تشخيص أعطال جهاز تحليل الزركونيا ومعالجتها
1. لماذا لا يمكن فحص الجهاز فور استخدامه؟
الجواب: يعود ذلك إلى أن المؤشر يكون غير طبيعي خلال 24 ساعة من تشغيل الجهاز البارد، ويتم إجراء المعايرة باستخدام غاز قياسي بعد يوم واحد من التشغيل. ويرجع ذلك إلى وجود بعض الماء الممتص أو المواد القابلة للاحتراق في كاشف الجهاز البارد أو الكاشف المُركّب حديثًا. بعد تسخين الجهاز، وعند درجة حرارة عالية، يتبخر هذا الماء الممتص وتحترق المواد القابلة للاحتراق، مما يستهلك الهواء المرجعي في بطارية جانب المرجع، ويؤدي إلى انخفاض محتوى الأكسجين في الهواء المرجعي عن القيمة الطبيعية البالغة 20.6%. ونتيجة لذلك، تكون إشارة الكاشف منخفضة، بل وسالبة أحيانًا، مما ينتج عنه محتوى أكسجين مُقاس أعلى من 20.6%، وبالتالي تكون القيمة المقاسة غير دقيقة. لذا، من الضروري الانتظار حتى يتم استبدال الرطوبة والمواد القابلة للاحتراق داخل الكاشف بهواء نقي لضمان دقة القياس. لذلك، يحتاج كاشف أكسيد الزركونيوم إلى تسخين الجهاز لأكثر من يوم على الأقل لمعايرته.
2. لماذا تحتاج إلى معايرة جهاز التحليل بشكل دوري؟
ج: توجد العديد من العوامل المؤثرة في عملية استخدام محلل الزركونيا، مثل تقادم أنبوب الزركونيوم، وترسب الرماد، وتآكل القطب الكهربائي بفعل ثاني أكسيد الكبريت وثالث أكسيد الكبريت، وما إلى ذلك. بعد فترة من التشغيل، يتغير أداء الجهاز تدريجيًا، مما يؤدي إلى أخطاء في القياس، لذا يجب معايرة الجهاز بانتظام! تتراوح فترة المعايرة عادةً بين شهر واحد وثلاثة أشهر، وذلك حسب بيئة الاستخدام وطريقة استخدام الجهاز.
عند المعايرة، لا يُمكن استخدام غاز النيتروجين النقي كغاز صفري، وعادةً ما يُمثل 10% من النطاق الكامل. أما غاز القياس فيُمثل 90% من نطاق القياس الكامل. يستخدم موقع BYG الهواء الجاف كغاز قياس. يبلغ تركيز غاز نقطة الصفر 100 جزء في المليون (PPMO2)، حيث يُعتبر أن تركيز 100 جزء في المليون أو أقل في نقطة الصفر يُؤثر سلبًا على الجهاز، ويستغرق وقتًا طويلاً للتنظيف، ويصعب ضبطه. يتم قياس القيمة باستخدام خط تنازلي خطي. وقد أثبتت التجربة أن هذا الاختيار واضح وفعال!
3. لماذا لا تقوم بتغيير الآلة الموسيقية بشكل متكرر؟
ج: هناك سببان: أولاً، لأن أنبوب الزركونيا مصنوع من السيراميك، ورغم وجود درجة معينة من مقاومة الصدمات الحرارية، إلا أن التبريد والتسخين السريعين، بالإضافة إلى ارتفاع درجة الحرارة، قد يؤديان إلى تمزقه أثناء عملية الإيقاف. لذا، يُفضّل تقليل عمليات الإيقاف غير الضرورية. ثانياً، يختلف معامل التمدد الحراري بين قطب البلاتين المطلي على أنبوب الزركونيوم وأنبوب الزركونيوم نفسه، وبعد فترة من الاستخدام، يسهل انفصاله أثناء الفتح والإغلاق، مما يزيد من المقاومة الداخلية للمسبار وقد يُلحق الضرر بالكاشف. لذا، توخّ الحذر أثناء فترات التوقف!
