ما هو جهاز إرسال الأكسجين والغازات القابلة للاحتراق؟
المؤشر الأكثر مباشرة على كفاءة الاحتراق هو الأكسجين المتبقي في غازات المداخن. فعند تزويد هواء يزيد على الحاجة، يُسخَّن هذا الهواء ويُطرح عبر المدخنة ويُهدر الوقود؛ وخفض الهواء يرفع الكفاءة، لكن بعد حد معين يعجز الوقود عن الاحتراق الكامل فتظهر في غازات المداخن مواد غير محترقة قابلة للاحتراق، وفي مقدمتها أول أكسيد الكربون. وتعني هذه المواد خسارة في الطاقة ومشكلة في السلامة معًا، لأنها قد تتراكم في الفرن والمجاري.
ومن خلال مراقبة المتغيرين معًا، يتيح جهاز إرسال الأكسجين والغازات القابلة للاحتراق للمشغلين تحديد النقطة المناسبة للهواء الزائد بثقة. يُقاس الأكسجين بخلية من أكسيد الزركونيوم (الزركونيا)، وتُقاس الغازات القابلة للاحتراق بحساس الخرزة الحفزية، وتُعطى النتيجة بصيغة مكافئ أول أكسيد الكربون (COe). فالمحلل الذي يقرأ الأكسجين وحده لا يستطيع بمفرده أن يبيّن لماذا أصبح هواء الاحتراق غير كافٍ، أو ما إذا كان الاحتراق غير الكامل قد بدأ عند الحارق؛ وهذه الفجوة تسدّها إشارة الغازات القابلة للاحتراق.
يتكوّن جهاز الإرسال الموصوف في هذه الصفحة من مسبار يُثبَّت على شفة في جدار المدخنة أو المجرى، وحجرة حساسات مسخّنة، ووحدة إلكترونيات يمكن تركيبها مدمجة أو عن بُعد. وتتوفر نسخ لمواقع الأغراض العامة، وأخرى بأغلفة مقاومة للانفجار للمناطق الخطرة. وفي التطبيقات التي يكفي فيها قياس الأكسجين وحده ويُفضَّل فيها القياس المباشر عند طرف المسبار، يمكن النظر في محللات الأكسجين الموضعية كحل مستقل.
كيف يعمل قياس الأكسجين والغازات القابلة للاحتراق؟
يسحب جهاز الإرسال تدفقًا مستمرًا من عينة غازات المداخن ويمررها عبر حساسين مختلفين على التوالي. وتتكوّن سلسلة القياس من الخطوات التالية:
1. سحب العينة عبر المسبار: يسحب قاذف (Eductor) يعمل بهواء أجهزة نظيف وجاف عينة مستمرة من غازات المداخن عبر المسبار وأنبوب العينة الممتدين داخل المدخنة. ويحتجز مرشح موضعي اختياري عند طرف المسبار الجسيمات، وبعد القياس يعود الغاز إلى المدخنة عبر أنبوب العادم.
2. حجرة الحساسات المسخّنة: تصل العينة إلى حجرة الحساسات الواقعة خارج المدخنة، والتي تحافظ السخانات على درجة حرارة تشغيلها ثابتة. ويوفّر التسخين الشرط اللازم للتوصيل الأيوني في خلية الزركونيا، ويمنع أيضًا تكثّف الرطوبة الموجودة في العينة.
3. قياس الأكسجين في خلية الزركونيا: عندما يكون الأكسجين في جانب العينة أقل منه في جانب هواء المرجع، ينشأ فرق جهد بين قطبي خلية الزركونيا. ويتغير هذا الجهد مع لوغاريتم نسبة الأكسجين، وتحوّله وحدة الإلكترونيات إلى نسبة مئوية للأكسجين.
4. قياس الغازات القابلة للاحتراق على الخرزة الحفزية: في حساس الغازات القابلة للاحتراق يتأكسد أول أكسيد الكربون وسائر المواد القابلة للاحتراق على سطح خرزة حفزية نشطة، فتُحدث حرارة التفاعل فرقًا في درجة الحرارة بين الخرزة النشطة وعنصر مرجعي. ويتناسب هذا الفرق مع كمية المواد القابلة للاحتراق، ويُعطى بصيغة مكافئ أول أكسيد الكربون (COe). ويوفّر هواء التخفيف المضاف إلى العينة أكسجينًا كافيًا للأكسدة حتى في الظروف الاختزالية التي يخلو فيها غاز المداخن من الأكسجين.
