اصول آنالایزر مونوکسید کربن (CO Analyzer)

همانطور که می دانیم هزینه سوخت روز به روز در حال افزایش است، گرانی سوخت، افزایش راندمان سوخت، مهار کامل آن و به حداقل رساندن سطح هوای اضافی و تلفات پشته هوای حرارتی را یک ضرورت اقتصادی می کند. با این حال، تلاش‌ها برای بهینه‌سازی راندمان احتراق باید در جهت کاهش تلفات کل انرژی باشد. این امر مستلزم دستیابی به حداقل تلفات قابل احتراق نسوخته و همچنین تلفات پشته حرارتی است. کنترل دقیق‌تر نسبت هوا/سوخت، بهینه‌سازی شده برای حداقل تلفات کل انرژی، می‌تواند سود قابل‌توجهی در کارایی داشته باشد و منجر به صرفه‌جویی قابل توجهی در کاهش مصرف سوخت شود.

غلظت گاز دودکش مونوکسید کربن یک نشانه قابل اعتماد و دقیق از استوکیومتری شعله مشعل و کامل بودن احتراق است. این حساس ترین شاخص تلفات مواد احتراق نسوخته است. مونوکسید کربن که به عنوان یک پارامتر بازده احتراق اولیه استفاده می شود، همراه با تجزیه و تحلیل اکسیژن، مزایای قابل توجهی در کنترل احتراق در سطوح بهینه هوای اضافی ارائه می دهد. کنترل نسبت هوا/سوخت به سطح بهینه مونوکسید کربن، بدون توجه به تغییرات بار مشعل، نوع سوخت و کیفیت سوخت، حداقل اتلاف انرژی کل و حداکثر بازده را تضمین می‌کند. اندازه گیری نسبتاً تحت تأثیر نشتی هوا قرار نمی گیرد و الزامات تعمیر و نگهداری مشعل بلافاصله شناسایی می شود.

 

اصول کارکرد

آنالایزر CO 11 از طیف سنجی جذب مادون قرمز برای اندازه گیری مداوم غلظت CO در گازهای دودکش احتراق استفاده می کند. منبع مادون قرمز مستقیماً روی مجرای گاز دودکش یا پشته در طرف مقابل گیرنده نصب می شود. انرژی مادون قرمز توسط منبع، از طریق گاز دودکش به گیرنده تابش می شود. گیرنده از همبستگی فیلتر گاز و فیلتر نوری با گذر باند باریک با یک آشکارساز حالت جامد برای تعیین میزان جذب تشعشع توسط CO در گاز دودکش استفاده می کند. این اصول به صورت بلوک دیاگرام در شکل زیر نشان داده شده است. انرژی مادون قرمز، تابش شده توسط منبع، از گاز دودکش عبور می کند، جایی که بخشی از انرژی توسط هر CO موجود جذب می شود. انرژی باقیمانده از پنجره گیرنده، عدسی متمرکز و متناوب از طریق دو سلول گاز عبور می کند.

یکی از دو سلول با CO و دیگری نیتروژن پر شده است. اینها به طور متناوب در مسیر نوری با فرکانس ثابت وارد می شوند. انرژی در طول موج های مورد نظر، به طور موثر، به طور کامل در سلول مرجع CO جذب می شود. با این حال، انرژی از طریق سلول نیتروژن بدون جذب بیشتر منتقل می شود. پس از عبور از فیلتر باند باریک، انرژی باقی مانده به آشکارساز برخورد می کند.

دو سطح انرژی به طور متناوب توسط آشکارساز حس می شود: تشعشع منبع کاهش می یابد توسط گاز دودکش و CO سلول مرجع و تشعشع منبع کاهش می یابد تنها با گاز دودکش CO. سیگنال های حاصل سهمیه بندی می شوند و با سیگنال های سهمیه بندی شده در شرایط کالیبراسیون صفر CO مقایسه می شوند. تفاوت نسبی در نسبت ها برای محاسبه غلظت CO گاز دودکش استفاده می شود. منبع کالیبراسیون و سلول کالیبراسیون دهانه در طول کالیبراسیون صفر و دهانه خودکار دستگاه در مسیر نوری قرار می گیرند.

