LGA-4100半導(dǎo)體激光氣體分析儀由激光發(fā)射模塊發(fā)出的激光束穿過被測(cè)煙道（或管道）,被安裝在直徑相對(duì)方向上的光電傳感模塊中的探測(cè)器接收，分析控制模塊對(duì)獲得的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析，得到被測(cè)氣體濃度。在掃描激光波長時(shí)，由光電傳感模塊探測(cè)到的激光透過率將發(fā)生變化，且此變化僅僅是來自于激光器與光電傳感模塊之間光通道內(nèi)被測(cè)氣體分子對(duì)激光強(qiáng)度的衰減。光強(qiáng)度的衰減與探測(cè)光程之間的被測(cè)氣體含量成正比。因此，通過測(cè)量激光強(qiáng)度衰減可以分析獲得被測(cè)氣體的濃度。

圖2 基于半導(dǎo)體激光吸收光譜（DLAS）測(cè)量技術(shù)系統(tǒng)組成示意圖

l 原位測(cè)量，檢測(cè)靈敏度，響應(yīng)速度快；

l 體化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性；

l 模塊化設(shè)計(jì)，可現(xiàn)場(chǎng)更換所有功能模塊；

l 智能化程度，操作、維護(hù)方便。

1) 單線光譜技術(shù)

“單線光譜”測(cè)量技術(shù)利用激光的光譜比較窄、遠(yuǎn)小于被測(cè)氣體的吸收譜線的性，選擇某位于定波長的吸收光譜線，使得在所選吸收譜線波長附近無測(cè)量環(huán)境中其它氣體組分的吸收譜線，從而避免了這些背景氣體組分對(duì)該被測(cè)氣體的交叉吸收干涉，圖3是“單線光譜”測(cè)量原理圖。

圖3 “單線光譜”測(cè)量原理圖

2) 激光頻率掃描技術(shù)

LGA-4100半導(dǎo)體激光氣體分析儀通過調(diào)制激光頻率使之周期性地掃描過被測(cè)氣體吸收譜線，激光頻率的掃描范圍被設(shè)置成大于被測(cè)氣體吸收譜線的寬度，從而在次頻率掃描范圍中包含有不被氣體吸收譜線衰減的圖1.1中的“Ⅰ”區(qū)和被氣體吸收譜線衰減的“Ⅱ”區(qū)。從“Ⅰ”區(qū)得到的測(cè)量信號(hào)可以獲得粉塵和視窗的透光率Td，從“Ⅱ”區(qū)得到的測(cè)量信號(hào)可以獲得粉塵和視窗以及被測(cè)氣體的總透光率Tgd=Td*Tg。因此，激光現(xiàn)場(chǎng)在線氣體分析系統(tǒng)通過在個(gè)激光頻率掃描周期內(nèi)對(duì)“Ⅰ”、“Ⅱ”兩區(qū)的同時(shí)測(cè)量可以準(zhǔn)確獲得被測(cè)氣體的透光率Tg=Tgd/Td，從而自動(dòng)修正粉塵和視窗污染產(chǎn)生的光強(qiáng)衰減對(duì)氣體測(cè)量濃度的影響。

3) 譜線展寬自動(dòng)修正技術(shù)

在氣體溫度和壓力發(fā)生變化時(shí)，被測(cè)氣體譜線的展寬及度會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，從而影響測(cè)量的準(zhǔn)確性。通過輸入(4-20)mA方式的溫度和壓力信號(hào)，LGA-4100半導(dǎo)體激光氣體分析儀能自動(dòng)修正溫度和壓力變化對(duì)氣體濃度測(cè)量的影響，從而保證了測(cè)量數(shù)據(jù)的精確性。

LGA-4100分析儀的供電如下圖4所示，24V DC電源首先被接入到隔爆的正壓單元（并沒有直接給正壓腔體內(nèi)的電路），正壓單元內(nèi)的控制電路開始檢測(cè)從正壓腔體內(nèi)的壓力傳感器傳來的壓力信號(hào)，并顯示在壓力指示條上，同時(shí)根據(jù)該壓力來判斷是否給正壓腔內(nèi)電路供電。

