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二氧化硫气体分析仪|TC-I型在线式二氧化硫浓度分析仪

文字:[大][中][小] 2015-4-13  浏览次数:1540

 

TC-I型二氧化硫分析仪是基于热导原理及惠斯顿电桥研发的在线气浓分析仪。热导率又称导热系数,反映物质的热传导能力。其定义为单位温度梯度(在1m长度内温度降低1K)在单位时间内经单位导热面所传递的热量。不同的气体具有不同的导热率,当在相同温度环境下气体成分发生变化时,导热性能发生变化,使热敏电阻的阻值产生改变,从而输出电信号进行处理并显示。

        本仪器采用89C55作为处理核心,对桥流、温度及不平衡电势三路信号进行处理,采用液晶屏作为显示终端,用户可在主界面直接观察到上述三路信号的实时参数,具有抗干扰性强、分辨率高、滞后时间短等特点,适用于工业硫酸生产中和其它分析场合的二氧化硫在线分析。

        本仪器还具有直流信号输出、实时曲线、历史曲线记录及自动保护功能,无需外接无纸记录仪,一旦热导池恒温电路失控,仪器自动把加热电源切断,使用方便安全。

二、主要技术参数

测量范围:0~15%(体积);

精    度:5级;

滞后时间:小于60秒、开机预热时间小于4小时;

输出信号:4~20mA  DC;

瞬时浓度显示:0~15% SO2;

电    源:220V±10%AC    频率 50Hz±5%;

环境温度:-5℃~45℃;

环境湿度:5%~90%

三、原理

气体的热导率的检测是通过一个惠斯顿电桥(封装在热导池内)来实现的, 本仪器采用恒压源供电(图一),固定电阻阻值相等,工作臂和参比臂是阻值相等的铂电阻,当工作臂和参比臂中的气体和温度都相同时,此时为电桥平衡状态,理论ΔU输出为零;因此,在参比臂中充标准气体,工作臂和参比臂加热到一定温度,当被测气体流过工作臂时,桥臂温度因热量对流和扩散而发生变化,相应的臂阻值也发生变化,电桥失去平衡,输出一个差压信号,称为不平衡电势。该不平衡电势经过放大及V/F转换后由计算机处理后以实时气体百分比浓度的形式显示在液晶屏上,并由历史曲线的形式记录下来以方便用户查询。

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四、仪器的组成与作用

    整套仪器由检测器和信号处理器两部分组成。

  1. 1. 检测器

        二氧化硫检测器的作用为:将由工艺流程中采样来的二氧化硫气体转换为相应的电讯号输出至信号处理器内。它由预处理器组件和热导池二部分组成,组装在预处理板上,并通过钢制喷塑机箱加以防护和安装。

        预处理部分由除雾干燥器和自力式流量调节器组成。其作用为:将由工艺流程中采样来的二氧化硫待测样气,通过除雾干燥器进行酸雾分离、干燥、过滤成干净干燥气样,通过自力式流量调节器控制一定流量进入热导池内。

除雾干燥器需根据现场工艺流程样气中酸雾和水的含量,定期打开除雾装置的排污阀排放积存的酸液,干燥装置中的硫酸钙也需在失效后更换,以保证其吸水性。

热导池部分由惠斯顿电桥、测温元件、加热线圈等组成。全部部件封装在保护罩内,为一个整体部件,安装在预处理板上。其作用:在信号处理器的作用下,保证测量时所需的恒温、恒压条件,并将待测气体浓度转换成相应的电信号输出至信号处理器。

检测器的电气内部接线参照图二

 

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  1. 2. 信号处理器的作用

①对热导池加热恒温控制在60±1℃;

②为热导池测量电桥提供10V左右的恒定工作电压;

③将热导池输出的二氧化硫浓度电信号进行处理放大、驱动液晶显示;

④提供4-20mA标准电流信号输出;

⑤附有热导池桥流、温度监测、历史曲线等功能。

五、仪器的安装与接线

(一)安装

        整套仪器的安装分为二氧化硫检测器的现场安装和信号处理器的控制室安装两部分。

  1. 1. 二氧化硫检测器的安装

⑴检测器的外形尺寸及安装尺寸见图三

 

 

 

 

 
   


