Як выбраць правільны лазерны газааналізатар TDLAS для вашай галіны?

Уводзіны

Прамысловасць павінна заставацца бяспечнай, эфектыўнай і юрыдычна бяспечнай. Страта і/або няправільна вымераная канцэнтрацыя газу ўяўляе сабой не толькі юрыдычную і камерцыйную рызыку, але і можа прывесці да інцыдэнтаў. Аналіз газаў у высокіх умовах працэсу з пылам, высокай тэмпературай і/або агрэсіўнымі газамі з'яўляецца праблемай для вымярэння працэсу і яго надзейнасці.

Лазерная абсарбцыйная спектраскапія з наладжвальным дыёдам (TDLAS) вырашае праблему пастаянных вымярэнняў у рэжыме рэальнага часу і імунаферментных вымярэнняў для складаных прамысловых ужыванняў. Там, дзе дакладнасць і хуткасць вымярэнняў маюць першараднае значэнне, TDLAS з'яўляецца першым выбарам. Мэта гэтага артыкула - даць практычную інфармацыю аб тэхналогіі TDLAS, яе магчымых канфігурацыях, а таксама аб канфігурацыях і выбары, якія дазваляюць ацэньваць рэсурсы працяглых рэле, легальных рэле і вымерных рэле.

Што такое TDLAS (абсарбцыйная спектраскапія з наладжвальным дыёдным лазерам)?

Лазерная абсарбцыйная спектраскапія з наладжвальным дыёдам (TDLAS) — гэта надзейны аптычны метад вымярэння газу, які выкарыстоўваецца ў прамысловых аперацыях. Даўжыня хвалі паглынання мэтавага газу вызначаецца шляхам налады лазера. Затым лазер прапускаецца праз пробу газу. Гэта кантралюе паглынанне лазера газам. Паглынанне прапарцыйна канцэнтрацыі газу.

Гэты метад забяспечвае хуткую рэакцыю, нізкі ўзровень перашкод для фонавых газаў і працуе ў складаных умовах працэсу. Ён прапануе спецыфічныя магчымасці вымярэння і спецыфічнасць газу. Гэта робіць яго ідэальным для складаных газавых сумесяў.

Паводле слоў экспертаў па аналітыцы працэсаў, метады лазернай спектраскапіі сталі неабходнымі для прымяненняў, якія патрабуюць «высокай селектыўнасці і вымярэнняў у рэжыме рэальнага часу без падрыхтоўкі ўзору», што ўмацоўвае TDLAS як пераважнае рашэнне ў сучасных галінах прамысловасці.

Як працуе TDLAS

Вымярэнне TDLAS выкарыстоўвае закон Бэра-Ламберта для ацэнкі сувязі паміж канцэнтрацыяй газу ва ўзоры і паглынаннем газу ўзорам. У працэсе газ паглынае пэўную колькасць энергіі ў выглядзе лазера. Прылада вымярае страту інтэнсіўнасці і паглынання і пераўтварае іх у канцэнтрацыю з дапамогай апрацоўкі сігналу.

Тыповая сістэма TDLAS утрымлівае настройваемы дыёдны лазер, аптычны шлях для палягчэння ўзаемадзеяння газу з лазерным праменем, дэтэктар і блок апрацоўкі, які пераўтварае сігнал. Сапраўдны патэнцыял тэхналогіі TDLAS заключаецца ў яе селектыўнасці. Кожны газ ва ўзоры мае унікальны спектральны адбітак, і таму гэтая тэхналогія можа ізаляваць мэтавы газ з нязначнай перакрыжаванай інтэрферэнцыяй.

Пры інтэграцыі TDLAS у працэс вельмі важна разумець уплыў, які астатнія газы ў працэсе могуць аказваць на вымярэнні. Сістэма таксама павінна быць настроена з улікам гэтых эфектаў.

Перавагі аналізатараў TDLAS

TDLAS хутка стварае дакладныя і надзейныя вымярэнні газу. Яны спецыяльна распрацоўваюць свае газааналізатары з выкарыстаннем тэхналогіі хуткага вымярэння газу, якая выкарыстоўваецца ў галіне лазераў. Лазерная дакладнасць забяспечвае надзейную і стабільную працу тэхналогіі. Яны дазваляюць зэканоміць на абслугоўванні і робяць працэсы руцінных ацэнак больш мэтазгоднымі.

