بررسی ساختار و عملکرد آنالایزرهای گازی – بخش دوم: روش‌های سنجش گاز

تمامی آنالایزرها به دو روش زیر، سنجش گاز را انجام می‌دهند که عموماً روش اول کاربرد بیشتری در سنجش گازهای زیست محیطی دارد و روش دوم جهت سنجش گازهای کنترلی و پروسه به کار گرفته می‌شود.

۱- روش استخراجی Extractive:

• از طریق نمونه‌برداری
• از طریق آماده‌سازی
• از طریق آنالیز

در این روش با توجه به شکل، نمونه توسط نمونه‌گیر و با کمک پمپ مکش از محیط مورد نظر جذب می‌شود. پس از عبور از مسیری که تحت مجاورت هیتر قرار دارد (Heated Line) و بعد از آن، عبور از خنک‌کننده (Cooler) تا ۵ درجه سانتی‌گراد، به سنسور و یا مهم‌ترین و با ارزش‌ترین قسمت آنالایزر می‌رسد و در آن‌جا به روش‌های گوناگون که ذکر شد، مورد سنجش قرار می‌گیرد. البته این نکته قابل ذکر است که در محیط‌های صنعتی، به علت مجاورت دائم آنالایزر با گازهای مور دنظر، عموماً آشکارساز مادون قرمز (به لحاظ دوام، دقت و پایداری بالا و همچنین هزینه مناسب) مورد استفاده قرار می‌گیرد.

بلوک دیاگرام مسیر عبور گاز به درون آنالایزر را مشاهده نمودید. گاز از ورودی وارد دستگاه می‌شود. سلنوئید ولوهای مربوطه تعیین می‌کنند که نمونه یا گاز کالیبراسیون به درون دستگاه منتقل شوند. یک سنسور فشار، میزان فشار نمونه را چک می‌کند و سپس گاز به درون سنسور مادون قرمز Gas Filter Correlation Infrared GFC-IR دستگاه می‌رسد. منبع نور به صورت یک فیلامان است که وقتی به دمای معینی برسد، طیف طول موج مادون قرمز مشخصی از خود ساطع می‌کند. این نور از یک چرخ‌ گردان Correlation Wheel که دارای سوراخ‌هایی استردشده می‌باشد، عبور می‌کند. سپس از یک پنجره optical filter که فیلتر طول موج خاصی می‌باشد، رد شده و به درون سنسور می‌رسد. دیسک گردنده، چرخش کرده و نور به نوبت از درون حفره ها به شرح زیر عبور می‌کند:

• یک قسمت کدر مسدود Dark sector
• قسمت دوم که یک حفره خالی است. Measure sector
• و قسمت سوم که دارای یک سلول پرشده از گازهای درخواستی است. Reference با عبور نور از هر یک از این سه قسمت، یک سیگنال الکتریکی خاص از دتکتور خارج می‌شود:

– سیگنال کدر: وقتی نور به قسمت کدر برخورد کرده و نمی‌تواند وارد سنسور دستگاه شود.

– سیگنال اندازه‌گیری: وقتی نور از قسمت خالی چرخ گذشته و با ورود به درون سل که گاز نمونه در آن قرار دارد، در تماس است. در این حالت طول موج‌های خاصی از نور توسط مولکول‌های گازهای مورد نظر جذب شده و شدت نور متناسب با غلظت گازها افت می‌کند.

– سیگنال رفرنس: هنگامی که نور ابتدا از سلولی که حاوی گاز مرجع است، عبور می‌کند. در این حال طول موج‌هایی که توسط رفرنس جذب می‌شوند، کاملاً جذب شده و حذف می‌گردند. به طوری که با عبور آن از درون نمونه حاوی گاز نمونه‌گیری شده، جذب بیشتری صورت نمی‌گیرد.

گیرنده نور یک سنسور PbSe است که توسط یک المان پلتیر peltier element در دمای سرد ۳۰ درجه سانتی‌گراد، زیر صفر قرار دارد.

سیگنال خروجی دتکتور توسط مبدل آنالوگ به دیجیتال به قسمت پردازنده میکروپروسسوری منتقل می‌شود.

جذب طول موج مادون قرمز توسط گازهای مختلف سیگنال‌های فوق برای هر گاز با یکدیگر مقایسه شده و پردازنده آنالایزر، محاسبات لازم برای سنجش گاز را انجام می‌دهد. روش فوق GFC-IR نام دارد که مورد تائید استاندارد آژانس نظارتی در آمریکا (US-EPA) می‌باشد.

۲- روش درون پروسه In–Situ:

سنجش گازهای درون پروسه بدون خروج نمونه: این روش اغلب در پروسه‌های کنترلی سیستم‌هایی مانند سنجش گاز O2 و Co مورد استفاده قرار می‌گیرد.

هر چند مشابه نوع Extractive آن برای سنجش برخی گازها جهت موارد محیط زیستی هم کاربرد دارد که با محدودیت تنوع گاز همراه است و به همین علت برای سنجش در موارد محیط زیستی این روش پیشنهاد نمی‌شود. در این آنالایزرها از فرستنده و گیرنده به طور مستقیم و در مجاورت گاز استفاده می‌شود که مزیت زمان پاسخ‌دهی کوتاه ولی عیب سرویس دشوار در شرایط سخت، مثلاً در بالای ستون‌ها را می‌توان برای آن‌ها نام برد.

در این نوع آنالایزرها رطوبت گاز داخل ستون در سنجش گاز بسیار موثر است.

این رطوبت توسط سنسورهای رطوبتی که در خود این آنالایزرها تعبیه شده‌ اندازه‌گیری و ضریبی را در محاسبه و اندازه‌گیری گازها وارد می‌کند که نتیجه نهایی پس از اعمال این ضریب، قابل مشاهده است.

منبع: ماهنامه حفاظت از حریق

نویسنده: مهندس حامد قبادیان