5. معالجة الإشارة والمخارج: تعالج وحدة الإلكترونيات إشارتي الحساسين وتولّد مخرجين منفصلين معزولين 4–20 mA، أحدهما للأكسجين والآخر للغازات القابلة للاحتراق. ويحمل مخرج الأكسجين إشارة HART الرقمية، ويمكن اختيار اتصال FOUNDATION Fieldbus بديلًا. ويبلّغ مرحّل بتلامس جاف ووحدة إنذار اختيارية نظامَ التحكم بحالات انخفاض الأكسجين وارتفاع الغازات القابلة للاحتراق.
6. المعايرة: تُوصَل غازات المعايرة المنخفضة والعالية الأكسجين، وغاز معايرة للغازات القابلة للاحتراق يحتوي على CO، إلى الحساسات عبر خط المعايرة. وفي النسخ المزودة بملفات كهرومغناطيسية للمعايرة التلقائية تتم هذه العملية دون تدخل المشغّل.
قراءة الأكسجين الصافي والغازات القابلة للاحتراق معًا
تعمل أقطاب البلاتين الساخنة في خلية الزركونيا كمحفّز؛ فإذا احتوت العينة على مواد قابلة للاحتراق، يتفاعل جزء منها مع الأكسجين عند سطح الخلية. ولذلك فإن القيمة التي تقرؤها خلية الزركونيا هي الأكسجين الصافي المتبقي بعد طرح الأكسجين الذي استهلكته هذه المواد. أما حساس الغازات القابلة للاحتراق فيُظهر الوقود غير المحترق في العينة نفسها بشكل منفصل.
وعند قراءة الإشارتين معًا تتضح حالة الاحتراق: فإذا كان الأكسجين كافيًا وقيمة COe منخفضة، فالاحتراق في النطاق الآمن؛ وإذا ارتفعت قيمة COe بحدة مع انخفاض الأكسجين، فالحارق يقترب من حد الاحتراق غير الكامل. وهدف التحكم في الاحتراق هو التشغيل عند أدنى مستوى للهواء الزائد قبيل بدء ارتفاع COe.
حماية مسار العينة: المرشح الموضعي والنفخ العكسي
في غازات المداخن المحمّلة بالغبار يمكن تركيب مرشح عند طرف المسبار من الفولاذ المقاوم للصدأ، أو من الفولاذ المقاوم للصدأ عالي المساحة السطحية، أو من سبيكة مقاومة للحرارة العالية. ولتأخير انسداد المرشح، يرسل ترتيب النفخ العكسي (Blowback) الاختياري هواء أجهزة مضغوطًا بشكل دوري في الاتجاه المعاكس لتنظيف مسار العينة.
في هذا التصميم المعتمد على سحب العينة لا توجد حساسات القياس داخل المدخنة، بل في الحجرة المسخّنة خارجها. ويسمح هذا الترتيب لحساسين مختلفين بقياس العينة نفسها عند درجة حرارة مضبوطة، ويتيح اختيار مادة المسبار بمعزل عن الحساسات في المداخن عالية الحرارة.
الميزات الرئيسية
· قياسان في جهاز إرسال واحد: تتشارك خلية الأكسجين من الزركونيا وحساس الغازات القابلة للاحتراق الحفزي حجرة الحساسات المسخّنة نفسها، فلا حاجة إلى محللات وخطوط عينات ونقاط تركيب منفصلة.
· خيارات مسابير للحرارة العالية: صُمم مسبار الفولاذ المقاوم للصدأ 316 لغازات مداخن حتى 704 °C، ومسبار سبيكة 600 حتى 1,000 °C، والمسبار الخزفي حتى 1,427 °C.
· خلية زركونيا مقاومة للتسمم: تطيل الخرزات البلاتينية الحفزية عمر الخلية في غازات المداخن المحتوية على الكبريت ومركبات التسميم الأخرى. ويتوفر خيار خلية أكسجين للكبريت العالي في التطبيقات ذات الحمل الكبريتي الكبير.
