حاسبة نسبة تسرب مسخن الهواء (APH)
تحسب تقريبياً نسبة تسرب APH باستخدام O₂ أو CO₂ أو نسبة معدل التدفق أو مقارنة O₂ للجانبين A/B. في طريقتي O₂ و CO₂، يؤخذ معامل التصحيح الافتراضي كـ 0.9؛ ويمكن للمستخدم تغيير هذا المعامل إذا رغب في ذلك.
ما يُسمى بتسرب APH (مسخن الهواء) هو في الغالب تسرب التدفق المضغوط من جانب الهواء إلى جانب غاز المداخن. في مسخنات الهواء المتجددة، خاصة الأنواع الدوارة من نوع Ljungström، هذه حالة غير معروفة. أثناء دوران الدوار، يمر غاز المداخن الساخن من جانب وهواء الاحتراق من الجانب الآخر. بينهما عناصر الختم، الألواح القطاعية، الفجوات الشعاعية والمحورية. مع زيادة ساعات التشغيل، تتغير هذه الفجوات. أحيانًا يفلت الضبط، أحيانًا تتآكل عناصر الختم، وأحيانًا تظهر ظروف الحمل القياس أسوأ مما هي عليه.
تُستخدم هذه الأداة الحسابية لتقدير نسبة التسرب تقريبًا من خلال النظر في قيم O₂ أو CO₂ عند مدخل ومخرج APH. إذا كان تدفق هواء التسرب وتدفق غاز المداخن معروفين مباشرة، يمكن أيضًا استخدام طريقة التدفق. في الأنظمة ذات الجانبين A وB (مسخنان هواء متوازيان)، يمكن مقارنة الجانبين بشكل منفصل. وهكذا، بدلاً من سؤال "هل هناك تسرب؟"، نقترب من سؤال "أي جانب يبدو أكثر إشكالية؟".
المعادل الميداني لتسرب APH
يبدو الهواء المتسرب من ختم APH كتفصيل صغير في أداء المرجل، لكن تأثيره محسوس في عدة أماكن. عندما يختلط هواء إضافي مع غاز المداخن، يرتفع O₂ عند مخرج APH، بينما يخفف CO₂ أي تنخفض نسبته. يضطر مروحة السحب المستحث (ID Fan) إلى نقل حجم أكبر. تتغير السرعات في جانب غاز المداخن. عند حساب الكفاءة، يمكن تفسير قيم الأكسجين المقاسة بشكل مختلف.
إذا ظهر على شاشة DCS أن O₂ بعد APH أعلى منه قبل APH، فإن أحد الشكوك الأولى هو تسرب هواء APH. بالطبع، لا يصح التشخيص المباشر. قد يكون خط العينة يتسرب، أو قد انحرف معايرة المحلل، أو قد تغير الحمل مؤخرًا. لكن إذا ظهرت زيادة O₂ بشكل منتظم ومتكرر، فيجب النظر إلى جانب APH.
بالنسبة لجانب CO₂، هناك منطق مماثل. نظرًا لأن خليط الهواء يخفف غاز المداخن، تنخفض قيمة CO₂ عند مخرج APH. بعض المشغلين يعتمدون على O₂، والبعض الآخر يقوم بفحص متقاطع مع CO₂. رؤيتهما معًا غالبًا ما يكون أكثر راحة؛ إذا كان أحدهما لا يتوافق مع الآخر، يتم الشك في القياس أولاً.
تصور اتجاه التدفق بصريًا
لنتخيل مقطعًا عرضيًا بسيطًا. من جانب، يدخل غاز المداخن الساخن إلى APH، ويطلق حرارته لعناصر الدوار، ثم يخرج. من الجانب الآخر، يأتي هواء الاحتراق البارد، ويسخن ويتجه إلى المرجل. عندما يكون الضغط في جانب الهواء أعلى، يميل إلى التسرب إلى جانب غاز المداخن من أي فراغ يجده.