• Абмяжоўвае перакрыжаванае забруджванне пры вымярэнні селектыўнага выяўлення газу
• Дапамагае падтрымліваць хуткі тэмп прыняцця прамысловых рашэнняў
• Выдатная прадукцыйнасць пры інтэнсіўным прамысловым выкарыстанні
• Няма неабходнасці ў дарагіх і перыядычных заменах дэталяў
• Добра падыходзіць для высокіх тэмператур або агрэсіўных асяроддзяў
• Добра падыходзіць для ўніверсальнасці сістэмы, вымярэння канцэнтрацыі газу ў розных асяроддзях
• Нізкія эксплуатацыйныя выдаткі, рамонт газавай сістэмы

Абмежаванні і кампрамісы

Тэхналогія TDLAS мае перавагі ў прадукцыйнасці, але некаторыя сферы прымянення могуць запатрабаваць альтэрнатыў. Пакупнікі павінны ўлічваць некаторыя абмежаванні перад купляй гэтай тэхналогіі, бо яны могуць не супадаць з бюджэтнымі абмежаваннямі, умовамі працэсу, а таксама з эксплуатацыйнымі і мантажнымі чаканнямі.

• Пачатковыя інвестыцыі большыя, чым у звычайных аналізатараў
• Звычайна вымяраецца толькі адзін газ. Максімум можа быць два.
• Пашыраныя канфігурацыі сістэмы, неабходныя для маніторынгу некалькіх газаў
• Перашкоды ў аптычных шляхах могуць прывесці да недакладнасці вымярэнняў
• Перыядычная чыстка і/або прадуўка сістэм неабходныя з-за пылу і забруджванняў
• Для экстрэмальных узроўняў вібрацыі патрэбныя экстрэмальныя вібрацыі
• Ахоўныя корпусы, неабходныя для экстрэмальных перападаў тэмператур

Тыпы аналізатараў TDLAS

1. Сістэмы TDLAS, якія ўсталёўваюцца на месцы

Сістэмы TDLAS на месцы вымяраюць канцэнтрацыю газу, накіроўваючы лазер папярок газавага патоку ў тэхналагічнай лініі або ствале. Паколькі няма неабходнасці ў адборы пробы, цэласнасць вымярэнняў захоўваецца, і вынікі атрымліваюцца імгненна. Такая ўстаноўка выкарыстоўваецца, калі хуткасць рэагавання і прастата сістэмы маюць першараднае значэнне.

• Вымярае газ непасрэдна ўнутры працэсу або дымавой трубы
• Забяспечвае вельмі хуткі адказ у рэжыме рэальнага часу
• Не патрабуецца кандыцыянаванне або транспарціроўка ўзору
• Пазбягае памылак з-за страты або забруджвання ўзору
• Падыходзіць для высокатэмпературных, агрэсіўных або запыленых асяроддзяў
• Могуць узнікнуць праблемы з забруджваннем вокнаў або абмежаваным доступам для тэхнічнага абслугоўвання.

2. Экстрактыўныя сістэмы TDLAS

Экстрактыўныя сістэмы TDLAS вылучаюць пробу газу з працэсу, кандыцыянуюць яе, а затым аналізуюць у кантраляваным асяроддзі. Гэты падыход паляпшае стабільнасць вымярэнняў у складаных умовах, але дадае складанасці сістэме і затрымку рэакцыі. Ён пераважнейшы там, дзе дакладнасць у кантраляваных умовах важнейшая за хуткасць.

• Здабывае і кандыцыянуе газ перад аналізам
• Забяспечвае больш чыстыя і стабільныя ўмовы вымярэння
• Прасцейшы доступ для абслугоўвання і каліброўкі
• Можа падтрымліваць некалькі пунктаў адбору проб
• Павольнейшая рэакцыя з-за транспарціроўкі і кандыцыянавання ўзору
• Большая складанасць сістэмы і патрабаванні да абслугоўвання

Параўнанне метадаў in-situ і здабыўнога метадаў TDLAS

Крытычныя крытэрыі выбару аналізатараў TDLAS

1. Вызначэнне патрэб вашага прыкладання

Пры выбары Аналізатар TDLAS , неабходная сістэматычная ацэнка ўмоў працэсу, патрэбных характарыстык вымярэнняў і рэгулятыўных абмежаванняў. Кожны параметр уплывае на дакладнасць, надзейнасць і ўстойлівасць.