· قياس موثوق لـ COe في الظروف الاختزالية: يقدّم حساس للغازات القابلة للاحتراق ذو سطح نشط كبير، مع هواء التخفيف، قراءات صحيحة للغازات القابلة للاحتراق حتى في الظروف الاختزالية التي يُستهلك فيها الأكسجين.
· نطاقات قابلة للاختيار في الموقع: يمكن ضبط نطاق الأكسجين في الموقع بين 0–1% و0–40%، ونطاق الغازات القابلة للاحتراق بين 0–1000 ppm و0–5%، عبر HART أو واجهة التشغيل المحلية.
· استجابة سريعة للنظام: تبلغ استجابة النظام لغاز الاختبار T90 خلال 10 ثوانٍ للأكسجين وT90 خلال 25 ثانية للغازات القابلة للاحتراق، ما يعزز التغذية الراجعة للتحكم في الاحتراق أثناء تغيّرات الحمل.
· خيار المعايرة التلقائية: تطبّق النسخ المزودة بملفات كهرومغناطيسية للمعايرة التلقائية غازات المعايرة بالتتابع وتُتم المعايرة دون مشغّل؛ كما تُدعم المعايرة شبه التلقائية.
· إلكترونيات مدمجة أو عن بُعد: يمكن دمج وحدة الإلكترونيات في حجرة الحساسات أو تركيبها عن بُعد، مع خيارات كابلات من 6 إلى 46 m. ويتحمل كابل التركيب عن بُعد درجات حرارة تصل إلى 200 °C.
· واجهة تشغيل محلية: تتيح واجهة تشغيل محلية اختيارية الوصول في الموقع إلى معلومات التشغيل التجريبي والصيانة والتشخيص دون أدوات إضافية؛ ويمكن تدوير الشاشة بخطوات 90°.
· نسخ للأغراض العامة ونسخ مقاومة للانفجار: تُقدَّم الأغلفة المدمجة التي تُركّب مباشرة على العملية لمواقع الأغراض العامة، وبتصميم مقاوم للانفجار للمناطق الخطرة.
المواصفات الفنية
يلخّص الجدول بيانات القياس والعملية والبيانات الكهربائية لجهاز الإرسال ثنائي الحساس. وتنطبق قيم الأداء الساكن عند ثبات متغيرات التشغيل؛ وتُؤكَّد القيم النهائية للمشروع بعد تحديد تهيئة المسبار والخلية والإلكترونيات.
المعامل | البيانات الفنية |
مبدأ القياس | الأكسجين: خلية زركونيا مسخّنة (أكسجين صافٍ) · الغازات القابلة للاحتراق: حساس الخرزة الحفزية (COe) |
نطاق قياس الأكسجين | من 0–1% إلى 0–40%؛ قابل للاختيار في الموقع عبر HART أو الواجهة المحلية |
نطاق قياس الغازات القابلة للاحتراق | من 0–1000 ppm إلى 0–5%؛ قابل للاختيار في الموقع |
الدقة | الأكسجين: ±0.75% من القراءة أو 0.05% O2 (أيهما أكبر) · الغازات القابلة للاحتراق: ±50 ppm |
استجابة النظام لغاز الاختبار | الأكسجين T90 10 s · الغازات القابلة للاحتراق T90 25 s |
حرارة العملية (حسب مادة المسبار) | فولاذ مقاوم للصدأ 316L: 0–704 °C · سبيكة 600: 0–1,000 °C · خزف: 0–1,427 °C |
أطوال المسبار | المسابير المعدنية: 457 mm، 0.91 m، 1.83 m، 2.7 m · المسبار الخزفي: 457 mm، 0.91 m |
الحد الأقصى لضغط العملية | 8 بوصات عمود ماء (8 in. water column) |
المعايرة | شبه تلقائية أو تلقائية · الغازات: 0.4% O2 (والباقي N2)، 8% O2 (والباقي N2)، 1000 ppm CO (والباقي هواء) · تدفق منظَّم لغاز المعايرة (تُؤكَّد القيمة في مرحلة المشروع) |
هواء الأجهزة | هواء أجهزة نظيف وجاف منظَّم عند 2.4 barg: هواء المرجع 1 L/min · هواء القاذف 2.5 L/min · هواء التخفيف 2.8 L/h · هواء النفخ العكسي الاختياري ≥4.1 barg |