## القياسات وإدخال البيانات
في الآلة الحاسبة، يجب أولاً اختيار الطريقة. إذا تم اختيار طريقة O₂، يتم إدخال قيم O₂ عند مدخل APH و O₂ عند مخرج APH. إذا تم اختيار طريقة CO₂، تستخدم قيم CO₂ لنفس النقاط. في طريقة التدفق، يلزم تدفق هواء التسرب وتدفق غاز المداخن. في المقارنة A/B، يتم كتابة قيم O₂ للمدخل والمخرج بشكل منفصل للجانب A والجانب B.
أهم نقطة هنا هي أساس القياس. إذا كانت قيمة O₂ عند المدخل على أساس جاف وقيمة O₂ عند المخرج على أساس رطب، فإن النتيجة ستكون غير دقيقة فنياً. نفس الشيء ينطبق على CO₂. الآلة الحاسبة لا تقوم بالتحويل التلقائي بين الأساس الجاف والرطب؛ يجب إدخال كلا الجانبين على نفس الأساس الذي تم القياس به. قد يبدو هذا التحذير مملاً، لكنه أحد أكثر الأمور التي تفسد النتائج في الميدان.
أمر آخر هو توقيت القياس. يجب أن تمثل قيم مدخل ومخرج APH نفس ظروف التشغيل. ليس من الجيد حساب التسرب بقيم مأخوذة أثناء تغير حمل المرجل، أو تغير قيمة O₂، أو تحرك مخمد المروحة. رؤية قيم مستقرة لبضع دقائق أكثر أماناً من لقطة شاشة لحظية واحدة.
### معامل التصحيح
في طريقتي O₂ و CO₂، يأتي معامل التصحيح بشكل افتراضي بقيمة 0.9. يمكن اعتبار هذا المعامل كعامل تصحيح يستخدم في الحسابات الميدانية العملية. يمكنك تغييره حسب إجراءات المنشأة، أو ملاحظات الاختبار، أو طريقة القبول الخاصة بك.
المهم هنا هو عدم "تجميل" النتيجة بالمعامل. إذا كان الإجراء ينص على 0.9، فيستخدم 0.9. إذا تم تعريف قيمة أخرى، يتم إدخالها. في أي حساب سيتم الإبلاغ عنه، يجب كتابة بوضوح أي افتراض تم اختيار المعامل بناءً عليه.
## طرق الحساب
طريقة O₂ هي الفحص السريع الأكثر استخداماً. منطقها كالتالي: إذا زاد O₂ عند مخرج APH مقارنة بالمدخل، يمكن ربط هذه الزيادة بتأثير هواء التسرب. في الحساب، يتم اعتبار نسبة الأكسجين في الهواء عملياً 21.
يُقرأ حساب O₂ بالشكل التالي:formula
$$\text{نسبة التسرب} = \frac{O_{2,\text{مخرج}} - O_{2,\text{مدخل}}}{21 - O_{2,\text{مخرج}}} \times \text{معامل التصحيح} \times 100$$
O₂ مخرج = نسبة الأكسجين عند مخرج APH
O₂ مدخل = نسبة الأكسجين عند مدخل APH
معامل التصحيح = معامل التصحيح حسب الإجراء (الافتراضي 0.9)
21 = النسبة التقريبية المقبولة للأكسجين في الهواء
على سبيل المثال، لنفترض أن قيمة O₂ عند مدخل APH هي 2.8%، وعند المخرج 5.7%، ومعامل التصحيح 0.9. الفرق في O₂ هو 2.9 نقطة. الحساب: \( \frac{2{,}9}{21 - 5{,}7} \times 0{,}9 \times 100 \)
. النتيجة تقريباً `%17.06`.
لا يمكننا القول إن هذه القيمة وحدها تعني "هذا الجزء معطل". لكن من المعقول جداً القول إنه يجب فحص الختم في جانب APH.
### طريقة CO₂
في طريقة CO₂، تستخدم قيم CO₂ عند المدخل والمخرج. نظراً لأن خليط الهواء يخفف CO₂، تنخفض قيمة CO₂ عند مخرج APH. يتم الحساب بنسبة هذا الانخفاض إلى قيمة CO₂ عند المخرج.
