آنالایزر اکسیژن چیست و چه کاربردی دارد؟ تفاوت آنالایزر با دتکتور گاز

آنالایزر گاز چیست؟

آنالایزر گاز یک دستگاه دقیق و تخصصی است که برای تجزیه و تحلیل ترکیبات گازی در نمونه‌های هوا یا گازها استفاده می‌شود. این دستگاه‌ها قادر به اندازه‌گیری و شناسایی انواع گازها و ترکیبات شیمیایی در یک محیط گازی می‌باشند. آنالایزرهای گاز معمولاً در صنایع مختلفی مانند صنایع نفت و گاز، صنعت شیمیایی، کنترل انتشار آلاینده‌ها در محیط زیست، پزشکی، و دیگر حوزه‌های علمی و صنعتی استفاده می‌شوند.

این دستگاه‌ها می‌توانند گازهای مختلفی را شناسایی کنند، از جمله گازهای سمی، قابل اشتعال، گازهای گلخانه‌ای، و گازهای تشکیل‌دهنده جو هوا. برخی از نوع رایج گازهایی که آنالایزرهای گاز می‌توانند اندازه‌گیری کنند عبارتند از اکسیژن، کربن دی‌اکسید، متان، نیتروژن اکسایشی، سولفور دی‌اکسید، هیدروژن، و بسیاری دیگر.

آنالایزرهای گاز معمولاً از تکنولوژی‌های مختلفی مانند جذب‌سنجی، کروماتوگرافی گازی، سنسورهای الکتروشیمیایی، و لیزر استفاده می‌کنند تا به تجزیه و تحلیل دقیق ترکیبات گازی بپردازند. این ابزارها در کنترل فرآیندها، نظارت بر کیفیت هوا، ایمنی صنعتی، و تحقیقات علمی مورد استفاده قرار می‌گیرند. آنالایزر (Analyzer) یک اصطلاح عمومی است که در زمینه‌ها و صنایع مختلف استفاده می‌شود. به طور کلی، آنالایزر به دستگاه یا نرم‌افزاری اطلاق می‌شود که اطلاعات را بررسی و تحلیل می‌کند تا به نتایج و داده‌های کاربردی برسد. آنالایزرها برای تجزیه و تحلیل داده‌ها، اندازه‌گیری‌ها، الگوها، روندها و خصوصیات دیگر استفاده می‌شوند. به عنوان مثال، در زمینه علوم و مهندسی، آنالایزرها ابزارهایی هستند که اندازه‌گیری‌ها و تجزیه و تحلیل‌های مربوط به مواد، سیگنال‌ها، داده‌های آزمایشگاهی و دستگاه‌ها را انجام می‌دهند.

آنالایزر اکسیژن چیست؟

آنالایزر اکسیژن یک نوع دستگاه تجهیزات دقیق است که برای اندازه‌گیری میزان غلظت اکسیژن موجود در یک محیط گازی به کار می‌رود. اکسیژن یکی از اجزای مهم جو هوا است و اندازه‌گیری دقیق مقدار آن در محیط‌های مختلف از اهمیت بسیاری برخوردار است. آنالایزرهای اکسیژن معمولاً در صنایع مختلفی مانند صنعت نفت و گاز، کنترل فرآیندها، پزشکی، کشاورزی و حوزه‌های دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند. این دستگاه‌ها به کمک تکنولوژی‌های مختلفی مانند سنسورهای الکتروشیمیایی یا سنسورهای اپتیکال، میزان اکسیژن موجود در محیط را اندازه‌گیری می‌کنند و نتایج را به شکل غلظت درصدی یا ppm (بخش در میلیون) نمایش می‌دهند. این اطلاعات می‌توانند برای کنترل فرآیندها، تضمین کیفیت محصولات، ایمنی کارکنان، و نظارت بر محیط زیست بسیار مفید باشند.

