气体分析仪校验规程.docx

1、气体分析仪校验规程自动化仪器仪表校验手册江苏永钢集团有限公司自动化处编制2008年5月第一章 气体分析仪1第二章 压力、差压变送器19第三章 温度变送器28第四章 压力开关31第五章 隔离式安全栅33第一章 气体分析仪一、磁氧分析仪（例如：TELEDYNE 3010M）1.工作原理氧分子在磁场中有很强的顺磁性，这一物理特性是区分氧气与其他成分的有效手段，可以利用氧分子会被磁场所吸引的特性来检测氧，磁氧传感器是由一对悬垂于一个非均匀的磁场中，对称的哑铃球组成，当环境气体中有氧气时，磁场中氧分子很强的顺磁性会推动哑铃在磁场中发生偏转。一束打到哑铃球相连镜面上的光不对称地被反射到2个光敏元件上，产生

2、一个电压变化，此压差产生一电流使哑铃回复到原位，该电流值对应氧浓度，可将氧地体积百分含量线性地在显示屏显示。2.分析仪组成 3010M磁氧分析仪主要由控制单元和分析单元组成。图1-1 控制单元图1-2 分析单元2.1打开分析仪前门，内部组件如下图所示：3.校验 磁氧分析仪每月校验一次，若中途发现测量值误差过大，也应及时给予校验，以确保仪器仪表的精确度。3.1校验气和工具的使用零点气：O2 98% ，终点气：纯O299.995%。常用工具：扳手和检漏装置。3.2标定Calib.Holding timeCal hole：* min3.2.1分析仪面板上的“ZERO(零点)”键用于进行零点标定，标定

3、一般采用Auto(自动)模式。首先通入零点气，待测量值指示稳定后，若指示值与终点气的标定值偏差较大，则需进行标定。具体步骤如下：按下“ZERO”键进入零点标定功能，屏幕显示ZERO:Settling:AUTO,按下Enter键进入自动标定模式（也可通过键选择MAN(手动)模式进行标定）；屏幕显示 , 设置自动标定的锁定时间（在设定时间范围内，未完成自动标定，分析仪将自动进入下一锁定周期，继续进行标定，如此循环往复，直至标定完成为止。），按下Enter键进入下一菜单，屏幕显示ZERO Val:*,设置完零点气标定值，按Enter键开始自动标定，整个过程自动完成，中途不能按任何键，否则会导致自动标

4、定的中断，标定完成，自动进入测量状态，再进行终点标定。Calib.Holding timeCal hole：* min3.2.2分析仪面板上的“SPAN(量程)”键用于进行终点标定，标定一般采用Auto(自动)模式。首先通入量程气，待测量值指示稳定后，若指示值与终点气的标定值偏差较大，则需进行标定，具体步骤如下：按下“SPAN”键进入量程标定功能，屏幕显示SPAN:Settling:AUTO,按下Enter键进入自动标定模式（也可通过键选择MAN(手动)模式进行标定）；屏幕显示 , 设置自动标定的锁定时间（在设定时间范围内，未完成自动标定，分析仪将自动进入下一锁定周期，继续进行标定，如此循环往

5、复，直至标定完成为止。），按下Enter键进入下一菜单，屏幕显示Span Val:*,设置完终点气标定值，按Enter键开始自动标定，整个过程自动完成，中途不能按任何键，否则会导致自动标定的中断，标定完成，自动进入测量状态，再通入零点气观察测量值与零点标定值的偏差，如果偏差较大还需进行零点标定，如果接近则直接切换至工艺气测量即可。二、总碳分析仪（例如：TELEDYNE 402R-EU、TELEDYNE 4020）1.工作原理仪器利用火焰离子化检测器（FID）在线分析不同工艺操作条件下的总碳氢（THC）。样气和燃烧气混合（一般是氢气和氮气）在大气中燃烧，在燃烧过程中形成离子，使燃烧室两电极间形成