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⑵安装要求

检测器安装地点:应选择在工艺取样点附近,并便于安装和维护。    

检测器安装的依托体应无振动,并有防雨、防水措施。

进检测器的气体应为干净、干燥、流量较平稳的SO2气体。对硫酸厂而言,可以在风机出口管道上取样。

进检测器的气体温度应<60℃,否则增加降温设施。

⑶安装方法

按上述要求确定安装位置,制作或确定安装依托体(做钢制支架或依附墙壁安装,亦可安装在玻璃钢仪表保护箱内)。

按图三b,在依托体上钻孔,拉出检测器上的活动安装挂板,采用M8的普通螺栓或膨胀螺栓,将检测器挂装在依托体上并固定。

参照附图一,从工艺管道中,采用1/2"水煤气管或聚丙稀管配制采样管至检测器处,变径后采用内径为Φ8的软管和检测器进气接头相接。

用同样方法,将检测器出气引至外部放空或回收。

2.信号处理器的安装

信号处理器的外形和开孔尺寸见图四

 

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信号处理器为盘装型仪表,按图四b开孔后,采用随仪表配带的安装托板固定在表盘上。也可以放在现场保护箱内。

(二)接线

        仪器的接线是指安装在现场的检测器和安装在控制室内的信号处理器之间的连线以及供电电源和输出信号接线(和标准输入信号外配仪表连接用)。

需要指出的是:检测器和信号处理器共八根导线连接,电桥测量部分采用RVV4×1.5的四芯铜芯电缆连接,温度测量及加热各采用一根RVV2×1.5二芯铜芯电缆连接,自现场至控制室用桥架或钢管敷设。每根导线电阻≤4Ω,敷设距离≤300米。

仪器电气系统接线见图五。

 

 

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六、仪器的调试与维护

(一)按键说明

⑴仪表面板设有4个键,依次为:“增加键”、“减少键”、“切换键”、“确认键”。

 ⑵界面说明

        上机通电后,仪表直接进入开机界面,显示出厂信息,5秒后进入测量界面,显示当前瞬时浓度值(单位为体积百分比),当前时间(年/月/日 小时/分),当前温度,当前桥流,以及实时曲线。在测量界面按确认键约5秒后进入参数界面,其他按键无响应。

  进入参数界面后,通过“切换键”和“确认键”选择进入其他界面,开机主界面如图六

                      

 

 

 

 

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温度界面:进入温度界面后,仪表停止加热,按“增加键”、“减少键”调整温度参数零点和量程,按“确定”键为保存数据并返回测量界面,按“取消”键则不保存数据,返回测量界面;

参数界面:进入参数界面后,仪表不停止加热,按“增加键”、“减少键”调整各参数零点和量程,按“确定”键为保存数据并返回测量界面,按“取消”键则不保存数据,返回测量界面;

时间界面:调整年,月,日,时,分等参数,按“确定”键为保存数据并返回测量界面,按“取消”键则不保存数据,返回测量界面;

历史曲线:进入历史曲线界面后,显示的是当前时间往前的曲线图(40个点),每个点的间隔为记录时间间隔,该间隔值为可调,出场默认值为10分

钟。切换到显示当前浓度时,按“增加键”、“减少键”可移动曲线,气浓显示值和时间为曲线与纵线交点的数值;若要查询历史数值,可按“切换”键至时间处,直接按“确认”输入时间来查询。

曲线记录间隔:进入曲线记录间隔界面后,显示当前记录间隔时间,按“增加键”、“减少键”可调节记录间隔时间,分别为1,2,5,10分钟4种设定,按“确认”键保存退出,按“取消”键则不保存数据,返回测量界面。

       详细界面流程见附图

 

(二)仪器的通电调试流程

1.检查检测器中的酸雾分离室内应固定玻璃纤维布,干燥室内应装填无粉化的块状硫酸钙,照流程图检查所有气路接头应无松动和漏气的可能。

2.将信号处理器通入交流220V电源,仪器显示开机中,约5秒钟后进入测量画面。

3.桥流调试:开机后仪器为初始加热状态,主界面上池温显示温度应不断上升,约一小时后应稳定在60度,桥流稳定在100mA,仪表进入正常工作状态。若桥流显示误差,调仪表内的电位器W1直至主界面显示桥流100即可。

