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二氧化硫檢測儀

二氧化硫氣體分析儀/TC-I型在線式二氧化硫濃度分析儀

文字:[大][中][小] 2015-4-13  瀏覽次數:1854

 

TC-I型二氧化硫分析儀是基于熱導原理及惠斯頓電橋研發的在線氣濃分析儀。熱導率又稱導熱系數,反映物質的熱傳導能力。其定義為單位溫度梯度(在1m長度內溫度降低1K)在單位時間內經單位導熱面所傳遞的熱量。不同的氣體具有不同的導熱率,當在相同溫度環境下氣體成分發生變化時,導熱性能發生變化,使熱敏電阻的阻值產生改變,從而輸出電信號進行處理并顯示。

        本儀器采用89C55作為處理核心,對橋流、溫度及不平衡電勢三路信號進行處理,采用液晶屏作為顯示終端,用戶可在主界面直接觀察到上述三路信號的實時參數,具有抗干擾性強、分辨率高、滯后時間短等特點,適用于工業硫酸生產中和其它分析場合的二氧化硫在線分析。

        本儀器還具有直流信號輸出、實時曲線、歷史曲線記錄及自動保護功能,無需外接無紙記錄儀,一旦熱導池恒溫電路失控,儀器自動把加熱電源切斷,使用方便。

二、主要技術參數

測量范圍:0~15%(體積);

精    度:5級;

滯后時間:小于60秒、開機預熱時間小于4小時;

輸出信號:4~20mA  DC;

瞬時濃度顯示:0~15% SO2;

電    源:220V±10%AC    頻率 50Hz±5%;

環境溫度:-5℃~45℃;

環境濕度:5%~90%

三、原理

氣體的熱導率的檢測是通過一個惠斯頓電橋(封裝在熱導池內)來實現的, 本儀器采用恒壓源供電(圖一),固定電阻阻值相等,工作臂和參比臂是阻值相等的鉑電阻,當工作臂和參比臂中的氣體和溫度都相同時,此時為電橋平衡狀態,理論ΔU輸出為零;因此,在參比臂中充標準氣體,工作臂和參比臂加熱到一定溫度,當被測氣體流過工作臂時,橋臂溫度因熱量對流和擴散而發生變化,相應的臂阻值也發生變化,電橋失去平衡,輸出一個差壓信號,稱為不平衡電勢。該不平衡電勢經過放大及V/F轉換后由計算機處理后以實時氣體百分比濃度的形式顯示在液晶屏上,并由歷史曲線的形式記錄下來以方便用戶查詢。

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四、儀器的組成與作用

    整套儀器由檢測器和信號處理器兩部分組成。

  1. 1. 檢測器

        二氧化硫檢測器的作用為:將由工藝流程中采樣來的二氧化硫氣體轉換為相應的電訊號輸出至信號處理器內。它由預處理器組件和熱導池二部分組成,組裝在預處理板上,并通過鋼制噴塑機箱加以防護和安裝。

        預處理部分由除霧干燥器和自力式流量調節器組成。其作用為:將由工藝流程中采樣來的二氧化硫待測樣氣,通過除霧干燥器進行酸霧分離、干燥、過濾成干凈干燥氣樣,通過自力式流量調節器控制一定流量進入熱導池內。

除霧干燥器需根據現場工藝流程樣氣中酸霧和水的含量,定期打開除霧裝置的排污閥排放積存的酸液,干燥裝置中的硫酸鈣也需在失效后更換,以保證其吸水性。

熱導池部分由惠斯頓電橋、測溫元件、加熱線圈等組成。全部部件封裝在保護罩內,為一個整體部件,安裝在預處理板上。其作用:在信號處理器的作用下,保證測量時所需的恒溫、恒壓條件,并將待測氣體濃度轉換成相應的電信號輸出至信號處理器。

檢測器的電氣內部接線參照圖二

 

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  1. 2. 信號處理器的作用

①對熱導池加熱恒溫控制在60±1℃;

②為熱導池測量電橋提供10V左右的恒定工作電壓;

③將熱導池輸出的二氧化硫濃度電信號進行處理放大、驅動液晶顯示;

④提供4-20mA標準電流信號輸出;

⑤附有熱導池橋流、溫度監測、歷史曲線等功能。

五、儀器的安裝與接線

(一)安裝

        整套儀器的安裝分為二氧化硫檢測器的現場安裝和信號處理器的控制室安裝兩部分。

  1. 1. 二氧化硫檢測器的安裝

⑴檢測器的外形尺寸及安裝尺寸見圖三

 

 

 

 

 
   