6、电流，经高灵敏的静电放大电路放大，静电放大器的输出与火焰电离的碳氢化合物数量成比例，且甲烷在060000PPm以上是线性的。2. 总碳分析仪组成2.1火焰离子化检测器图2-1 火焰离子化检测器2.2气路连接管路如下图所示，其中AIR(空气)取自AIA1203二氧化碳分析仪的测量气样支路，FUEL(混合燃料气)一般是H2 40%,N2 60%，SAMPLE/ZERO/SPAN(样气/零点气/终点气)，BYPASS(旁路)。AIR(空气), FUEL(混合燃料气), SAMPLE(样气)压力必须按要求设置，各个仪器的压力要求各不相同。3.校验 总碳分析仪每月校验一次，若中途发现测量值误差过大，也应

7、及时给予校验，以确保仪器仪表的精确度。3.1校验气和工具的使用402R-EU零点气：纯N299.999%, 终点气：O2中CH4 89.8ppmCH4。4020零点气：纯O299.999%, 终点气：O2中CH4 89.8ppmCH4。常用工具：扳手和检漏装置。3.2参数设置及校验 在测量状态按主按钮（同时按住和键），再按ENTER键确认，进入功能设置状态。主要参数设置及具体操作如下：3.2.1 Range MAN Select Range(设置R1,R2,R3量程档的量程范围)Difine Range(选择某一量程档或是量程自动切换，一般不推荐使用自动档，因为气样不达标时，输出420mA信号

8、仍然正常，不能及时发现问题)；3.2.2 FilterSet Digital Filter(设置变化率，阻尼数)；3.2.3 ZeroAuto/Manual(选择Auto自动校验模式)Zero Value Set（设定零点标定值） Zero Begin YES Zero in Progress（零点校验进行中）；3.2.4 SpanAuto/Manual(选择Auto自动校验模式)Span Value Set（设定终点标定值） Span Begin YES Span in Progress（终点校验进行中）；3.2.5 如果一次零点、终点校验完成，需再通入零点气，待稳定后观察测量值与零点标定值

9、的偏差，如果偏差较大还需进行零点标定，终点偏差较大则需进行终点标定，直至测量值接近标定值，再直接切换至工艺气测量。三、SERVOMEX XENTRAL 4100分析仪1.工作原理Purity-磁氧传感器工作原理，用于纯度控制的氧气，顺磁测量池采用非损耗型的坚实结构，可提供快速、线性、准确、高度稳定和高选择性响应。氧分子在磁场中有很强的顺磁性，这一物理特性是区分氧气与其他成分的有效手段，可以利用氧分子会被磁场所吸引的特性来检测氧，磁氧传感器是由一对悬垂于一个非均匀的磁场中，对称的哑铃球组成，当环境气体中有氧气时，磁场中氧分子很强的顺磁性会推动哑铃在磁场中发生偏转。一束打到哑铃球相连镜面上的光不对

10、称地被反射到2个光敏元件上，产生一个电压变化，此压差产生一电流使哑铃回复到原位，该电流值对应氧浓度，可将氧地体积百分含量线性地在显示屏显示。2.分析仪组成 4100分析仪主要由键盘，位置3、位置4的氧传感器组成。2.1键盘 在任何情况下按“MEASURE”键，仪表会返回到测量画面，若不按任何键一分钟后也返回到测量画面，在校验时此时间可延长到20分钟。按“MENU”键画面进入第一级菜单，且对仪表的测量和输出没有影响。进入菜单后，用“”四个键移动光标进行选项并用“ENTER”键确认所选项，也可用“ENTER”键确认输入的数字或文字。按“QUIT”键中断当前的任务并返回到上一级菜单。“EDIT”是一