                           圖4 LGA-4100分析儀供電原理圖

正壓單元面板主要由電源指示燈、狀態(tài)指示燈和壓力指示條組成，其中：

壓力指示條：用于指示正壓壓力數(shù)值，指示條共10格，代表0Pa-1000Pa的差壓范圍，每格代表壓力100Pa。

電源（Power）指示燈：紅色LED指示燈，用于指示正壓控制模塊的電源情況。紅燈亮表示正壓控制模塊已經(jīng)正常上電。

狀態(tài)（State）指示燈：能顯示紅、綠、黃的LED三色指示燈，其中：

a) 指示燈不亮：發(fā)射和接收單元內(nèi)部壓力處于低壓狀態(tài)（小于300Pa），正壓控制單元不接通發(fā)射和接收單元的供電電源；

b) 指示燈呈黃色：發(fā)射和接收單元內(nèi)部壓力已從低壓狀態(tài)進(jìn)入正常工作狀態(tài)（500Pa-1000Pa），正壓控制單元正處于換氣延時(shí)（15分鐘）等待中。此時(shí)，正壓控制單元仍不接通發(fā)射和接收單元的供電電源；

c) 指示燈呈綠色：發(fā)射和接收單元內(nèi)部壓力已經(jīng)達(dá)到正常工作狀態(tài)，并完成換氣，此時(shí)正壓控制單元接通發(fā)射和接收單元的供電電源，系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)。

d) 指示燈呈紅色：發(fā)射和接收單元壓力處于警告工作狀態(tài)，此時(shí)壓力可能可能處于欠壓(300Pa-500Pa)或者過壓(>1000Pa)狀態(tài)，此時(shí)正壓控制單元仍會(huì)接通發(fā)射和接收單元的供電電源。

2) 正壓壓力的調(diào)節(jié)

由儀表的供電原理可知，儀表要正常上電工作，正壓壓力必須大于等于500pa，并保持15分鐘以上，那么儀表的正壓是怎樣實(shí)現(xiàn)和調(diào)節(jié)的呢？

圖5 儀表吹掃和正壓氣路圖

如圖5所示，正壓氣體由吹掃單元接入，經(jīng)過濾、減壓、流量控制，首先被送到發(fā)射單元；接著被引到接收單元，再由接收單元的阻燃器排空，而壓力傳感器就安裝在接收單元內(nèi)腔。綜上，在整個(gè)正壓氣路氣密性良好的基礎(chǔ)上，只要調(diào)節(jié)進(jìn)氣減壓閥的壓力即可調(diào)節(jié)正壓壓力。

3) 開機(jī)步驟

了解了儀表的供電原理和正壓調(diào)節(jié)的方法，儀表的上電應(yīng)該就沒有問題了，但仍有些細(xì)節(jié)需要注意。

l 確認(rèn)儀表的電源、信號(hào)輸入/輸出、吹掃及正壓氣源連接正確。

l 卸開進(jìn)吹掃單元的氣源總管，打開總管球閥，進(jìn)行氣源管道吹掃，清除管道內(nèi)的鐵銹等雜質(zhì)。

l 連接進(jìn)吹掃箱的氣源總管，調(diào)節(jié)減壓閥調(diào)節(jié)旋鈕。使吹掃氣體減壓閥壓力表顯示為0.4Mpa左右。

l 打開焊接法蘭根部的維護(hù)切斷閥。

l 接通系統(tǒng)電源后，電源狀態(tài)指示燈（POWER）點(diǎn)亮紅色，證明正壓單元已上電成功。

l 觀察接收單元的正壓壓力指示條，微調(diào)減壓閥調(diào)節(jié)旋鈕，使正壓壓力指示條保持5-9個(gè)點(diǎn)亮。

  l 根據(jù)防爆規(guī)范要求，系統(tǒng)在達(dá)到正壓要求延時(shí)換氣15分鐘之后，發(fā)射和接收單元內(nèi)部才正式通電運(yùn)行，此時(shí)正壓控制模塊的電源指示燈變?yōu)榫G色，發(fā)射單元LCD液晶屏界面顯示出上電自檢信息，儀表上電成功。

LGA-4100分析儀日常的巡檢內(nèi)容有下幾項(xiàng)：

1)、檢查儀表測(cè)量值是否正常

儀表的檢測(cè)數(shù)據(jù)般都有規(guī)律或者經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，當(dāng)工藝沒有顯著變化的情況下，儀表的測(cè)量值出現(xiàn)有別于經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的異常，我們通常情況下都會(huì)同時(shí)檢查工藝和儀表。