آنالایزر اکسیژن اندازه‌گیری‌های ارزشمندی را در کنترل احتراق، کیفیت فرآیند، ایمنی و حفظ محیط زیست ارائه می‌دهد. این تجهیزات در انواع کاربرد های: دیگ بخار در نیروگاه ها، بهینه سازی کوره در کاربردهای پالایشگاهی و پتروشیمی، ایمنی فرآیند در هدرهای خروجی و کیفیت محصول در تولید اتیلن استفاده می‌شوند. بعبارتی، وقتی سطح اکسیژن در یک جو مورد بررسی قرار میگیرد ایمنی و کیفیت سیستم بالا می‌رود. از این دستگاه ها به طور گسترده‌ای برای بسیاری از کاربردهای صنعتی استفاده می‌شود.

بنابراین با استفاده از این تجهیز می‌توانیم بفهمیم که آیا سطح اکسیژن طبیعی است یا باید افزایش یا کاهش یابد. اساس اندازه‌گیری در این دستگاه با استفاده از یک سنسور انجام می‌شود که از مواد سرامیکی ساخته شده است، این سلول برای سنجش دقیق بسیار مفید خواهد بود. همچنین زمان پاسخگویی آنالایزر بسیار سریع است، در میلی ثانیه پاسخ می‌دهد و به دلیل این ویژگی میتوانیم در زمان صرفه جویی کنیم و کارایی سیستم را نیز بالا ببریم. تجزیه و تحلیل اکسیژن در بسیاری از نیروگاههایی که از دیگهای بخار زغال سنگ استفاده می‌کنند انجام می‌پذیرد، بنابراین آنالایزر اکسیژن به عنوان دستگاه کنترل احتراق، در نیروگاه ها نصب شده و بکار برده می‌شوند.

آنالایزرهای اکسیژن به عنوان یکی از ابزارهای دقیق و حیاتی در محیط‌های صنعتی و تحقیقاتی شناخته می‌شوند و در مواردی که کنترل دقیق غلظت اکسیژن ضروری است، بسیار مورد نیاز هستند.

آنالایزر اکسیژن چگونه کار می‌کند و انواع آنالیز کننده اکسیژن چیست؟

در این قسمت از مقاله آداک فرایند سپهر به نحوه کارکرد انواع آنالایزر اکسیژن می‌پردازیم.

آنالایزر اکسیژن بروش سنسور الکتروشیمیایی

عمدتا این دستگاه از سنسور اکسیژن گالوانیک استفاده می‌کند و دوام زیادی دارد و نیازی به تعمیر و نگهداری ندارد. سنسور دارای دو الکترود است که یکی کاتد و دیگری الکترود آند است. کاتد در معرض جو قرار می‌گیرد و آند در یک محلول هیدروکسید غوطه ور می‌شود، هنگامی که اکسیژن از طریق غشا پخش می‌شود، کاهش الکتروشیمیایی اکسیژن در کاتد و در آند اکسیداسیون اتفاق می‌افتد و این جریان الکتریکی را ایجاد می‌کند. جریان تولیدی متناسب با فشار جزئی اکسیژن در اتمسفر نمونه است، این جریان الکتریکی بررسی شده و درجه حرارت جبران می‌گردد و پس از آن، درایو صفحه نمایش تقویت می‌شود.

آنالایزر اکسیژن زیرکونیا Zirconia type measurement system

این نوع آنالایزر اکسیژن از سلول سرامیکی زیرکونیا برای تعیین غلظت اکسیژن بهره میبرد. به همین علت به آن الکتروشیمیایی درجه حرارت بالا می‌نامند. سلول زیرکونیا در دو الکترود قرار می‌گیرد و پتانسیل الکتریکی توسط این دو الکترود ایجاد می‌شود.

دو طرف سلول زیرکونیا با یک گاز مرجع و گاز مورد نظر اندازه‌گیری می‌شوند تا سلول زیرکونیا بتواند اکسیژن را بسنجد. این سلول سرامیکی زیرکونیا فقط یون های اکسیژن را در دماهای بالا منتقل می‌‍کند، شبکه زیرکونیوم در دمای بالا متخلخل خواهد بود و این امر به انتقال یون های اکسیژن کمک می‌کند، یون اکسیژن از طرف بالاترین غلظت اکسیژن به کمترین حرکت می‌کند. تمرکز. EMF توسط این حرکت یون ها ایجاد می شود و می‌توان آن را برای بررسی غلظت اکسیژن اندازه گیری کرد.

