Thermo-FID

Flammenionisationsdetektor (FID) zur Messung des Gesamt-Kohlenwasserstoff-Gehaltes (VOC) mit beheizter Messzelle

Der Thermo-FID wird in den unterschiedlichsten Bereichen von Industrie, Umweltschutz sowie Forschung und Entwicklung eingesetzt. Seine Anwendungsmöglichkeiten reichen von der UEG-Überwachung über die Emissions- und Immissionskontrolle bis in die Abgasanalytik der Chemie und der Motorenentwicklung.

Flammenionisationsdetektoren werden seit vielen Jahren für die summarische Messung von Kohlenwasserstoffen in Gasen verwendet. Das Messprinzip des FID beruht auf der Ionisation von Kohlenwasserstoffen in einer Wasserstoffflamme. Hierzu wird ein konstanter Massenstom des Messgases mit einem konstanten Wasserstoffstrom gemischt und über eine Brennerdüse, die auf einem negativen Potential liegt, dem Detektor zugeführt. In der Brennkammer wird das Gas unter Zufuhr von kohlenwasserstofffreier Luft verbrannt. Die entstehenden Ionen werden an der Gegenelektrode eingefangen und mit einem hochempfindlichen Stromverstärker zur Anzeige gebracht.

Messaufgaben:

  • Leckageüberwachung
  • Abgasüberwachung
  • Überwachung von Anlagen
  • Methan- Nichtmethan-Messung

Zulassungen:

17. BImSchV / TA Luft (936/806016)
QAL 1 (DIN EN 14181 und DIN EN ISO 14956)
MCerts (Sira MC 050062/00)

Die Familie der Thermo FID Analysatoren

Der Thermo-FID ES ist ein Gesamtkohlenwasserstoffanalysator im 19″ Gehäuse. Brennluft und Nullgas werden mit einem eingebauten Katalysator aufbereitet. Die Messgasförderung erfolgt über Luftstrahlinjektoren für deren Betrieb aufbereitete Instrumentenluft notwendig ist; optional ist eine Membranpumpe lieferbar.
Der Thermo-FID TG ist ein Gesamtkohlenwasserstoffanalysator im Tischgehäuse. Brennluft und Nullgas werden mit einem eingebauten Katalysator aufbereitet. Die Messgasförderung erfolgt über Luftstrahlinjektoren für deren Betrieb aufbereitete Instrumentenluft notwendig ist; optional ist eine Membranpumpe lieferbar.
Fertig montierter Analysator im Feldgehäuse für den rauen Einsatz im Feld vorgesehen. Besonders zur Wand- oder Plattenmontage in Analysenräumen geeignet. Die Messgasförderung erfolgt über Luftstrahlinjektoren für deren Betrieb aufbereitete Instrumentenluft notwendig ist. Über Statussignale bzw. mittels Fernbedienung ist das Gerät überwach- bzw. fernsteuerbar. Das Gehäuse ist in Schutzart IP65 ausgeführt. Auch als Version für den Ex-Bereich der Zone 1 in der Schutzart „Überdruckkapselung“ EEx p nach ATEX 94/9/EG lieferbar.
Der Thermo-FID PT63 ist ein fertig montierter Analysator im tragbaren 2/3 19″ Gehäuse. Optional kann ein Flaschenhalter und Druckminderer für Wasserstoff und Spangas hinzugefügt werden.
Brennluft und Nullgas werden mit einem eingebauten Katalysator aufbereitet. Die Messgasförderung erfolgt über die interne Membranpumpe.
Der Thermo-FID PT84 ist ein fertig montierter Analysator im tragbaren 2/3 19″ Gehäuse. Optional kann ein Flaschenhalter und Druckminderer für Wasserstoff und Spangas hinzugefügt werden.
Brennluft und Nullgas werden mit einem eingebauten Katalysator aufbereitet. Die Messgasförderung erfolgt über die interne Membranpumpe.
Der Thermo FID-MK ist für den rauen Einsatz im Feld vorgesehen. Als Messkopf direkt ohne Filter und Messgasaufbereitung an einen DIN-Messstutzen anschließbar.
Die Messgasförderung erfolgt über Luftstrahlinjektoren für deren Betrieb aufbereitete Instrumentenluft notwendig ist. Über Statussignale bzw. mittels Fernbedienung ist das Gerät überwach- bzw. fernsteuerbar. Das Gehäuse ist in Schutzart IP65ausgeführt.
Auch als Version für den Ex-Bereich der Zone 1 in der Schutzart „Überdruckkapselung“ EEx p nach ATEX 94/9/EG und als Version nach IP65 lieferbar.