المخارج التناظرية | O2: مخرج معزول 4–20 mA يدعم HART · الغازات القابلة للاحتراق: مخرج معزول 4–20 mA · حمل أقصى 950 ohm |
الاتصال الرقمي | HART (قياسي) أو FOUNDATION Fieldbus |
مخارج الإنذار | مرحّل بتلامس جاف 30 mA / 30 VDC · وحدة إنذار HART اختيارية: انخفاض O2، ارتفاع الغازات القابلة للاحتراق، حالة المعايرة، عطل الوحدة |
التغذية الكهربائية والاستهلاك | 100–240 VAC، 50/60 Hz · السخانات 750 W كحد أقصى اسمي · الإلكترونيات 50 W كحد أقصى اسمي |
درجة حرارة المحيط | حجرة الحساسات من –40 إلى +100 °C · غلاف الإلكترونيات من –40 إلى +65 °C |
الغلاف | ألومنيوم منخفض النحاس · NEMA 4X، IP66 · منفذان للأنابيب الواقية ¾-14 NPT لكل غلاف |
التوصيل بالعملية | شفة تركيب ANSI أو DIN؛ لوحة لحام مربعة للتركيبات الجديدة أو مهايئ للوحات التركيب القائمة |
وزن الشحن | نحو 24.5–26.8 kg حسب طول المسبار |
يرد الحد الأعلى لحرارة المسبار الخزفي بقيمتين: 1,426 °C أو 1,427 °C؛ ويوصى بالبقاء في الجانب الآمن عند التصميم. وتحدد مادة المسبار حدود حرارته، لا ظروف العملية.
المزايا الرئيسية
· احتراق فعّال عند الحد الآمن: يساعد الاستخدام المشترك لإشارتي الأكسجين وCOe على خفض الهواء الزائد إلى أدنى مستوى يسبق تكوّن الغازات القابلة للاحتراق، وبالتالي خفض استهلاك الوقود.
· كشف مبكر للاحتراق غير الكامل: يجعل إنذار ارتفاع الغازات القابلة للاحتراق حالاتٍ مثل عطل الحارق أو خلل مخمد الهواء أو اضطراب نسبة الوقود إلى الهواء ظاهرةً في غازات المداخن في مرحلة مبكرة.
· نقطة تركيب واحدة وتركيب بسيط: بوجود الحساسين في غلاف واحد، لا تحتاج المدخنة إلا إلى شفة واحدة ومجموعة توصيلات واحدة وبنية تحتية واحدة للمعايرة.
· عمر أطول للحساس مع أنواع الوقود الصعبة: تساعد الخرزات الحفزية الواقية وخيار خلية الكبريت العالي على تقليل تواتر استبدال الخلايا في المنشآت التي تحرق أنواع وقود محتوية على الكبريت.
· عبء صيانة أقل: تتيح المعايرة التلقائية والنفخ العكسي وواجهة التشغيل المحلية إنجاز الصيانة الروتينية دون معدات إضافية أو زيارات ميدانية مطوّلة.
· تشخيص من غرفة التحكم: تتيح خيارات HART وFOUNDATION Fieldbus مراقبة بيانات التشخيص والتشغيل من غرفة التحكم، فتصبح الزيارات الميدانية مخططة مسبقًا.
· إشارة مستقرة في المواقع كثيرة التشويش: يستوفي التصميم متطلبات البيئات الصناعية المتعلقة بالتداخل الكهرومغناطيسي والراديوي، ولا تتأثر قيم المخرج عند استخدام كابل مزدوج مجدول محمي.
مجالات التطبيق
يمكن استخدام أجهزة إرسال الأكسجين والغازات القابلة للاحتراق في العمليات التي يُحرق فيها الوقود بالهواء وتخرج غازات الاحتراق عبر مدخنة أو مجرى. والعوامل الحاسمة في اختيار التطبيق هي حرارة غازات المداخن ومحتوى الكبريت في الوقود وتصنيف منطقة نقطة التركيب.
الغلايات الصناعية وتوليد البخار
تتيح مراقبة الأكسجين وCOe معًا في مدخنة الغلاية مواءمة هواء الاحتراق مع الطلب الفعلي. وحيث يتغير تركيب غاز الوقود المغذّي للحارق، يمكن استكمال هذه البيانات بأجهزة الكروماتوغرافيا الغازية للعمليات.