Правільнае вызначэнне вобласці прымянення прыкладання гарантуе, што аналізатар будзе дакладна настроены з самага пачатку, а не будзе мадыфікаваны пазней з большымі выдаткамі.

2. Мэтавы газ і дыяпазон канцэнтрацый

Пачнем з мэтавага газу і яго канцэнтрацыі. Незалежна ад таго, ці патрэбна вам выяўленне слядоў на ўзроўні ppb, ці вымярэнне на высокіх узроўнях, для вашага аналізатара неабходна ўсталяваць адпаведную даўжыню хвалі лазера і даўжыню аптычнага шляху.

Вада, серавадарод, метан, аксід вугляроду, вуглякіслы газ, аміяк, хлорысты вадарод і кісларод — прыклады канкрэтных мэтавых газаў, для якіх сістэмы TDLAS асабліва аптымізаваны. Паколькі газы маюць спецыфічныя лініі паглынання, можна чакаць, што выбар адпаведнай канфігурацыі на гэтым этапе будзе мець высокую адчувальнасць і стабільную працу ва ўсім дыяпазоне вымярэнняў.

Калі на гэтым этапе канфігурацыя не настроена на максімізацыю магчымай прадукцыйнасці для канкрэтнага мэтавага газу, прадукцыйнасць выяўлення і вымярэння будзе значна горшай.

3. Умовы працэсу і фактары навакольнага асяроддзя

На канструкцыю аналізатара і якасць яго вымярэнняў уплываюць умовы працэсу. Змены тэмпературы і ціску змяняюць шчыльнасць газу і яго паглынанне. Гэта таксама неабходна ўлічваць, што можна зрабіць шляхам кампенсацыі канструкцыі або канфігурацыі сістэмы.

Таксама неабходна ўлічваць склад фонавага газу аналізатараў, які часта называюць матрыцай. Калі ў вымяральным патоку ёсць іншыя газы, лініі паглынання якіх перакрываюцца з цікавым газам, яны могуць перашкаджаць вымярэнню. Выбар адпаведных даўжынь хваль і канструкцыі сістэмы можа дапамагчы вырашыць гэтую праблему.

Пыл і часціцы з'яўляюцца распаўсюджанай праблемай у многіх галінах прамысловасці. Яны могуць асядаць у аптычным шляху і/або прыводзіць да забруджвання вокнаў. Гэта можа прывесці да пагаршэння якасці сігналу з цягам часу. Высокі ўзровень вільгаці можа выклікаць кандэнсацыю і абледзяненне вокнаў у сістэмах, якія бяруць экстрактыўныя пробы; гэта можа паўплываць на вымярэнні і пашкодзіць кампаненты сістэмы. Сярод іх могуць быць розныя сістэмы ачысткі, розныя фільтры і розныя канфігурацыі сістэмы.

4. Патрабаванні да часу рэагавання

Час водгуку павінен адпавядаць таму, як вымярэнне выкарыстоўваецца ў працэсе.

• Рэакцыя ў рэжыме рэальнага часу (секунды): патрабуецца для кантролю гарэння, блакаванняў бяспекі і хуткай карэкціроўкі працэсу, дзе неадкладная зваротная сувязь мае вырашальнае значэнне.
• Усярэдненыя паказанні (хвіліны): Падыходзіць для маніторынгу выкідаў і справаздачнасці аб адпаведнасці патрабаванням, дзе стабільнасць важнейшая за хуткасць.

Ранняе вызначэнне гэтага прадухіляе празмерную спецыфікацыю сістэмы, адначасова гарантуючы, што яна адпавядае аперацыйным патрэбам.

5. Класіфікацыя небяспечных зон і бяспека

У нафтагазавай прамысловасці і многіх галінах хімічнай перапрацоўкі патрабуецца сертыфікацыя бяспекі ўсталяваных аналізатараў. Аналізатар, які выкарыстоўваецца ў класіфікаванай/выбуханебяспечнай або небяспечнай зоне, сертыфікаваны па такіх стандартах, як ATEX або IECEx.

