamik külmutusagensi andureid järgib sama neljaastmelist loogikat:
1) Õhk jõuab sensorelemendini
Ümbritsev õhk hajub anduri korpusesse või tõmmatakse andurikambrisse. Fikseeritud HVAC-detektorites paigaldatakse andurelement tavaliselt korpusesse, mis on kavandatud sihtgaasi sisselaskmiseks, vähendades samal ajal tolmu, pritsmeid ja saastumist.
2) Külmutusagens muudab mõõdetavat omadust
See on anduri süda. Sõltuvalt anduri tüübist võib külmutusagens:
- neelavad infrapuna valgust,
- muuta gaasisegu soojusülekande omadusi,
- põletada katalüütilisel pinnal ja eraldada soojust või
- muuta sensorkile elektritakistust.
3) Elektroonika teisendab selle muutuse kontsentratsiooniandmeteks
Anduri elektroonika võimendab, lineariseerib, kompenseerib ja tõlgendab toorsignaali. NDIR-süsteemides võib see hõlmata termopilul põhinevat signaali konditsioneerimist; MEMS-põhistes külmaaineandurites teisendavad pardal olevad algoritmid mõõdetud gaasi omadused kontsentratsiooni väljundiks.
4) Detektor võrdleb näitu häirelävedega
Kui gaasi kontsentratsioon ületab programmeeritud läve, võib süsteem käivituda alarmid, ventilatsioon, seiskamine või leevenduskontroll. Masinaruumides ja A2L-süsteemides on need künnised tavaliselt määratletud koodide või standarditega, mitte oletamisega.
Peamised külmutusagensi anduri põhimõtted
1. NDIR infrapunaandurid
On n tähistab mittehajutav infrapuna. See on üks levinumaid külmutusagensi lekke tuvastamise põhimõtteid, kuna paljud külmutusagensigaasid neelavad infrapunavalgust iseloomulike lainepikkuste juures. Horiba selgitab, et NDIR-andur sisaldab tavaliselt IR valgusallikas, proovielement, optiline filter ja infrapunadetektorja kasutab gaasi kontsentratsiooni määramiseks kindlate lainepikkuste sumbumist.
Kuidas NDIR töötab
Prooviõhku läbib infrapunakiirguse kiir. Kui külmutusagensi molekulid on olemas, neelavad nad teatud lainepikkustel osa valgusest. Detektor mõõdab, kui palju valgust kaob, ja elektroonika teisendab selle Beer-Lamberti stiilis mõõtmisloogika abil kontsentratsiooni näidiks.
Miks on NDIR külmutusagensi jaoks populaarne
NDIR-i kasutatakse laialdaselt, kuna see pakub hea selektiivsus ja pikaajaline stabiilsus paljude külmutusagensite, eriti halogeensüsivesinike ja muude IR-aktiivsete gaaside jaoks. Texas Instruments märgib ka, et tavaliselt kasutatakse termopiile NDIR-anduri rakendused, sealhulgas külmutusagensi tuvastamise süsteemid.
Parim sobivus
NDIR on paljude jaoks tugev valik HFC, HFO, CO₂ ja segatud külmutusagens lekketuvastusrakendused paiksetes HVAC- ja jahutussüsteemides.
2. MEMS-i omadusel põhinevad külmutusagensi andurid
Uuem lähenemine kasutab a mikrotöötlusega MEMS-muundur muutuste mõõtmiseks termodünaamilised omadused õhu/gaasi segust, selle asemel, et tugineda ainult optilisele neeldumisele. NevadaNano kirjeldab oma molekulaaromaduste spektromeetri meetodit, kasutades membraani koos an sisseehitatud Joule kütteseade ja takistustermomeeter; külmutusagensi olemasolul muutuvad gaasisegu omadused ja algoritmid muudavad selle kontsentratsiooniks.
Kuidas see põhimõte töötab
Andur soojendab pisikest elementi ja jälgib, kuidas ümbritsev gaas mõjutab soojusülekannet ja sellega seotud füüsilist käitumist. Kuna külmutusagensid muudavad õhu termodünaamilisi omadusi, saab süsteem mõõdetud reaktsioonist järeldada jahutusaine kontsentratsiooni.
