ما هو جهاز الكروماتوغرافيا الغازية للعمليات؟
الكروماتوغرافيا الغازية تقنية فصل وقياس يُمرَّر فيها خليط العينة عبر عمود بواسطة تدفق من الغاز الحامل. ولأن كل مكوّن يتفاعل مع حشوة العمود بدرجة مختلفة، تخرج المكونات من العمود في أوقات مختلفة، فيصل كل منها إلى الكاشف عند زمن احتباس مميز له. وتُستخدم مساحات القمم في الكروماتوغرام — وهو سجل إشارة الكاشف مع الزمن — لحساب تراكيز المكونات.
أما جهاز الكروماتوغرافيا الغازية للعمليات فينقل هذه التقنية من المختبر إلى الموقع. فهو يسحب العينة مباشرة من خط العملية، ويكرر دورة التحليل تلقائيًا، ويشغّل غاز المعايرة والتحقق على فترات محددة، وينقل النتائج باستمرار إلى نظام التحكم. وبذلك تصبح بيانات التركيب في متناول فرق التشغيل خلال دقائق وبلا انقطاع، بدل انتظار تقرير مختبري يصل بعد ساعات.
في صناعة الغاز الطبيعي يُعد الكروماتوغراف المحلل الأساسي لحساب القيمة الحرارية التي تحدد محتوى الطاقة في الغاز، ونقطة الندى الهيدروكربونية ذات الأهمية الحاسمة لتشغيل خطوط الأنابيب. وفي المصافي ومحطات معالجة الغاز ومصانع البتروكيماويات يراقب تركيب تيارات تغذية المفاعلات والمنتجات، فيوفّر البيانات اللازمة للتحكم في العملية والتحقق من جودة المنتج وتتبّع الشوائب النزرة. وقد صُممت الأجهزة الميدانية المعروضة في هذه الصفحة لتُركّب قرب نقطة القياس دون الحاجة إلى كابينة محللات.
كيف تعمل الكروماتوغرافيا الغازية المباشرة؟
في جهاز الكروماتوغرافيا الغازية المباشر تتألف كل دورة تحليل من سلسلة خطوات مؤتمتة بالكامل، بدءًا من اختيار العينة وانتهاءً بإرسال النتائج المحسوبة إلى نظام التحكم:
1. اختيار التيار وأخذ العينة: تدخل العينة المكيَّفة إلى المحلل عبر وحدة داخلية لاختيار التيارات. تُشغَّل الملفات الكهرومغناطيسية (Solenoids) بغاز خامل، ويمكن تحليل عدة نقاط لأخذ العينات بالتناوب، كما يمكن اختيار ترتيب العزل المزدوج مع التصريف (Double Block and Bleed) لمنع التلوث المتبادل بين تيارات مختلفة التركيب.
2. الحقن: يحقن صمام كروماتوغرافي غشائي يعمل هوائيًا الغازَ المحتجز في حلقة عينة ثابتة الحجم داخل تدفق الغاز الحامل. ويُضبط توقيت الصمامات بجداول أحداث زمنية ضمن طريقة التحليل، وتتولى تركيبات من الصمامات ذات 6 منافذ و10 منافذ مهامَّ مثل الغسل العكسي للعمود الأولي وتبديل الأعمدة.
3. الفصل في الأعمدة: يدفع الغاز الحامل العينة عبر أعمدة موضوعة داخل فرن متساوي الحرارة مضبوط درجة الحرارة. وبحسب شدة تفاعلها مع حشوة العمود تتحرك المكونات بسرعات مختلفة فتنفصل؛ وتخرج المكونات الخفيفة عادةً أولًا ثم الهيدروكربونات الثقيلة لاحقًا.
4. الكشف: يُنتج كل مكوّن يغادر العمود قمة (Peak) عند الكاشف. وبحسب التطبيق يُستخدم كاشف التوصيل الحراري (TCD) أو كاشف التأين باللهب (FID) أو كاشف القياس الضوئي باللهب الدقيق (µFPD)، في تهيئات بكاشف واحد أو بكاشفين.
5. تحديد القمم وتكاملها: تُحدَّد القمم وفق أزمنة احتباسها، وتُحسب مساحاتها بالتكامل ذي الزمن الثابت أو باستشعار الميل التلقائي. وتُحدَّث أزمنة الاحتباس أثناء المعايرة أو خلال التحليل نفسه لتعويض الانزياح الناتج عن تغيرات الحرارة والتدفق.