Адпаведнасць гэтым сертыфікатам сведчыць аб тым, што абсталяванне распрацавана для бяспечнай эксплуатацыі ў зададзеных умовах, мінімізуючы рызыку ўзгарання і парушэнне бяспекі аб'екта.

6. Патрабаванні да рэгулявання і адпаведнасці

Адпаведнасць патрабаванням рэгулявання гэтак жа важная, як і бяспека пры выбары аналізатараў. Экалагічныя і прафесійныя стандарты, устаноўленыя органамі па ахове навакольнага асяроддзя і працоўных месцаў, сканцэнтраваны на вызначэнні дапушчальных межаў выкідаў і ўказваюць неабходную дакладнасць і дбайнасць у спалучэнні з вымярэннем.

Невыкананне патрабаванняў можа прывесці да штрафаў або абмежаванняў на дзейнасць. Варта таксама выконваць стандарты вымярэнняў або прадукцыйнасці, вызначаныя ASTM, ISO і іншымі галіновымі стандартамі. Адпаведнасць патрабаванням мінімізуе праблемы, звязаныя з доўгатэрміновай эксплуатацыяй і аўдытам, а таксама максімізуе надзейнасць дадзеных.

7. Бюджэт і агульны кошт валодання

Агульны бюджэт павінен улічваць першапачатковыя інвестыцыі, кошт усталёўкі, каліброўкі, тэхнічнага абслугоўвання і эксплуатацыйныя выдаткі. Сістэмы TDLAS звычайна маюць больш высокі кошт набыцця, але меншыя доўгатэрміновыя інвестыцыі з-за меншых выдаткаў на тэхнічнае абслугоўванне і меншых расходных матэрыялаў.

8. Практычны выбар

Структураваны падыход дапамагае забяспечыць правільны выбар без непатрэбных складанасцей.

• Спачатку вызначце параметры працэсу: перад праверкай прадуктаў неабходна выразна вызначыць тып газу, дыяпазон канцэнтрацый, тэмпературу, ціск і кампаненты, якія перашкаджаюць.
• Ацаніце ўмовы навакольнага асяроддзя: улічвайце пыл, вільгаць і абмежаванні ўстаноўкі, каб пазбегнуць праблем з прадукцыйнасцю ў будучыні.
• Падбярыце магчымасці аналізатара ў адпаведнасці з ужываннем: пазбягайце празмернай інжынерыі, выбіраючы толькі тыя функцыі, якія неабходныя для вашага працэсу.
• Пацвердзіце адпаведнасць патрабаванням загадзя: пераканайцеся, што сертыфікаты і стандарты адпавядаюць патрабаванням, перш чым зрабіць канчатковы выбар.

Такі падыход прыводзіць да стварэння сістэмы TDLAS, якая з'яўляецца дакладнай, надзейнай і эканамічна эфектыўнай на працягу ўсяго тэрміну службы.

Выснова і наступныя крокі ў выбары TDLAS

Пры правільным выбары аналізатары TDLAS забяспечваюць высокую ступень дакладнасці і прадказальнасці вымярэння газу, пры гэтым патрабуючы нязначнага тэхнічнага абслугоўвання, нават у складаных прамысловых умовах. Аналізатары выкарыстоўваюць перадавыя тэхналогіі выяўлення, што робіць іх надзвычай устойлівымі да перашкод, адначасова забяспечваючы доўгатэрміновыя вымярэнні высокай якасці, у той час як іншыя традыцыйныя датчыкі, як правіла, працуюць дрэнна.

Дзякуючы інтэграцыі тыпу газу, умоў працэсу, спосабу ўстаноўкі і адпаведнасці патрабаванням, структураваны выбар дазваляе выкарыстоўваць аналізатар там, дзе не патрабуецца налада, забяспечваючы павышаную надзейнасць і працягласць тэрміну службы, а таксама стабільны працэс працы.

Паколькі прамысловы аналіз газаў імкнецца ствараць больш хуткія, больш падключаныя і разумныя сістэмы, адаптыўнасць аналізатараў TDLAS і дакладнасць вымярэнняў падсілкоўваюць іх попыт.

Упэўнены і эфектыўны выбар варыянтаў разгортвання будзе грунтавацца на правільных крытэрыях адбору, дбайнай ацэнцы магчымасцей пастаўшчыка і карэляцыі паміж заяўленымі характарыстыкамі і рэальнымі праблемамі працэсу.