11、个快捷键，按它直接进入SCREEN菜单项（对显示画面编辑）。3.校验 4100分析仪每月校验一次，若中途发现测量值误差过大，也应及时给予校验，以确保仪器仪表的精确度。3.1校验气和工具的使用AIAS102 零点气：纯N299.999%，终点气：纯O299.995%。 AI702 零点气：纯Ar99.999%终点气：纯O299.995%。 常用工具：扳手和检漏装置。3.2标定3.2.1手动校验过程（以位置在2的氧传感器为例）：MENUCALIBRATEMANUAL CALENTER屏幕显示操 作CALIBRATEI2 Oxygen %根据需要选择，然后按“ENTER”键LOW/HIGH/PRES

12、S/HISTORY/CHK LH选择LOW，然后按“ENTER”键I2 LOW TARGETOxygen=0.00%设定零点标准气值，然后按“ENTER”键LT0.00 LC0.04I2 Oxygen OK?Y/NLT为设定值，LC为当前测量值，当LC值稳定时，按“ENTER”键LOW CAL IN PROGRESS提示信息，不用操作CAL RESULTLT0.00 LC0.00显示校验值（不按任何键1分钟后返回测量状态），按“QUIT”键进行下一项操作LOW/HIGH/PRESS/HISTORY/CHK LH零点校验已完成，选择HIGH，然后按“ENTER”键I2 HIGH TARGETOx

13、ygen=99.90%设定终点标准气值，然后按“ENTER”键HT99.90 HC99.7I2 Oxygen OK?Y/NHT为设定值，HC为当前测量值，当HC值稳定时，按“ENTER”键HIGH CAL IN PROGRESS提示信息，不用操作CAL RESULTHT99.90 HC99.90显示校验值（不按任何键1分钟后返回测量状态），按“QUIT”键可重复进行校验，按MEASURE键进入测量3.2.3如果一次零点、终点校验完成，需再通入零点气，待稳定后观察测量值与零点标定值的偏差，如果偏差较大还需进行零点标定，终点偏差较大则需进行终点标定，直至测量值接近标定值，再直接切换至工艺气测量。四

14、、红外气体分析仪（Teledyne IR7600）1.工作原理IR7000是具有高灵敏度和稳定性的非分光式红外分析仪，专利的微流流量传感器可以使CO2的量程低至02ppm，.其标准特性包括自动标零、线性量程、密闭的样气管路、四个可选择的记录仪量程，可调报警、自诊断功能。 采用单光束单波红外技术，具有可靠、选择性强的特点。红外分析仪属于光学式分析仪中的一种，它是利用被测气体对红外线具有选择性吸收的原理进行定量分析的仪器，用来连续测定混合气体中CO2的浓度。2.IR7600分析仪组成 IR7600分析仪采用单光束、双光程设计，配合连续双层透过率检测器，可以确保7600系列的长期、零漂移运行。其中采

15、样池和输入/输出端模块示意图如下： 图4-1 采样池图4-2 输入/输出端模块2.1样气与分析仪的连接如下图所示：图4-3 单对“入口/出口”的外部走线图3.校验 红外气体分析仪每月校验一次，若中途发现测量值误差过大，也应及时给予校验，以确保仪器仪表的精确度。3.1校验气和工具的使用零点气：纯N299.999%，终点气：N2中CO2 8.3ppmCO2。 常用工具：扳手和检漏装置。3.2显示和菜单IR7600红外分析仪具备两种显示模式测量模式和用户模式。按MODE键可在这两种模式间进行切换。在测量模式下，仪表显示：通道数、组分名称、浓度值。在此模式下，也可对仪器进行零点、终点标定。在用户模式下

16、，用户可针对不同应用对仪表及参数进行设置。该模式下可查询如下菜单： 量程切换 标定参数 报警设置 自动标定设置 自动调零设置 峰值报警设置 参数设置3.2.1手动量程切换3.2.1.1在量程切换显示屏选择“MR”,按“ENT”键确认。3.2.1.2按向上向下箭头将光标移至所需选择的量程范围。3.2.1.3按“ENT”键确认，测量按所选量程进行。3.2.2标定参数在此菜单下，可针对具体应用对标定参数做出设置。“标定参数”菜单下有四个子菜单： 标定值设置标定气体浓度。 零点标定对每个组分进行手动零点标定。 标定范围确定需/标量程的组分数。 标定组分/范围选择需标零/标量程的组分。3.2.3量程设置

