ความแม่นยำและถูกต้องของการวัดออกซิเจนในเครื่องวัดประสิทธิภาพการเผาไหม้
ACCURACY OF OXYGEN SENSOR EMPLOYED IN COMBUSTION ANALYZER
มีหลายท่านสงสัยในความถูกต้องแม่นยำของการวัดออกซิเจน หรือออกซิเจนเซนเซอร์ที่ใช้ในเครื่องวัดประสิทธิภาพการเผาไหม้ของเครื่อง combustion analyzer รุ่น E500 ถ้าเราว่ากันตามสเป็กเครื่อง และการออกแบบ ค่าความแม่นยำของเซนเซอร์ของเราอยู่ที่ +/- 0.2% of reading ซึ่งในความหมายคือ +/- 0.2% ของค่าที่อ่านได้ ยกตัวอย่างเช่น ถ้าค่าที่อ่านได้จากเครื่องวัดคือ 1% ค่าออกซิเจนที่มีอยู่จริงควรอยู่ระหว่าง 0.998% ถึง 1.002%
ค่าความแม่นยำนี้อยู่บนพื้นฐานของการวัดแบบแห้ง (dry oxygen) เพราะเครื่องวัดออกซิเจนของ Enerac ที่ใช้สำหรับวัด Combustion / Emission นั้นถูกปรับตั้งมาโดยใช้ออกซิเจนทืมีอยู่ในชั้นบรรยากาศเป็นตัวเทียบ ซึ่งก็คือออกซิเจนในสภาพแห้งนั่นเอง
การเทียบการวัดออกซิเจนแบบนี้ กับการวัดออกซิเจนแบบเปียก (wet oxygen) ซึ่งหลายท่านอาจเคยได้ยินเรื่องการวัดแบบ in-situ ซึ่งคือการใช้หัววัดสอดเข้าไปในปล่อง หรือท่อ (Stack) โดยตรง ซึ่งสภาวะของอากาศลักษณะนี้คือมีความร้อนสูงกว่าบรรยากาศปกติ และมีความชื้นสูง เราคงเคยได้ยินการใช้เซนเซอร์ชนิด in-situ zirconium oxide ซึ่งต้องอยู่ในสภาวะร้อนจึงจะทำงานได้ แต่สิ่งที่ต้องนำมาคิดประกอบคืออากาศในปล่องจะมีความชื้นปะปนอยู่ ซึ่งในเครื่องวิเคราะห์แบบ Extractive จะมีระบบดักความชื้น (conditioning system) ที่ทำหน้าที่ดักความชื้นออก ให้เหลือแต่เนื้อแก๊สล้วนๆ นำเข้ามาวัด เครื่องวัดแบบ portable ก็เช่นกัน (แต่ใช้วิธีกำจัดความชื้นแตกต่างกัน) แต่การวัดแบบใช้เซนเซอร์ in-situ นั้นเป็นการวัดแบบ wet oxygen ซึ่งในบางกรณี ความชื้นที่มีปะปนอยู่ในปล่องระบาย อาจสูงถึง 20% ซึ่งในความหมายก็คือ การมีโมเลกุลของออกซิเจนเพิ่มขึ้นมาอีก 1 ใน 5 ของออกซิเจนทีมีอยู่จริง
ออกซิเจนที่เกิดจากความชื้นในปล่องระบายที่เพิ่มเข้ามานี้ เมื่อนำมาคำนวนในอัตราส่วน ก็อาจจะแตกต่างกับออกซิเจนที่วัด หลังจากมีการดักความชื้นออกแล้วอยู่ประมาณ 1% ยิ่งเมื่อเราพิจารณาจากการตั้งค่าเครื่อง เครื่องวัดแบบ portable จะนิยมใช้การดูดอากาศเข้ามาปรับค่าออกซิเจน ซึ่งออกซิเจนในบรรยากาศจะมีค่าความเข้มข้นอยู่ที่ 20.945% เมื่อเครื่องดูดเอาอากาศนี้เข้ามาอ่าน ก็จะปรับตัวเองให้เป็น 20.9% ถือเป็นการ calibrate โดยสมบูรณ์ แต่เมื่อบรรยากาศบริเวณที่เครื่องตั้งอยู่ มีความร้อนสูง ความชื้นสัมพัทสูง ปริมาณออกซิเจนจริงอาจจะมีเพียง 20.2% ซึ่งเมื่อเรา calibrate เครื่องที่สภาวะนี้เข้าไปที่ 20.9% เครื่องก็มีแนวโน้มที่จะอ่านค่าสูงกว่าความเป็นจริง ดังนั้น.. เพื่อความถูกต้อง แม่นยำ เราแนะนำให้ผ่านอากาศตัวอย่างไปยังเครื่องกรอง เช่น silica gel หรือ charcoal เพื่อกำจัดความชื้นก่อนการ calibrate ทุกครั้ง
The E500 accuracy for oxygen is plus or minus 0.2 percentage points. However, when comparing the E500 readings with zirconium oxide in situ analyzers keep in mind that there is a substantial fraction of water vapor in the stack which is removed by the conditioning system of an extractive analyzer, such as the E500, This results in a higher oxygen reading for the ENERAC than for an in situ analyzer. Since the water vapor in the stack can be as high as 20% of the total gas, the difference between the readings can be as high as 1.0 percentage points.There is also one other point to consider. At the end of its AUTO ZERO period the E500 calibrates its oxygen reading to 20.9%. This is the concentration of oxygen in a DRY air (i.e. relative humidity near zero). However, if the ambient temperature is high and the realtive humidity also high the concentration of oxygen in the ambient air may be as low as 20.2%. Under these circumstances the E500 calibrating at 20.9% will tend to read proportionally high. To obtain an accurate calibration of the E500, introduce the ambient air through an air purifier that typically consists of a desiccant, such as silica gel, to remove the water vapor and activated charcoal to remove gaseous contaminants.