4. تحديد درجة حرارة الكاشف الثابتة
أ: يساعد الدخول إلى القائمة للتحقق من تطابق درجة حرارة الكاشف مع الجهد الكهربائي على تحديد ما إذا كان نظام التسخين والتحكم في درجة الحرارة يعمل بشكل طبيعي. عندما تكون درجة حرارة الكاشف أعلى بكثير من درجة الحرارة الثابتة، يكون المزدوج الحراري معطلاً. ولأن المحول مزود بدائرة حماية من تعطل المزدوج الحراري، فإنه عند تعطل المزدوج الحراري، سيولد إشارة بالمللي فولت بدلاً من إشارة المزدوج الحراري، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الكاشف، وبالتالي يتم قطع التيار الكهربائي لحماية الكاشف من الاحتراق. في هذه الحالة، على الرغم من ارتفاع درجة الحرارة، إلا أن الفرن الكهربائي لا يسخن فعلياً. يمكن التأكد من ذلك بقياس المقاومة عند طرفي المزدوج الحراري (بعد فصل السلك)، حيث يجب أن تكون المقاومة الطبيعية للمزدوج الحراري أقل من 20 أوم.
إذا تبين أن درجة الحرارة أقل من قيمة ثابتة، فيجب اعتبار أن التسخين لم يتم أو أن سلك التسخين مكسور أو أن نظام التحكم في درجة الحرارة معطل ومتضرر.
5. قياس عالي
قبل النظر في العوامل الأخرى، يجب أولاً مراعاة تسرب مدخل الكاشف؛ لم تتم معايرة الجهاز لفترة طويلة أو لم تتم معايرته بشكل صحيح.
6. قياس منخفض
معايرة الأجهزة أو المعايرة مطلوبة.
يحتوي غاز العينة على غاز قابل للاشتعال.
يكون الضغط العكسي لخط الأنابيب المفرغ كبيراً.
7. تتذبذب القيم المقاسة
الجهاز قديم، ومقاومته الداخلية كبيرة، وتلامس الأقطاب الكهربائية رديء.
يحتوي غاز العينة على نسبة عالية من الرطوبة أو قطرات الماء، ويتم تحويله إلى غاز في الكاشف.
8. الانحراف الحدي المقاس، تجاوز الإشارة
يحتوي الكاشف على مكونات تالفة، مثل تمزق أنبوب الزركونيوم، وانقطاع دائرة سلك القطب الكهربائي، وتقادم الكاشف، وتمزق مقاومة تعويض درجة الحرارة (محتوى الأكسجين 100٪).
9. أسباب وأعراض شيخوخة المجس
عادة ما يكون تقادم المسبار هو تقادم كاشف الزركونيا، والذي يتجلى بشكل رئيسي في زيادة المقاومة الداخلية وزيادة جهد الخلفية.
(1) زيادة المقاومة الداخلية
في التطبيقات العملية، تزداد المقاومة الداخلية الناتجة عن تقادم المجس بشكل ملحوظ. المقاومة الداخلية هي مقاومة الدخل بين طرفي خط الإشارة، وهي مجموع مقاومة الأسلاك، ومقاومة التماس بين القطب الكهربائي والزركونيا، ومقاومة حجم الزركونيا. لذا، فإن تبخر القطب الكهربائي، وانفصاله، وتغير استقرار إلكتروليت الزركونيا (من زركونيا مستقرة إلى زركونيا غير مستقرة) كلها عوامل تؤدي إلى ارتفاع المقاومة الداخلية. يمكن قياس المقاومة الداخلية للكاشف لتحديد مدى تقادمه. تشير التجارب إلى أنه عندما تقترب المقاومة الداخلية من حد الاستخدام، تظهر ظاهرة تداخل الإشارة، ويصبح الاستجابة بطيئة في بعض الأحيان. بالنسبة لهذه الكواشف، لا يشترط أن يكون جهد الخلفية مرتفعًا.
(2) ازداد الجهد الأساسي
الجهد الأساسي هو الجهد الإضافي للبطارية. هناك عاملان يؤديان إلى زيادة الجهد الأساسي: الأول هو عامل دائم، وهو عامل طفيلي على البطارية، مثل تآكل ثاني أكسيد الكبريت وثالث أكسيد الكبريت، وعامل عدم تناسق البطارية؛ أما الثاني فهو عامل تخزين مؤقت، مثل رماد الأقطاب الكهربائية، وحمل الهواء، وعوامل أخرى، وبمجرد تحسن الظروف، يمكن تقليل الجهد الأساسي.