مزایای تجزیه و تحلیل اکسیژن zirconia چیست؟

• نیازی به نمونه بردار نیست
• پاسخ سریع
• محدوده دمای کار بسیار گسترده است

معایب اکسیژن zirconia چیست؟

• گازهای قابل احتراق مانند H2 و CH4 می‌توانند بر روند کار تأثیر بگذارند
• مقیاس غیر خطی
• در صورت وجود گاز کاهش دهنده در گاز نمونه، نمیتوان از آن برای اندازه‌گیری اکسیژن استفاده کرد

آنالایزر اکسیژن پارامغناطیسی Magnetic type measurement system

در این نوع، از خواص پارامغناطیسی اکسیژن استفاده میشود و اصل کار بر اساس جذب یک ماده پارامغناطیسی به سمت میدان با شدت مغناطیسی بیشتر است. این دستگاه دارای یک دمبل شیشه ای است و بین قطب های آهن ربا قرار می‌گیرد. آهنربای مورد استفاده به شکل گوه خواهد بود تا میدان بین آنها نابرابر باشد. بنابراین وقتی اکسیژن روی آن اعمال می‌گردد، مولکول های اکسیژن به میدان مغناطیسی قوی جذب می‌شوند و این باعث چرخش دمبل میشود، به منظور بازگرداندن موقعیت طبیعی دمبل، یک جریان مخالف اعمال می‌شود. بنابراین جریان مورد نیاز برای حفظ دمبل در حالت عادی متناسب با درصد اکسیژن است.

مزایا و معایب تجزیه کننده اکسیژن پارامغناطیس چیست؟

• پاسخ خوب
• دقت بالا
• خطاهای اندازه‌گیری را میتوان توسط گازهای دیگری که حساسیت مغناطیسی از خود نشان میدهند، ایجاد کرد
• نسبت به ارتعاش حساس است

آنالایزر اکسیژن لیزر دیود Tunable Diode Laser measurement system

آنالایزر لیزر دیود قابل تنظیم (TDL)، بر اساس طیف سنج جذبی کار می‌کند. آنالایزر TruePeak یک سیستم TDL است و با سنجش مقدار نور لیزر جذب شده (از دست رفته) هنگام عبور از گاز مورد اندازه‌گیری عمل می‌کند. در شکل زیر یک آنالایزر TDL نشان داده شده است. لیزری که نور مادون قرمز تولید می‌کند، لنزهای نوری برای سنجش گاز به یک آشکارساز وارد می‌شود و آشکارساز طول موج نور لیزر را آنالیز می‌کند. شدت سیگنال خروجی دستگاه به غلظت گاز بستگی دارد.

مولکول های گاز نور را در رنگ های خاصی جذب می‌کنند که خطوط جذب نامیده می‌شوند. آنالایزرهای TDL به طور موثر آنالایزرهای مادون قرمز هستند که از قانون بیر لامبرت Beer- Lambert پیروی می‌کنند.

مزایای روش لیزری یا مادون قرمرز

• قابلیت اندازه‌گیری در دمای بسیار بالا، فشار بالا و در شرایط سخت (خورنده، تهاجمی، سرویس ذرات بالا) را دارد

• اغلب اندازه‌گیری ها در زیر 5 ثانیه انجام میپذیرد

• کاهش هزینه های نصب و راه‌اندازی آنالایزر

نحوه نصب آنالایزر اکسیژن

باید در مکانی نصب شود که محدوده دما باید 0 تا 50 درجه سانتیگراد و رطوبت کمتر از 80٪ RH باشد و بنابراین دستگاه تحت تأثیر اختلال، ارتعاش و برخورد شدید الکترومغناطیسی قرار نمی‌گیرد. سیمهای اتصال ابزارها باید مطابق دستورالعمل های داده شده در پلاک متصل شوند و پلاک نام در پشت دستگاه دیده می‌شود. نصب سنسور اکسیژن باید در محدوده دما و رطوبت مناسب انجام شود و در بالا ذکر شد. گاز نمونه ای که به سنسور اکسیژن ارسال می‌شود باید تمیز باشد و نباید خورنده باشد.

