NLAM1512氨逃逸在线分析仪用户手册2.docx
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NLAM1512氨逃逸在线分析仪用户手册2
氨逃逸率在线监测系统（NLAM1512）
用
户
手
册
北京新叶能源科技有限公司
2015年12月
前言
尊敬的用户，在您开始使用氨逃逸率在线监测系统（NLAM1512）前，请仔细阅读本手册，本手册旨在为客户介绍本产品及产品使用说明，更好的服务客户，本手册未尽事宜，请详询我公司技术人员，本手册最终解释权为我公司所有。
1安全说明
描述在本手册的NLAM1512氨逃逸在线分析仪的说明和指南适用于所有用户。
1.1安全说明的目的
◆避免伤人。
◆避免破坏环境、安装测量点的周围环境和其它设备。
◆确保测量系统的正常操作和可靠性。
1.2本文的安全指示
除了本章节的总说明适用于整个测量系统手册外，对每个部分还有安全提示。
通常由下列符号表示：
警告：
电对人体可能有伤害。
警告：
对人体可能有伤害，如机械的、气体、化学品等等。
可能破坏环境，周围设备，或引起仪表功能故障。
1.3容许的使用者
规划、安装、启动、维护、维修工作必须由经过培训的人员进行，由专家检查，要确保人身安全：
◆安全工作由有资格的人员进行。
◆这些人员要有资质（培训、教育、经验）或了解相关标准和法规，防止意外方法，系统的性能，关键要能分辨和及时避免危险的发生。
技术专家经认证如DINVDE0105，或IEC364，或相应标准如：
DIN0832。
◆本文与系统一道提供的技术文件适用于所从事此工作的人员，以避免人员伤害和仪器损坏。
1.4正确的处理
为了确保仪器的正确使用和NLAM1512的正常操作，应当做到如下：
◆系统使用应按照有关的技术规范的规定，包括安装，使用环境，连接，使用条件。
这些条件应符合订货信息，用户工况和用户手册中的技术数据。
◆用户应按照现场工况和仪器的技术数据考虑操作的危险性和适用条件。
◆要满足维护条件，包括运输，储存和使用检查维护的条件。
1.5安全警告
1.5.1避免伤人和仪器损坏的基本安全警告
使用NLAM1512不正确可导致人员伤害和财产破坏，为了避免意外发生，因此：
◆要按照安全说明和注意事项进行。
◆如果NLAM1512用于控制系统，工作人员要保证NLAM1512的故障和错误不会造成破坏和危险发生。
1.5.2用电的安全警告
由于NLAM1512属用电设备，用于工业领域，要服从有关的标准和规范，和如下的基本规则：
◆当检查电部件时要断电。
◆通电前，要采取保护措施。
1.5.3测量介质的防护
◆如果测量介质是高温，腐蚀，高尘，要穿防护衣，面罩。
◆在带压管道，不要打开气室，阀门，取出探头，或关掉吹扫气，要采取必要的安全措施。
2系统简介
2.1系统概述
氨逃逸率在线监测系统（NLAM1512）由我公司荣誉出品，本系统主要包括测量探头、激光发射接收单元、计算控制单元及附属设备等四部分。
本系统采用基于可调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS）测量技术和原位取样的测量方式，技术优势如表2-1所示：
技术特点
技术优势
TDLAS测量技术
◆可调谐二极管激光光谱；
◆永久高精度；
◆避免灰尘和其它气体组分干扰；
独特的原位取样式
◆利用烟气加热，测量工况与SCR出口工况相同，无硫酸氢氨生成；
◆10um陶瓷过滤，消除灰尘对测量的影响，灵敏度高；
◆过滤器比表面积小，基本无氨气吸附；
◆特殊内衬材料，氨气无吸附；
同工况在线标定
◆可实现在线标定和校准
光路稳定
◆高精度反射镜，耐高温、耐腐蚀、耐冲刷；
◆机械保护罩，机械结构稳定，无光路变形；
◆一体式安装，烟道壁震动、启停炉等对光路无影响；
基本没有维护量
◆维护量小，维护费用低；
表2-1NLAM1512技术优势
本公司生产的脱销氨逃逸在线监测系统（NLAM1512）耐用且易于安装，特别适用于众多环保工程及工业过程气体排放监测，包括燃煤发电厂、燃气发电厂、垃圾发电厂、铝厂、钢铁厂、冶炼厂、水泥厂和化工厂等。
