Analisadores de acetileno — TDLAS para processo, DGA e alimentação de síntese

A IEC 60599 define a DGA com base nos gases dissolvidos no óleo do transformador, não no espaço livre acima do óleo. Por isso, a DGA em linha sempre requer uma etapa de extração do óleo para o gás — por equilíbrio no espaço livre ou por membrana polimérica — para transferir o C₂H₂ dissolvido para uma corrente de gás de arraste que possa ser medida por TDLAS. A análise direta da matriz de óleo com laser ainda é um conceito em estágio de pesquisa e não substituiu os módulos de extração em aplicações de campo. O ZS8100-C2H2 é fornecido configurado para a fase gasosa do circuito. Portanto, sua combinação com um sistema de extração de gás do óleo validado exige uma avaliação de engenharia condicional, em vez de oferecer uma solução pronta para uso. A análise de DGA em amostra extraída, conforme a IEC 60567 / ASTM D3612, continua sendo o fluxo de trabalho principal.

A banda harmônica do C₂H₂ no infravermelho próximo, em ~1,5 μm, é mais estreita do que qualquer sinal detectado por um fotômetro com filtro de banda larga. O instrumento sintoniza o centro da linha selecionada, ajusta um perfil de Voigt e subtrai as bandas adjacentes dos hidrocarbonetos. Assim, C₂H₄, C₂H₆ e CH₄ são considerados parte do fundo esperado na DGA, em vez de serem tratados como misturas arbitrárias. A exatidão é especificada com um fundo representativo de hidrocarbonetos, conforme a preparação de amostras da IEC 60567. Fundos com concentrações excepcionalmente altas (por exemplo, >5 %vol CH₄) são tratados com uma calibração específica da aplicação, em vez da calibração padrão de fábrica.

O gás de alimentação de acetileno para aplicações metalúrgicas chega seco, mas costuma conter névoa de óleo proveniente dos coletores de cilindros e dos sistemas de mistura. Para controle de qualidade em linhas principais e sistemas de mistura, especifica-se normalmente o sistema de condicionamento a frio e a seco ZS-SCS-600 — filtro coalescente, resfriador para atingir um ponto de orvalho estável de 5 °C e filtro de partículas de 2 μm — instalado antes da célula do analisador. A amostragem aquecida (ZS-SCS-800) é especificada somente quando um lavador ou coletor úmido a montante pode causar condensação na janela da célula. A especificação de pureza do acetileno comercial CGA G-1.1 define os limites da especificação. O analisador informa o C₂H₂ em %vol e as variações de impurezas em ppm em relação a essa especificação.

No plano de manutenção da GESHINE, a cadeia de sinal TDLAS realiza uma verificação automática de zero com uma célula de referência selada, em intervalos definidos pelo usuário (normalmente, diariamente), e uma verificação manual de span com uma mistura certificada de C₂H₂ a cada 6 meses para operações de processo e trimestralmente para serviços com classificação DGA. Como o princípio de medição é exclusivamente óptico (sem consumíveis químicos), não há célula eletroquímica nem reagente para substituir. Os principais itens de manutenção são o módulo de laser e a purga da janela, ambos substituíveis em campo sem realinhamento da célula.

O ZS8100-C2H2 foi projetado para operação contínua em linha ou sobre um skid, com o escopo do invólucro para área classificada avaliado conforme o projeto, operação 24/7 e transmissão do sinal por 4–20 mA / Modbus ao SCADA. A opção de TDLAS de bancada para laboratório é especificada para confirmação de DGA em laboratório, comparação entre instrumentos e auditorias periódicas de misturas em cilindros portáteis. Ela troca a configuração para operação contínua por uma célula multipasse de maior exatidão e relatórios de calibração metrológica. As equipes que registram dados de tendências de DGA em transformadores em linha usam o ZS8100-C2H2 instalado em linha; os laboratórios que aprovam amostras de referência usam a unidade de bancada. Muitas concessionárias instalam ambos em paralelo.

O firmware multifaixa do ZS8100-C2H2 cobre 0–100 ppm (alerta antecipado de DGA), 0–1000 ppm (faixa estendida de DGA) e 0–5 %vol (gás de soldagem para processo / alimentação de síntese), tudo com a mesma célula óptica TDLAS e sem alterações de hardware. O limite de detecção útil para DGA, de <0.5 ppm, permite emitir alertas antecipados de C₂H₂ conforme os limites de orientação da IEC 60599. A faixa em %vol atende ao monitoramento da pureza do acetileno comercial para soldagem e da alimentação para síntese química.

Para DGA em transformadores: IEC 60599 (interpretação dos resultados da análise de gases dissolvidos), IEC 60567 (amostragem de gases dissolvidos em equipamentos com óleo), ASTM D3612 (análise de gases dissolvidos por cromatografia gasosa) e IEEE C57.104 (guia para interpretação dos gases gerados em transformadores imersos em óleo mineral). Para a pureza do gás de soldagem: CGA G-1.1 (especificação para acetileno comercial). Para o próprio analisador: EN 61326-1 (compatibilidade eletromagnética) e a marcação CE são avaliadas como parte do escopo previsto. Os requisitos de aprovação para áreas classificadas dependem da aplicação e devem ser confirmados de acordo com o invólucro selecionado e a classificação do local.