6. الحساب وإعداد التقارير: تُحوَّل مساحات القمم إلى نسب مئوية مولية باستخدام معاملات الاستجابة المستخلصة من غاز المعايرة. ومن التركيب تُحسب الخواص الفيزيائية مثل القيمة الحرارية والكثافة، إضافة إلى نقطة الندى الهيدروكربونية، ثم تُؤرشف النتائج مع المتوسطات والإنذارات وتُنقل إلى نظام التحكم.
خيارات الكواشف: TCD وFID وµFPD
يستشعر كاشف التوصيل الحراري (TCD) الفرق بين التوصيلية الحرارية لمكونات العينة والتوصيلية الحرارية للغاز الحامل، ويستجيب لجميع المكونات تقريبًا الموجودة في الغاز الطبيعي وتيارات الهيدروكربونات الخفيفة. ولأن تصميم TCD عالي الحساسية قادر أيضًا على تلبية القياسات المنخفضة بمستوى ppm في كثير من التطبيقات، فإنه يقلّل الحاجة إلى كواشف أكثر تعقيدًا.
يقيس كاشف التأين باللهب (FID) تيار الأيونات الناتج عن احتراق المركبات العضوية في لهب الهيدروجين، ويكشف الهيدروكربونات النزرة بتراكيز ppb. وقد صُمم كاشف FID المدمج، الذي يقل ارتفاعه عن 76 mm، ليتسع داخل الغلاف المقاوم للهب للمحلل. أما كاشف القياس الضوئي باللهب الدقيق (µFPD) فيقيس بواسطة أنبوب مضاعف ضوئي الضوءَ المميز الذي تبعثه مركبات الكبريت في اللهب، ما يتيح تحليل الكبريت بمستوى ppb؛ وهذا الكاشف المدمج في فرن المحلل لا يحتاج إلى هواء الأجهزة.
الأعمدة المعبأة الدقيقة والأعمدة الشعرية
تجمع الأعمدة المعبأة الدقيقة (Micro-Packed) بين سرعة الأعمدة الشعرية وحدّة فصلها للقمم ومتانة الأعمدة المعبأة التقليدية، مع الحفاظ على استهلاك منخفض للغاز الحامل. ويستوعب الفرن ما يصل إلى 27 m من الأعمدة المعبأة الدقيقة بقطر خارجي 1/16 بوصة، أو ما يصل إلى 91 m من الأعمدة الشعرية عندما يتطلب التطبيق ذلك. وتُصمَّم مجموعة الأعمدة لكل تطبيق وفق قائمة المكونات وزمن الدورة المستهدف.
المعايرة والتحقق وتكامل القمم تلقائيًا
يُعد تيار المعايرة جزءًا من تسلسل اختيار التيارات في المحلل. ففي دورة المعايرة يُحلَّل غاز معروف التركيب، وتُحسب معاملات استجابة وأزمنة احتباس محدَّثة، ويُبلَّغ عن الانزياح مقارنة بالمعايرة السابقة. وفي دورة التحقق تُقارن القيم المقاسة بالقيم الاسمية، وتُسجَّل نسبة الانحراف المئوية وحد الانحراف المسموح. وتسهّل هذه السجلات توثيق جودة القياس أثناء عمليات التدقيق.
يعتمد زمن دورة التحليل على قائمة المكونات ومجموعة الأعمدة وعدد الصمامات. وفي تطبيقات الغاز الطبيعي النموذجية يمكن إجراء تحليل C6+ بدورة مدتها ثلاث دقائق، وتحليل C9+ بدورة مدتها خمس دقائق.
الميزات الرئيسية
· فرن تحليلي معياري لا يحتاج إلى هواء: يتميز الفرن متساوي الحرارة ثنائي المنطقة ببنية نظيفة قليلة الأسلاك وبلوحة علوية متأرجحة تتيح الوصول الكامل إلى مكوناته؛ ويمكن صيانة كل جزء داخل الفرن في الموقع.
· ما يصل إلى ستة صمامات كروماتوغرافية: يستوعب الفرن حتى ستة صمامات غشائية من نوع 6 منافذ أو 10 منافذ، على ألا يتجاوز عدد الصمامات ذات 10 منافذ أربعة. وتتيح هذه السعة معالجة التطبيقات المعقدة بمحلل واحد وإنجاز التحليلات القياسية في دورات أقصر.
