وقتی کسی میگوید «آنالایزر اکسیژن میخواهم»، اولین سؤال ما همیشه یکی است: اکسیژن حلشده در آب یا اکسیژن موجود در گاز داغ دودکش؟ این دو، با اینکه هر دو «اکسیژن» میسنجند، از نظر فناوری، قیمت و نصب هیچ شباهتی به هم ندارند و جای یکدیگر را نمیگیرند.
اکسیژن محلول (DO): حیات در آب
در تصفیهٔ فاضلاب، حوض هوادهی قلب فرایند بیولوژیکی است: باکتریها برای تجزیهٔ آلودگی به اکسیژن نیاز دارند. اگر DO کم باشد فرایند میخوابد و اگر زیاد باشد، برق بلوئرها بیهوده هدر میرود — و هزینهٔ برق هوادهی معمولاً بزرگترین بخش هزینهٔ عملیاتی تصفیهخانه است. یک لوپ کنترل DO درست، مستقیماً پول برمیگرداند.
سنسورهای امروزی از دو نسلاند: قدیمیها غشایی-الکتروشیمیایی (نیازمند تعویض دورهای غشا و الکترولیت) و نسل جدید نوری (اپتیکال) که با تابش نور به یک لایهٔ فلورسنت کار میکنند، الکترولیت ندارند و نگهداریشان بسیار کمتر است. نمونههای موجود در فن کنترل: سنسور اکسیژن محلول نوری اندرس هاوزر Oxymax COS61D و آنالایزر اکسیژن محلول یوکوگاوا DO202G.
اکسیژن گاز دودکش: پول سوختی که میسوزانید
در بویلر، کوره و ریفرمر، درصد اکسیژن باقیمانده در گاز خروجی مستقیماً میگوید احتراق چقدر بهینه است. هوای اضافی زیاد یعنی گرم کردن هوای بیمصرف و فرستادنش به هوا (اتلاف سوخت)، و هوای اضافی کم یعنی سوخت نسوخته، دوده و مونوکسید کربن. نگه داشتن اکسیژن در باند بهینه (معمولاً چند درصد) میتواند چند درصد در مصرف سوخت صرفهجویی کند.
فناوری استاندارد اینجا سل زیرکونیاست: سرامیک زیرکونیوم در دمای حدود ۷۰۰ درجه بین اکسیژن گاز فرایند و هوای مرجع، ولتاژی تولید میکند که تابع نسبت این دو است. مزیت بزرگش نصب درجا (In-Situ) است — پروب مستقیم داخل دودکش میرود، پس تأخیر نمونهبرداری و مشکل چگالش وجود ندارد. نمونهٔ موجود: آنالایزر اکسیژن یوکوگاوا OX400 با سنسور زیرکونیوم.
نکات نگهداری که فراموش میشوند
- کالیبراسیون DO ساده است: نقطهٔ اشباع در هوا (۱۰۰٪) و در صورت نیاز نقطهٔ صفر با محلول سولفیت سدیم. سنسور نوری معمولاً فقط یک نقطه لازم دارد.
- DO بهشدت تابع دما و فشار جو است؛ جبران خودکار دما باید فعال باشد وگرنه عدد در تابستان و زمستان قابل مقایسه نیست.
- پروب زیرکونیا فیلتر میخواهد: در دودکشهای پرغبار، فیلتر سرامیکی نوک پروب را مرتب چک کنید؛ گرفتگی، پاسخ را کند و عدد را غیرواقعی میکند.
- هوای مرجع تمیز: اگر هوای مرجع پروب زیرکونیا آلوده یا مرطوب باشد، کل مبنای اندازهگیری جابهجا میشود.
اکسیژن، کنار بقیهٔ پارامترها
در اکثر تصفیهخانهها این سه پارامتر با هم پایش میشوند: pH، هدایت الکتریکی و اکسیژن محلول. آنالایزرهای دوکاناله مثل روزمونت 1056 اجازه میدهند دو تا از اینها را با یک دستگاه بخوانید و هزینهٔ تابلو و کابلکشی را کم کنید.
برای انتخاب درست، بگویید اکسیژن را در چه سیالی و در چه دمایی میخواهید اندازه بگیرید: 021-88850346 و 021-88658508.
بویلر و نیروگاه، هم پرمصرفترین و هم حساسترین بخش بسیاری از کارخانهها هستند. اینجا اندازهگیری فقط برای دانستن نیست؛ سه هدف مشخص دارد: ایمنی (نبود آب در درام یعنی فاجعه)، راندمان (هر درصد هوای اضافی، سوخت است) و عمر تجهیزات (شیمی آب، لولهها را نگه میدارد یا نابود میکند).
۱) سطح درام و کنترل سهالمانی
سطح آب درام باید در محدودهٔ باریکی بماند: پایین رفتن یعنی خشک شدن و آسیب به لولهها، بالا رفتن یعنی ورود آب به بخار و آسیب به توربین. اما اندازهگیری سطح در درام یک پیچیدگی معروف دارد: پدیدهٔ انبساط و انقباض کاذب. وقتی بار ناگهان زیاد میشود و فشار میافتد، حبابهای بخار بزرگ میشوند و سطح بالا میرود، در حالی که آب واقعی در حال کم شدن است. یک کنترل ساده در این لحظه دقیقاً اشتباه تصمیم میگیرد و آب تغذیه را کم میکند.