نحوه کالیبراسیون آنالیزور اکسیژن

کالیبراسیون آنالایزر اکسیژن را میتوان با اکسیژن 100درصد انجام داد. در ابتدا دستگاه را بعد از آن مکان روشن کنید، سنسور در جریان هوا با غلظت اکسیژن شناخته شده پس از آن منتظر بمانید تا دستگاه تثبیت شود و قرائت را بررسی کنید و اگر قرائت با غلظت اکسیژن شناخته شده متفاوت است و شماره گیری را با غلظت اکسیژن شناخته شده و اگر نمیتوان آن را با مقدار مشخص تنظیم کرد، دستگاه معیوب است و باید سرویس شود.

بررسی خطی بودن سنسور آنالایزر

با این کار، ما می‌توانیم خطی بودن سنسور را تعیین کنیم، برای انجام این آزمایش ما باید سنسور را در غلظت غیر اکسیژن بین 90 تا 100 درصد قرار دهیم تا زمانی که قرائت تثبیت شده و با غلظت 90 یا 100درصد مطابقت داشته باشد. پس از این مرحله، هوای اتاق را بسنجد و باید 20.8be باشد، به دلیل روش معرفی نمونه و دقت تنظیمات اولیه ، تغییرات خطی 2acceptable قابل قبول است. اگر جواب بیشتر از 2 است، دوباره آزمایش را تکرار کنید و اگر همچنان ثابت بود، سنسور باید تعویض شود.

کاربردها آنالیز اکسیژن کجاست؟

• کنترل فرآیندها: در صنایع نفت و گاز و معدنی، آنالایزرهای اکسیژن مورد استفاده قرار می‌گیرند تا غلظت اکسیژن در فرآیندهای تولید و پالایش مانند سوخت‌های گازی و بویلرها را اندازه‌گیری و کنترل کنند. این اطلاعات به مهندسان کمک می‌کند تا فرآیندهای تولید را بهینه‌، مصرف انرژی و آلودگی هوا را کاهش دهند.
• کنترل محیط زیست: آنالایزرهای اکسیژن در صنعت محیط زیست نیز استفاده می‌شوند تا غلظت اکسیژن در هوا، آب و خاک را اندازه‌گیری کنند. این اطلاعات به مسئولان محیط زیست کمک می‌کند تا تأثیرات آلودگی را ارزیابی کرده و تدابیر لازم برای حفظ محیط زیست را اتخاذ کنند.
• صنایع آب و فاضلاب: در صنایع آب و فاضلاب، آنالایزر اکسیژن برای اندازه‌گیری و کنترل غلظت اکسیژن در آب‌های تصفیه شده، آب‌های زهکشی، واحدهای تصفیه فاضلاب و استخرهای آب استفاده می‌شود.
• صنعت خودروسازی: در صنعت خودروسازی، آنالایزر اکسیژن برای کنترل و تنظیم میزان اکسیژن مورد نیاز موتورها و سیستم‌های تزریق سوخت استفاده می‌شود.
• مانیتورینگ امواج رادیویی: آنالایزرهای اکسیژن در صنعت پرتونداره‌ها (رادیوتراپی) استفاده می‌شوند تا غلظت اکسیژن در محیط برای ارائه شرایط ایده‌آل برای درمان با پرتو درمانی را تعیین کنند
• فولادسازی: در صنعت فولادسازی، آنالایزر اکسیژن برای کنترل فرآیندهای تولید فولاد از جمله قالب‌گیری، کوره‌های قوس الکتریکی، کوره‌های قوس القایی و تولید گازهای فولادسازی استفاده می‌شود.

• استفاده پزشکی: آنالایزرهای اکسیژن در محیط پزشکی برای اندازه‌گیری غلظت اکسیژن در خون، نفس و دیگر سیستم‌های بیماران استفاده می‌شوند. این اطلاعات به پزشکان کمک می‌کند تا سطح اکسیژن در خون را مشخص کرده و تشخیص بیماری‌ها مانند بیماری‌های قلبی و ریوی، بیماری‌های خونی و مشکلات تنفسی را ارزیابی کنند.