· صمامات ثنائية الغشاء قليلة الصيانة: صُممت الصمامات ثنائية الغشاء، الخالية من النوابض وحلقات O-ring والتزييت، لأكثر من خمسة ملايين دورة؛ ويستغرق استبدال طقم الأغشية عادةً أقل من عشر دقائق.
· خيارات متعددة للكواشف: كاشف TCD قادر على القياس بمستوى ppm المنخفض، وكاشف FID للهيدروكربونات بمستوى ppb، وكاشف µFPD للكبريت بمستوى ppb، بتهيئة كاشف واحد أو كاشفين حسب التطبيق.
· وحدة داخلية لاختيار التيارات: تُغني الوحدة الداخلية ذات الأربعة أو الثمانية تيارات عن مجموعات تبديل التيارات الخارجية، ويمكن توسيعها إلى 20 تيارًا بالتحكم الخارجي. ويتوفر خيار العزل المزدوج مع التصريف للتيارات متغيرة التركيب.
· أرشيف بيانات شامل: تُخزَّن 31,744 سجل تحليل — أي ما يغطي أكثر من 88 يومًا بدورة مدتها أربع دقائق — إضافة إلى 370 سجلًا لنتائج المعايرة النهائية و370 سجلًا لنتائج التحقق النهائية، مع طوابع زمنية في ذاكرة فلاش سعتها 2 GB.
· بنية سجلات جاهزة للتدقيق: تتوافق سجلات البيانات والأحداث مع API 21.1 لأغراض تدقيق القياس. وتعزّز سجلات الأحداث والإنذارات والصيانة، مع الحماية بكلمات مرور على أربعة مستويات، إمكانيةَ التتبّع.
· مداخل ومخارج قابلة للتوسعة: تتوفر قياسيًا خمسة مداخل رقمية وخمسة مخارج رقمية ومدخلان تناظريان وستة مخارج تناظرية معزولة؛ ويرفع منفذا توسعة عدد المخارج التناظرية إلى 14 مخرجًا.
· واجهة تشغيل محلية اختيارية: تتيح شاشة VGA ملونة مقاس 12 بوصة بمفاتيح لمس تعمل بالأشعة تحت الحمراء للفنيين تشغيل المحلل وتغيير إعدادات غاز المعايرة وعرض الكروماتوغرامات في الموقع دون حاسوب محمول؛ وتحافظ الواجهة على تصنيف المحلل للمناطق الخطرة.
· مؤشرات حالة على اللوحة الأمامية: تُظهر مصابيح LED خضراء وصفراء وحمراء حالة المحلل، وتبيّن مصابيح إضافية أوضاع الصمامات وحالة المعالج؛ ويمكن أيضًا تبديل كل صمام يدويًا لتحري الأعطال وللتطهير السريع بعد الصيانة.
المواصفات الفنية
يلخّص الجدول بيانات العتاد والأداء التحليلي لجهاز الكروماتوغرافيا الغازية الميداني. ولأن المكونات المقاسة ونطاقاتها وأزمنة الدورات تتحدد بتصميم تحليلي خاص بكل تطبيق، تُؤكَّد القيم النهائية في مواصفة التطبيق المعدّة في مرحلة عرض السعر.
