热导式气体分析仪(TCD,热导池)

原理:不同气体热传导能力(热导率 λ)不一样;传感器内部加热铂丝 / 热敏电阻,组成惠斯通电桥;样气流过热导池,带走热量,铂丝温度?电阻发生变化,桥路输出电信号换算气体浓度。

氢气、氦气热导率远高于普通气体;N?、O?热导率接近,很难互相测。

特点

?优点

  1. 通用型物理检测,无化学消耗,无耗材,不破坏样气,可回收样气

  2. 量程宽:0?100% VOL 全量程,适合高浓度、高纯气体测量

  3. 结构简单,可在线连续监测,支持 4?20mA、RS485 输出

  4. 可做防爆机型,适配制氢、化工危险区域

?局限性(选型关键)

  1. 只适合二元 / 准二元混合气:多种组分同时变化会带来交叉干扰,测不准

  2. 对温度、压力、样气流量非常敏感,仪器内部需要恒温控制

  3. 不适合微量 ppm 级,适合百分比浓度

  4. 水汽、粉尘、焦油会污染热导丝,必须配样气预处理(过滤、除水)

  5. 背景气体热导率接近被测气时,完全无法测量

典型可测介质 & 行业应用

适合:H?氢气、He 氦气、CO?、Ar 氩气等,被测组分与背景气热导率差异大的场景

  1. 电解水制氢:氢中氧、氧中氢、氢气纯度 0?100%

  2. 发电机氢冷机组:监测发电机内氢气纯度

  3. 热处理、氨分解炉:氨分解率、氢氮混合气

  4. 空分行业:氩气纯度、氦气回收

  5. 煤化工、焦炉气:氢气含量监测

  6. 气相色谱 GC?TCD 检测器(实验室)

?不适合:O?测 N?、CO 测 N?,二者热导率非常接近,热导原理分辨不开。

关键选型要点

  1. 确认背景气体组分,判断是否存在干扰组分;多组分工况优先选带算法补偿的机型

  2. 量程:热导擅长百分比浓度,微量 ppm 不推荐;低浓度氢气测量背景必须稳定

  3. 工况:样气是否含粉尘、水汽、焦油;配套预处理系统(过滤器、冷凝器)

  4. 恒温:热导池恒温越好,长期漂移越小

  5. 防爆:氢气、易燃易爆现场选本安 / 隔爆防爆

  6. 输出:4?20mA、Modbus?RTU;安装形式:壁挂、机架式、便携

  7. 校准:零点气必须和实际背景基质一致,否则带来系统误差;校准周期一般 3?6 个月

国产主要厂商参考

  • 重庆川仪、北京华云、西安诺科、成都鸿瑞韬、马鞍山迈思特、四方光电(MEMS 微型热导)、众创仪器仪表

进口:Servomex、GE Panametrics、Fuji 富士电机。