17、1）按“MODE”键选择用户模式；2）按向上、向下键将光标移动到“参数设置”，按“ENT”键进入参数设置菜单。3）在“参数设置”菜单中按向上、向下键选择“维护模式”，按“ENT”键确认，初始密码是“0000”,按“ENT”键确认，进入维护模式界面。4）在维护模式下，按向上、向下键将光标移动到“其他参数”，按“ENT”键确认，进入其他参数设置菜单。5）在“其他参数”菜单中，按向上、向下键选择“量程设置”，按“ENT”键确认。6）在后继出现的菜单中，选择“CH1 CO2”通道，按“ENT”键确认。7）在后继出现的菜单中，按向上、向下键将光标移动到需设置的量程，按向上、向下键更改量程后，按“ENT”

18、键确认。注意：量程1、量程2必须介于最小量程和最大量程之间，同时量程1必须小于量程2。3.2.4误差信息 当误差产生时，界面显示误差信息，下表列明典型误差及其成因。3.3标定3.3.1零点标定3.3.1.1在测量界面按“ZERO”键进入手动调零界面。3.3.1.2通入零点气，显示稳定后按“ENT”键，调零开始。3.3.2终点标定3.3.1.1在测量界面按“SPAN”键进入手动调零界面。3.3.1.2通入终点气，显示稳定后按“ENT”键，量程标定开始。3.4标定注意事项3.4.1不允许样气或校验气压力高于5Psig，样气腔是玻璃的，通过高弹性的O型圈密封。当压力高于5Psig，腔会损坏或是泄漏。

19、这可能导致有害气体暴露在外，必须注意气体泄漏潜在的危险和对员工的伤害。3.4.2先进行零点标定，再进行量程标定。3.4.3样气流速：0.5L/min,0.2L/min,必须保证测量和标定时流速一致。五、热导气体分析仪（例如：RQD-101型、PA100-RQD型）1.工作原理仪器基于热导气体分析器的分析原理（即不同气体成分热导率不同），采用铂丝作敏感元件组成不平衡电桥，恒压源给电桥加工作信号，以实现非电量与电量的转换。电桥的参比臂内封入仪器测量范围下限所对应的气样（零气样），电桥的工作臂通入被测气样。当仪器通入“零”气样时，电桥处于平衡状态，输出信号为零；当含量大于“零”气样的被测气样通入仪器

20、时，电桥失去平衡，其不平衡输出信号的大小与被测气体的体积百分比含量相对应，然后将此信号进行放大、滤波、线性化修正、标准信号输出等电气处理，最后输出正比于被测气样浓度的标准电流或电压信号。仪器的原理框图如图5-1图5-1 原理框图2.热导气体分析仪组成（以RQD-101为例）RQD-101主要由调零、调漂移抑制、调量程的电位器组件，电气单元和传送器等组成。2.1传送器 传送器是仪器的心脏，其主体是用一个铂丝作敏感元件的不平衡电桥，它将气体组份含量这一物理量转换成电量，从而实现气体组份含量的测量。传送器的气路为扩散及对流方式，见图5-2，传送器中还包括加热线圈、热敏电阻、温度保护继电器等。传感器所

21、有信号由“连接电缆”插接于电路板组合的插座上，传送器外形见图5-3。 图5-2 传送器内部气路 图5-3 传送器外形2.2电气单元由一块电路板组合而成，竖装在箱内侧壁上。 图5-4 电路板组合2.3测量管路的连接见图5-5所示，出厂仪器随机所配的分离干燥过滤器，是作为气样预处理的基本保证，过滤器下部为气水分离器，中部装干燥剂（可用变色硅胶），上部约装15mm高的脱脂棉。 图5-5 测量管路连接3.校验 热导气体分析仪每月校验一次，若中途发现测量值误差过大，也应及时给予校验，以确保仪器仪表的精确度。3.1校验气和工具的使用AI701零点气：纯O299.995%，终点气：O2中Ar 10Ar。AI