المعامل | البيانات الفنية |
تقنية التحليل | كروماتوغرافيا غازية مباشرة للعمليات؛ فرن متساوي الحرارة ثنائي المنطقة لا يحتاج إلى هواء |
تحليلات الغاز الطبيعي النموذجية | تحليل التركيب C6+ وC7+ وC9+؛ حساب القيمة الحرارية ونقطة الندى الهيدروكربونية |
نطاقات قياس الغاز الطبيعي (المكونات الخفيفة) | الميثان 65–100 mol% · الإيثان والنيتروجين وCO₂ 0–20 mol% · البروبان 0–10 mol% · البيوتان العادي والأيزوبيوتان 0–5 mol% · البنتانات 0–1 mol% |
نطاقات قياس الغاز الطبيعي (المكونات الثقيلة) | الهكسانات 0–0.5 mol% · الهبتانات 0–0.1 mol% (C7+ وC9+) · الأوكتانات والنونان 0–0.01 mol% (C9+) |
تكرارية القيمة الحرارية | C6+ (دورة ثلاث دقائق): ±0.0125% في البيئات المضبوطة الحرارة، و±0.025% في البيئات غير المضبوطة · C9+ (دورة خمس دقائق): ±0.025% مضبوطة، و±0.05% غير مضبوطة |
الكواشف | TCD وFID وµFPD؛ كاشف واحد أو كاشفان بتهيئات مختلفة |
الصمامات | صمامات كروماتوغرافية غشائية ذات 6 منافذ و10 منافذ (ستة كحد أقصى؛ وأربعة كحد أقصى من ذات 10 منافذ)؛ صمامات حقن السوائل أو صمامات دوّارة حسب التطبيق |
الأعمدة | حتى 27 m من الأعمدة المعبأة الدقيقة بقطر خارجي 1/16 بوصة، أو 91 m من الأعمدة الشعرية |
الغاز الحامل | حسب التطبيق؛ عادةً هيليوم أو نيتروجين أو هيدروجين من الدرجة الصفرية (Zero Grade) |
ضغوط دخول الغاز | العينة وغاز المعايرة 0–2 barg (يوصى بـ 1 barg) · الحد الأقصى للعينة والغاز الحامل 6 barg · غاز التشغيل 8 barg |
عدد التيارات | حتى 8 تيارات داخلية (بما فيها تيار المعايرة) أو حتى 20 تيارًا بالتحكم الخارجي |
تكامل القمم | بزمن ثابت أو باستشعار الميل التلقائي؛ تحديث زمن الاحتباس أثناء المعايرة أو التحليل |
الاتصال | 2 × Ethernet 10/100 Mbps (Modbus TCP) · Modbus تسلسلي عبر RS-232 / RS-422 / RS-485 · مخارج تناظرية معزولة 4–20 mA (حتى 14 مع التوسعة) |
التغذية الكهربائية والاستهلاك | 120/240 Vac أو 24 Vdc · حتى 250 W أثناء بدء التشغيل، وحتى 125 W في التشغيل العادي |
بيئة التشغيل | مع TCD من –20 إلى +60 °C · مع FID من 4 إلى 54 °C · مع µFPD من 0 إلى 50 °C · رطوبة نسبية 0–95% (دون تكاثف) · داخلي/خارجي |
الغلاف والمواد | ألومنيوم خالٍ من النحاس بطلاء بودرة صناعي · IP66 · أجزاء ملامسة للعملية من الفولاذ المقاوم للصدأ · طلاء واقٍ شفاف (Conformal Coating) على اللوحات الإلكترونية |
التركيب والوزن | على الأرضية (قياسي) أو على الجدار أو على أنبوب · نحو 50 kg دون نظام العينة |
المنطقة الخطرة | ATEX وIECEx: Ex db IIC Gb، فئة الحرارة T6/T4/T3 · أمريكا الشمالية: Class I, Zone 1 وClass I, Division 1, Groups B, C, D (حسب العتاد) |
تُحدَّد درجة حرارة التشغيل القصوى للفرن بقيمة 120 °C أو 150 °C حسب التهيئة، ويجب تأكيد القيمة المطبقة على التطبيق في مرحلة المشروع. وتتوقف فئة الحرارة على الخيارات المختارة (انظر قسم اعتمادات المناطق الخطرة).
المزايا الرئيسية
· تركيب ميداني يقلّل الحاجة إلى الكبائن: إن التصميم القابل للتركيب في الموقع دون المساس بالأداء التحليلي، وملاءمته للمناطق الخطرة دون غاز تطهير، يمكن أن يخفّضا بشكل ملموس تكاليف الكبائن وأنظمة التكييف والتهوية (HVAC) وأنظمة التطهير.
· تحليل شامل في محلل واحد: تتيح سعة الصمامات والكواشف المتعددة جمع عدة مهام تحليلية في جهاز واحد، ما يقلّل عدد المحللات وتنوع قطع الغيار في محطات خطوط الأنابيب.
· استهلاك تشغيلي منخفض: يحدّ الاستهلاك المنخفض للغاز الحامل في الأعمدة المعبأة الدقيقة، والقدرة الكهربائية المتواضعة، وكاشف µFPD الذي لا يحتاج إلى هواء الأجهزة، من تكاليف المواد المستهلكة والبنية التحتية.