2)、檢查儀表透過率是否在10%以上（報(bào)警59/60）

3）、檢查吹掃氣體壓力和流量，檢查正壓壓力是否正常

4）、檢查報(bào)警碼顯示

LGA-4100分析儀在工作異常時(shí)，會(huì)自動(dòng)在液晶屏上顯示，報(bào)警碼后有相應(yīng)的報(bào)警說明

標(biāo)定注意事項(xiàng)：

Ø 如只是日常檢查或懷疑測(cè)量不準(zhǔn)，建議通入標(biāo)氣比對(duì)，而不用進(jìn)行標(biāo)定操作。

Ø 如儀器輸出是聯(lián)鎖控制的，在標(biāo)定前應(yīng)先斷開聯(lián)鎖，標(biāo)定完成后再接回聯(lián)鎖。

Ø 在標(biāo)定前為了防止誤操作，可以使用標(biāo)定菜單中的備份功能；若在標(biāo)定過程中出現(xiàn)意外情況可以使用標(biāo)定菜單中的恢復(fù)功能；

Ø 在儀器面板液晶顯示屏上有錯(cuò)誤或警告報(bào)警信息出現(xiàn)時(shí)，不能實(shí)施標(biāo)定工作。

Ø 標(biāo)準(zhǔn)氣體容器到標(biāo)定管進(jìn)氣口之間應(yīng)使用盡量短的連接管線。

Ø 標(biāo)定時(shí)人要站在上風(fēng)處，尾氣排放在通風(fēng)，偏僻的地方。

圖6  LGA-4100激光氣體分析儀標(biāo)定流程

以下僅為LGA-4100分析儀的按鍵操作，必須在標(biāo)定流程下進(jìn)行。

1) 標(biāo)定零點(diǎn)的步驟

l 按上圖所示連接氣管，通入零點(diǎn)氣體，（在連接標(biāo)定氣阻流器的情況下），將減壓閥出口壓力表調(diào)節(jié)至3kg/cm²，通氣持續(xù)5分鐘。

l 待“氣體濃度”顯示值穩(wěn)定后。注：假如顯示值和標(biāo)準(zhǔn)氣的值相差很大的情況，客戶必須重新檢查管路和設(shè)置的正確性。

l 按“SET”鍵，進(jìn)入密碼設(shè)定，輸入密碼“1111”。

l 然后通過主設(shè)置界面，通過“＜”或“＞”鍵，使光標(biāo)移到“離線標(biāo)定”，按“SET”鍵確認(rèn)“離線標(biāo)定”。

l 在“離線標(biāo)定”菜單下通過“＜”或“＞”鍵選擇“調(diào)整零點(diǎn)”。

2) 標(biāo)定滿度的步驟

l 在【離線標(biāo)定界面】更改以下的參數(shù)

Ø 按“＜”或“＞”鍵使光標(biāo)移到“標(biāo)定光程”設(shè)置，氣路的連接如上圖的情況下，此時(shí)“標(biāo)定光程”就是設(shè)標(biāo)定管的長度，如沒有殊說明，長度為0.4616M或1.1216M。

Ø 然后按“＜”或“＞”鍵使光標(biāo)移至“標(biāo)定溫度”，然后按“SET”鍵選擇“輸入方式”進(jìn)行設(shè)定即可，標(biāo)定溫度的設(shè)定就是標(biāo)定管所在位置的溫度（即環(huán)境溫度）。

注意：因?yàn)橥饨绛h(huán)境溫度經(jīng)常會(huì)變化，所以必須重新設(shè)置。

Ø 然后按“＜”或“＞”鍵使光標(biāo)移至“標(biāo)定壓力”，然后“SET”鍵選擇“輸入方式”進(jìn)行設(shè)定即可，

Ø 標(biāo)定壓力的設(shè)定就是標(biāo)定管所在位置的壓力（即環(huán)境壓力：基本為個(gè)大氣壓力0.1Mpa）。

l 之后按“＜”或“＞”鍵把光標(biāo)移到“標(biāo)定預(yù)覽”，按“SET”鍵。

l 然后設(shè)定“標(biāo)定濃度”，按“SET”鍵進(jìn)行設(shè)定，設(shè)定的原則：就是根據(jù)標(biāo)氣瓶上小標(biāo)簽上的標(biāo)注的濃度值的大小。

