Analizatory acetylenu — TDLAS do procesów, DGA i zasilania syntezy

Norma IEC 60599 definiuje DGA jako analizę gazów rozpuszczonych w oleju transformatorowym, a nie w wolnej przestrzeni nad olejem, dlatego ciągła diagnostyka DGA zawsze wymaga etapu ekstrakcji gazu z oleju — przez osiągnięcie równowagi fazowej w przestrzeni nad olejem lub z użyciem membrany polimerowej — aby przenieść rozpuszczony C₂H₂ do strumienia gazu nośnego, który może zmierzyć TDLAS. Bezpośredni pomiar laserowy w matrycy olejowej pozostaje koncepcją na etapie badań i nie zastąpił modułów ekstrakcji w eksploatacji przemysłowej. ZS8100-C2H2 jest skonfigurowany do pracy po stronie gazowej układu; zastosowanie go z zatwierdzonym układem ekstrakcji gazu z oleju wymaga zatem warunkowej oceny inżynierskiej i nie jest rozwiązaniem typu plug-and-play, a podstawową procedurą pozostaje analiza DGA próbki po ekstrakcji zgodnie z IEC 60567 / ASTM D3612.

Nadtonowe pasmo C₂H₂ w bliskiej podczerwieni przy ~1,5 μm jest węższe niż pasma wykrywane przez fotometr z filtrem szerokopasmowym. Przyrząd przestraja się w zakresie wybranego środka linii, dopasowuje profil Voigta i odejmuje sąsiednie pasma węglowodorów, uwzględniając C₂H₄, C₂H₆ i CH₄ jako składniki deklarowanego tła DGA, a nie jako dowolne mieszaniny. Dokładność jest określana dla reprezentatywnego tła węglowodorowego zgodnie z przygotowaniem próbki według IEC 60567; nietypowo wysoką zawartość węglowodorów (na przykład >5 %vol CH₄) uwzględnia dedykowana kalibracja aplikacyjna, a nie domyślna kalibracja fabryczna.

Acetylen do zastosowań metalurgicznych jest dostarczany w stanie suchym, ale z układów rozdzielczych butli i zestawów mieszających zwykle porywa mgłę olejową. Do kontroli jakości gazu w kolektorze lub zestawie mieszającym zwykle określa się łańcuch kondycjonowania ZS-SCS-600 z chłodzeniem i osuszaniem — filtrem koalescencyjnym, chłodnicą utrzymującą stabilny punkt rosy 5 °C i filtrem cząstek stałych 2 μm — przed ogniwem pomiarowym analizatora. Podgrzewany układ poboru próbki (ZS-SCS-800) określa się wyłącznie wtedy, gdy płuczka lub mokry pułapnik w układzie poprzedzającym analizator mogą powodować kondensację na oknie ogniwa. Specyfikacja czystości acetylenu technicznego CGA G-1.1 wyznacza zakres wymagań; analizator podaje C₂H₂ w %vol oraz odchylenia zawartości zanieczyszczeń w ppm względem tej specyfikacji.

Zgodnie z planem konserwacji GESHINE tor sygnałowy TDLAS automatycznie sprawdza zero względem szczelnego ogniwa odniesienia w odstępach ustawianych przez użytkownika (zwykle codziennie), a ręczną weryfikację zakresu pomiarowego z użyciem certyfikowanej mieszaniny C₂H₂ przeprowadza się co 6 miesięcy przy pracy procesowej i co kwartał w zastosowaniach DGA. Ponieważ zasada pomiaru opiera się wyłącznie na optyce (bez materiałów eksploatacyjnych do reakcji chemicznych), nie ma ogniwa elektrochemicznego ani odczynnika wymagającego wymiany; główne elementy serwisowe to moduł laserowy i przedmuch okna, które można wymienić w terenie bez ponownego ustawiania ogniwa pomiarowego.

ZS8100-C2H2 jest przeznaczony do ciągłej pracy in-line lub na skidzie; zakres wymagań dotyczących obudowy do strefy zagrożonej wybuchem jest oceniany w ramach projektu. Urządzenie pracuje 24/7 i przekazuje dane do systemu SCADA przez 4–20 mA / Modbus. Laboratoryjny analizator TDLAS stołowy jest przeznaczony do potwierdzania wyników DGA w laboratorium, porównań międzylaboratoryjnych i okresowego audytu mieszanin z przenośnych butli — kosztem obudowy do pracy ciągłej oferuje ogniwo wieloprzejściowe o większej dokładności i raporty kalibracji metrologicznej. W zakładach, w których śledzi się na bieżąco trendy DGA transformatorów, stosuje się ZS8100-C2H2 in-line; laboratoria zatwierdzające próbki odniesienia używają laboratoryjnego urządzenia stołowego. Wiele zakładów energetycznych wdraża oba rozwiązania równolegle.

Oprogramowanie układowe wielozakresowego analizatora ZS8100-C2H2 obsługuje 0–100 ppm (wczesne ostrzeganie w DGA), 0–1000 ppm (rozszerzony zakres DGA) i 0–5 %vol (gaz spawalniczy / gaz zasilający syntezę) — wszystkie zakresy wykorzystują to samo optyczne ogniwo TDLAS, bez zmian sprzętowych. Granica wykrywalności <0.5 ppm pozwala wcześnie wykrywać C₂H₂ względem progów orientacyjnych IEC 60599. Zakres %vol służy do monitorowania czystości acetylenu technicznego do spawania oraz gazu zasilającego syntezę chemiczną.

W diagnostyce DGA transformatorów: IEC 60599 (interpretacja wyników analizy gazów rozpuszczonych), IEC 60567 (pobieranie próbek gazów rozpuszczonych z urządzeń napełnionych olejem), ASTM D3612 (analiza gazów rozpuszczonych metodą chromatografii gazowej) oraz IEEE C57.104 (wytyczne interpretacji gazów powstających w transformatorach zanurzonych w oleju mineralnym). W zakresie czystości gazu spawalniczego: CGA G-1.1 (specyfikacja acetylenu technicznego). W przypadku samego analizatora: zgodność z EN 61326-1 (EMC) i oznakowanie CE są weryfikowane w odniesieniu do docelowego zakresu. Wymagania dotyczące dopuszczenia do pracy w strefie zagrożonej wybuchem zależą od zastosowania i należy je potwierdzić na podstawie wybranej obudowy oraz klasyfikacji miejsca instalacji.