Mühazirə dərslərində müzakirə olunan mövzuların məzmunu 1

WDG - W / JE tipli universal qaz təhliledici
(İngiltərə - AMETEK)
Bu tip universal təhliledicilərdən neftayırma zavodlarında katalitik riforminq qurğusunda katalizatorun regenerasiya prosesində istifadə edilən azotun tərkibində oksigenin miqdarını təyin etmək üçün istifadə edirlər. Universal qaz təhliledici ölçü sistemi əsas etibarilə verici sensor həssas elementdən, daxili birləşdirici naqillərdən və elektron idarə blokundan ibarətdir. Həssas element elektrokimyəvi element olan sirkonium oksidindən hazırlanmış elektroddan ibarətdir. Bu elektrod müəyyən temperatur həddinə qədər qızdırıldıqda onun kristal strukturunda ionların hərəkət etməsi ilə əlaqədar elektrik keçiriciliyi (elektrod potensialı) yaranır. Elektrod potensialını bilavasitə ölçmək mümkün olmadığına görə iki elektrodun potensiallar fərqini ölçürlər. Onlardan biri işçi, o biri isə müqayisəedici elektrod adlanır. Sirkonium oksidindən hazırlanmış elektrodları olan qalvanik yuvacıq sxematik olaraq şəkil 6.3-də göstərilmişdir.
Nominal təzyiq şəraitində hər iki elektrodlarda yaranan potensiallar fərqi analizə götürülən və nümunə qazlarının tərkibində olan oksigenin parsial təzyiqlərindən asılıdır. Bu asılılığı Nernst düsturuna əsasən aşağıdakı kimi yaza bilərik:
(6.6)
burada E - elektrodlarda yaranan potensiallar fərqi (yuvacıqdakı EHQ), R=8,314 C/mol·K sabit qaz əmsalı, T - temperatur, °C; 4F=496500 kl/mol - 1 mol oksigenin daşıdığı elektrik miqdarı, və - analizə götürülən qazla müqayisə ınühitində uyğun olaraq oksigenin Pa-la parsial təzyiqləridir. Əgər qaz təhliledicilərdə analizə götürülən qazın təzyiqi müqayisə mühitində olan qazın təzyiqinə bərabər olarsa, onda (6.6) formulunda göstərilən parsial təzyiqlər nisbətini nisbəti ilə əvəz etmək olar. Onda:
(6.7)
olar və burada, , - müqayisə mühitindəki və analizə götürülən qazlardakı oksigenin %-lə həcm payıdır. Elektrodlarda tarazlığın yaradılması oksigen ionlarının mütəhərrikliyini, elektrodların elektrolitlə yaxşı kontaktda olmasını və elektrodların qazkeçirmə qabiliyyətinin artmasını təmin edir.

Şəkil 6.3
1-ölçü elektrodu
2-müqayisə elektrodu
3-bərk elektrod

Şəkil 6.3-də göstərilmiş sxemdə 1 işçi elektrodu iç elektrod, 2 müqayisə elektrodu çöl elektrodu adlanır. Elektrodlarda yaranan potensiallar fərqini 4 platin naqil vasitəsilə elektron idarə blokuna birləşdirirlər. Həssas element çöl tərəfdən ətraf mühitdən götürülmüş havanı konveksiya etməklə yuyulur. Müqayisə mühiti adlanan həmin hava mühitində oksigenin həcm payı 20,7% qəbul olunur.