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⑵安裝要求

檢測器安裝地點:應選擇在工藝取樣點附近,并便于安裝和維護。    

檢測器安裝的依托體應無振動,并有防雨、防水措施。

進檢測器的氣體應為干凈、干燥、流量較平穩的SO2氣體。對硫酸廠而言,可以在風機出口管道上取樣。

進檢測器的氣體溫度應<60℃,否則增加降溫設施。

⑶安裝方法

按上述要求確定安裝位置,制作或確定安裝依托體(做鋼制支架或依附墻壁安裝,亦可安裝在玻璃鋼儀表保護箱內)。

按圖三b,在依托體上鉆孔,拉出檢測器上的活動安裝掛板,采用M8的普通螺栓或膨脹螺栓,將檢測器掛裝在依托體上并固定。

參照附圖一,從工藝管道中,采用1/2"水煤氣管或聚丙稀管配制采樣管至檢測器處,變徑后采用內徑為Φ8的軟管和檢測器進氣接頭相接。

用同樣方法,將檢測器出氣引至外部放空或回收。

2.信號處理器的安裝

信號處理器的外形和開孔尺寸見圖四

 

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信號處理器為盤裝型儀表,按圖四b開孔后,采用隨儀表配帶的安裝托板固定在表盤上。也可以放在現場保護箱內。

(二)接線

        儀器的接線是指安裝在現場的檢測器和安裝在控制室內的信號處理器之間的連線以及供電電源和輸出信號接線(和標準輸入信號外配儀表連接用)。

需要指出的是:檢測器和信號處理器共八根導線連接,電橋測量部分采用RVV4×1.5的四芯銅芯電纜連接,溫度測量及加熱各采用一根RVV2×1.5二芯銅芯電纜連接,自現場至控制室用橋架或鋼管敷設。每根導線電阻≤4Ω,敷設距離≤300米。

儀器電氣系統接線見圖五。

 

 

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六、儀器的調試與維護

(一)按鍵說明

⑴儀表面板設有4個鍵,依次為:“增加鍵”、“減少鍵”、“切換鍵”、“確認鍵”。

 ⑵界面說明

        上機通電后,儀表直接進入開機界面,顯示出廠信息,5秒后進入測量界面,顯示當前瞬時濃度值(單位為體積百分比),當前時間(年/月/日 小時/分),當前溫度,當前橋流,以及實時曲線。在測量界面按確認鍵約5秒后進入參數界面,其他按鍵無響應。

  進入參數界面后,通過“切換鍵”和“確認鍵”選擇進入其他界面,開機主界面如圖六

                      

 

 

 

 

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溫度界面:進入溫度界面后,儀表停止加熱,按“增加鍵”、“減少鍵”調整溫度參數零點和量程,按“確定”鍵為保存數據并返回測量界面,按“取消”鍵則不保存數據,返回測量界面;

參數界面:進入參數界面后,儀表不停止加熱,按“增加鍵”、“減少鍵”調整各參數零點和量程,按“確定”鍵為保存數據并返回測量界面,按“取消”鍵則不保存數據,返回測量界面;

時間界面:調整年,月,日,時,分等參數,按“確定”鍵為保存數據并返回測量界面,按“取消”鍵則不保存數據,返回測量界面;

歷史曲線:進入歷史曲線界面后,顯示的是當前時間往前的曲線圖(40個點),每個點的間隔為記錄時間間隔,該間隔值為可調,出場默認值為10分

鐘。切換到顯示當前濃度時,按“增加鍵”、“減少鍵”可移動曲線,氣濃顯示值和時間為曲線與縱線交點的數值;若要查詢歷史數值,可按“切換”鍵至時間處,直接按“確認”輸入時間來查詢。

曲線記錄間隔:進入曲線記錄間隔界面后,顯示當前記錄間隔時間,按“增加鍵”、“減少鍵”可調節記錄間隔時間,分別為1,2,5,10分鐘4種設定,按“確認”鍵保存退出,按“取消”鍵則不保存數據,返回測量界面。

       詳細界面流程見附圖

 

(二)儀器的通電調試流程

1.檢查檢測器中的酸霧分離室內應固定玻璃纖維布,干燥室內應裝填無粉化的塊狀硫酸鈣,照流程圖檢查所有氣路接頭應無松動和漏氣的可能。

2.將信號處理器通入交流220V電源,儀器顯示開機中,約5秒鐘后進入測量畫面。

3.橋流調試:開機后儀器為初始加熱狀態,主界面上池溫顯示溫度應不斷上升,約一小時后應穩定在60度,橋流穩定在100mA,儀表進入正常工作狀態。若橋流顯示誤差,調儀表內的電位器W1直至主界面顯示橋流100即可。