راهحل استاندارد، کنترل سهالمانی است: سطح درام، دبی بخار خروجی و دبی آب تغذیه با هم دیده میشوند تا کنترل بر اساس تراز جرمی واقعی عمل کند. اجزای لازم:
- ترانسمیتر سطح درام با روش اختلاف فشار و ساق تر؛ محاسبهٔ رنج و ملاحظات آن در این مقاله آمده است. برای نمایش محلی مستقل هم نشانگر سطح مغناطیسی بایپس استفاده میشود که به برق نیاز ندارد.
- فلومتر بخار با جبرانسازی فشار و دما؛ جزئیات در اندازهگیری خط بخار و فلومتر ورتکس. نمونه فلومتر ورتکس کوبولد DVH.
- فلومتر آب تغذیه (معمولاً اوریفیس یا مغناطیسی) و شیر کنترل آب تغذیه؛ سایزینگ شیر را در مقالهٔ شیر کنترل و Cv ببینید.
- سوئیچ حد پایین سطح بهعنوان یک حلقهٔ حفاظتی مستقل از سیستم کنترل؛ به مقالهٔ لول سوئیچ مراجعه کنید.
۲) شیمی آب: خاموشترین عامل خرابی
سه اندازهگیری، عمر لولههای بویلر را تعیین میکنند:
- هدایت الکتریکی: مبنای کنترل بلودان. اگر بلودان کم باشد، املاح تغلیظ میشوند و رسوب میبندند؛ اگر زیاد باشد، انرژی هدر میرود. سنسورهایی مانند سنسور هدایت الکتریکی روزمونت 400-12 برای این کار استفاده میشوند؛ مبانی در مقالهٔ EC.
- اکسیژن محلول: عامل اصلی خوردگی حفرهای در اکونومایزر و لولهها. پس از هوازدا باید در حد بسیار پایین بماند؛ آنالایزرهایی مانند یوکوگاوا DO202G این کار را انجام میدهند. به اندازهگیری اکسیژن مراجعه کنید.
- pH: پنجرهٔ کاری باریک است؛ پایینتر یعنی خوردگی اسیدی و بالاتر یعنی رسوب. الکترود و ترانسمیتر مناسب را در مقالهٔ pH صنعتی معرفی کردهایم.
برنامهٔ کامل کنترل رسوب و خوردگی در سیستمهای آب را در این مقاله آوردهایم.
۳) احتراق و دودکش: جایی که سوخت صرفهجویی میشود
هوای اضافی زیاد یعنی گرم کردن هوای بیفایده و فرستادن آن به دودکش؛ هوای کم یعنی احتراق ناقص، دوده و مونوکسید کربن. تنظیم درست نسبت هوا به سوخت با آنالایزر اکسیژن دودکش انجام میشود که معمولاً از سنسور زیرکونیا در دمای بالا استفاده میکند؛ نمونه آنالایزر اکسیژن یوکوگاوا OX400. اندازهگیری دمای دودکش هم شاخص خوبی برای رسوبگرفتگی سطوح انتقال حرارت است: بالا رفتن تدریجی دمای دود یعنی راندمان در حال افت است. برای دماهای بالا، انتخاب سنسور و غلاف را در مقالهٔ اندازهگیری دمای بالا ببینید.
۴) سوخت و مشعل
دبی گاز یا مازوت مصرفی باید اندازهگیری شود تا بتوان مصرف ویژه (سوخت به ازای تن بخار) را محاسبه کرد. برای گاز، ملاحظات جبرانسازی فشار و دما را در مقالهٔ اندازهگیری دبی گاز آوردهایم. مدار ایمنی مشعل نیازمند پرشر سوئیچ با ریست دستی است تا پس از رفع خطا، سیستم خودبهخود راه نیفتد.
۵) توربین و تجهیزات دوار
در نیروگاه، پایش دور برای حفاظت اورسپید و کنترل حیاتی است؛ گزینهها را در مقالهٔ اندازهگیری دور موتور مقایسه کردهایم. دمای یاتاقانها معمولاً با RTD و ترانسمیتر چندکاناله پایش میشود؛ به مقالهٔ ترانسمیتر دما مراجعه کنید.
جدول خلاصه
| بخش | پارامتر | هدف |
|---|---|---|
| درام | سطح، دبی بخار، دبی آب تغذیه | ایمنی و پایداری |
| آب تغذیه | هدایت، اکسیژن محلول، pH | جلوگیری از رسوب و خوردگی |
| دودکش | اکسیژن و دما | راندمان احتراق |
| سوخت | دبی گاز یا مازوت | محاسبه مصرف ویژه |
| خط بخار | فشار، دما، دبی جرمی | توزیع و مدیریت انرژی |
| تجهیزات دوار | دور و دمای یاتاقان | حفاظت |
برای انتخاب تجهیزات هر بخش و تدوین برنامهٔ کالیبراسیون آنها (نگهداری پیشگیرانه)، مشخصات بویلر و شرایط کاری خود را برای کارشناسان فن کنترل بفرستید.