Begrenzungen: Formaldehyde & Ameisensäure

Oxidation von Formaldehyde CH2O in FID ergibt gleich CO2 und H2O, nach dem Reaktionsschema CH2O + O2 = H2O + CO2. Wie aus dem obigen Schema hervorgeht, wird die Verbrennung von Formaldehyd durch keine intermediären Kohlenstoffradikalionenbildung begleitet. Oxidation von Ameisensäure HCOOH in FID folgt Reaktionsschema: HCOOH + 1/2 O2 = CO2 + H2O.

Diese Verbindungen kann man nicht mit FID erfassen. Statt dessen muss man Formaldehyde und Ameisensäure mit einem FTIR analysator gemessen.

 

Wie funktioniert ein FID

Bei der Verbrennung organischer Stoffe in einer Wasserstoffflamme entstehen elektrisch geladene Teilchen (Ionen). Diese entladen sich über eine negativ angelegte Saugspannung an der Brennerdüse an die Elektrode des Stromverstärkers. Der hochempfindliche Stromverstärker wertet den entstehenden Strom aus. Da dessen Stärke von der Konzentration der im Messgas enthaltenen Kohlenstoffatome abhängt, kann der Messwert von org. C direkt ermittelt werden.

In einer beheizten Brennkammer wird eine Flamme durch Verbrennen von reinem Wasserstoff unter Zumischung von sauberer Luft erzeugt. Zusätzlich wird ein Teilstrom des zu messenden Gases in die Flamme geführt. Entscheidend für eine exakte und reproduzierbare Messung der Konzentration von org. C ist ein konstanter Massestrom des zugeführten Messgases. Auch Druckschwankungen des Messgases dürfen die Druckverhältnisse in der Brennkammer und den Massestrom des Messgases zur Flamme nicht ändern.

Durch eine spezielle Gasführung des Messgases und der Versorgungsgase wird eine sehr hohe Langzeitkonstanz der Masseströme erreicht. Selbst Druckschwankungen des Messgases zwischen -300mBar bis zu 1.600mBar gegenüber Atmosphärendruck führen zu keiner signifikanten Signalbeeinflussung. Der Differenzdruck für den konstanten Massestrom des Messgases zur Flamme wird von zwei unabhängigen elektronischen Differenzdruckreglern ohne Zumischung von Fremdluft konstant gehalten. Das Differenzdrucksystem wird immer auf einer konstanten Druckdifferenz gegenüber dem Atmosphärendruck gehalten, dadurch ist gewährleistet, dass weder Luftdruckschwankungen noch Höhenunterschiede einen Einfluss auf den Messwert haben.

An Stelle einer konventionellen, beheizten Messgaspumpe wird je ein beheizter Luftstrahlinjektor (bzw. je nach Geräteausführung je eine unbeheizte Membranpumpe) hinter der Brennkammer bzw. der Flammensperre eingesetzt.
An keiner Stelle kommt das Messgas mit den eingesetzten Regelarmaturen in direkten Kontakt. Sogar die elektronische Durchflussüberwachung des Messgasstromes geschieht ohne Durchflussmesser und direkten Kontakt mit dem Messgas. Durch diesen Aufbau hat der Thermo-FID ein sehr kleines Totvolumen. Dieses wiederum hat extrem kurze Ansprechzeiten zur Ermittlung des Messwertes zur Folge.