• استفاده در تجهیزات تنفس مصنوعی: آنالایزرهای اکسیژن در تجهیزات تنفس مصنوعی استفاده می‌شوند تا غلظت اکسیژن مورد نیاز بیماران را تنظیم کنند. این دستگاه‌ها با تشخیص غلظت اکسیژن در خون، میزان جریان اکسیژن را تنظیم می‌کنند و به بیماران کمک می‌کنند تا تنفس بهینه داشته باشند.
• صنایع شیمیایی: در صنایع شیمیایی، آنالایزر اکسیژن به منظور کنترل و نظارت بر فرآیندهای تولید مواد شیمیایی، تولید پلیمرها، واکنش‌های شیمیایی و سایر فرآیندهای مربوطه استفاده می‌شود.

آنالایزر اکسیژن معمولاً با استفاده از تکنولوژی‌های مختلفی مانند الکتروشیمیایی، نسبت‌سنجی و اشعه تراکمی کار می‌کند. این دستگاه‌ها معمولاً قابل حمل هستند و با صفحه نمایش و یا خروجی دیجیتال برای نمایش مقادیر غلظت اکسیژن عرضه می‌شوند.

آنالایزر اکسیژن چه ویژگی هایی دارد؟

برای تجزیه و تحلیل اکسیژن در فرآیند اکسیداسیون و احتراق صنعتی و بیولوژیکی لازم است از آنالایزر استفاده گردد. تجزیه و تحلیل کننده اکسیژن می‌تواند به خواص پارامغناطیسی و الکتریکی اکسیژن وابسته باشد یا از تکنیک های احتراق کاتالیزوری نیز استفاده کند. زمان پاسخگویی این دستگاه بسیار سریع است و این به ما کمک میکند تا شرایط فرآیند را به طور شایسته و روشمند بررسی کنیم. سنسوری که در آنالایزر اکسیژن استفاده میشود مدت زیادی دوام می‌آورد، بنابراین می‌توانیم به این دستگاه اعتماد کنیم. این دستگاه خروجی مقیاس پذیر و مشابهی را در اختیار کاربران قرار می‌دهد.

سیستم نمونه‌گیری و آنالیز گاز آداک فرایند سپهر

عوامل و موانع بسیاری وجود دارند که استفاده مستقیم از دتکتور گاز در جهت نظارت و تشخیص سطح گاز را مختل می‌کنند؛ این عوامل عبارتند از: رطوبت بیش ازحد، دمای بالا، گرد و غبار بیش از حد، جریان هوا، محیط‌های خورنده و گازهای با مقدار فشار بیشتر از 1200mbar.

شرکت آداک فرایند سپهر نماینده رسمی پروسنس در ایران، روش بسیار کاربردی را برای چنین شرایط خطرناکی ابداع کرده و توسعه داده است که با بهره‌گیری از یک سیستم انتگرال‌گیر اندازه‌گیری و تشخیص گاز انجام می‌پذیرد.

در استاندارد اروپایی EN 1539:2010  برای ایمنی محیط‌هایی که نیاز به نظارت مستمر بر گازهای منتشر شده وجود دارد، قوانین خاصی لحاظ شده است؛ به عنوان مثال محیط‌هایی مثل نیروگاه‌ها،  پتروشیمی‌ها، کوره‌ها و صنایع تولید مواد شیمیایی باید این قوانین را برای پیشگیری از خطرات و خسارات احتمالی در سیاست‌های خود در نظر بگیرند. با توجه به ماهیت این محیط‌ها، لازم و ضروری است از سیستم انتگرال‌گیر تشخیص گاز استفاده شود. با بهره‌گیری از این روش می‌توان تا 50 درصد گازهای تولیدشده در دودکش و تا 45 درصد از مصرف انرژی را صرفه‌جویی کرد.