图2-1某燃煤电厂安装现场
2.2技术原理
本公司的氨逃逸率在线监测系统的核心测量模块采用的是目前最先进的可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）技术。
并针对TDLAS技术中直接吸收法和二次谐波信噪比低的特点，通过谐波理论和吸收光谱理论推导出来各次谐波与气体吸收率函数之间的关系，同时利用谐波信号间的关系特征来消除背景信号、激光强度、调制系数等因素的影响，首次利用高灵敏度的波长调制法得到吸收率函数，并据此得到待测气体浓度。
该理论有效地解决了传统直接吸收法和二次谐波法信噪比低的缺点，提高了TDLAS技术优势尤其是在复杂工业现场中的测量。
2.3性能参数
测量技术：
TDLAS
测量方法：
波长调制法
测量方式：
原位取样式
有效光程
3~4米
样气温度：
260~600℃
样气流速：
10~15L/min
测量组分：
NH3
量程：
0~20ppm（脱销入口）和0~500ppm（脱销出口）
测量误差：
±0.1ppm（测量值低于5ppm时）
测量下限：
0.1ppm
灵敏度：
±0.03ppm
响应时间：
90S
零点校准：
是
在线标定：
是
防护等级：
IP65
继电器输出：
6路，可配置，DC24V
压缩气源：
>0.5MPa
电源：
AC~220v
工作温度：
0~60℃
3系统组成及功能说明
3.1系统组成
本氨逃逸率在线测量系统主要包括测量探头、激光发射接收单元、计算控制单元及附属设备等四部分标准组件组成。
图3-1系统组成
NLAM1512包括如下组件：
◆发射接收单元；
◆测量探头；
◆计算控制单元；
◆附属设备；
3.2功能说明
3.2.1测量探头
测量探头主要包括喇叭喷嘴（或射流泵）、采样杆、前置过滤器、测量腔体及附属管路等组成，主要用于SCR出口样气采集，为测量提供与SCR出口工况相似、无组分失真、无粉尘、可实时更新的样气。
组件功能如表3-1所示，组件结构示意图如图3-2所示。
表3-1组件功能
组件名称
功能
喇叭喷嘴
为烟气更新提供动力；
采样杆
保证取样的代表性和均匀性；
前置过滤器
过滤灰尘，为激光测量提供无粉尘环境；
测量腔体
更新、储存待测样气；
图3-2测量探头结构示意图
3.2.3发射接收单元
发射接收单元主要由准直器、高精度回射器、聚焦透镜、探测器、光学调整架、光学仪表箱体等组成。
主要用于为测量腔内的氨气浓度分析提供原始信号。
其工作原理是经准直器准直后的激光射入测量腔，由测量腔前端高精度回射器回射后，经聚焦透镜聚焦汇聚至探测器，探测器将光信号转化为电信号传输至计算控制单元进行分析计算。
各组件功能如表3-2所示。
表3-2发射接收单元组件功能
序号
组件名称
功能
1
准直器
对激光准直、聚焦；
2
高精度回射器
用于反射激光，具有高精度、耐冲刷、耐腐蚀、耐高温的特性；
3
聚焦透镜
反射回的激光聚焦；
4
探测器
接收反射回来的激光；
5
光学调整架
光路调整；
6
光学仪表箱
光学元器件保护；
3.2.4计算控制单元
计算控制单元主要包括：
激光控制单元、参比单元、数据采集处理单元。
图3-3电子系统结构
激光控制单元主要包括可调谐二极管半导体激光器、激光器底座、激光控制板和光纤分束器等。
通过激光控制板改变激光器的工作温度和电流调谐激光输出频率和功率。
光纤分束器是一分二的，按1:
4的比例进行分束，其中20%的激光进入参比池，80%的激光进入测量腔中进行氨逃逸率测量。
参比单元主要包括参比气室和光电探测器，其主要作用是实时锁住激光器中心频率，防止长期运行中激光器频率出现漂移。
数据采集处理单元主要包括工控机、数据采集卡、数字量控制卡和模拟量输出卡。
数据采集卡用来实现信号发生器、光电探测器等原始信号的采集；数字量控制卡用来控制电磁阀的通断；模拟量输出卡用来将测得的氨气浓度转换为4-20mA电流信号传输至DCS。
3.2.5附属设备
◆配电箱，包括启动开关、电磁阀等元器件；
◆光纤，根据现场实际情况，可订制符合传输距离长度的光纤；