Analizə götürülən qaz həssas element olan borunun içərisinə verilir. Beləliklə, analizə götürülən qazın təzyiqi ilə müqayisə mühitində olan qazın təzyiqi arasında tarazlıq yaradılır.
Əgər həssas elementin işçi temperaturu 634 °C, müqayisə mühitindəki qazda oksigenin tərkibi 20,7% səviyyəsində stabilləşərsə, onda (6.7) tənliyi aşağıdakı kimi olar:
(6.8)
bu tənliyi həll etsək, nəticədə alarıq:
E = 0,05922 – 0,045lg (6.9)
Analizə götürülən qazda oksigenin konsent-rasiyasını yarımloqorifmik şəkildə göstərmək olar:
=C_x · 10ⁿ (6.10)
burada C_x mantissa, %; n - sıra qaydasıdır.
Əgər (6.10)-nu (6.9)-da yerinə qoysaq, onda həssas elementin EHQ aşağıdakı şəkildə olar:
E = 0,05922 – 0,045n - 0,045 lg C_x (6.11)
(6.11) tənliyinin təhlili göstərir ki, oksigenin konsentrasiyasının 10 dəfə dəyişməsi EHQ-nin 0,045 V dəyişməsi üçün şərait yaradır. Bu isə təhliledicinin çıxışında 0,04 V qədər artıq gərginlik yaranmasına səbəb olur, qalan qalığı hesablamaqla C_x mantissasının qiyməti alınır. Bundan əlavə olaraq, (3-7) tənliyində göstərilən məsələləri: həssas elementin işçi temperaturunun stabilləşdirilməsini, EHQ-in ölçülməsini, diapazonların giriş və çıxış siqnalının alınmasını analizatorun elektron sxemi həll etməlidir. Verici sensorun həssas elementinin və sensorun gövdəsinin qızdırılması, gövdənin içərisində qoyulmuş elektrik qızdırıcısı vasitəsilə həyata keçirilir. Bununla bərabər həssas elementin iş şəraitinin sabit temperaturla təmin edilməsi temperatur tənzimləyicisi vasitəsi ilə həyata keçirilir. Bu sistem üçün ilkin element (verici) sayılan termocütün lehimi qızdırıcının içərisinə qoyulub (temperatur tənzimləyicinin iş prinsipi verilmişdir).
Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, həssas elementin işçi temperaturu (634°C) olduğuna görə qazların analizlərinin yoxlama müddətində öz-özünə alışan qazlar yana bilər. Belə bir hadisə baş verərsə, həssas element gözlənilə bilən gərginlikdən bir neçə millivolt çox gərginlik hasil edə bilər. Buna görə də displeydə əks olunan oksigenin miqdarı həqiqətdə olduğundan az ola bilər. Bu çatışmazlıqların aradan qaldırılması həssas element quraşdırılmış mühitdə öz-özünə alışan qazların miqdarını təyin edən və bu siqnalı displeyə verən xüsusi detektorların köməkliyi ilə həyata keçirilir.
Özü-özünə alışan qazların miqdarını təyin edən detektor ikielementli cihazdır. Elementlər bir-birindən yalnız birinin katalizatorla örtülməsi ilə fərqlənir. Temperatur normadan aşağı olanda katalizator bu elementlə turşulaşma şəraiti yaradır. Temperatur yuxarı olduqda katalizator örtüyü ilə örtülmüş elementin temperaturu özüalışan qaz qarışığının yanmasından asılı olaraq dəyişməyə başlayır.
Temperaturun dəyişməsi katalizator örtüyü ilə örtülmüş elementin müqavimətinin dəyişməsinə səbəb olur. Bunun nəticəsində yaranan E elektrik hərəkət qüvvəsi elektron çeviricisinin girişinə verilir və onun çıxışında alınan (4-20) mA sabit cərəyan siqnalını mikroprosessorun girişinə verməklə özüalışan qazın olması haqqında displeydə qeydiyyat aparılır.
Yuxarıda adı çəkilən universal qaz analizato-rundakı elektron blokun (çeviricinin) iş prinsipi 3-cü bölmədə verilmişdir. Bu universal təhliledicidəki çıxış siqnalı (4- 20)mA ölçü diapazonu: oksigen - (0-100)%, özü-özünə yanan qaz - (0-2,000) ppm-dən (0-10,000) ppm-ə kimi, metan - (0-5) %, dəqiqlik sinfi isə 0,1%-dir.