أفران العمليات والسخانات
في الأفران العاملة بأحمال حرارية عالية يوفّر التشغيل عند هواء زائد منخفض كمية كبيرة من الوقود، ويساعد قياس الغازات القابلة للاحتراق على الحفاظ على هذا الحد بأمان.
المداخن والمجاري عالية الحرارة
لأن مسبار سبيكة 600 يستطيع أخذ عينات من غازات مداخن حتى 1,000 °C والمسبار الخزفي حتى 1,427 °C، يمكن القياس قرب غرفة الاحتراق أو في مقاطع المجاري الساخنة قبل وحدات استرداد الحرارة.
المنشآت التي تحرق وقودًا يحتوي على الكبريت
في المنشآت التي تحرق وقودًا سائلًا أو غازيًا يحتوي على الكبريت، تساعد خلية الأكسجين للكبريت العالي والخرزات الحفزية الواقية على الحفاظ على عمر الحساس.
وحدات الاحتراق في المناطق الخطرة المصنفة
تُستخدم النسخة المقاومة للانفجار في وحدات الاحتراق الواقعة في مناطق قد تتكوّن فيها أجواء قابلة للانفجار. أما كشف تسرب الغاز في المحيط حول الوحدة فيجب أن يُعالج بمعزل عن قياس العملية، بواسطة كواشف الغاز بالأشعة تحت الحمراء.
كيف تختار جهاز إرسال الأكسجين والغازات القابلة للاحتراق
التهيئة الصحيحة سلسلة من القرارات المترابطة، من مادة المسبار إلى نوع الخلية والبنية التحتية لهواء الأجهزة. والإجابة عن الأسئلة التالية قبل مرحلة عرض السعر تساعد على تحديد التهيئة الصحيحة من المرة الأولى:
ظروف غازات المداخن والعملية
· حرارة غازات المداخن القصوى والاعتيادية، التي تحدد مادة المسبار
· نوع الوقود ومحتواه من الكبريت؛ والحاجة إلى خلية قياسية أو خلية للكبريت العالي
· حمل الغبار والجسيمات في غازات المداخن؛ والحاجة إلى مرشح موضعي ونفخ عكسي
· النطاقات المتوقعة للأكسجين والغازات القابلة للاحتراق؛ واحتمال حدوث ظروف اختزالية
· ضغط المدخنة أو المجرى (الحد الأقصى لضغط العملية 8 بوصات عمود ماء)
التركيب والترتيب الميكانيكي
· نوع جدار المدخنة: جدار معدني أو مبني، ولوحة تركيب ملائمة له
· عمق الإدخال المطلوب وطول المسبار؛ والخلوص اللازم لسحب المسبار (من 864 mm لمسبار 457 mm حتى 3,150 mm لمسبار 2.7 m)
· تفضيل شفات ANSI أو DIN؛ وهل ستُستخدم لوحات التركيب القائمة
· مساحة حرة نحو 228 mm لفك الغطاء والوصول للخدمة
· درجة الحرارة المحيطة في نقطة التركيب؛ والتسخين المسبق لهواء الأجهزة وعزل الغلاف في المناخات الباردة
البنية التحتية لهواء الأجهزة والمعايرة
· هواء أجهزة نظيف وجاف منظَّم عند 2.4 barg لهواء المرجع والقاذف والتخفيف
· مصدر هواء لا يقل ضغطه عن 4.1 barg عند استخدام النفخ العكسي
· توفير غازات معايرة O2 المنخفض والعالي وغاز معايرة CO
· مقاييس تدفق وطقم منظمات لغاز المعايرة وهواء المرجع، منفصلة أو مركّبة على لوحة
الإلكترونيات والاتصال والإنذارات
· إلكترونيات مدمجة أو عن بُعد؛ وطول الكابل عند التركيب عن بُعد
· تفضيل اتصال HART أو FOUNDATION Fieldbus
· الحاجة إلى واجهة تشغيل محلية وملفات كهرومغناطيسية للمعايرة التلقائية
· طريقة نقل إنذارات انخفاض O2 وارتفاع الغازات القابلة للاحتراق إلى نظام التحكم
· تصنيف المنطقة الخطرة لنقطة التركيب
عند اختيار مادة المسبار، يساعد قياس حرارة غازات المداخن بحساسات درجة الحرارة الصناعية ونقل الإشارة إلى نظام التحكم عبر أجهزة إرسال درجة الحرارة على تحديد الحرارة القصوى الفعلية في ظروف الحمل المختلفة.