· فترات صيانة قصيرة: إن الوصول الكامل إلى مكونات الفرن، وأغشية الصمامات القابلة للاستبدال خلال دقائق، والتوصيلات البسيطة، تقلّص مدة خروج المحلل من الخدمة أثناء الصيانة المخططة.
· موثوقية القياس وإمكانية تتبّعه: تسهّل دورات المعايرة والتحقق التلقائية والأرشيف المختوم زمنيًا وسجلات التدقيق التحققَ من النتائج بأثر رجعي والردَّ على الاعتراضات بأدلة موثقة.
· تكامل مرن مع الأنظمة: يمكن توصيل إحدى واجهتي Ethernet بشبكة الصيانة في المنشأة والأخرى بشبكة التحكم عبر Modbus TCP، كما يمكن إعداد الوصول عن بُعد عبر بوابة نطاق عريض خلوية.
· تحليل مستقر في نطاق واسع لحرارة المحيط: بفضل قدرة تهيئة TCD على العمل في درجات حرارة محيطة من –20 إلى +60 °C، تبقى حسابات القيمة الحرارية ونقطة الندى وفق C9+ موثوقة حتى في المواقع الميدانية غير المكيّفة.
مجالات التطبيق
تُستخدم أجهزة الكروماتوغرافيا الغازية للعمليات حيثما تلزم متابعة مكونات محددة في تيار غازي أو سائل بشكل مستمر: في قطاعي الغاز الطبيعي والتكرير، وفي مصانع البتروكيماويات، وفي توليد الطاقة، وفي الرصد البيئي.
محطات نقل الغاز الطبيعي وقياسه
في نقاط مراقبة خطوط الأنابيب ونقاط القياس لأغراض نقل الملكية (Custody Transfer) يُحدَّد تركيب الغاز وقيمته الحرارية (BTU) ونقطة الندى الهيدروكربونية بشكل مستمر. وفي حاسوب التدفق تُدمج بيانات التركيب الواردة من الكروماتوغراف مع بيانات أجهزة القياس الحجمي، مثل مقاييس تدفق الغاز بالموجات فوق الصوتية، لحساب كمية الطاقة.
معالجة الغاز ومحطات NGL/LNG والمحطات المبرّدة
في محطات سوائل الغاز الطبيعي (NGL) والغاز الطبيعي المسال (LNG) ومحطات الغاز المبرّدة (Cryogenic)، يُراقَب تركيب تيارات التغذية والمنتجات للتحقق من أداء الفصل ومواصفات المنتج.
المصافي
تُحلَّل تيارات تغذية المفاعلات والمنتجات في وحدات التهذيب الحفزي والأيزومرة والعطريات. وتُنقل البيانات إلى نظام التحكم في العملية لتحسين أداء الوحدات والتحقق المستمر من جودة المنتج.
مصانع البتروكيماويات والبوليمرات
في مصانع الإيثيلين والبوليمرات تُراقَب الشوائب النزرة إلى جانب المكونات الرئيسية؛ ويكتسب قياس الهيدروكربونات بمستوى ppb بكاشف FID وقياس الكبريت بمستوى ppb بكاشف µFPD أهمية كبيرة لحماية المحفزات ونقاء المنتج.
توليد الطاقة وتوربينات الاحتراق
تساعد مراقبة تركيب غاز الوقود المغذّي لتوربينات الاحتراق وقيمته الحرارية على ضبط إعدادات الاحتراق مع تغيّر جودة الغاز. وعلى جانب الاحتراق، تكمّل أجهزة إرسال الأكسجين والغازات القابلة للاحتراق ومحللات الأكسجين الموضعية لغازات المداخن هذه الصورة في الغلايات والأفران.
الرصد البيئي
تُستخدم التهيئات المعتمدة على كاشف FID في رصد الهواء المحيط وفي تتبّع المركبات العضوية المتطايرة عالية التفاعلية (HRVOC) في الشعلات وأبراج التبريد.