حساب CO₂:formula
$$\text{نسبة التسرب} = \frac{CO_{2,\text{مدخل}} - CO_{2,\text{مخرج}}}{CO_{2,\text{مخرج}}} \times \text{معامل التصحيح} \times 100$$
CO₂ مدخل = نسبة ثاني أكسيد الكربون عند مدخل APH
CO₂ مخرج = نسبة ثاني أكسيد الكربون عند مخرج APH
معامل التصحيح = معامل التصحيح حسب الإجراء (الافتراضي 0.9)
```
على سبيل المثال، إذا كان CO₂ عند المدخل 14%، وعند المخرج 12%، ومعامل التصحيح 0.9، يكون الحساب \( \frac{2}{12} \times 0{,}9 \times 100 \) والنسبة %15.
إذا أعطت طريقة O₂ نتيجة حوالي 17% وطريقة CO₂ حوالي 15%، يمكن اعتبار هاتين القيمتين متقاربتين. ولكن إذا كانت إحداهما 5% والأخرى 25%، فيجب النظر إلى نظام أخذ العينات قبل إلقاء اللوم على الآلة الحاسبة. قد يكون هناك تكثف أو تسرب أو انحراف في المعايرة أو نقطة أخذ عينات خاطئة في خط المحلل.
طريقة التدفق
تبدو طريقة التدفق أكثر مباشرة: تقسم تدفق هواء التسرب على تدفق غاز المداخن، ثم تحول إلى نسبة مئوية. إذا كان تدفق هواء التسرب 10 وتدفق غاز المداخن 100، تكون النسبة %10.
لكن هنا موضوع الوحدات مهم. يجب أن يكون كلا التدفقين على نفس الأساس. إذا كان كلاهما بـ Nm³/h فلا مشكلة، ولكن إذا كان أحدهما بـ kg/h والآخر بـ m³/h، فلا يمكن إجراء النسبة مباشرة. تدخل تصحيحات درجة الحرارة والضغط والكثافة في الأمر. على الورق، طريقة التدفق هي الأقصر؛ في الممارسة، الحصول على بيانات تدفق جيدة هو أحياناً الأصعب.
مقارنة A/B O₂
مقارنة A/B مفيدة بشكل خاص في ترتيبات APH ذات الجانبين. أحياناً لا ينبه معدل التسرب الكلي وحده، لكن أحد الجانبين يعمل بشكل أسوأ بشكل ملحوظ. هذا الاختلاف يعطي فريق الصيانة مؤشراً جيداً.
على سبيل المثال، لنفترض أن في الجانب A، O₂ عند المدخل 2.8%، وعند المخرج 5.7%. في الجانب B، O₂ عند المدخل أيضاً 2.8%، وعند المخرج 4.5%. بمعامل تصحيح 0.9، الجانب A يعطي تقريباً %17.06، والجانب B يعطي تقريباً %9.27. الفرق %7.79.
مع هذا الفرق، يدخل في قائمة الفحص: الختم الشعاعي، الختم المحوري، ضبط اللوحة القطاعية، فجوة الدوار، أو التسريبات المحلية في القناة للجانب A. قول "الجانب A معطل بالتأكيد" سيكون قاسياً جداً؛ لكن الجانب A يستحق نظرة أقرب.
تفسير النتائج
إذا كانت نسبة التسرب منخفضة، يعتبر مسخن الهواء أكثر صحة. كلما زادت القيمة، يمكن أن يتأثر حمل المروحة، تدفق غاز المداخن، فقدان الحرارة، وتفسيرات القياس. ومع ذلك، ليس من الصواب اتخاذ قرار نهائي بقيمة مئوية واحدة. يمكن أن يتصرف نفس APH بشكل مختلف عند أحمال مختلفة. يمكن أن يتغير ضبط الختم في الحالة الساخنة والباردة. يمكن أن يؤثر تشوه الدوار أو تراكم الرماد على القياس.