4.零點調試:經過前面三個調試步驟后,此時氣體采樣流量、恒溫、橋流正常,整套儀器已進入正常測量狀態。當儀器通入為空氣,儀器應顯示為當時SO2濃度為0,如有誤差時,通過以下步驟校準:

1)   按“確認”鍵進入菜單

2)   按“切換”鍵至“參數調校”,按“確認”鍵進入參數調校界面

3)   在參數調校界面中按“切換”鍵至“電勢校定”

4)   用“增加”“減少”鍵調整為零

5)   再按切換鍵至“濃度零點”

6)   用“增加”“減少”鍵微調為零

7)   按切換至“確認”后按“確認”鍵退出,此時零點調校完畢。

5.量程調試:零點校準完畢后,將待測氣體通入檢測器中,此時儀表應顯示二氧化硫瞬時在線濃度,若絕對誤差大于0.75%,則按以下步驟調整:

1)   應按同取樣點不同時間三次以同一人化學分析標定,取平均值

2)   按“確認”鍵進入菜單后

3)   按“切換”鍵至“參數調校”再按“確認”鍵進入參數調校界面

4)   在參數調校界面中按“切換”鍵至“濃度量程”

5)   用“增加”“減少”鍵調整使顯示值吻合實際值。

 

6.輸出調試:信號處理器后背有4-20mA輸出端子,將電流表連接至輸出端子

1)   按“確認”鍵進入菜單

2)   按“切換”鍵至“參數調校”,再按“確認”鍵進入參數調校界面

3)   在參數調校界面中按“切換”鍵至“輸出零點”項

4)   用“增加”“減少”鍵調整使電流表顯示為4mA

5)   再按“切換”鍵至“輸出量程”

6)   用“增加”“減少”鍵調整使電流表顯示為20mA,此時儀表輸出調試完成。

 

7.歷史曲線調試:

1)   按“確認”鍵進入菜單

2)   按“切換”鍵至“歷史曲線”,再按“確認”鍵進入參數調校界面

3)   進入歷史曲線界面后,按“增加”鍵、“減少”鍵可移動曲線,氣濃顯示值和時間為曲線與縱線交點的數值;若要查詢歷史數值,可按“切換”鍵至時間處,直接輸入時間來查詢。

     

8.曲線間隔時間設置:

1)   按“確認”鍵進入菜單

2)   按“切換”鍵至“曲線時間間隔”,再按“確認”鍵進入曲線時間間隔界面

3)   用“增加”“減少”鍵調整記錄時間間隔,具體有“1分鐘”、“2分鐘”、“5分鐘”、“10分鐘”四種,用戶可根據需要自行調整,默認出場設置為10分鐘。

以上參數在本儀表出廠時已全部調整完畢,用戶在使用時無需重新調試,若出現誤差過度的情況再按照以上步驟一步步調整參數。

 

(三)  儀器的維護

        TC-I型二氧化硫分析儀投入正常使用時,應該注意如下維護事項,才能保證儀器長期穩定的使用。

1.  儀器預處理器中的除霧器,由除霧室和干燥室組成。干燥室內,需填充塊狀的硫酸鈣,如果硫酸鈣出現粉化或潮濕,應及時換上塊狀新硫酸鈣。其制做方法:在化學試劑商店購買粉狀的硫酸鈣(分析純),購回后,采用分析用的塘瓷盤,在盤內用水調成粘稠糊狀,并在盤內拍成扁平形狀,其厚度為10毫米左右。置于鼓風干燥箱內進行干燥,干燥后掰成10毫米左右見方的塊狀,置于干燥室中或密封貯放待用;除霧室內,需根據工藝樣氣中含酸霧量的多少,定期打開排污閥排酸,并把除霧骨架上的玻璃布拆下清洗晾干。

2.  當來自工藝中的二氧化硫氣體,如若流量波動大、酸霧大、含塵量高時,還必須在儀器樣氣進口前,由用戶自行加裝相應容量的穩壓器或分離器、過濾器。做前置處理,然后再進入儀器。

對硫磺制酸中的爐氣,由于含有碳氧化合物及SO3混合復雜的氣氛,在低溫下結露形成酸性黑色物質而堵塞和腐蝕預處理器氣路部分??刹捎萌莘e5~10升左右大口瓶,內裝98%左右濃硫酸,使爐氣通過酸洗后,由放空管接入檢測器進氣接頭。酸洗瓶與取樣管線均需更換為F4材料,具體可與南化研究院聯系。

 

注:1.酸的裝填量為瓶子容量的80%左右,根據酸洗后發黑的程度,一般一個月更換一次酸液2.如若樣氣溫度大于60℃,需在儀器氣樣進口前,加裝氣體冷卻器。

3.注意;儀器的熱導池內部嚴禁打開。如發生故障返廠修理。

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