22、705零点气：N2中Ar 80.5Ar，终点气：纯Ar99.999%。常用工具：扳手和检漏装置。3.2仪表零点和终点的调整3.2.1仪器的零点和终点在出厂前均已调好，但由于运输过程中的震动，可能会使某些螺钉松动或者长期运行引起漂移，所以需对仪器的零点和终点指示值进行调整。3.2.2首先通入零点标准气，待指示或输出电流稳定后，如果指示不在对应的浓度值或检测输出电流不在零点标准气对应的mA值时，调整零点电位器。3.2.3然后通入终点标准气，如果指示或mA值与对应终点标准气浓度不符，调整终点电位器。如果调整量较大，则必须再校零点、再校终点。3.2.4漂移抑制调整，出厂前已调好，用户不需再作调整。六、

23、USI-1AB型微量水分仪1.工作原理仪器用连续取样的方法，使气体流经一个特殊结构的电解池，其水分被作为吸湿剂的五氧化磷膜层吸收，并被电解为氢气和氧气排出，而五氧化二磷得以再生。P2O5+H2O2HPO3（1）2HPO3 H2+1/2O2+P2O5（2）合并（1）、（2）得：H2O H2+1/2 O2 （3） 当吸收和电解达成平衡后，进入电解池的水分全部被五氧化二磷膜层吸收，并全部被电解。若已知环境温度、环境压力和气样流量，根据法拉第电解定律和气体定律可推导出水的电解电流与气样含水量之间的关系： （4） 由（4）式可见，电解电流的大小正比于气样中的含水量，由此可通过测量电解电流来测量气样中的含

24、水量。在标准大气压和20条件下，一理想气体以100ml/min的流量流经电解池，当气样含水量为1ppmv时，由（4）式计算出水的电解电流为13.4A。该仪器以1ppmv为计算单位，可直接读取气样中水分含量的ppmv值。USI-1AB微量水分仪采用电解法原理测量气体中的微量水份，量程自动切换，LED数码显示，并内设可充电电池电源供干燥时使用，具有准确度高、性能稳定、操作简便、适应性广等优点，广泛用于造气、石油化工、电子工业、热处理、电力等行业作气体含水量检测、监测干燥剂的干燥效果等。2.USI-1AB分析仪组成 USI-1AB分析仪主要由电解池，控制阀，测量流量阀和旁通、测量流量计等组成。3.电

25、解池的干燥处理新仪器（包括重新涂敷的电解池）或已长期停用的仪器，由于电解池非常潮湿，在测量前必须进行干燥处理，使电解池处于干燥状态。为延长仪器内部干燥器的使用周期，辅助气源应经外接的分子筛干燥器（用户自备）干燥后再导入仪器。3.1干燥气的使用与操作3.1.1干燥处理所用的气流可以是被测介质，但最好采用一种辅助气源通常是钢瓶氮气（普氮即可）。3.1.2检查各阀件旋钮及开关的位置 ：控制阀置于“关”，旁通流量阀和测量流量阀关闭，电源开关置于“关”。3.1.3接好气源管道，控制阀置于“干燥”，左旋旁通流量阀约45转，打开钢瓶总阀，再缓慢启开减压阀，至旁通流量约为1.1L/min，吹扫系统管道10mi

26、n。3.1.4接通电源，表头显示1500ppmv左右。3.1.5缓慢启开测量流量阀，以20Ml/min左右或更少的小流量气流干燥电解池。为节约用气，旁通流量可减小（必须同时关小减压阀）。至示数为5ppmv以下，越低越好。3.1.6干燥时间的长短与电解池潮湿程度、室温及气样种类有关。在以氮气为介质、室温低于20的条件下，一般需2472h。夏天通常需要更长一些时间。但电解池一经干燥后，就能迅速测量。3.2测量3.2.1测量本底值：若干燥过程系用辅助气源，则将仪器切换至被测气样后，调节流量阀，使测量流量为100ml/min,旁通流量约为1L/min(此时旁通流量可减小，但必须先关小减压阀)，至示数5