كيف تختار جهاز الكروماتوغرافيا الغازية للعمليات
لا يتوقف نجاح جهاز الكروماتوغرافيا الغازية للعمليات على عتاد المحلل بقدر ما يتوقف على التعريف الصحيح للتطبيق. ويُعد تناول النقاط التالية كاملةً الأساسَ لتهيئة المحلل المناسبة:
متطلبات التحليل
· قائمة المكونات المطلوب قياسها والنطاق المتوقع لكل منها (مستوى النسب المئوية أو ppm أو ppb)
· الحاجة إلى تحليل C6+ أو C7+ أو C9+ للغاز الطبيعي؛ وهل ستُحسب القيمة الحرارية ونقطة الندى الهيدروكربونية
· المكونات التي تتطلب كاشفًا خاصًا، مثل مركبات الكبريت أو الهيدروكربونات النزرة
· زمن دورة التحليل المستهدف ومتطلبات التكرارية
تهيئة العينة والتيارات
· عدد التيارات المطلوب تحليلها وترتيب تيارات المعايرة والتحقق
· هل العينة في الطور الغازي أم السائل؛ والحاجة إلى حقن عينة سائلة
· ضغط العينة وحرارتها ونقطة ندى العينة؛ ومتطلبات التتبع الحراري (Heat Tracing)
· الحاجة إلى العزل المزدوج مع التصريف للتيارات شديدة الاختلاف في التركيب
ظروف الموقع والمنطقة الخطرة
· تصنيف المنطقة الخطرة ومجموعة الغاز وفئة الحرارة المطلوبة (يؤثر خيارا التتبع الحراري وحقن السوائل في فئة الحرارة)
· درجة الحرارة المحيطة الدنيا والقصوى في نقطة التركيب؛ ونطاق تشغيل الكاشف المختار
· تفضيل التركيب على الأرضية أو الجدار أو الأنبوب، ومساحة الوصول للخدمة
· مصدر التغذية المتاح: 120/240 Vac أو 24 Vdc
غازات الخدمة والبنية التحتية
· نوع الغاز الحامل (هيليوم أو نيتروجين أو هيدروجين) ولوجستيات توريده
· تغذية غاز تشغيل الصمامات وتنظيم ضغطه
· توفير الغازات المساعدة اللازمة للهب عند استخدام FID أو µFPD
· متطلبات تركيب غازات المعايرة والتحقق وشهاداتها
الاتصال وإدارة البيانات
· طريقة الاتصال مع DCS أو SCADA أو حاسوب التدفق: Modbus TCP أو Modbus تسلسلي أو 4–20 mA
· العدد المطلوب من المداخل والمخارج التناظرية والرقمية والحاجة إلى بطاقات توسعة
· الوصول عن بُعد ومستويات صلاحيات المستخدمين ومتطلبات الأمن السيبراني
· سجلات التدقيق وأنواع التقارير ومدة الاحتفاظ بالبيانات المتوقعة
مهما بلغت حساسية الكروماتوغراف، لن تكون النتيجة صحيحة إذا لم تمثّل العينةُ الواصلة إليه العمليةَ تمثيلًا حقيقيًا. لذلك ينبغي تصميم أنظمة تكييف العينات — التي تشمل مسبار أخذ العينة وخفض الضغط والترشيح والتتبع الحراري وخطوط التنفيس — مع المحلل وبالعناية نفسها. كما ينبغي النظر في تدابير كشف الغاز الموضعية، مثل كواشف الغاز بالأشعة تحت الحمراء، لمواجهة خطر تسرّب الغازات القابلة للاشتعال على امتداد خط العينة وفي منطقة المحلل.
اعتمادات المناطق الخطرة ومعايير الاتصال
نلخّص أدناه اعتمادات المناطق الخطرة والمعايير المدعومة لجهاز الكروماتوغرافيا الغازية الميداني. ويتوقف نطاق الاعتمادات على تهيئة العتاد المختارة.
