اجعل ذكاء القياس أكثر دقة!

اختر لونميتر لقياس دقيق وذكي!

قياس تركيز اليوريا في عمليات إزالة النيتروجين

تُلزم لوائح جودة الهواء الصارمة في جميع أنحاء العالم المنشآت الصناعية بالتحكم في انبعاثات أكاسيد النيتروجين (NOx). ويُستخدم اليوريا، وهو مادة آمنة ومستقرة، بشكل شائع في أنظمة إزالة أكاسيد النيتروجين لتقليلها. ويكمن السر في موازنة كمية اليوريا المحقونة مع مستويات أكاسيد النيتروجين في غازات المداخن في الوقت الفعلي لتحقيق خفض أكاسيد النيتروجين المطلوب دون أي مشاكل.

Uيؤدي نقص الجرعة إلى عدم خفض أكاسيد النيتروجين بالقدر الكافي، مما يُعرّضنا لخطر عدم الامتثال للوائح. أما زيادة الجرعة فتؤدي إلى هدر المادة الكيميائية، ورفع التكاليف، وتسبب "تسرب الأمونيا" - أي تسرب الأمونيا غير المتفاعلة إلى الغلاف الجوي. يُعد تسرب الأمونيا مكلفًا، وضارًا بالبيئة، وقد يُشكّل أملاحًا لزجة مثل بيكبريتات الأمونيوم وكبريتات الأمونيوم، التي تُلوّث المعدات، وتُقلّل من كفاءتها، وتُسبّب أضرارًا.

تحديات مراقبة اليوريا عبر الإنترنت

التلوث، والتبلور، والتآكل

التلوثتُعدّ هذه مشكلة مستمرة، لا سيما عند استخدام الماء العسر لتخفيف مادة اليوريا الصلبة. إذ يمكن للمعادن الموجودة في الماء العسر أن تترسب من المحلول، مما يؤدي إلى تراكم الترسبات وانسداد المكونات الحيوية، بما في ذلك فوهات الحقن وأجهزة الاستشعار. وقد تتسبب هذه الظاهرة في قياسات غير دقيقة، وتستلزم صيانة وتنظيفًا متكررين ومكلفين، مما يقلل بشكل كبير من وقت تشغيل النظام.

بلورةمن المرجح أن يحدث ذلك عند درجات حرارة منخفضة للعادم (عادةً أقل من 200-250 درجة مئوية) وعلى الأسطح التي يصطدم بها محلول اليوريا بجدران الأنابيب، مُشكلاً طبقة رقيقة. تُصعّب الطبقة السميكة، والتي غالبًا ما تنتج عن زيادة حجم الرش أو حجم القطرات، تبخر جزيئات اليوريا بالكامل، مما يؤدي إلى تكوّن البلورات. تُعدّ هذه العملية سببًا رئيسيًا لانسداد الحساسات والفوهات.

Theطبيعة أكالةيشكل محلول اليوريا نفسه خطراً كبيراً على الأجهزة. تتضمن عملية تصنيع اليوريا تكوين كربامات الأمونيوم، وهو مركب وسيط شديد التآكل قادر على إتلاف المواد التقليدية بسرعة، مما يؤدي إلى تعطل كارثي للأجهزة. لذا، يجب أن يكون اختيار مواد الأجهزة من الاعتبارات الأساسية، حيث يمكن أن تتعطل المكونات القياسية وتتطلب استبدالاً مستمراً في هذه البيئة القاسية.

هل لديك أسئلة حول تحسين عمليات الإنتاج؟

تأثير ظروف العملية الديناميكية على القياس

تُضفي الخصائص الفيزيائية للسائل نفسه تعقيدات على دقة القياس. فكثافة المحلول المائي شديدة الحساسية لكل من درجة الحرارة والضغط. حتى التغيرات الطفيفة في درجة الحرارة قد تؤثر بشكل كبير على تركيز نيتروجين اليوريا المقاس. وقد تنحرف القراءات بشكل كبير، مما يُؤدي إلى بيانات غير دقيقة لنظام التحكم في حال عدم وجود تعويض مناسب لدرجة الحرارة. يُبرز هذا التباين الحاجة الماسة إلى مستشعر تركيز اليوريا الذي يتضمن تعويضًا فوريًا لدرجة الحرارة لتصحيح هذه التقلبات في العملية.