بروتوكولات الاتصال ومعايير الحماية
نلخّص أدناه بروتوكولات الاتصال ودرجات الحماية ومعايير التوصيل التي يدعمها جهاز الإرسال.
المعيار / الاعتماد | النطاق والوصف |
HART | اتصال رقمي قياسي على مخرج الأكسجين 4–20 mA؛ يتيح الوصول إلى إعدادات النطاق ومعلومات التشخيص. |
FOUNDATION Fieldbus | اتصال رقمي كامل اختياري؛ متاح في النسخة الأساسية ونسخة الواجهة المحلية ونسخة المعايرة التلقائية. |
4–20 mA | مخرجان تناظريان معزولان منفصلان للأكسجين والغازات القابلة للاحتراق، بحمل أقصى 950 ohm. |
NEMA 4X وIP66 | درجة الحماية البيئية لغلاف الإلكترونيات. |
EN 61326 | يستوفي متطلبات البيئات الصناعية المتعلقة بالتداخل الكهرومغناطيسي والراديوي. |
شفات ANSI وDIN | يمكن اختيار شفة تركيب المسبار ولوحات التركيب بأبعاد ANSI أو DIN. |
تتوفر نسخة مقاومة للانفجار للمناطق الخطرة. ويُقيَّم أسلوب الحماية ونطاق الشهادات لكل مشروع على حدة مع تصنيف منطقة التركيب.
حلول TLY Enerji لتحليل الاحتراق
تنظر TLY Enerji إلى قياس الأكسجين والغازات القابلة للاحتراق من النقطة التي تلتقي فيها كفاءة الاحتراق بسلامته. يقيّم مهندسونا نوع الوقود وتصميم الحارق وتوزّع حرارة غازات المداخن وسهولة الوصول إلى نقطة التركيب، لتحديد مادة المسبار ونوع الخلية والحاجة إلى المرشح والنفخ العكسي.
ونقدّم الدعم الفني طوال المشروع: تخطيط البنية التحتية لهواء الأجهزة وغازات المعايرة، وتوصيل إشارات الإنذار والمخارج بنظام التحكم في الاحتراق، وتهيئة الاتصال الرقمي في جانب PLC أو DCS، والتشغيل التجريبي، وإعداد برنامج صيانة دورية. وفي الظروف الصعبة — وقود يحتوي على الكبريت أو حرارة عالية أو منطقة خطرة — يُعد اختيار التهيئة الصحيحة الأساس لنقطة قياس تقدّم بيانات موثوقة لسنوات طويلة. كما يشمل هذا النهج إعادة تقييم نقاط القياس القائمة بعد تغييرات العملية، مثل تبديل الوقود أو تجديد الحارق
الأسئلة الشائعة
ما وظيفة جهاز إرسال الأكسجين والغازات القابلة للاحتراق؟
يقيس هذا الجهاز الأكسجين المتبقي والغازات غير المحترقة في غازات المداخن في الوقت نفسه. تُظهر قيمة الأكسجين مقدار هواء الاحتراق الزائد المزوَّد، بينما تُظهر قيمة الغازات القابلة للاحتراق ما إذا كان الاحتراق كاملًا. ويسمح استخدام القراءتين معًا بتشغيل الغلايات والأفران دون هدر الهواء والوقود ودون الانزلاق إلى الاحتراق غير الكامل.
لماذا تُقاس الغازات القابلة للاحتراق إلى جانب الأكسجين في غازات المداخن؟
يبيّن الأكسجين وحده مقدار الهواء الزائد الذي يستخدمه الاحتراق، لكن عند اضطراب الخليط في الحارق قد يتكوّن وقود غير محترق حتى مع وجود الأكسجين. ويُظهر قياس الغازات القابلة للاحتراق ذلك مباشرة، فيمكن عندئذ خفض الهواء الزائد بأمان، وإطلاق إنذار عند ارتفاع الغازات القابلة للاحتراق، وإبقاء خسائر الطاقة وخطر تراكم الغاز غير المحترق تحت السيطرة.