4.零点调试:经过前面三个调试步骤后,此时气体采样流量、恒温、桥流正常,整套仪器已进入正常测量状态。当仪器通入为空气,仪器应显示为当时SO2浓度为0,如有误差时,通过以下步骤校准:

1)   按“确认”键进入菜单

2)   按“切换”键至“参数调校”,按“确认”键进入参数调校界面

3)   在参数调校界面中按“切换”键至“电势校定”

4)   用“增加”“减少”键调整为零

5)   再按切换键至“浓度零点”

6)   用“增加”“减少”键微调为零

7)   按切换至“确认”后按“确认”键退出,此时零点调校完毕。

5.量程调试:零点校准完毕后,将待测气体通入检测器中,此时仪表应显示二氧化硫瞬时在线浓度,若绝对误差大于0.75%,则按以下步骤调整:

1)   应按同取样点不同时间三次以同一人化学分析标定,取平均值

2)   按“确认”键进入菜单后

3)   按“切换”键至“参数调校”再按“确认”键进入参数调校界面

4)   在参数调校界面中按“切换”键至“浓度量程”

5)   用“增加”“减少”键调整使显示值吻合实际值。

 

6.输出调试:信号处理器后背有4-20mA输出端子,将电流表连接至输出端子

1)   按“确认”键进入菜单

2)   按“切换”键至“参数调校”,再按“确认”键进入参数调校界面

3)   在参数调校界面中按“切换”键至“输出零点”项

4)   用“增加”“减少”键调整使电流表显示为4mA

5)   再按“切换”键至“输出量程”

6)   用“增加”“减少”键调整使电流表显示为20mA,此时仪表输出调试完成。

 

7.历史曲线调试:

1)   按“确认”键进入菜单

2)   按“切换”键至“历史曲线”,再按“确认”键进入参数调校界面

3)   进入历史曲线界面后,按“增加”键、“减少”键可移动曲线,气浓显示值和时间为曲线与纵线交点的数值;若要查询历史数值,可按“切换”键至时间处,直接输入时间来查询。

     

8.曲线间隔时间设置:

1)   按“确认”键进入菜单

2)   按“切换”键至“曲线时间间隔”,再按“确认”键进入曲线时间间隔界面

3)   用“增加”“减少”键调整记录时间间隔,具体有“1分钟”、“2分钟”、“5分钟”、“10分钟”四种,用户可根据需要自行调整,默认出场设置为10分钟。

以上参数在本仪表出厂时已全部调整完毕,用户在使用时无需重新调试,若出现误差过度的情况再按照以上步骤一步步调整参数。

 

(三)  仪器的维护

        TC-I型二氧化硫分析仪投入正常使用时,应该注意如下维护事项,才能保证仪器长期稳定的使用。

1.  仪器预处理器中的除雾器,由除雾室和干燥室组成。干燥室内,需填充块状的硫酸钙,如果硫酸钙出现粉化或潮湿,应及时换上块状新硫酸钙。其制做方法:在化学试剂商店购买粉状的硫酸钙(分析纯),购回后,采用分析用的塘瓷盘,在盘内用水调成粘稠糊状,并在盘内拍成扁平形状,其厚度为10毫米左右。置于鼓风干燥箱内进行干燥,干燥后掰成10毫米左右见方的块状,置于干燥室中或密封贮放待用;除雾室内,需根据工艺样气中含酸雾量的多少,定期打开排污阀排酸,并把除雾骨架上的玻璃布拆下清洗晾干。

2.  当来自工艺中的二氧化硫气体,如若流量波动大、酸雾大、含尘量高时,还必须在仪器样气进口前,由用户自行加装相应容量的稳压器或分离器、过滤器。做前置处理,然后再进入仪器。

对硫磺制酸中的炉气,由于含有碳氧化合物及SO3混合复杂的气氛,在低温下结露形成酸性黑色物质而堵塞和腐蚀预处理器气路部分。可采用容积5~10升左右大口瓶,内装98%左右浓硫酸,使炉气通过酸洗后,由放空管接入检测器进气接头。酸洗瓶与取样管线均需更换为F4材料,具体可与南化研究院联系。

 

注:1.酸的装填量为瓶子容量的80%左右,根据酸洗后发黑的程度,一般一个月更换一次酸液2.如若样气温度大于60℃,需在仪器气样进口前,加装气体冷却器。

3.注意;仪器的热导池内部严禁打开。如发生故障返厂修理。

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