لذلك، يجب قراءة النتيجة كإشارة وليس كتشخيص. النهج الميداني الجيد عادة ما يكون كالتالي: أولاً تأكد من القياس، ثم خذه مرة أخرى في نفس الظروف، ثم قارن مع O₂ و CO₂ إن أمكن، وأخيراً انتقل إلى الفحص الميكانيكي. إذا لم يكن القياس صحيحاً، سيدخل الفريق الميكانيكي إلى APH دون داع؛ لا أحد يريد ذلك.
ما هي القيمة التي تعتبر عالية؟
لا توجد إجابة واحدة لهذا السؤال. نوع APH، تصميم المرجل، حمل التشغيل، وقيم القبول من الشركة المصنعة مهمة. ومع ذلك، عملياً كلما زادت نسبة التسرب، زاد مستوى الانتباه. لذلك، يجب قراءة ملاحظة التقييم في الآلة الحاسبة ليس كمعيار قبول نهائي، بل كتنبيه ميداني سريع.
على سبيل المثال، لا يتم تقييم قيمة حوالي 5% وقيمة حوالي 17% في نفس الجملة. عند رؤية 17%، من المنطقي التوجه إلى تكرار القياس، والفرق بين A/B، وفحص الختم. لكن يجب تفسير ذلك مع إجراءات التشغيل.
إذا تباعدت نتائج O₂ و CO₂
إذا أعطت طريقتي O₂ و CO₂ نتائج مختلفة جداً، يجب أن يكون الشك الأول في جانب القياس. قد يكون الأساس الجاف/الرطب مختلطاً. قد لا تكون قياسات المدخل والمخرج مأخوذة في نفس الوقت. قد يكون أحد المحللين منحرفاً. قد يكون مسبار العينة في نقطة ذات تمثيل ضعيف داخل القناة.
في مثل هذه الحالة، قبل مناقشة نتيجة الحساب، يجب مناقشة سلسلة القياس. في حساب تسرب APH، جودة البيانات تزن أكثر من الصيغة.
ملاحظات استخدام مختصرة
في حساب O₂، يجب اعتبار القيمة 21 كافتراض عملي لنسبة الأكسجين في الهواء. في بعض المصادر تظهر 20.9؛ يمكن مناقشة هذا الاختلاف في الاختبارات الدقيقة. صيغة O₂ في هذه الآلة الحاسبة تعمل بافتراض 21. المهم هو استخدام نفس الافتراض بشكل متسق وذكره في التقرير.
يجب عدم الخلط بين الأساس الجاف والأساس الرطب. أعرف أن هذه النقطة تبدو مكررة، لكنها حقاً أكثر مصدر للأخطاء في حساب تسرب APH. إذا كان جهاز القياس يعطي أساساً جافاً، يجب إدخال قيم المدخل والمخرج على أساس جاف. إذا كان أساساً رطباً، فيجب أن يكون كلاهما على أساس رطب.
إذا ظهر التسرب مرتفعاً، يتم فحص البيانات أولاً. هل نقطة القياس صحيحة؟ هل المحلل معاير؟ هل الحمل مستقر؟ هل تمثل قيم O₂ و CO₂ نفس الفترة الزمنية؟ إذا كانت هذه الأمور نظيفة، ينتقل إلى الفحص الميكانيكي. ضبط الختم، فجوات الدوار، الألواح القطاعية، توصيلات القناة، واحتمالات التسرب المحلي يتم فحصها بالترتيب.
باختصار، حساب نسبة تسرب APH ليس مجرد إنتاج نسبة مئوية من بضعة أرقام. الصيغة سريعة؛ الجهد الحقيقي هو التأكد من أن القياس موثوق. عند استخدامها مع بيانات صحيحة، فإنها تعطي فريق الصيانة اتجاهاً واضحاً إلى حد ما: هل هناك تسرب عام، أم أن أحد الجانبين A/B يبدو أكثر إشكالية؟