Miks see on oluline
Seda lähenemisviisi kasutatakse mõnes A2L ja A3 külmaaine andurid kuna see võib mõnes rakenduses pakkuda sisseehitatud kompensatsiooni, tehase kalibreerimist ja tugevat mürgistuskindlust võrreldes katalüütiliste helmestega.
3. Katalüütiliste helmeste andurid
A katalüütiline rant andur, mida nimetatakse ka a pellistor, on klassikaline põlevgaasi tuvastamise meetod. Võitma selgitab, et kasutab kaks kuumutatud helmeid Wheatstone'i sillas: aktiivne rant ja võrdluspärl. Kui põlev gaas jõuab aktiivse terani, oksüdeerub see katalüsaatori pinnal, tekitades soojust ja muutes helme elektritakistust. Ahel mõõdab seda erinevust ja teatab gaasitaseme, sageli sees %LEL.
Kuidas katalüütiline helmeste tuvastamine töötab
- andur soojendab helmeid,
- põlev gaas jõuab aktiivse terani,
- oksüdatsioon tekitab lisasoojust,
- vastupidavuse muutused,
- sillaahel teisendab selle muutuse gaasinäiduks.
Parim sobivus
Tavaliselt kasutatakse katalüütilisi helmessensoreid süsivesinike külmutusagensid nagu R290 propaan, kus süttivuse tuvastamine on kriitiline.
Piirangud
Katalüütiliste helmeste andureid võivad mõjutada mürgistus, ülemäärane kokkupuude ja hapniku kättesaadavus, mistõttu mõned tootjad käsitavad infrapuna- või MEMS-i lähenemisviise karmides keskkondades vähem hooldust nõudvate alternatiividena.
4. MOS pooljuhtandurid
MOS andurid töötavad pinna keemia. Metalloksiidi tundlik kiht muudab elektritakistust, kui gaasimolekulid interakteeruvad kuumutatud pinnal hapnikuliikidega. Tehnilised ülevaated kirjeldavad MOS-gaasiandureid kui konduktomeetrilisi seadmeid, mille väljund sõltub gaasi/tahkeaine vastastikusest mõjust põhjustatud juhtivuse muutustest.
Kuidas MOS töötab
Andur hoiab sensormaterjali kõrgel temperatuuril. Kui külmutusagens või mõni muu gaas jõuab pinnale, muutub pinnareaktsioon laengukandjate arvu, mis muudab takistust. Ahel mõõdab takistuse nihet ja hindab gaasi kontsentratsiooni.
Parim sobivus
MOS-andureid kasutatakse sageli seal, kus madal hind, kompaktne suurus ja lihtne integreerimine olulisem kui maksimaalne selektiivsus.
Piirangud
MOS-andurid on haavatavamad niiskusmõju, lenduvate orgaaniliste ühendite risttundlikkus ja pikaajaline triiv, mistõttu vajavad need sageli kompenseerimist ja hoolikat kalibreerimisstrateegiat.
5. Soojusjuhtivuse andurid
A soojusjuhtivus andur mõõdab, kuidas gaasisegu soojust edastab. Horiba selgitab, et selle meetodi puhul kasutatakse kuumutatud traati või sarnast elementi; gaasi soojusjuhtivuse muutudes muutuvad ka elemendi temperatuur ja elektritakistus, mis võimaldab arvutada kontsentratsiooni.
Kuidas see toimib
Kui lekkinud külmutusagens muudab anduri ümber oleva õhu soojusjuhtivust, tuvastab andur selle muutuse kuumutatava elemendi takistuse nihkena.
Parim sobivus
Soojusjuhtivuse tuvastamine võib töötada mõne külmutusagensi rakenduse puhul, kuid üldiselt on see nii vähem valiv kui NDIR, sest see reageerib pigem gaasi omaduste muutustele kui konkreetsele optilisele sõrmejäljele. Horiba märgib selgesõnaliselt, et TCD teeb seda ei näita selektiivsust samamoodi ja et teised gaasid võivad näitu mõjutada.
Kuidas häireloogika töötab pärast seda, kui andur tuvastab külmutusagensi
Külmutusagensi andur ei peatu "gaasi olemasolul". Päris HVAC- ja jahutussüsteemides võrreldakse näitu a määratletud lävija süsteem käivitab seejärel vastuse. Õigeks läviväärtuseks loetav oleneb külmutusagensi klassist ja rakendusest.