المعيار / الاعتماد | النطاق والوصف |
ATEX وIECEx | حماية مقاومة للهب بوسم Ex db IIC Gb وفئات الحرارة T6/T4/T3؛ ودرجة الحرارة المحيطة المعتمدة Ta = –20 °C إلى +60 °C. |
أمريكا الشمالية (CSA) | Class I, Zone 1 (Ex db IIC Gb، فئة الحرارة T6/T4/T3) وClass I, Division 1 لمجموعات الغاز B وC وD. |
فئات الحرارة | T6: النظام الأساسي دون خيارات · T5: خيار صمام حقن العينة السائلة · T4: خيار التتبع الحراري بنقطة ضبط لا تتجاوز 80 °C · T3: خيار التتبع الحراري بنقطة ضبط لا تتجاوز 110 °C. |
IP66 | درجة حماية الغلاف، مع طلاء بودرة صناعي ملائم للأجواء الرطبة والمحمّلة بالأملاح. |
API 21.1 | تتوافق سجلات البيانات والأحداث مع هذا المعيار لأغراض تدقيق القياس ولتوفير نسخة احتياطية لبيانات الأنظمة الأساسية مثل حواسيب التدفق أو SCADA أو DCS. |
ASTM D4169 | تُحدَّد مقاومة الاهتزاز وفق هذا المعيار. |
Modbus TCP / Modbus التسلسلي و4–20 mA | Modbus TCP عبر Ethernet، واتصال Modbus تسلسلي عبر RS-232/RS-422/RS-485، ومخارج تناظرية معزولة 4–20 mA. |
في المناطق الخطرة يجب أن تكون المكونات المضافة إلى نظام العينة، مثل منظمات التبخير ومفاتيح التدفق، معتمدة على النحو الملائم أيضًا. أما متطلبات الموافقات المترولوجية الوطنية أو الإقليمية الخاصة بالقياس لأغراض نقل الملكية، فيجب توضيحها في بداية المشروع وفق اللوائح التي تخضع لها المنشأة.
حلول TLY Enerji لتحليل الغاز المباشر
تتعامل TLY Enerji مع جهاز الكروماتوغرافيا الغازية للعمليات لا بوصفه جهازًا منفردًا، بل كنظام تحليل يمتد من نقطة أخذ العينة حتى نظام التحكم. يراجع مهندسونا قائمة المكونات ونطاقات القياس وعدد التيارات وزمن الدورة المستهدف مع بيانات العملية، ويتحققون من ملاءمة تهيئة الكواشف والصمامات والأعمدة للتطبيق.
ونرافق عملاءنا طوال المشروع: تصميم تكييف العينة وخط العينة، وتخطيط البنية التحتية للغاز الحامل وغاز المعايرة، وتلبية متطلبات المناطق الخطرة، ودمج نتائج التحليل في حواسيب التدفق أو أنظمة DCS أو SCADA عبر Modbus أو 4–20 mA. وفي محطات قياس الغاز الطبيعي نخطط الكروماتوغراف مع قياس التدفق حتى يكون حساب الطاقة متسقًا من طرفه إلى طرفه، ونبقى إلى جانبكم خلال التشغيل التجريبي والتوثيق وتعريف فرق الموقع.
الأسئلة الشائعة
ما الفرق بين جهاز الكروماتوغرافيا الغازية للعمليات وجهاز الكروماتوغرافيا المختبري؟
يستخدم كلاهما مبدأ الفصل نفسه، ويكمن الفرق في طريقة التشغيل. فجهاز العمليات يأخذ عينته تلقائيًا من الخط، ويكرر دورة التحليل باستمرار، ويُجري المعايرة والتحقق من تلقاء نفسه، ويرسل النتائج إلى نظام التحكم في الزمن الحقيقي. كما تتميز الأجهزة الميدانية بأغلفة مقاومة للهب معتمدة للمناطق الخطرة ونطاقات واسعة لدرجة الحرارة المحيطة، ما يسمح بتركيبها قرب نقطة القياس.
كيف تُحدَّد القيمة الحرارية للغاز الطبيعي بجهاز الكروماتوغرافيا الغازية؟
يقيس الكروماتوغراف النسب المئوية المولية لمكونات مثل الميثان والإيثان والبروبان والبيوتانات والبنتانات والهكسانات وما هو أثقل منها، إضافة إلى النيتروجين وثاني أكسيد الكربون. وتُحسب القيمة الحرارية بترجيح حرارة الاحتراق المعروفة لكل مكوّن بنسبته المقاسة. وفي بيئة مضبوطة الحرارة، يمكن أن يحقق تحليل C6+ بدورة مدتها ثلاث دقائق تكراريةً للقيمة الحرارية قدرها ±0.0125%.
ما الفرق بين تحليل C6+ وC7+ وC9+؟
يكمن الفرق في طريقة الإبلاغ عن الهيدروكربونات الثقيلة. ففي تحليل C6+ يُقاس الهكسان والمكونات الأثقل كمجموعة واحدة؛ وفي تحليل C7+ تُحدَّد الهبتانات أيضًا بشكل منفصل؛ أما تحليل C9+ فيقيس كذلك الأوكتانات والنونان كلًّا على حدة. ويكفي تحليل C6+ في معظم الحالات لحساب القيمة الحرارية، لكن التحليل الموسّع C9+ هو المفضَّل حين يجب حساب نقطة الندى الهيدروكربونية بموثوقية، لأن هذا الحساب يتطلب معرفة تفصيلية بالمكونات الثقيلة.