l 按上圖通入標(biāo)準(zhǔn)氣體，（在連接標(biāo)定氣阻流器的情況下），將減壓閥出口壓力表調(diào)節(jié)至3kg/cm²，通氣5分鐘。

l 待“氣體濃度”顯示值穩(wěn)定后。注：假如顯示值和標(biāo)準(zhǔn)氣的值相差很大的情況，客戶必須重新檢查管路和設(shè)置的正確性。

l 然后通過“＜”或“＞”鍵使光標(biāo)移至“確認(rèn)標(biāo)定”。按“SET”鍵，儀器開始標(biāo)定，顯示標(biāo)定進(jìn)度畫面。

當(dāng)LGA-4100分析儀的測(cè)量值與手工分析值或經(jīng)驗(yàn)值偏或偏低時(shí)，我們?cè)撊绾翁幚砟兀肯聛碇饕�就�?dǎo)致測(cè)量值異常的幾個(gè)常見問題進(jìn)行分析，并介紹相應(yīng)的處理方法。

圖7 測(cè)量值異常處理流程

1) 判斷手工分析和經(jīng)驗(yàn)值的準(zhǔn)確性。

通常在儀表的測(cè)量值大于或小于手工分析值或經(jīng)驗(yàn)值時(shí)，我們就認(rèn)為LGA-4100分析儀異常了。但是以手工分析值作為LGA-4100分析儀正常與否的標(biāo)準(zhǔn)是不科學(xué)的。

例如，傳統(tǒng)氣體分析儀器奧氏氣體分析儀，常用于CO₂、O₂、CO、H₂、烴類等的含量測(cè)定。其工作原理是利用不同的溶液來相繼吸收氣體試樣中的不同組分。

具體來說：用40％的氫氧化鈉吸收試樣中的二氧化碳；用焦沒食子酸鉀溶液吸收試樣中的氧氣；用氨性氯化亞銅溶液來吸收試樣中的氧化碳。然后根據(jù)吸收前后試樣體積的變化來計(jì)算各組分的含量。CH4和H2用爆炸燃燒法測(cè)定，剩余氣體為N2。

奧氏分析儀的絕對(duì)誤差般為±0.2%，因?yàn)槠洳僮鲝?fù)雜，分析周期長，分析人員的操作技能和“態(tài)度”對(duì)分析的精確度有很大影響。所以，我們認(rèn)為奧氏手工分析的結(jié)果可以作為定性結(jié)論，即可以以其測(cè)量值作趨勢(shì)圖與LGA-4100分析儀的分析結(jié)果趨勢(shì)比較。

經(jīng)驗(yàn)值般都不會(huì)存在問題，但套用經(jīng)驗(yàn)值時(shí)定要確認(rèn)工藝情況是否和通常情況樣。

2) 工況問題

工藝發(fā)生改變后，往往會(huì)對(duì)被測(cè)組分的含量造成影響，例如，爐煉鐵噴煤系統(tǒng)中的原料煤由無煙煤更換為煙煤，煤粉倉中的CO含量定會(huì)增加。燃?xì)忮仩t減小了空氣鼓風(fēng)量時(shí)，氣廢氣管道中的可燃?xì)夂�量肯定�?huì)增加。故儀表測(cè)量值異常時(shí)，我們首先需了解工藝是否有異常，二者是否有關(guān)聯(lián)。

3) 儀表參數(shù)檢查

在本手冊(cè)2.2節(jié)中，詳細(xì)的介紹了參數(shù)對(duì)儀表測(cè)量值的影響。儀表參數(shù)其可能被誤操作，其二在儀表采用自動(dòng)溫度、壓力補(bǔ)償時(shí)，溫度和壓力信號(hào)異常時(shí)，儀表的測(cè)量值也會(huì)出現(xiàn)偏差。故測(cè)量值出現(xiàn)異常時(shí)，確認(rèn)儀表的參數(shù)的正確也是必選的工作。