وبالمثل، يمكن لعوامل مثل سرعة التدفق واللزوجة ووجود فقاعات الهواء المحتبسة أن تؤدي إلى عدم استقرار كبير في القياس وأخطاء، مما يتطلب تصميمًا للمستشعر يكون قويًا وموثوقًا به بطبيعته في ظل ظروف التشغيل الديناميكية.

حل لونميتر: مقياس تركيز اليوريا

مبدأ عمل مستشعر تركيز اليوريا

مقياس تركيز اليوريا أثناء التشغيل هو مستشعر مُدمج يُستخدم لقياس تركيز أو كثافة السوائل الثنائية بشكل مستمر في الأنابيب والخزانات والأوعية الأخرى. يتغير تردد الرنين لشوكة رنانة مهتزة بشكل عكسي مباشر مع كتلة وكثافة السائل المحيط بها. يتكون المستشعر من شوكة على شكل حرف U يتم تحريكها إلكترونيًا للاهتزاز بتردد رنين دقيق. عند غمر هذه الشوكة في سائل، تُضاف كتلة السائل إلى الكتلة الفعالة للشوكة، مما يؤدي إلى انخفاض تردد اهتزازها. تراقب الإلكترونيات المتقدمة للمستشعر هذا التغير في التردد باستمرار. من خلال ربط هذا التغير في التردد بمنحنى معايرة مُبرمج مسبقًا، يُمكن للجهاز توفير قياس دقيق وقابل للتكرار لكثافة السائل.

يكمن الابتكار الحقيقي في تحويل قراءة الكثافة الأساسية إلى قيمة تركيز وظيفية. يحقق جهاز Lonnmeter ذلك من خلال دمج مستشعر حرارة عالي الدقة مباشرةً في المسبار. يوفر هذا المستشعر بيانات درجة الحرارة في الوقت الفعلي لوحدة المعالجة الداخلية، التي بدورها تطبق خوارزمية متطورة لتعويض درجة الحرارة. تعمل هذه العملية على تصحيح قراءة الكثافة إلى درجة حرارة مرجعية قياسية، مما يقلل من تأثيرات تقلبات درجة حرارة العملية. ثم تُحوّل قيمة الكثافة المصححة إلى تركيز محدد، مثل النسبة المئوية الوزنية. تُعد هذه العملية المكونة من خطوتين - قياس خاصية فيزيائية (الكثافة) متبوعًا بتحويلها عبر منحنى معايرة وتعويض درجة الحرارة - المفتاح لتوفير قياس دقيق وموثوق لتركيز اليوريا.

يُوفر التصميم المتأصل لمستشعر الشوكة الرنانة ميزةً كبيرةً في بيئة إزالة النيتروجين الصعبة. فبدون فتحات صغيرة أو قنوات ضيقة أو أغشية دقيقة، يتمتع المستشعر بمقاومة طبيعية للتلوث والتبلور التي تُعيق التقنيات الأخرى. كما يسمح هيكله المتين والمفتوح بتدفق السائل بحرية حول الشوكة المهتزة، مما يقلل من فرصة تراكم الرواسب المعدنية أو بلورات اليوريا وتأثيرها على دقة القياس.

مصمم خصيصاً لبيئة إزالة النيتروجين

إدراكًا منها للظروف القاسية في محطات إزالة النيتروجين، صممت شركة لونميتر أجهزة استشعارها مع التركيز على علم المواد. تُصنع المكونات الملامسة للسائل في الجهاز من مواد متينة مثل الفولاذ المقاوم للصدأ 316، مما يوفر مقاومة عالية للتآكل الكيميائي، وخاصةً من المواد شديدة التآكل مثل كربامات الأمونيوم. تساهم المواد المقاومة للتآكل في إطالة عمر جهاز قياس التركيز، وتقليل فترات الصيانة، والحد من فترات التوقف غير المجدولة.

يعمل مستشعر درجة الحرارة المدمج والخوارزميات المتطورة على تعويض تغيرات درجة الحرارة، مما يضمن قراءة مستقرة وموثوقة بغض النظر عن التقلبات في سائل العملية.