Masinaruumide ja paljude A1 külmutusagensite jaoks
ASHRAE juhised nõuavad, et külmutusagensi detektori seadepunkt oleks mitte suurem kui kohaldatav külmutusagensi kontsentratsiooni piirmäär (RCL), ja uuemad lisad nõuavad jätkuvalt detektorit, mis asuks kohas, kus lekkinud külmutusagens koondub, et see saaks käivitada häireid ja mehaanilist ventilatsiooni.
A2L kergelt süttivate külmutusagensite jaoks
UL selgitab, et nende rakenduste jaoks hinnatakse külmutusagensi tuvastamise süsteeme 25% LFL-ist, aidates vähendada lekete tõttu tuleohtu. TI A2L rakenduse lühikirjelduses käsitletakse ka külmutusagensi lekke tuvastamise andureid, mida kasutatakse järgimiseks UL 60335-2-40 nõuded.
Leevendusvõimeliste süsteemide jaoks
Kui lävi on ületatud, võib detektor käivitada:
- heli-/visuaalsed häired,
- ventilatsiooniventilaatorid,
- leevendusnõukogu,
- kompressori väljalülitamine,
- või muu ohutusloogika. Näiteks Carrieri A2L lisajuhend kirjeldab tuvastusandurit, mis suhtleb juhtpaneeliga, mis käivitab hajutamisrežiimi, kui külmutusagensi kontsentratsioon tõuseb üle LFL protsendi.
Miks on paigutus sama oluline kui sensortehnoloogia?
Isegi parim andur võib lekkest mööda vaadata, kui see on paigaldatud valesse kohta. ASHRAE nõuab masinaruumi detektorite asukohta kuhu koondub lekkiv külmutusagens, mis tähendab, et paigutus peaks järgima eeldatavat lekkekäitumist, õhuvoolu ja tihedust.
Seetõttu on külmutusagensi tuvastamine tõesti a süsteemi disaini probleem, mitte ainult komponendi valik. Teil on vaja õigust:
- tunnetamise põhimõte,
- kalibreerimine,
- paigalduskoht,
- läve loogika,
- ja juhtväljundid.
Milline külmutusagensi anduri põhimõte on parim?
Universaalset võitjat pole olemas.
- Paljudele halogeensüsiniku külmutusagensid, On n eelistatakse sageli selektiivsuse ja stabiilsuse tõttu.
- Sest tuleohtlikud süsivesinikud nagu R290, katalüütiline rant ja uuemad MEMS-i varapõhine meetodid on tavalised võimalused.
- Sest kulutundlikud manustatud tooted, MOS võib siiski kasutada, kuid kompensatsioon ja triivi juhtimine on olulisemad.
- Rakenduste jaoks, kus vajate lihtsat puistegaasi omaduste mõõtmist, soojusjuhtivus võib kaaluda, kuigi see on vähem selektiivne.
KKK
Kuidas külmutusagensi andur lekke tuvastab?
See tuvastab lekke, mõõtes külmutusagensi põhjustatud omaduse muutust ümbritsevas õhus, nt IR neeldumine, soojusülekande muutus, katalüütiline oksüdatsioon või takistuse muutus, seejärel teisendab selle signaali kontsentratsiooni näidikuks ja häireväljundiks.
Mis on kõige levinum külmutusagensi anduri tüüp?
Paljude kaasaegsete HVAC-külmaainete puhul NDIR infrapuna on oma selektiivsuse ja stabiilsuse tõttu üks levinumaid fikseeritud tuvastamise meetodeid.
Kas kõik külmutusagensi andurid töötavad ühtemoodi?
Ei Erinevad andurid kasutavad erinevaid põhimõtteid, sealhulgas NDIR, MEMS termodünaamiliste omaduste tuvastus, katalüütiline rant, MOS ja soojusjuhtivus.
Miks vajavad A2L külmutusagensid teistsugust tuvastamisloogikat?
Kuna A2L külmutusagensid on kergelt süttivad, on andur sageli osa a külmutusagensi tuvastamise süsteem loodud reageerima murdosaga LFL, mida tavaliselt arutatakse 25% LFL UL juhistes.
Kas andur annab ainult alarmi või saab sellega ka seadmeid juhtida?
See võib teha mõlemat. Paljudes süsteemides kasutatakse käivitamiseks detektori näitu ventilaatorid, leevendusplaadid, häired või väljalülitusloogika, mitte ainult ekraani hoiatus.
