ULTRAMAT 23 气体分析仪.doc

第三章ULTRAMAT 23 气体分析仪第一节 概 述1.0 介绍ULTRAMAT 23 气体分析仪一次能够测量四种气体组分：最多可测量三种红外敏感气体，例如：CO、CO2、NO、SO2、CH4、R22（氟里昂CHCIF2）以及采用电化学氧气测量单元测量O2。ULTRAMAT 23 气体分析仪可应用于烟气排放监测系统以及过程与安全监测。其信号输送灰控室CRT上。图3-1 ULTRAMAT 23 气体分析仪1.1气体分析仪的测量原理ULTRAMAT 23使用了两个相互独立并可选择的测量原理。 红外气体测量：这种光谱方法是以对非分散性IR辐射的吸收为基础的。测量相关波段红外线的衰减幅度即可测量相应气体的浓度。图3-2 红外通道的操作模式 氧含量测量：氧气传感器是根据一个燃料池的工作原理来工作的。氧气在阴极与电解液的分界面被转换成电流，并且所产生的电流与氧气的浓度成正比。图3-3氧气测量单元的操作模式1.2 特征 可对分析以进行简单快速地编程和调试 由于使用了环境空气（对于不带氧传感器，也可以用N2）进行自动标定，所以分析仪实际可做到免维护，且在自标定过程中，零点和线性度也都得到标定。 根据实际应用，每12个月才需用标定气标定一次 大屏幕且带有背光灯的LCD显示测量值；通过菜单操作实现编程输入、功能测试和标定 在规定的范围内，每种组分可有两个量程；所有量程都是线性的。自动切换量程带有量程识别功能 自动校正大气压力的波动 气体流量监测；当流量1L/min发出低流量报警信号 维护请求报警 可为每种组分的上下限报警任意设置上下限 用于开启/停止样气泵、触发自标定和让几个设备同步的三个二进制输入 用于故障、维护请求、维护切换、设置极限、量程识别以及外部电磁阀的八个继电器输出可自由配置 四个电气隔离的模拟量输入RS 485为基本配置，可选：RS232转换器 通过PROFIBUS-DP/PA 接口接入网络 作为服务和维护工具的SIPROM GA 软件 八个附加的继电器输出（可选） 八个附加的二进制输出（可选）1.3 技术规范1.3.1技术数据表3-1常用的技术数据测量组分 最多4个组分，其中三种红外敏感组分外加氧含量模拟量输出 最多4个，浮空，0/2/4-20mA，线性化负载750特点 线性化显示带LED背光及对比度可调的LCD，有各种功能键，80个字符（4行/每行20个字符）EMC抗干扰（电磁兼容性）满足NAMUR NE21（05/93）或者EN50081-1，EN50082-2 中的标准要求使用位置前面面板垂直继电器输出8个，用于例如：故障，维护请求，设置极限，功能检测，最大负载AC/DC 24V/1A1，8个附加的输出（可选）二进制输入 3个，用于例如：开启/停止泵，触发自标定和让几个设备同步，8个附加的输入（可选）串行接口RS485预热时间 大约5min2）自标定功能自动对分析仪进行标定，循环时间可调（从0（1）24 小时）便携式分析仪（HxWxD）170mm465mm392mm框架19，4个标准高度单元=177mm483mm重量大约10kg电源电源AC 100V，10%/15%，50HzAC 120V，10%/15%，50HzAC 200V，10%/15%，50HzAC 230V，10%/15%，50HzAC 100V，10%/15%，60HzAC 120V，10%/15%，60HzAC 230V，10%/15%，60Hz功率大约60VA气体入口条件样气压力绝压0.5-1.5bar3）样气流量66120L/h（1.22L/min）样气温度050样气湿度90% RH4，无凝液环境条件允许的环境温度储存和运输过程中：30 to70 C操作时：5 to45 C允许的湿度储存和运输过程中：年平均90%RH2允许的压力变化范围7001200mbar1.3.2红外测量的技术数据干扰变量有自标定的迁移可忽略无自标定的迁移最小量程的2%/温度自标定循环时间为3h 时，每变化10K 时，最大误差为铭牌上最小量程的2%大气压力 压力改变1%时，量程的0.2%，通过内部压力传感器校正电源变化10%时，输出信号范围的0.1%电源频率频率变化5%时，满量程值的2%电磁场 10V/m，80%振幅调节，最小量程的1%10kHz-500kHz 最小量程的2%显示延迟（90%时间）取决于死时间和所选择的衰减衰减（电气时间常数）可选范围: 099s输出信号的噪音 铭牌上最小量程的1%显示分辨率取决于所选择的量程；小数点后的数字位数可以选择输出信号的分辨率 输出信号范围的0.1%特性 线性化线性化误差在最大量程中：满量程值的1%在最小量程中：满量程值的2%重复性 最小量程的1%1.3.3氧气测量的技术数据量程05%或者025% O2，参数可以设定干扰变量有自标定的迁移可忽略无自标定的迁移暴露于空气中，典型值为1% O2/年温度 0.5 % O2/20K, 以20C 的测量值为基准大气压力压力改变1%时，测量值的0.2%辅助气以%表示的NH3 量程会减少仪器寿命典型的燃烧废气 干扰0.05% O2输出信号的噪音满量程值的0.05% O2显示延迟（90%时间）取决于死时间和所选择的衰减，但是，当流量大约为1L/min 时，不可以30s显示分辨率 满量程值的0.2%输出信号的分辨率 输出信号范围的0.2%使用寿命 测量21% O2 时，大约为2 年重复性 0.05% O21.4 结构1.4.1显示屏和输入面板图3-4 由显示屏和小键盘构成的输入面板显示为有背景灯照亮的液晶显示屏，它有4行，每行20个字符（58点矩阵）并由薄膜覆盖。