ماذا يعني مكافئ أول أكسيد الكربون (COe)؟
يقيس حساس الخرزة الحفزية الحرارة المنطلقة عند أكسدة أول أكسيد الكربون والهيدروجين وسائر المكونات القابلة للاحتراق على سطح حفزي، ولا يميّز أيّ مادة أنتجت الإشارة. ولأن الحساس يُعايَر بغاز معايرة يحتوي على CO، تُعطى النتيجة كقيمة مكافئة لأول أكسيد الكربون تمثّل التأثير الكلي للمواد القابلة للاحتراق، أي مكافئ أول أكسيد الكربون (COe).
ماذا يعني أن حساس الزركونيا يقيس الأكسجين الصافي؟
لأقطاب البلاتين الساخنة في خلية الزركونيا تأثير حفزي؛ فإذا احتوت العينة على مواد قابلة للاحتراق، يتفاعل جزء منها مع الأكسجين عند سطح الخلية، ولا يُقاس هذا الأكسجين. لذلك فالقيمة المقروءة هي الأكسجين الصافي المتبقي بعد طرح ما استهلكته المواد القابلة للاحتراق. ولأن حساس الغازات القابلة للاحتراق يقيس العينة نفسها بشكل منفصل، يسهل تفسير هذا التأثير.
ما مادة المسبار التي يجب اختيارها؟
يحدد الاختيارَ الحدُّ الأقصى لحرارة غازات المداخن في نقطة التركيب. يمكن استخدام مسبار الفولاذ المقاوم للصدأ 316 حتى 704 °C، ومسبار سبيكة 600 حتى 1,000 °C، والمسبار الخزفي حتى 1,427 °C. وتتوفر المسابير المعدنية بأطوال من 457 mm إلى 2.7 m، والخزفية بطولي 457 mm و0.91 m. ويُختار طول المسبار وفق عمق الإدخال الذي يبلغ نقطة يكون فيها الغاز ممثِّلًا للتدفق.
كيف يُحمى عمر الحساس مع أنواع الوقود المحتوية على الكبريت؟
تحدّ الخرزات البلاتينية الحفزية على خلية الزركونيا من تأثير الكبريت ومركبات التسميم الأخرى قبل وصولها إلى الخلية، فتطيل عمرها. وفي المنشآت التي تحرق وقودًا عالي المحتوى الكبريتي، يوصى بخلية أكسجين للكبريت العالي بدل الخلية القياسية. ويجعل الاختيار الصحيح للخلية فترات الصيانة وتكاليف قطع الغيار قابلة للتنبؤ.
كيف يُعايَر جهاز الإرسال؟
تتم المعايرة بشكل شبه تلقائي أو تلقائي. فللأكسجين يُستخدم غازان متوازنان بالنيتروجين يحتويان على 0.4% و8% O2، وللغازات القابلة للاحتراق غاز متوازن بالهواء يحتوي على 1000 ppm CO؛ ويُطبَّق كل غاز بتدفق منظَّم. وفي النسخ المزودة بملفات كهرومغناطيسية للمعايرة التلقائية تُطبَّق الغازات بالتتابع دون تدخل المشغّل.
ما إمدادات هواء الأجهزة المطلوبة؟
يعمل جهاز الإرسال بهواء أجهزة نظيف وجاف منظَّم عند 2.4 barg. يتدفق هواء المرجع بنحو 1 L/min، وهواء القاذف الذي يسحب العينة بمعدل 2.5 L/min، وهواء التخفيف لحساس الغازات القابلة للاحتراق بمعدل 2.8 L/h. وعند استخدام خيار النفخ العكسي يلزم هواء بضغط لا يقل عن 4.1 barg. ويوصى بالتسخين المسبق لهواء التغذية في المناخات الباردة.
هل يمكن استخدام جهاز الإرسال في المناطق الخطرة؟
نعم. إلى جانب نسخة الأغراض العامة، تتوفر نسخة بغلاف مقاوم للانفجار للمناطق الخطرة. وفي هذه النسخة تُقدَّم الإلكترونيات مدمجة أو مركّبة عن بُعد، ويُورَّد الخيار البعيد دون كابل التوصيل البيني. ويجب تحديد متطلبات التصنيف ومجموعة الغاز وفئة الحرارة لمنطقة التركيب في مرحلة المشروع لتأكيد التهيئة ونطاق الشهادات المناسبين.