طريقة الاختبار القياسية ASTM D5454-11 لمحتوى بخار الماء في الوقود الغازي باستخدام أجهزة تحليل الرطوبة الإلكترونية

يصف المعيار "طريقة الاختبار القياسية ASTM D5454-11 لمحتوى بخار الماء في الوقود الغازي باستخدام أجهزة تحليل الرطوبة الإلكترونية" التي طورتها الجمعية الأمريكية للاختبار والمواد (ASTM) طريقة اختبار لتحديد محتوى بخار الماء في الوقود الغازي باستخدام أجهزة تحليل الرطوبة الإلكترونية. وتستخدم هذه المحللات عادة خلايا استشعار تعتمد على مستشعرات خماسي أكسيد الفوسفور، أو أكسيد الألومنيوم، أو السيليكون، أو الخلايا من النوع الكهرضغطي، أو التقنيات المعتمدة على الليزر.

ولأغراض هذا المعيار، تنطبق المصطلحات والتعريفات التالية:

• تستخدم الخلية من النوع السعوي الألومنيوم المغطى بأكسيد الألومنيوم كجزء من المكثف. يقوم فيلم أكسيد الألومنيوم العازل بتغيير سعة المكثف وفقًا لبخار الماء الموجود. وعلى عكس خلايا خامس أكسيد الفوسفور، فإن هذا النوع غير خطي في استجابته. إذا تم استخدام السيليكون بدلاً من الألومنيوم، فإن خلية السيليكون توفر استقرارًا محسنًا واستجابة سريعة جدًا.
• تتكون الخلية من النوع الكهربي من سلكين كهربائيين من معادن نبيلة مطليين بخامس أكسيد الفوسفور. يتم تطبيق جهد تحيز على الأقطاب الكهربائية ويتفاعل بخار الماء كيميائيًا، مما ينتج عنه تيار بين الأقطاب الكهربائية يتناسب مع بخار الماء الموجود.
• خلية من النوع الكهرضغطي، يتكون المستشعر من زوج من الأقطاب الكهربائية التي تدعم محول بلوري كوارتز. عندما يتم تطبيق الجهد على المستشعر، يحدث تذبذب مستقر للغاية. تتم تغطية أسطح المستشعر ببوليمر مقاوم للرطوبة. مع تغير كمية الرطوبة الممتصة على البوليمر، يحدث تغير متناسب في تردد التذبذب.
• تتكون خلية نوع الليزر من خلية عينة ذات رأس بصري متصل بأحد طرفيها ومرآة متصلة بالطرف الآخر. يحتوي الرأس البصري على ليزر NIR الذي يصدر الضوء بطول موجي معروف أن جزيئات الماء تمتصه. يتم تركيب جهاز كشف حساس لضوء الطول الموجي NIR بجوار الليزر. يمر الضوء الصادر من الليزر عبر الطرف البعيد ويعود إلى الكاشف الموجود في الرأس البصري. يتم امتصاص جزء من الضوء المنبعث، بما يتناسب مع جزيئات الماء الموجودة، عندما يمر الضوء عبر خلية العينة ويعود إلى الكاشف.
• عادةً ما يكون محتوى الماء عبارة عن نقطة الندى عند الضغط الجوي ويتم قياسه بالدرجات فهرنهايت أو مئوية أو رطل/مليون قدم مكعب قياسي، يتم التعبير عنها من حيث . يتم استخدام المصطلح الأخير في طريقة الاختبار هذه لأنه وحدة القراءة المعتادة للمحللين الإلكترونيين. يعادل رطل واحد لكل مليون قدم مكعب قياسي 21,1 جزء في المليون أو 16,1 ملجم/م3 من بخار الماء من حيث الحجم. يجب أن تغطي أجهزة التحليل نطاقًا يتراوح بين 0,1 إلى 50 رطلاً لكل مليون قدم مكعب قياسي.
• نقطة الندى المائي هي درجة الحرارة التي يبدأ عندها الماء السائل بالتكثف من بخار الماء الموجود (عند ضغط محدد). يتم تضمين مخططات نقاط الندى مقابل الضغط ومحتوى الماء في "طريقة الاختبار القياسية ASTM D1142-95 لمحتوى بخار الماء في الوقود الغازي عن طريق قياس درجة حرارة نقطة الندى".

يعد محتوى الماء في غاز الوقود العامل الأكثر أهمية الذي يؤثر على التآكل الداخلي. تتشكل الهيدراتات، وهي عبارة عن مزيج شبه صلب من الهيدروكربونات والماء، في ظل ظروف مواتية مما يتسبب في حدوث مشاكل تشغيلية خطيرة. تنخفض قيمة تسخين الوقود مع تركيز الماء. ولهذا السبب، يتم قياس مستويات تركيز المياه في أنظمة الغاز الطبيعي بشكل متكرر. تتراوح مواصفات خط الأنابيب الشائعة بين 4 إلى 7 أرطال لكل مليون قدم مكعب قياسي. تصف طريقة الاختبار هذه قياس محتوى بخار الماء باستخدام أجهزة إلكترونية ذات قراءة مباشرة.

جهاز تحليل الرطوبة هو جهاز يحدد محتوى الرطوبة من خلال الخسارة في طريقة التجفيف ويتكون من وحدة وزن وتسخين هالوجين. فهو مناسب لمراقبة الجودة واحتياجات الإنتاج في الصناعات الغذائية والدوائية والكيميائية وغيرها.

وبشكل عام، تتضمن العقود التي تحكم نقل الغاز الطبيعي عبر خطوط الأنابيب مواصفات تحدد الحد الأقصى المسموح به لتركيز بخار الماء. يمكن أن يؤدي بخار الماء الزائد إلى ظروف تآكلية وإتلاف خطوط الأنابيب والمعدات. ويمكنه أيضًا أن يتكثف ويتجمد أو يشكل هيدرات الميثان ويسبب الانسدادات. يؤثر محتوى بخار الماء أيضًا على القيمة الحرارية للغاز الطبيعي وبالتالي يؤثر على جودة الغاز. تسمح طريقة الاختبار هذه بتحديد محتوى الماء في الغاز الطبيعي.

إذا كان هناك رسم بياني مقبول يظهر تغير محتوى بخار الماء مع درجات حرارة التشبع أو نقطة الندى المائي على نطاق ضغط مناسب للغاز قيد الاختبار، فيمكن حساب محتوى بخار الماء مباشرة باستخدام درجة حرارة نقطة الندى المائي المرصودة والضغط الذي يتم عنده إجراء التحديد.

من بين العديد من دراسات الاختبار والقياس والتحليل والتقييم التي قدمتها مؤسستنا للشركات في مختلف القطاعات، فإنها تقدم أيضًا خدمات الاختبار المحددة في المعيار "طريقة الاختبار القياسية ASTM D5454-11 لمحتوى بخار الماء في الوقود الغازي باستخدام أجهزة تحليل الرطوبة الإلكترونية" مع موظفيها المدربين والخبراء والمعدات التكنولوجية المتقدمة.