منبع مادون قرمز

ماژول منبع مادون قرمز تابش مادون قرمز پهن باند، از جمله باند موج مورد نظر، از 4.5 تا 4.9 میکرون ساطع می کند. منبع شامل یک بدنه فولادی ضد زنگ با سطح مخروطی برای یکنواختی دمای سطح و حداکثر انتشار است. منبع تا دمای 1112 درجه فارنهایت (600 درجه سانتیگراد) گرم می شود و در این دما برای اطمینان از شدت ثابت کنترل می شود. منبع کاملاً عایق شده و در یک غلاف نصب شده از فولاد کربنی که برای جوش مستقیم به مجرا طراحی شده است، محصور شده است.

از آنجایی که ماژول منبع IR به گونه ای نصب شده است که سطح منبع با دیواره داخلی مجرا همسطح باشد، منبع در بیشتر کاربردها در معرض پوشش یا تجمع ذرات نیست. در نتیجه، هیچ نیازی به هوای پاکسازی برای حفظ پاکیزگی منبع وجود ندارد. به دلیل قطر زیاد سطح منبع، فوکوس مورد نیاز نیست و منبع هیچ اپتیک فوکوس کننده ای ندارد.

مزیت اضافه شده منبع قطر بزرگ عدم حساسیت به ارتعاش مجرا و حذف نیاز به تنظیم مجدد ثابت است که در غیر این صورت برای سیستم های متمرکز مورد نیاز است. حفظ دمای منبع در 1112 درجه فارنهایت (600 درجه سانتیگراد) مستلزم تغذیه بخاری در یک چرخه کاری اسمی 50 درصد است که عمر المنت بخاری را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. طول عمر منبع مادون قرمز تقریباً چهار است
برابر منابع مادون قرمز معمولی است

 

مدل گیرنده مادون قرمز

ماژول گیرنده مادون قرمز برای قرار دادن اپتیک، آشکارساز و تجهیزات الکترونیکی و سخت افزار لازم برای تعیین میزان جذب تابش مادون قرمز ساطع شده توسط ماژول منبع مادون قرمز طراحی شده است. ماژول گیرنده مادون قرمز برای قرار دادن اپتیک، آشکارساز و تجهیزات الکترونیکی و سخت افزار لازم برای تعیین میزان جذب تابش مادون قرمز ساطع شده توسط ماژول منبع مادون قرمز طراحی شده است.

ابزار دقیق CO در محل با استفاده از آشکارسازهای رسانای نوری خنک شونده حرارتی، گیرنده از یک آشکارساز برقی pyro غیر خنک‌شده استفاده می‌کند. این نه تنها عملکرد قابل اعتماد و پایداری را در دمای محیط بالا ارائه می دهد، بلکه تعمیر و نگهداری مرتبط با سیستم های خنک کننده ترموالکتریک را کاملاً حذف می کند.

اندازه گیری دمای گاز دودکش

جذب تابش مادون قرمز توسط مونوکسید کربن در گازهای دودکش ناشی از احتراق تابعی از دمای گاز دودکش است. دما بر چگالی گاز و در نتیجه بر تعداد مولکول هایی که تابش با آنها برخورد می کند، تأثیر می گذارد. علاوه بر این، تغییرات دما باعث ایجاد تغییرات در ویژگی های جذب مادون قرمز مونوکسید کربن می شود.

برای در نظر گرفتن این تغییرات، دمای گاز دودکش باید به طور مداوم اندازه گیری شود. داده های دما به ماژول گیرنده وارد شده و به ماژول کنترل ارسال می شود. نرم افزار ماژول کنترل به طور کامل مشخص می شود تا جبران دقیق دما را در محدوده دمای کامل گاز دودکش 200 درجه فارنهایت تا 600 درجه فارنهایت (93 درجه سانتی گراد تا 316 درجه سانتی گراد) ارائه دهد.

 

نویسنده: محسن لطفی صومعه - منبع : Rosemount Analytical-Product Data Sheet PDS 106510A