H2scan verbessert die Systemstabilität für eine genaue Wasserstoffanalyse mit absoluter Druckkontrolle
Als führender Hersteller von Wasserstoffdetektoren und -analysatoren für die Wasserstofflecksuche und Prozessgasüberwachung, H2scan hat die exklusiven kommerziellen Rechte an einer Festkörper-Palladium-Nickel (Pa-Ni) Sensortechnologie, die zuerst von Sandia Nationales Laboratorium und die US-Energieministerium.
Diese Technologie verwendet sowohl Widerstands- als auch Kondensatormesskreise auf einem einzigen Pa-Ni-Film und zählt Wasserstoffatome, indem sie die Änderungen des Widerstands oder der Ladungsdichte in der Matrix misst. Da nur Wasserstoffatome auf die Pa-Ni-Filme reagieren, können H2scan-Geräte den Wasserstoffgehalt von Gasen mit mehreren Bestandteilen nachweisen. Diese einfache Handhabung in Verbindung mit Echtzeit-Messwerten macht die H2scan-Technologie zu einer der effektivsten und effizientesten Wasserstoff-Sensortechnologien auf dem heutigen Markt.
Druckkalibrierung für H2scan HY-ALERTA Wasserstoffanalysatoren
Herausforderung: Ungenaue Wasserstoffüberwachung
Die Wasserstoffanalysatoren von H2scan werden in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt, u. a. in der Gasherstellung, der chemischen Industrie und der Überwachung von Elektrolyseuren. Die Hälfte des Geschäfts kommt aus der Öl- und Gasindustrie, wo H2scan-Analysatoren Wasserstoff in Gasströmen aus Entschwefelung, Reformierung und Hydrocracking überwachen. Bei letzterem zeigt ein zu hoher Wasserstoffgehalt im Ausgangsstrom Ineffizienzen im Hydrocracking-Prozess an, während ein zu geringer Wasserstoffgehalt zu einer Verringerung des Durchsatzes und einer Verschwendung von Katalysatormaterial führt. Ungenauigkeiten bei der Wasserstoffüberwachung können eine Raffinerie daher Hunderttausende bis Millionen von Dollar kosten.
H2scan-Analysatoren arbeiten in der Regel sehr nahe am Atmosphärendruck. Vor einiger Zeit erhielt das Unternehmen Anfragen zu einigen hochreinen Analysatoren, die im Feld keine genauen Ergebnisse lieferten, obwohl sie vor dem Versand kalibriert und geprüft wurden. H2scan schickte Ingenieure zu Kundeninstallationen, die feststellten, dass diese Gasanalysatoren aufgrund des sich ändernden barometrischen Drucks unregelmäßige Druckschwankungen aufwiesen.
Druckschwankungen verursachten bei diesen Wasserstoffanalysatoren ungenaue Messwerte, da die Anzahl der Moleküle in einem Gasvolumen proportional zum Druck des Gases ist. Je höher der Druck, desto größer die Anzahl der Gasmoleküle im gleichen Raum. Bei hohen Wasserstoffkonzentrationen kann schon eine kleine Änderung des Luftdrucks die Anzahl der im Gasstrom vorhandenen Wasserstoffmoleküle erheblich verändern. Änderungen des gemeldeten Wasserstoffs sind direkt proportional zu Druckänderungen: eine Druckänderung von 1% bewirkt eine Änderung des gemeldeten Wasserstoffs um 1%. Ein stabiler Druck oder ein kompensiertes Signal ist von entscheidender Bedeutung, insbesondere bei hohen Wasserstoffkonzentrationen.
Lösung: Kontrolle des absoluten Drucks
Die Lösung für dieses Problem bestand darin, einen konstanten Druck am H2scan-Sensor aufrechtzuerhalten, und das bedeutete die Verwendung einer Absolutdruckregelung. Im Gegensatz zur Überdruckregelung, bei der der aktuelle barometrische Druck als Nullreferenz verwendet wird, wird bei der Absolutdruckregelung das absolute Vakuum als Nullreferenz verwendet. Durch die Regelung des absoluten Drucks werden atmosphärische Druckschwankungen aus der Gleichung eliminiert, was zu einer wiederholbaren Druckregelung und einer genauen Wasserstoffgasanalyse führt.
Auf Empfehlung eines Kollegen kam H2scan zu Alicat, um Standard-Absolutdruckregler der PC-Serie um den Druck am H2scan-Sensorkopf aufrechtzuerhalten. Der für die Gegendruckregelung konfigurierte Alicat wurde stromabwärts des H2scan-Analysegeräts installiert, um einen konstanten Absolutdruck am Analysegerät aufrechtzuerhalten. Das Hochgeschwindigkeits-Proportional-Regelventil erreicht neue Durchflussraten in nur 50 ms, um sicherzustellen, dass der gewählte Absolutdruck aufrechterhalten wird.
Ergebnis: Stabile Wasserstoffanalysesysteme
Als die H2scan-Ingenieure die Wasserstoffanalysesysteme ihrer Kunden mit Alicats ausstatteten, funktionierten die Analysatoren genauso gut wie im Labor, unabhängig vom barometrischen Druck vor Ort. H2scan spezifiziert nun regelmäßig einen Alicat-Gegendruckregler für ihre HY-OPTIMA-Analysatoren, wenn ihre Kunden Gasströme mit höheren Wasserstoffkonzentrationen überwachen. Da die Alicat-Druckregler mit NeSSI-kompatiblen Durchflusskörpern und einer CSA-Zertifizierung der Klasse 1 Division 2 (ATEX Zone 2) erhältlich sind, integriert H2scan diese Einheiten auch in HY-OPTIMA-Analysensysteme, die auf NeSSI-Substraten aufgebaut sind.
Die native RS-232-Kommunikation dieses "intelligenten" Druckreglers ermöglicht eine Echtzeit-Sollwertsteuerung und Rückmeldung des beobachteten Absolutdrucks. H2scan nutzt die RS-232-Schnittstelle von Alicat auch für die einfache Echtzeit-Aufzeichnung von Drücken während der Kalibrierung von Nicht-Standard-Analysegeräten, die mit höheren Drücken arbeiten oder eine höhere Genauigkeit erfordern. Alicat unterstützt diese einfach zu bedienenden elektronischen Druckregler mit einer lebenslangen Garantie und einfachem Zugang zu unserem Expertenteam von Anwendungstechnikern.
Wie geht es weiter mit H2scan?
Die nächste Generation von H2scan-Analysegeräten wird die Wasserstoffmesswerte automatisch und in Echtzeit an Druckänderungen am Eingang des Analysegeräts anpassen. Zu diesem Zweck benötigt das Analysegerät einen Druckmessumformer, der Echtzeitdaten an den nachgeschalteten elektronischen Druckregler zurückmelden kann. Die PC-Serie von Alicat bietet diese Lösung in einem einzigen Gerät. Der Gegendruckregler ist dem H2scan-Analysegerät unmittelbar nachgeschaltet, und seine native RS-232-Kommunikation ermöglicht eine Echtzeitkommunikation mit dem H2scan-Analysegerät.