Comprendere l'impatto della pressione sui sensori elettrochimici di ossigeno

Comprendere gli effetti della pressione sui sensori elettrochimici di ossigeno

Molti sensori di ossigeno elettrochimici galvanici sono progettati per funzionare efficacemente alle tipiche pressioni atmosferiche. Questi sensori misurano con precisione la pressione parziale dell'ossigeno sia nei gas ambientali che in quelli in flusso, adattandosi a un'ampia gamma di pressioni, purché rimangano stabili e le variazioni siano introdotte gradualmente. Ad esempio, questi sensori possono funzionare in modo affidabile anche in ambienti con pressioni più elevate, come nelle campane subacquee, dove la pressione atmosferica può aumentare gradualmente fino a 30 atmosfere, garantendo la sicurezza e il comfort di chi vi si trova.

Quando si gestisce la pressione per ridurre le emissioni rilasciate nell'atmosfera, l'installazione di un regolatore di contropressione a valle del sensore di ossigeno consente lo sfiato controllato dei gas del campione a un camino di torcia a pressioni superiori ai livelli atmosferici. Ad esempio, se il camino della torcia funziona a 7,5 psig, la regolazione graduale del regolatore di contropressione a 8,0 psig garantisce uno sfiato efficiente del campione dall'analizzatore. Questo approccio consente di ottimizzare le pratiche di gestione ambientale mantenendo l'efficacia operativa.

Molti analizzatori di ossigeno possono gestire in modo sicuro pressioni di ingresso fino a 2 bar g (massimo), con un'attenzione particolare per evitare shock di pressione. La pressione di ingresso del gas che fluisce nell'analizzatore è limitata dai limiti di pressione di componenti come i flussometri (fino a 125 psig) o altri dispositivi di condizionamento del campione come gli scrubber H2S (fino a 30 psig). Per garantire un controllo preciso e l'accuratezza, l'analizzatore richiede in genere un regolatore in grado di mantenere le pressioni nell'intervallo 5-30 psig o 20-50 psig (con un massimo di 100 psig), ottimizzando la portata al sensore di ossigeno. Questa configurazione migliora le prestazioni e l'affidabilità delle operazioni analitiche.

¹ Calibrare l'analizzatore di ossigeno il più vicino possibile alla temperatura e alla pressione del gas campione.

² Impostare il regolatore alla pressione più bassa prevista per il gas campione prima di impostare la valvola di controllo del flusso.

Gestione degli impulsi di pressione per una migliore emissione del segnale

Le pompe possono occasionalmente generare impulsi di pressione che influenzano le letture dell'ossigeno aumentando o diminuendo la pressione parziale dell'ossigeno nel campione. Questa fluttuazione si stabilizza quando gli impulsi cessano. L'utilizzo di un serbatoio (ad esempio un alloggiamento del filtro) tra la pompa e il sensore aiuta a mitigare questi impulsi.

Le pompe a membrana, soprattutto se abbinate a valvole nel sistema di campionamento che gestiscono i gas di calibrazione e di azzeramento, possono aumentare momentaneamente la pressione di 1,6 psig e introdurre aria stagnante, causando brevi picchi nelle letture di ossigeno..

Il tempo di recupero è esponenziale a causa dell'ossigeno gassoso forzato nel sensore, che si dissolve lentamente e si muove attraverso l'elettrolita prima dell'ossidazione all'anodo. Le raccomandazioni includono l'uso di una pompa di alta qualità, il posizionamento della pompa a valle del sensore con un prelievo massimo inferiore a 8,5" Hg e l'installazione di una valvola di bypass immediatamente prima del sensore dopo le valvole di ingresso.

Queste fasi ottimizzano le prestazioni del sensore e riducono al minimo le interruzioni dovute alle fluttuazioni di pressione nel sistema di campionamento.

Danno fisico

Improvvisi sbalzi di pressione possono danneggiare fisicamente i sensori, perforando potenzialmente la membrana di diffusione e lo strato catodico, con conseguente perdita di elettrolita. Questo elettrolita corrosivo (alcalino o acido per i sensori XLT) comporta rischi sia per le apparecchiature che per gli operatori.

Le variazioni improvvise di pressione sul sensore possono causare danni fisici al sensore stesso, nonostante la presenza di valvole a spillo, regolatori di pressione, ecc.

Sebbene le perdite di elettrolito nelle provette o nei processi di campionamento siano rare e richiedano pressioni insolitamente elevate, fare riferimento a Schede di sicurezza dei materiali per le precauzioni di manipolazione.

Influenza sulla portata

La pressione del gas campione influisce sulla portata: Assicurarsi che la pressione di sfiato del campione sia inferiore alla pressione di ingresso per garantire un flusso adeguato attraverso l'alloggiamento del sensore di ossigeno. Idealmente, il campione dovrebbe essere sfiatato nell'atmosfera o in un tubo a pressione atmosferica. Quando si misura il gas di torcia, far funzionare l'unità fino a 0,5 bar g, calibrandola di conseguenza. Usare un regolatore di contropressione per mantenere una pressione costante.

Per il controllo delle emissioni, installare un regolatore di contropressione a valle del sensore di ossigeno per sfiatare il gas campione in un camino di torcia a pressioni superiori a quella atmosferica. Esempio: Aumentare il regolatore da 7,5 psig a 8,0 psig per lo sfiato. ¹

I sensori elettrochimici di ossigeno A.I.I. Galvanic tollerano le variazioni di portata (1-5 SCFH), mentre i sensori Pico-Ion A.I.I. richiedono un regolatore di flusso e un limitatore invece di una valvola a causa della sensibilità al flusso. Portate eccessive e tubi di diametro ⅛" causano contropressione e letture elevate errate, danneggiando potenzialmente il sensore.

Nota: con tubi di diametro ¼", portate fino a 50 lpm mantengono la precisione.

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