Prozessgasanalysator für Acetylen ZS8100-C2H2

IEC 60599 definiert DGA anhand der im Transformatoröl gelösten Gase, nicht anhand der freien Gasphase über dem Öl. Für Online-DGA ist daher immer eine Öl-Gas-Extraktionsstufe erforderlich – etwa über ein Gleichgewicht in der Gasphase oder eine Polymermembran –, um gelöstes C2H2 in einen Trägergasstrom zu überführen, den TDLAS messen kann. Die direkte Laseruntersuchung der Ölmatrix ist weiterhin ein Konzept im Forschungsstadium und hat sich im Feldeinsatz nicht gegen Extraktionsmodule durchgesetzt. Der ZS8100-C2H2 ist für die Gasphasenseite des Kreislaufs ausgelegt. Die Kombination mit einem validierten Öl-Gas-Extraktionssystem ist daher ein bedingter, ingenieurtechnisch zu prüfender Anwendungsfall und keine direkt einsetzbare Funktion; die DGA-Messung an extrahiertem Messgas nach IEC 60567 / ASTM D3612 bleibt der Hauptworkflow.

Das Nahinfrarot-Obertonmerkmal von C2H2 bei ~1,5 μm ist schmaler als alles, was ein Breitbandfilter-Photometer erfasst. Das Messgerät tastet das ausgewählte Linienzentrum ab, passt ein Voigt-Profil an und subtrahiert benachbarte Kohlenwasserstoffflanken. So werden C2H4, C2H6 und CH4 als Teil des angegebenen DGA-Hintergrunds berücksichtigt und nicht als beliebige Gemische behandelt. Die Richtigkeit wird für einen repräsentativen Kohlenwasserstoffhintergrund gemäß der Messgasaufbereitung nach IEC 60567 spezifiziert; ungewöhnlich hohe Hintergrundkonzentrationen (zum Beispiel >5 %vol CH4) werden mit einer speziellen anwendungsspezifischen Kalibrierung statt mit der standardmäßigen Werkskalibrierung abgedeckt.

Der Acetylen-Feed für die Metallurgie ist trocken, enthält jedoch typischerweise Ölnebel aus Flaschenverteilern und Mischanlagen. Für die Qualitätssicherung in Sammelleitungen und Mischanlagen wird üblicherweise die Kühl-Trocken-Aufbereitung ZS-SCS-600 spezifiziert – mit Koaleszenzfilter, Kühler für einen stabilen Taupunkt von 5 °C und Partikelfilter mit 2 μm – vor der Messzelle des Gasanalysators. Eine beheizte Probenahme (ZS-SCS-800) ist nur erforderlich, wenn ein vorgeschalteter Wäscher oder Nassabscheider Kondensation am Messzellenfenster verursachen kann. Die Spezifikationsgrenzen werden durch die Reinheitsanforderungen für technisches Acetylen nach CGA G-1.1 bestimmt; der Gasanalysator gibt C2H2 %vol sowie Abweichungen der Verunreinigungen in ppm gegenüber dieser Norm aus.

Im Rahmen des Wartungsplans von GESHINE führt die TDLAS-Signalkette in vom Benutzer festlegbaren Intervallen (typischerweise täglich) eine automatische Nullpunktprüfung anhand einer versiegelten Referenzmesszelle durch. Für den Prozesseinsatz ist alle 6 Monate eine manuelle Messspannenverifizierung mit einem zertifizierten C2H2-Gemisch vorgesehen, bei DGA-zugelassenem Betrieb vierteljährlich. Da das Messprinzip ausschließlich optisch arbeitet und keine chemischen Verbrauchsmaterialien benötigt, muss weder eine elektrochemische Messzelle noch ein Reagenz ausgetauscht werden. Die wichtigsten Wartungsteile sind das Lasermodul und die Fensterspülung; beide lassen sich vor Ort austauschen, ohne die Messzelle neu auszurichten.

Der ZS8100-C2H2 ist für den kontinuierlichen Inline-Betrieb oder den Betrieb auf einer Skid-Anlage mit optionalem ATEX-Ex-d-Gehäuse, 24/7-Betrieb und 4–20 mA / Modbus-Übergabe an ein SCADA-System vorgesehen. Der Tisch-TDLAS-Prüfpfad ist für DGA-Laborbestätigungen, Vergleichsmessungen und periodische Audits tragbarer Flaschengasgemische gedacht. Er bietet eine kompaktere Mehrfachreflexions-Messzelle und Kalibrierberichte in metrologischer Qualität, ist dafür aber nicht für den Dauerbetrieb ausgelegt. Für die Online-Erfassung von Transformator-DGA-Trenddaten ist der ZS8100 vorgesehen; die Freigabe von Referenzproben erfolgt über den Tisch-TDLAS-Prüfpfad. Zusammen ergeben sie einen Workflow aus Online-Überwachung und Laborbestätigung.