غالباً ما يعكس ارتفاع جهد الخلفية مدى تقادم الكاشف. وعندما تتجاوز قيمة E0 الحد الأقصى المسموح به للمحلل، يكون الكاشف قد تضرر.
على سبيل المثال:
أكسيد الزركونيوم، E0 هو -5 مللي فولت وقت الشحن، ونطاق التغيير المسموح به هو 0-30 مللي فولت، وبعد ستة أشهر من الاستخدام، يصبح -13 مللي فولت؛ وبعد 18 شهرًا من الاستخدام، يصبح -29 مللي فولت؛ وهذا يشير إلى أن الكاشف قديم ويحتاج إلى استبدال.
من المهم ملاحظة أن تقادم بعض أجهزة الكشف يُظهر ارتفاعًا ملحوظًا في جهد الخلفية، بينما يتقادم بعضها الآخر دون أن يظهر هذا الارتفاع، لذا يجب أخذ هذا الأمر على محمل الجد. عندما يرتفع جهد الخلفية نتيجة عوامل التخزين المؤقتة، فمن المحتمل أن يرتفع أولًا ثم ينخفض مع مرور الوقت.
بسبب زيادة الجهد الخلفي، يكون عدد حالات تقادم المجس أقل من عدد حالات زيادة المقاومة الداخلية، والزيادة الخلفية فقط، ولا تقفز الإشارة.
10. الاحتياطات
(1) من الضروري التحكم في ضغط غاز العينة. عادةً لا ينبغي أن يتجاوز ضغط الجهاز 0.05 ميجا باسكال.
(2) يجب ألا يتجاوز ضغط خرج مقياس المعايرة الثانوي 0.30 ميجا باسكال
(3) يجب فحص جميع الأنابيب الداخلة إلى الجهاز بدقة للتأكد من عدم وجود تسرب، ويجب إجراء هذا العمل في العمل العادي للجهاز مرة كل ستة أشهر.
(4) قبل دخول الجهاز، يجب أن يمر عبر مرشح مادي بحجم 10 ميكرومتر. إذا تم العثور على ظاهرة مقاومة الغاز، فيمكن فحص شاشة المرشح (المرشح) أولاً؛
(5) قم بتنظيف شاشة فلتر المروحة الخاصة بالمحلل بشكل دوري، مرة واحدة كل ثلاثة أشهر؛ البيئة سيئة وتحتاج إلى التنظيف بشكل متكرر لمنع ظاهرة ارتفاع درجة حرارة الجهاز الناتجة عن سوء التهوية؛
(6) يجب أن يكون جزء تركيب الجهاز أفقيًا وبعيدًا عن مصدر الاهتزاز؛ ويتم منع الخطأ الناتج عن الحمل الحراري غير المتساوي للعينة بسبب الكاشف.
(7) تتطلب البيئة المحيطة بالمحلل تهوية جيدة، وتجنب الأماكن المغلقة، وخطأ القياس الناجم عن عدم توازن كمية الأكسجين.
(8) من الصعب للغاية اكتشاف الغاز المحيط بالمحلل، مما سيؤثر على دقة الكاشف
(9) نظرًا لأن جهاز الكشف يعمل عند درجة حرارة عالية، فإذا كان الغاز المراد الكشف عنه يحتوي على الهيدروجين (H2) وأول أكسيد الكربون (CO) والميثان (CH4)، فإن هذه المواد ستتفاعل مع الأكسجين، مستهلكةً جزءًا منه، مما يؤدي إلى انخفاض تركيز الأكسجين وظهور خطأ في القياس. لذا، يجب مراعاة هذا العامل عند قياس الغازات التي تحتوي على مواد قابلة للاشتعال لتجنب عدم دقة القياس.
(10) عند قياس الغاز المسبب للتآكل، يتم استخدام الكربون المنشط للترشيح.