显示中一行会显示一个测量组分。行显示从左到右：测量值、单位和组分名称。每行的最后两个位置是用来显示某些分析仪状态的。它们的含意如下： M：维护请求 F：有故障 L：超过极限 ! ：故障已被记录在日志中并且不再存在 R：遥控控制 C：功能控制（分析仪被解码，或者通过RS485 串行接口来连接，或者自标定，或者大约在预热模式进行到第30 分钟时） P：泵在运行 U：未编码1.4.1内部气路图3-5内部气路1、 样气/标定气的入口 2、 自标定气/零气的入口或样气/标定气的入口（通道2）3、 机壳吹扫入口/斩波器吹扫4、 气体出口5、 膜式安全过滤器6、 电磁阀7、 样气泵8、 流量计9、 压力开关10、 取样单元 11、 氧气测量单元 12、 限流器 13、 凝液罐 14、 凝液罐 15、 红外测量单元 16、 带过滤器的凝液罐 17、 气体出口 18、 气体出口（通道2） 第二节 安 装 选择一个尽可能没有振动的安装地点。在操作过程中，必须要确保分析仪的环境温度保持在允许环境温度范围内。 如果要将ULTRAMAT 23安装在一个机柜内或台式机架上，那么它就必须要放在支撑滑轨上。只将分析仪前面的安装螺丝锁住是不够的，因为分析仪的重量可能会让底架承受过量的负荷。 仪器后面面板上的散热片必须要放置在一个有适度空气对流存在的地方。2.1安装和连接简图图3-6安装和连接简图2.1气连接和内部气路 样气路 一个外直径为6mm或者1/4的管会作为连接设备存在。管所用的材料：PE，FPM 或者PTFE。如果样气将会流入到一个排气管路中，请遵守以下几点： 排气管路的压力必需要是稳定的。如果不这样，则需使用另外一个独立的排气管路或者是 在分析仪和排气路之间安装一个衰减容器（1L） 排气管路始终都要以下降梯度方式放置，这样做是因为水会在它里面产生冷凝。 自标定气/零气路径 相对应的气体必需要通过一个细过滤器来吸入。在自标定气（零气）中，测量气体组分的总量必需要小到可以忽略不计。特别地，当为CO2量程3%的仪器进行一个自标定时，空气必需要通过一个CO2吸收器（例如：碱石灰）来供给。 斩波器部分吹扫的路径对于一些特定的CO2 量程，斩波器部分要用入口压力为33.5 bar 的干净氮气或者无CO2 的合成空气来进行吹扫。2.2样气处理样气必须要经过足够的处理以避免对它流经部件造成污染。ULTRAMAT 23通常在下述几种设备之后： 一个带有过滤器的气体取样装置 一个样气冷却器 一个分析过滤器（12m） 一个外部抽气泵（样气路20m）（见图3-5） 。根据样气组分的不同，可能需要一些额外的设备，例如：一个清洗瓶，额外的过滤器和一个减压器。图3-7 样气处理2.3电气连接警告在电气安装过程中必须要遵守以下规定：各个国家特定的电源系统安装标准中所规定的额定电压低于1000 V (在德国：VDE 0100)。如果不遵守这些规定，就可能会导致工作人员的死亡、受伤和（或）财产的损失。 电源连接分析仪上有一个电源插头，它只能由合格人员来连接到电源上。连接电缆的横截面面积必需要1mm2，并且这里所用的保护性接地导线至少要具有与L和N 相等的横截面面积。如果主电缆不是双重绝缘的，则它就必需要和信号电缆分开放置。在分析仪的附近，必需要提供一个很容易接入并且很容易识别出是属于分析仪的主断路开关。机架型分析仪已经在仪器的后面面板上安装有一个主断路开关，这个开关始终都要被确保是容易接入的。检查当地的主电压是否与分析仪标签上所规定的电压一致。 信号电缆的连接RC元件必须要按照图3-7 所示那样连接以作为一个抑制在继电器连接处（例如极限继电器）产生火花的方法。注意：RC元件会因某感应组件而导致响应滞后（例如：电磁阀）。因此RC元件应该根据以下的经验公式来定大小：R=RL/2；C=4L/R2L。下面的值通常就是足够的了：R=100 和 C=200nF此外，确保你只使用了一个非极化的电容器C。当使用直流电时，可能用一个火花抑制二极管来取代RC元件。图3-8 抑制在继电器触点处产生火花的方法模拟量输入的参考接地电势是机壳电势。模拟量的输出是波动的，但是却有一个共同的负极。输入/输出电缆必需要根据针脚分配图连接。导线的横截面面积应该0.5mm2 。接口电缆不可以长于500m。注意电缆（除了主电缆）必需要带屏蔽线，并且它们屏蔽物的两端也必需要接地。注意24V 的电源必需要带有安全电气隔离功能，并且可防止过低电压。2.4针脚分配图3-9 ULTRAMAT 23 针脚分配（标准型）第三节 操 作3.1输入键表3-2编号 名称含意功能1MEAS测量测量；终止输入操作；退出输入模式（从任何菜单级）；从输入模式