Um sowohl Kondensation durch die Verbrennung als auch Materialkorrosion zu vermeiden, ist der kompakte Detektorblock von 120°C bis 200°C beheizbar.

Technische Daten

Spezifikationen
Technische Daten Modelle Thermo-FID:
„PT“, „ES“, „TG“, „FE“, „MK“
Versorgungsspannung: 230/115V 50-60Hz
Leistungsaufnahme: 250 VA
Temperaturregler: Zusätzlicher Temperaturregler für 1 externe Sonde:
930VA
1 analoger Eingang: Wasserstoffüberwachung, 4 – 20 mA
1 Druckerschnittstelle: für Messwert und Status
RS232, EPSON kompatibel
Messwertausgang: 0/4 bis 20 mA, Bürde: 600Ω
Messbereichseinheiten: wählbar, ppm, mg/m3, Vol-%, %-UEG
Messbereichsumfang: 0,5 bis 100 000 mg orgC/ m3

Modell PT
2 bis 100 000 mg orgC/m3

Messbereiche : frei wählbar, lineare Kennlinie
Nachweisgrenze: < 0,1 mg org C/m3
t(90)-Zeit: am Messgaseingang des Gerätes,
< 0,5 Sek. Messwert >20 mg org C/ m3,
17. BImSchV 5 Sek.
t(90)-Zeit „MK“: mit Sodenlänge 0,5m
< 2 Sek. Messwert > 20 mg org C/ m3
17. BImSchV 7, 5 Sek.
Messgas: selbstansaugend
25 oder 90 l/h bei 1013 mbar
Detektortemperatur: wählbar, 110°C … 200°C;
Ausnahme:
Modell PT (tragbar):
110°C bis 170°C maximal (T2);
130°C bis 165°C (T3);
Zusatzheizung: 60°C bis 210°C
Ausnahme:
Modell PT (tragbar);
Temperaturfühler: Pt 100, für Zusatzheizung
Umgebungstemperatur: -5°C bis +40°C
Ausnahme:
Modell PT (tragbar);
Versorgungsgase
Druckluft: gereinigt und kondensatfrei
5 bar abs. 2 mn3/ h
Wasserstoff Qualität 5.0: 2 bar abs. ca. 40 ml/min
Kalibriergas: 3 bar abs. ca. 130 ln/ h
Nullgas und Brennluft: über eingebauten Katalysator
Optionen
Statuskarte: – Statussignale: Ausfall, Wartungsbedarf, Service (potentialfreie Kontakte)
– 4 Messwertausgänge: 0/4 bis 20 mA, galvanisch getrennt, Bürde 600 Ω
– 4 Grenzwertkontakte für Messwert, Grenzwerte frei wählbar (potentialfreie Kontakte)
– 2 analoge Eingänge mit Spannungsversorgung zur Überwachung der Gasversorgung
– 2 digitale Ausgänge 24V/DC 500 mA zum Umschalten des Wasserstoffvorrates
– 2 digitale Eingänge für Auto-Cal.-Start und Auto-Cal.-Abbruch
– 2 digitale Eingänge zur freien Parametrierung auf Statusausgänge
– 1 digitaler Ausgang 24V/ DC 500 mA, über Zeitprogramm parametrierbar
Messstellensteuerkarte: für Messstellenumschaltung
– 8 digitale Leistungsausgänge 24VDC/ 500 mA zur Ansteuerung der Messtellenventile
– 8 Grenzwertkontakte für Messwert
– 8 digitale Eingänge für externe Messstellenanwahl
Analogkarte: für Messstellenumschaltung
– 8 Messwertausgänge 0/4 bis 20 mA, Bürde 600 Ω
Weitere Optionen: beheizte Leitung, Druckminderer, Ventilmatrix für Vielpunktsysteme, Probenahmesysteme, Verdünnungssonden, Konverter für die „Nicht Methan“ Messung.