مزایای سیستم نمونه گیری گاز

• کنترل فرایند به صورت مستمر توسط سیستم نظارتی که می‌تواند با دقت فوق‌العاده اقدامات پیشگیرانه را قبل از وقوع حوادث انجام دهد
• به حداقل رساندن هزینه‌های تعمیر و نگهداری که این امر تاثیر عمده‌ای بر بهره‌وری و شکوفایی تولید خواهد داشت
• کاهش نرخ هزینه‌ها

اجزای سیستم نمونه‌گیر گاز

• دتکتور گاز: این سیستم به آشکارساز سری PQD مجهز بوده که دارای قابلیت‌های بسیار در تشخیص، آنالیز و ثبت وقایع است.

• پمپ وکیوم: برای نمونه‌برداری یکپارچه گازهای دارای شرایط خشن (دما بالا، فشار بیش از حد و …) لازم است پمپی دائما این گازها را از لوله‌های انتقال به دتکتور تخلیه کند .

• خنک‌کننده: این سیستم فقط برای گازهای با مشخصه دمای بالا لازم است و شامل لوله گاز فنری‌شکل و فن خنک‌کننده است.

• فیلتر: فیلتر برای از بین بردن هرگونه گرد و غبار، آب و روغن از هوای نمونه‌برداری طراحی شده است. نوع فیلتر را می‌توانید برحسب کاربردتان سفارش دهید.

• شیربرقی: این دستگاه دارای دو شیربرقی برای تأمین و مدیریت جریان هوای تمیز جهت بالا بردن عمر سنسور دتکتور است.

• تایمر: از تایمر برای تنظیم مدت زمان حضور گاز در داخل لوله‌ای که به سنسور دتکتور متصل است، استفاده می‌شود. علاوه بر آن می‌توانید زمان تخلیه گاز از لوله انتقال گاز و محدوده زمانی حضور هوای تمیز را تنظیم کنید.

لازم به توضیح است سیستم نمونه برداری و آنالیز، آداک فرایند سپهر برای طیف وسیعی از گازها (هیدروژن، اکسیژن، دی اکسید گوگرد، آرسین و چندین گاز دیگر)

تفاوت آنالایزر گاز با دتکتور گاز چیست؟

آنالایزر گاز و دتکتور گاز دو دستگاه متفاوت هستند و برای مقاصد متفاوتی استفاده می‌شوند. آنالایزر گاز عموماً برای تجزیه و تحلیل دقیق ترکیبات گازی در یک نمونه استفاده می‌شود. این دستگاه به کمک روش‌های تحلیلی پیشرفته، غلظت و ترکیب دقیق ترکیبات گازی را اندازه‌گیری و تجزیه می‌کند. در مقابل، دتکتور گاز به عنوان یک سنسور حساس به حضور یا غلظت یک گاز خاص عمل می‌کند و در صورتی که غلظت گاز به یک سطح خطرناک برسد، هشدار می‌دهد. آنالایزر گاز با استفاده از روش‌های پیچیده تجزیه و تحلیل، قادر است غلظت ترکیبات گازی را با دقت بالا اندازه‌گیری کند. این دستگاه‌ها معمولاً در محیط‌های آزمایشگاهی و صنعتی استفاده می‌شوند. از سوی دیگر، دتکتورهای گاز اغلب برای شناسایی سریع و هشداردهنده و تشخیص غلظت خطرناک یک گاز در محیط استفاده می‌شوند. دتکتورها به طور عمده در برنامه‌های حفاظتی، ایمنی و آتش‌نشانی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

نتیجه گیری

ردیاب یا دتکتور گاز برای تشخیص و اندازه‌گیری گازهای موجود در جو یک منطقه مورد استفاده قرار میگیرد و پس از اینکه میزان گاز مورد نظر مشخص شد، خروجی متناسب با غلظت گاز مورد نظر از طریق کابل های انتقال به کنترلر یا اتاق کنترل منتقل میشوند. در انتها جهت حفظ جان افراد حاظر در محیط، هشدارها یا آلارم هایی جهت ایمنی پرسنل داده میشود و نسبت به پاکسازی هوا از گازهای مضر اقدام میشود. در حالی که از یک آنالایزر گاز برای اندازه‌گیری های بسیار دقیق یا خوانش های دوره‌ای استفاده می‌شود(مثل آنالیز دود در خروجی کوره).