4) 吹掃流量檢查

由本手冊(cè)2.5和2.6節(jié)中可知，當(dāng)吹掃流量低于設(shè)定值時(shí)，吹掃不充分會(huì)導(dǎo)致實(shí)際測(cè)量光程大于設(shè)定的測(cè)量光程，導(dǎo)致測(cè)量誤差。吹掃流量過大時(shí)同樣會(huì)導(dǎo)致測(cè)量錯(cuò)誤。

5) 標(biāo)準(zhǔn)氣驗(yàn)證LGA-4100分析儀是否正常測(cè)量

LGA-4100分析儀測(cè)量功能是否正常，有效的方法就是標(biāo)準(zhǔn)氣驗(yàn)證。即將接收和發(fā)射單元安裝到標(biāo)定管上，通入標(biāo)準(zhǔn)氣體，并設(shè)定相應(yīng)的參數(shù)，看儀表是否能準(zhǔn)確的測(cè)量標(biāo)氣濃度。具體操作方法和流程可參見本手冊(cè)3.2節(jié)。

6) 檢測(cè)吹掃氣體中是否含有被測(cè)組分

測(cè)量的方法和檢測(cè)標(biāo)氣濃度的方法相同，吹掃氣中含有被測(cè)組分對(duì)儀表測(cè)量的影響和處理方法參見本手冊(cè)2.6節(jié)。

7) 如以上方法均不能解決，請(qǐng)聯(lián)系聚光客戶服務(wù)部。

儀表透過率過低

圖8 透過率問題處理流程

1) 檢查有無異常工況

工況的異常將會(huì)導(dǎo)致透過率降低，如管道內(nèi)氣體未經(jīng)原定處理系統(tǒng)凈化（初冷器、除塵器等）；進(jìn)入其他非常組份（水氣、粉塵）標(biāo)。可通過工藝協(xié)調(diào)調(diào)查清楚。

2) 檢查和調(diào)整吹掃氣體流量及壓力

3) 檢查和清潔光學(xué)視窗

l 依次關(guān)掉儀器電源、根部球閥、吹掃減壓閥；

l 松開鎖箍，拆下發(fā)射和接收單元，取下玻環(huán)，清潔玻環(huán)上的光學(xué)玻片；

l 重新裝回玻環(huán)和發(fā)射、接收單元，旋緊鎖箍； 

l 打開根部球閥，開啟減壓閥，將壓力調(diào)節(jié)至(4-6)kg/cm²；
4) 裝上標(biāo)定管通

正常情況下儀器安裝在標(biāo)定管上時(shí)，儀器的透過率大于90%，可以據(jù)此來判斷儀器本身是否存在問題。

5) 檢查清理吹掃內(nèi)棒

在吹掃氣體停止吹掃時(shí)，過程氣體進(jìn)入吹掃內(nèi)棒，形成死氣，且球閥部位的氣體溫度降低，其中的些灰塵、雜質(zhì)易沉積在吹掃內(nèi)棒中，阻擋激光通路。

我司門設(shè)計(jì)了可帶氣操作的除污工裝使用方法如下：

注意：維護(hù)時(shí)需至少兩人配合協(xié)調(diào)工作。

a) 組裝除污工裝（除污桿表面涂上少許硅脂/黃油，保證密封和潤滑）；

b) 拔下除污手柄并從該端套上鎖箍；

c) 把除污組裝件從鋼刷那端插入發(fā)射單元儀器法蘭，注意墊環(huán)上有銷釘孔要和儀器法蘭上的銷釘對(duì)應(yīng)起來（墊環(huán)安裝與玻環(huán)相似）之后旋緊鎖箍；

d) 打開吹掃流量控制針閥，打開探頭球閥，裝上除污手柄，握住除污手柄順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)并慢慢往前推進(jìn)；推進(jìn)至大約鋼刷過吹掃內(nèi)棒頂頭再順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)慢慢往后拉，這樣反復(fù)2到3次；

e) 把除污棒拉回至剛開始安裝位置，關(guān)閉探頭球閥，檢查系統(tǒng)氣密性后再關(guān)閉吹掃流量控制針閥（氣密性完好表現(xiàn)為吹掃轉(zhuǎn)子位置為流量計(jì)下端）。松開鎖箍，拆下墊環(huán)；

f) 換接收單元除污，方法步驟如上。

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