การตรวจวัด Trace Oxygen ในก๊าซไนโตรเจนและอาร์กอนที่จุด Cold-Box Outlet ของ ASU

Air Separation Unit (ASU) เป็นระบบที่ใช้แยกอากาศเพื่อผลิตก๊าซอุตสาหกรรมที่มีความบริสุทธิ์สูง เช่น ไนโตรเจน (N₂) และอาร์กอน (Ar) ซึ่งถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ เซมิคอนดักเตอร์ อาหาร ยา และปิโตรเคมี

หนึ่งในตัวชี้วัดคุณภาพที่สำคัญของก๊าซเหล่านี้คือ ปริมาณออกซิเจนตกค้าง (Trace Oxygen) ซึ่งมักกำหนดให้มีค่าไม่เกิน 5 ppm หรือในบางกระบวนการอาจต่ำกว่าระดับ 1 ppm

การตรวจวัดอย่างต่อเนื่องที่จุด Cold-Box Outlet ช่วยยืนยันว่าผลิตภัณฑ์ยังคงมีความบริสุทธิ์ก่อนเข้าสู่ระบบถังเก็บหรือท่อส่ง และช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถตรวจพบความผิดปกติของกระบวนการได้ตั้งแต่ระยะเริ่มต้น

ปัญหาที่พบบ่อยไม่ได้เกิดจากเครื่องวิเคราะห์

หลายครั้งเมื่อค่าการวัดเริ่มคลาดเคลื่อน ผู้ใช้งานมักเข้าใจว่าเครื่องวิเคราะห์มีปัญหา แต่จากประสบการณ์ในงานอุตสาหกรรม สาเหตุส่วนใหญ่กลับเกิดจากองค์ประกอบรอบข้าง เช่น

ระบบเก็บตัวอย่าง (Sampling System) ที่ออกแบบไม่เหมาะสม

การเลือกตำแหน่งเก็บตัวอย่างไม่ถูกต้อง

การสอบเทียบที่ไม่สม่ำเสมอ

อายุการใช้งานของเซนเซอร์ที่ลดลงโดยไม่รู้ตัว

ดังนั้น การออกแบบระบบวิเคราะห์ทั้งหมดจึงมีความสำคัญไม่แพ้ตัวเครื่องวิเคราะห์เอง

ทำไม Fuel Cell Sensor จึงได้รับความนิยม

สำหรับการวัดออกซิเจนระดับ Trace เทคโนโลยี Fuel Cell (Electrochemical Sensor) เป็นหนึ่งในตัวเลือกที่ได้รับการยอมรับอย่างแพร่หลาย เนื่องจากสามารถตรวจวัดได้ถึงระดับ 0.01 ppm มีการตอบสนองรวดเร็ว และแทบไม่ได้รับผลกระทบจากไนโตรเจนหรืออาร์กอน

อย่างไรก็ตาม เซนเซอร์ชนิดนี้มีอายุการใช้งานจำกัด เนื่องจากสารอิเล็กโทรไลต์ภายในจะค่อย ๆ ถูกใช้ไปตามระยะเวลา อีกทั้งการสัมผัสกับอากาศที่มีออกซิเจนสูงระหว่างการหยุดเดินเครื่องยังทำให้อายุการใช้งานลดลงอย่างมาก

ตำแหน่งเก็บตัวอย่างที่เหมาะสม

โดยทั่วไป จุดเก็บตัวอย่างที่เหมาะสมสำหรับการควบคุมคุณภาพก๊าซอยู่ หลัง Dryer ตัวสุดท้าย และก่อน Compressor Discharge

การเลือกตำแหน่งนี้ช่วยลดโอกาสเกิดความคลาดเคลื่อนจากความชื้น การปนเปื้อนจากถังเก็บ หรือการสะสมของก๊าซภายในท่อ

ข้อผิดพลาดที่พบได้บ่อย ได้แก่

เก็บตัวอย่างก่อน Dryer ทำให้ความชื้นรบกวนการวัด

เก็บตัวอย่างหลังถังเก็บ ทำให้แยกสาเหตุของการปนเปื้อนได้ยาก

เก็บตัวอย่างจากท่อที่ไม่มีการไหล (Dead Leg) ทำให้ค่าที่อ่านได้ไม่สะท้อนสภาพจริงของกระบวนการ

การปกป้องเซนเซอร์ช่วยลดต้นทุนในระยะยาว

แม้เซนเซอร์ Fuel Cell จะให้ความแม่นยำสูง แต่การสัมผัสออกซิเจนจากบรรยากาศในช่วง Shutdown หรือ Maintenance สามารถเร่งการเสื่อมสภาพได้อย่างมาก

ปัจจุบันเครื่องวิเคราะห์หลายรุ่นจึงมีระบบป้องกันเซนเซอร์อัตโนมัติ เช่น การตัดเส้นทางก๊าซ (Automatic Gas Isolation) หรือระบบป้องกันเมื่อค่าออกซิเจนเกินช่วงวัด ซึ่งช่วยยืดอายุเซนเซอร์และลดค่าใช้จ่ายในการเปลี่ยนอะไหล่

แนวทางการสอบเทียบ

การวัดระดับ Sub-ppm จำเป็นต้องสอบเทียบด้วยก๊าซมาตรฐานที่ได้รับการรับรอง

อ่ายรายละเอียดแนวทางสอบเทียบได้ที่ Sorsoh