في أي تطبيقات تُستخدم كواشف TCD وFID وµFPD؟
يُعد TCD الكاشف الأكثر استخدامًا في تحليل الغاز الطبيعي والهيدروكربونات الخفيفة لأنه يستجيب لمعظم المكونات، ويمكنه القياس حتى مستويات ppm المنخفضة. ويُستخدم FID لقياس الهيدروكربونات النزرة بمستوى ppb، وµFPD لقياس مركبات الكبريت بمستوى ppb. وتُختار تهيئة الكاشف الواحد أو الكاشفين وفق قائمة المكونات التي يتطلبها التطبيق.
هل يستطيع جهاز الكروماتوغرافيا الغازية حساب نقطة الندى الهيدروكربونية؟
نعم. تُحسب نقطة الندى الهيدروكربونية من التركيب التفصيلي للهيدروكربونات الثقيلة، ويوفّر التحليل الموسّع C9+، الذي يقيس الأوكتان والنونان كلًّا على حدة، البيانات اللازمة لهذا الحساب. ويُجرى تحليل C9+ عادةً بدورة مدتها خمس دقائق، وتُستخرج القيمة الحرارية من التحليل نفسه. وبذلك يمكن مراقبة بيانات نقطة الندى، الحاسمة لتشغيل خطوط الأنابيب، بشكل مستمر وتلقائي.
هل يحتاج جهاز الكروماتوغرافيا الغازية الميداني إلى كابينة محللات؟
صُممت الأجهزة المعروضة في هذه الصفحة للتركيب في الموقع دون كابينة ودون المساس بالأداء التحليلي، وتعمل في المناطق الخطرة دون غاز تطهير. ومع كاشف TCD يمكنها العمل في درجات حرارة محيطة من –20 إلى +60 °C. غير أن نطاقات حرارة المحيط لكاشفي FID وµFPD أضيق، لذا قد تلزم في المناخات القاسية مظلة شمسية بسيطة أو هيكل حماية. ويجب أن يُبنى القرار على ظروف الموقع.
كم عدد تيارات العينة التي يمكن لجهاز كروماتوغرافيا غازية واحد تحليلها؟
تتوفر وحدة اختيار التيارات الداخلية بأربعة تيارات أو ثمانية، ويدخل تيار المعايرة ضمن هذا العدد. ومع اختيار التيارات المتحكَّم به خارجيًا يمكن تحليل ما يصل إلى 20 تيارًا. ولأن التيارات تُحلَّل واحدًا تلو الآخر، يقل تواتر تحديث كل تيار كلما ازداد عددها؛ لذلك يجب تقييم عدد التيارات وزمن الدورة ومعدل التحديث الذي يتطلبه التحكم في العملية معًا.
كيف يُوصل جهاز الكروماتوغرافيا الغازية بنظام التحكم وحاسوب التدفق؟
يضم المحلل واجهتي Ethernet بسرعة 10/100 Mbps، ومنافذ تسلسلية قابلة للضبط على RS-485 أو RS-422 أو RS-232، ومخارج تناظرية معزولة 4–20 mA. ويمكن إرسال البيانات إلى أنظمة DCS وSCADA وحواسيب التدفق عبر Modbus TCP أو Modbus التسلسلي، وتُفضَّل مخارج 4–20 mA حيث يُراد إعادة استخدام الكابلات القائمة. وترفع بطاقات التوسعة عدد المخارج التناظرية إلى 14 مخرجًا.
ما الغازات الحاملة المستخدمة في جهاز الكروماتوغرافيا الغازية؟
يعتمد اختيار الغاز الحامل على التطبيق، ويُستخدم عادةً الهيليوم أو النيتروجين أو الهيدروجين من الدرجة الصفرية. ويستند الاختيار إلى المكونات المطلوب قياسها ونوع الكاشف والحساسية المطلوبة وخيارات توريد الغاز في الموقع. ويطيل الاستهلاك المنخفض للغاز الحامل في الأعمدة المعبأة الدقيقة فترات استبدال الأسطوانات ويخفف العبء اللوجستي، لا سيما في المحطات النائية.