◆同轴电缆，根据现场实际情况，可订制符合传输距离长度的同轴电缆。
3.3流路原理
本系统原理图主要包括取样系统、反吹系统、标定系统组成，其示意图如下：
图3-4流路原理
射流泵负压抽吸作用下，烟气经过滤器过滤后进入测量腔后返回烟道；电磁阀1、电磁阀2分别控制压缩空气对滤芯的内吹扫、外吹扫的开断；标定气体或零气可通过电磁阀3的开断进入测量腔，进行仪表校准和标定。
3.4软件运行流程
该仪表软件系统实现功能主要包含信号采集、电磁阀控制、DCS传输三部分。
信号采集通过模拟量采集卡实现，电磁阀控制通过带继电器的数字量输出模块实现，浓度至DCS的传输通过4-20mA模拟量输出模块实现，软件结构流程如图3-5所示。
图3-5软件流程图
首先将激光器驱动和数据采集卡进行初始化，然后开始采集激光调制信号、标定池光电探测器信号和测量腔光电探测器信号。
软件以系统时间作为查找中心频率判别条件，如果结果为真，用标定池来查找中心谱线，同时在这个时间段内对测量腔进行反吹；如果结果为假，则进入测量程序，并将氨气浓度转换为4-20mA信号后传输给DCS。
4安装条件及说明
4.1测点位置选取
仪表安装于脱硝反应器出口与空气预热器入口之间水平或竖直烟道，该位置根据现场情况选取，具体精确位置定位与电厂工程师明确。
4.2法兰接口焊接
仪表安装位置确定后，为了安装测量腔、拉法尔喷嘴需要预先在炉墙上开预留孔，焊接两个法兰套筒（带封堵面板，未安装测量腔、拉法尔喷嘴时堵上）。
具体尺寸，见图4-1、图4-2、图4-3。
图4-1烟道壁预留孔位置及开孔尺寸
图4-2拉法尔喷嘴安装法兰尺寸及安装要求（单位mm）
图4-3测量腔安装法兰尺寸及安装要求（单位mm）
4.3管线敷设
法兰接口安装完毕后，需要敷设电源线、压缩空气、光纤、同轴电缆等。
为了确保分析控制柜内计算控制单元的电子元器件长期稳定工作，一般来说，将其放置于CEMS小间，如果安装法兰就近位置满足仪表运行条件，也可放置于安装法兰就近位置，其主要线路如下图所示：
图4-4管线连接图
单台仪表接线总表
序号
名称
要求
数量
信号方向
1
电源线
220V,10A
1根
电厂电源→分析控制柜
2
DCS传输线
4~20mA
1根
分析控制柜→DCS控制室
3
信号线
6芯
分析控制柜→配电柜
4
电源线
220V,10A
1根
分析控制柜→配电柜
5
光纤
预留穿线管
2根
分析控制柜→发射接收单元
6
同轴电缆
预留穿线管
1根
发射接收单元→分析控制柜
7
仪用压缩空气
≥0.5MPa
1根
电厂气源→配电柜
表4-1接线总表
注意事项
—保证电缆够长
—尽量使供电和信号线分开
—保护好接头。
5启动
5.1启动主程序
系统启动后，运行TDLAS技术的氨逃逸率测量系统主程序，氨逃逸检测控制系统主程序，工作界面如图5所示
（5-1）测量系统工作界面（5-2）控制系统界面
（5-3）浓度显示界面（5-4）找中心状态界面
图5程序运行界面
5.2参数设置
程序启动后，改变测量系统程序的相位角数据，使Y轴归一化数值接近于零；设置激光器电流或通过查找中心频率的方法使标定池X轴归一化达到最大值，锁定氨气的吸收谱线。
5.3系统检测
系统启动、参数设置完成后进行系统试运行，对电路控制及气路进行检测，主要包括电磁阀动作、顺序、时间，4~20mA信号输出，抽气流量等。
6维护和维修
1．定期检查仪表机柜，并请保持仪表机柜内外清洁，以免因飞灰积累导致激光电子元器件产生测量误差。
2．如果在运行期间出现测量值为零，则可能是排气弯管堵塞，烟气不更新，需更换新的排气弯管。
更换周期根据现场具体情况而定，请及时与我公司工程师联系，具体操作在我公司技术人员指导下进行。
3．如果在运行期间出现测量值短时间内乱跳或持续超量程的现象，则可能是激光光路偏移，需要对光路进行校正。
请及时与我公司工程师联系，检查原因、确保光路系统正常工作，具体操作在我公司技术人员指导下进行。
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