Genellikle ısıl işlem fırınları, enerji santralleri, çimento fabrikaları gibi endüstriyel uygulamalarda kullanılan, bir ortamın oksijen konsantrasyonunu ölçmeye yarayan bir sensördür. Bu cihaz, fırın atmosferi veya yanma süreçleri gibi ortamlardaki oksijen seviyesini izleyerek kontrol sistemlerine bilgi sağlar.
Oksijen Probunun Çalışma Prensibi
Oksijen probları, genellikle elektrokimyasal sensör teknolojisi kullanır ve şu şekilde çalışır:
Probun içinde zirkonyum dioksit (ZrO₂) gibi bir yarı iletken malzeme bulunur. Bu malzeme, yüksek sıcaklıklarda iyonik iletkenlik özelliği kazanır.
Probun içi referans olarak saf bir oksijen veya sabit bir oksijen seviyesi (ısıl işlem fırınlarında çoğunlukla hava) ile doludur. Dışı ise ölçülecek gaz atmosferine (fırın) maruz kalır.
Hava tarafındaki oksijenin fırın tarafına taşınması, bir voltaj potansiyeli oluşturur.
Bu voltaj, Nernst denklemi ile hesaplanarak oksijen seviyesi ölçülür.
Isıl işlem fırınlarında ise bu voltaj potansiyeli ve sıcaklık bilgisi bir kontrolöre iletilir. Kontrolör, bu sinyalleri, çelikte karbon içeriğini değiştirme veya koruma yeteneğine sahip olan bir fırın atmosferinin bu kapasitesini ölçen bir değer olan karbon potansiyelini hesaplar.
Oksijen Probu ile Karbon Potansiyelinin Hesaplanması
Oksijen probundan gelen sinyallerin karbon potansiyeline dönüştürülmesi şu iki varsayıma dayanır:
Probun hava tarafında oksijen kısmi basıncının (P₀₂) her zaman %21 olduğu varsayılır.
Fırın atmosferindeki CO içeriğinin %20 olduğu kabul edilir.
Her iki varsayım da endotermik atmosferde çalışan ve düzgün işleyen bir prob için makul kabul edilir. Ancak, azot-metanol sistemlerinde, ikinci varsayımın doğrulanması ve gerektiğinde düzeltilmesi önemlidir.
Oksijen Probunun Özellikleri
Yüksek Sıcaklık Dayanımı: Çoğu prob, 600°C üzerindeki sıcaklıklarda çalışabilir.
Hassasiyet: Atmosferdeki oksijen miktarını ppm seviyesinde ölçebilir.
Dayanıklılık: Yüksek sıcaklık, korozyon ve aşınma gibi zorlu koşullara dayanıklıdır.
Hızlı Tepki Süresi: Oksijen seviyesindeki değişikliklere hızlı tepki verir.
Isıl işlem fırınlarında kullanılan oksijen problarında karşılaşılan başlıca hatalar şunlardır:
Sensör Arızaları
Yaşlanma veya Aşınma: Probların kullanım ömrü boyunca zirkonyum dioksit gibi seramik sensörler zamanla aşınabilir veya özelliklerini kaybedebilir.
Termal Şok: Hızlı sıcaklık değişimleri probun seramik yapısında çatlamalara yol açabilir.
İletkenlik Kaybı: Sensörler zamanla yanlış ölçüm yapmaya başlayabilir ve düzenli olarak kontrol edilmeleri gerekir.
Kimyasal Kirlilik
Gazların Kontaminasyonu: Fırın atmosferindeki yağ, karbon veya diğer kimyasal buharlar sensör yüzeyinde birikerek ölçüm hassasiyetini düşürebilir. Sementasyon atmosferlerinde kısmı sementasyon yapmak için parça yüzüne sürülen boyalar bunlar içinde en zararlısıdır.
Oksitlenme: Probun temas ettiği atmosferde oluşan kimyasal reaksiyonlar ölçüm doğruluğunu etkileyebilir.
Montaj ve Yerleşim Hataları
Yanlış Konumlandırma: Probun fırın içindeki stratejik olmayan bir yere yerleştirilmesi, oksijen dağılımının doğru ölçülememesine neden olabilir. Ayrıca fırın sıcaklığı ile probun bulunduğu yerin sıcaklığı arasında da fark varsa yanlış sonuçlar elde edilir.
Yetersiz Sızdırmazlık: Probun bağlantı noktalarındaki sızdırmazlık eksiklikleri, referans havası ile ortam gazlarının karışmasına ve yanlış ölçüm yapılmasına yol açabilir.
Elektriksel Problemler
Kablo Hasarları: Prob ile kontrol sistemi arasındaki bağlantı kablolarında yaşanan hasarlar, sinyal iletiminde sorunlara neden olabilir.
Parazit Etkisi: Çevresel elektriksel parazitler ölçüm sinyalini bozabilir.
Atmosferik Uygunsuzluklar
Uygunsuz Gaz Karışımı: Fırında kullanılan atmosfer gazlarının doğru oranlarda olmaması probun ölçüm doğruluğunu etkiler.
Karbon Potansiyeli Dengesizlikleri: Fırında karbon potansiyelinin dalgalanması oksijen ölçüm hassasiyetini düşürebilir.
Bakım Eksiklikleri
Düzenli Temizlik İhmal Edilmesi: Prob yüzeyindeki birikintilerin (kurum) temizlenmemesi, ölçüm doğruluğunu azaltabilir. Karbon yakmanın yapılmaması veya etkin olmaması.
Fırın İçindeki Türbülans ve Gaz Akışı Sorunları
Eşit Dağılım Olmaması: Fırın atmosferinde proses gazlarının (oksijenin) homojen dağılmaması, probun farklı noktalarda yanlış ölçüm yapmasına sebep olabilir.
BDİ Metal size nasıl yardımcı olabilir?
Konusunda lider oksijen probu üreticisi UPC Marathon ürünlerinden uygulamanıza ve fırın sisteminize en uygun probu sizinle birlikte seçebilir ve tedariğini sağlar. Oksijen probu ölçüm hattınızın doğruluğunu kontrol edebilir, probunuzun sağlığı hakkında bilgi verebilir.
Comments