El analizador de tres gases utiliza el principio de infrarrojo no dispersivo (NDIR): las moléculas de CO, CO₂ y CH₄ absorben respectivamente luz infrarroja de longitudes de onda específicas, y la cantidad de absorción está relacionada con la concentración. Después de que el instrumento mida el contenido de los tres gases, el potencial de carbono se puede calcular en función de la temperatura del horno; el factor de proceso (PF) se puede obtener comparándolo con el valor de visualización del controlador, y el CH₄ residual refleja si la atmósfera está cerca del equilibrio. Es una herramienta común para la calibración del potencial de carbono CQI-9 y el diagnóstico de la atmósfera.
- NDIR: Diferentes gases absorben diferentes longitudes de onda de la luz infrarroja
- Medir CO, CO₂, CH₄ (algunos opcionales O₂)
- CO + CO₂ + Temperatura → Potencial de carbono; compárelo con el controlador → PF
- Un alto CH₄ indica que la atmósfera está desequilibrada
- El sistema de muestreo (filtración, enfriamiento, prevención de fugas) determina la calidad de los datos
Principio NDIR
Muchas moléculas de gas tienen bandas de absorción características en la región infrarroja: el CO es de alrededor de 4,6 pm, el CO₂ es de alrededor de 4,3 pm y el CH₄ es de alrededor de 3,3 pm. La estructura básica de un analizador NDIR es:
Fuente de luz infrarroja → Cámara de gas de medición (el gas medido fluye a través de ella) → Filtro (seleccionando una longitud de onda específica) → Detector
Cuanto mayor es la concentración, más luz infrarroja se absorbe y más débil es la señal del detector. A través de la calibración de gas estándar, se puede establecer la relación entre la señal y la concentración. Las moléculas homonucleares diatómicas como N₂ y H₂ no absorben la luz infrarroja y, por lo tanto, no interfieren con las mediciones.
Contenido de medición y cálculo
Tomando como ejemplo el analizador portátil de tres gases Gauss Control FAA-B, el sitio web oficial presenta que puede medir CO, CO₂ y CH₄ (O₂ opcional) en la atmósfera y usarlo para calcular valores de proceso como el potencial de carbono y el valor PF, que se pueden usar para diagnosticar la atmósfera en el horno y reducir el impacto de los factores humanos en la medición del potencial de carbono.
Cálculo del potencial de carbono: Basado en el equilibrio de la reacción límite, use el CO, CO₂ medido y la temperatura del horno de entrada para calcular la actividad del carbono y luego convertir el potencial de carbono.
Factor de proceso (PF)Comparar el potencial de carbono calculado por el analizador y el potencial de carbono mostrado por el controlador para obtener el coeficiente de corrección.
Diagnóstico de CH₄: El metano residual alto generalmente significa demasiado gas enriquecido, la atmósfera no está equilibrada o la temperatura del horno es demasiado baja. En este momento, el cálculo del potencial de carbono basado en el supuesto de equilibrio estará sesgado, y el problema de la atmósfera debería resolverse primero.
Sistema de muestreo
No importa qué tan precisa sea la lectura del analizador, es inútil si el gas de muestra está equivocado. Puntos clave del sistema de muestreo:
- punto de muestreoRepresenta el área de la pieza de trabajo, lejos de la entrada de aire y la puerta del horno;
- filtroRetire el negro de carbón y el polvo para evitar la contaminación de la cámara de aire;
- Refrigeración y eliminación de agua: evitar que el agua de condensación entre en el instrumento;
- Prueba de fugasCualquier fuga aspirará aire, haciendo que el CO₂ sea más alto y el potencial de carbono más bajo;
- flujo: Caudal estable según requisitos del instrumento;
- Seguridad: El gas de muestra contiene CO y H₂, y el escape debe manipularse de forma segura.
Uso
- Verificación diaria del potencial de carbono (cumple con los requisitos de verificación de respaldo de CQI-9);
- Nueva puesta en marcha del horno y diagnóstico de la atmósfera;
- Inspección de la calidad del gas de salida del generador;
- Compare las condiciones atmosféricas de diferentes hornos y diferentes gases portadores.
Preguntas frecuentes
¿Puede la energía potencial de carbono medida por el analizador de tres gases reemplazar directamente el control de la sonda de oxígeno?
Los analizadores fijos se pueden usar para el control, pero hay un retraso en el muestreo. La sonda de oxígeno generalmente todavía se usa para el control en tiempo real, y el analizador realiza la calibración y la corrección de CO.
¿Por qué hay una gran diferencia entre el CO medido por el analizador y el valor establecido?
Esto significa que el % de CO establecido en el controlador es inconsistente con la situación real, que es común en la atmósfera de nitrógeno-metanol. Los ajustes deben corregirse en función de las mediciones reales, o debe usarse la medición de CO en línea.
¿Con qué frecuencia se calibra el analizador?
Determine de acuerdo con las recomendaciones del fabricante y la frecuencia de uso, y realice una verificación de punto cero antes de cada medición (si el instrumento lo admite). La clave es tener registros de calibración y gases estándar trazables.