27、ppmv，以下并比较稳定时，记录此值作为本底值。当气样为氢、氧时，本底值为十几ppmv。3.2.2测量：控制阀置于“测量”，准确调节测量流量为100ml/min，旁通流量约为1L/min,至表头示数接近稳定即可读数。对于含水量为30ppmv以下的测量，应从表头读数中减去本底值作为实际值；对于含水量为30ppmv以上的测量，若对精度要求并不高，可视情况略去本底值的影响，直接由表头读数。七、氧分析仪(微量氧分析仪：TELEDYNE 3000T、百分含量氧分析仪：TELEDYNE 3000P)1.工作原理样气通过Teflon膜扩散渗入。样气中的任何氧因发生在阴极表面的下列半反应而消耗：O2 + 2H

28、2O + 4e- 4OH-（阴极）（4个电子与1个氧分子结合，在电解液中水存在的情况下，生成4个氢氧根离子。）当氧在阴极消耗的同时，铅在阳极不断地被下列半反应氧化：Pb + 2 OH- Pb2+ + H2O + 2e-（阳极）（被氧化时，每个铅原子失去2个电子。因此需要进行2个上述半反应才可以与1个阴极的半反应保持电子转移的平衡，输出4个电子。）当提供了一个外部电路时，从阳极表面释放的电子就会流向阴极表面。电流与到达阴极的氧的数量成比例。该电流被用来测量混合气体中的氧浓度。燃料电池的全反应是半反应的和，或：2Pb + O2 2 PbO(该反应在样气中没有可以氧化铅的物质（如溴、碘、氯、氟）存在

29、的情况下成立。)这个反应一直进行，除非没有元素可以被氧化，或是没有氧气，此时也没有电流输出。L-2C传感器是一个密封的电化学设备，不需要更换电解液或清洗电极，该传感器只对氧有响应，可以准确地监测几乎100的碳氢化合物样气中的氧。2.分析仪组成 3000P/3000T分析仪主要由前显示面板，原电池，前置放大器PC板等组成。2.1原电池的正向、反向示意图 图7-1 原电池正向、反向示意图2.2打开分析仪前门，内部组件如下图所示：2.3气路连接管路如下图所示：3.校验 3000T、3000P分析仪每月校验一次，若中途发现测量值误差过大，也应及时给予校验，以确保仪器仪表的精确度。3.1校验气和工具的使

30、用AIAS103/AIAS704终点气：Ar中微量O2 19.9ppmO2。AI702终点气：5%O2。 常用工具：扳手和检漏装置。3.2标定Calib.Holding timeCal hole：* min3.2.1分析仪面板上的“SPAN(量程)”键用于进行终点标定，标定一般采用Auto(自动)模式。首先通入量程气，待测量值指示稳定后，若指示值与终点气的标定值偏差较大，则需进行标定，具体步骤如下：按下“SPAN”键进入量程标定功能，屏幕显示SPAN:Settling:AUTO,按下Enter键进入自动标定模式（也可通过键选择MAN(手动)模式进行标定）；屏幕显示 , 设置量程自动标定的锁定时间（在设定时间范围内，未完成自动标定，分析仪将自动进入下一锁定周期，继续进行标定，如此循环往复，直至标定完成为止。），按下Enter键进入下一菜单，屏幕显示Span Val:*,设置完终点气标定值，按Enter键开始自动标定，整个过程自动完成，中途不能按任何键，否则会导致自动标定的中断，标定完成，自动进入测量状态，直接切换至工艺气测量即可。3.2.2燃料电池的输出受以下因素影响：（1）当时电