التكامل والاتصال السلس

يتكامل خرج حلقة التيار 4-20 مللي أمبير الخاص بجهاز Lonnmeter بسهولة مع أنظمة PLC أو DCS للأسباب التالية:

  • توصيل الأسلاك البسيط:باعتباره جهاز إرسال ثنائي الأسلاك، فإنه يستخدم زوجًا واحدًا من الأسلاك لنقل الطاقة والإشارة، مما يقلل من التعقيد.
  • إشارة موثوقة:إن إشارة 4-20 مللي أمبير محصنة ضد انخفاض الجهد على مسافات طويلة ومقاومة للضوضاء الكهربائية والتداخل الكهرومغناطيسي.
  • القياس الخطي:بالنسبة لنطاق تركيز من 0 إلى 100%، يتوافق 4 مللي أمبير مع 0% و20 ​​مللي أمبير مع 100%، مما يسمح بتوسيع النطاق بشكل مباشر في نظام التحكم.
  • آمن ومستقر:يضمن التأريض السليم لغلاف المستشعر دقة الإشارة والسلامة الكهربائية، مما يعزز التوافق مع الأنظمة الصناعية.

المواقع المثلى والمزايا العملية

إن التنفيذ الفعال لجهاز استشعار تركيز اليوريا لا يقتصر فقط على القياس الدقيق؛ بل يتعلق الأمر بالوضع الاستراتيجي لتحقيق أقصى فائدة تشغيلية.

مرحلة تحضير وتخزين محلول اليوريا

تُعدّ نقطة البداية المنطقية الأولى لنشر أجهزة الاستشعار هي خزانات تحضير وتخزين محلول اليوريا، حيث يوفر تركيب جهاز استشعار في هذه المرحلة خط دفاع أولي بالغ الأهمية لضمان الجودة، إذ يتحقق من أن المحلول المُحضّر بالتركيز الصحيح قبل إرساله إلى نظام الجرعات. يُمكن لهذا القياس الاستباقي الكشف الفوري عن الأخطاء الناتجة عن التخفيف اليدوي غير الصحيح، أو اختلافات في مادة اليوريا الصلبة الأولية، أو استخدام مياه ملوثة، مما يمنع هذه المشكلات من الانتشار في المراحل اللاحقة وتعريض العملية برمتها للخطر. كما تُوفر مراقبة التركيز في خزان التخزين أداة قيّمة لإدارة المخزون، مما يضمن إمدادًا ثابتًا وجاهزًا من الكاشف المُصاغ بشكل صحيح.

مراقبة خطوط الحقن والجرعات

لتمكين التحكم الفعال ذي الحلقة المغلقة، ينبغي تركيب مقياس تركيز اليوريا في خط الحقن أو الجرعات عالي الضغط قبل فوهات الحقن مباشرةً. يوفر هذا الموقع قياسًا مباشرًا ودقيقًا لتركيز الكاشف الداخل إلى النظام في الوقت الفعلي. تُعد هذه البيانات المباشرة المدخلات الأساسية لاستراتيجيات التحكم المتقدمة التي تُعدّل معدل الحقن باستمرار بناءً على مستويات أكاسيد النيتروجين في غازات الاحتراق، ودرجة حرارة المحفز، وغيرها من معايير التشغيل.

بينما تستنتج بعض أنظمة التحكم المشاكل من تقلبات الضغط في خط الجرعات، يوفر قياس التركيز المباشر والمستمر إشارةً أكثر دقةً وموثوقية. فهو قادر على الكشف الاستباقي عن أعطال المضخات، والانسدادات الجزئية، أو حالات الجرعات الزائدة أو الناقصة، مما يتيح استجابةً سريعةً وآليةً قبل أن يتأثر أداء النظام في خفض أكاسيد النيتروجين. ينقل هذا النهج المحطة من نموذج الصيانة التفاعلية إلى نموذج استباقي تنبؤي.

العلاقة مع انزلاق الأمونيا

تتجاوز قيمة مستشعر تركيز اليوريا مجرد قياس نقطة بيانات واحدة. فمن خلال توفير تدفق بيانات مستقر وموثوق، يمكّن المستشعر نظام التحكم من إدارة معدل حقن الكاشف بدقة، مما يضمن الحفاظ على النسبة القياسية المثلى. وترتبط هذه الدقة ارتباطًا مباشرًا بتقليل تسرب الأمونيا. ويمكن منع حدوث جرعة زائدة في الوقت الفعلي، مما يقلل من هدر الكاشف والأثر البيئي لانبعاثات الأمونيا غير المتفاعلة.

القيمة المقدمة للعملاء

    • تحسين خفض أكاسيد النيتروجين والامتثال التنظيمي؛
    • انخفاض في استهلاك الكواشف والتكاليف التشغيلية
    • زيادة وقت التشغيل وتقليل أعباء الصيانة

تطبيقات أخرى