激光氧含量在線分析儀

1、預(yù)處理采樣單元

預(yù)處理采樣單元是過程分析儀器在線連續(xù)可靠運行的關(guān)鍵，本裝置預(yù)處理采樣系統(tǒng)采用特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計，利用泵吸式抽取取樣，精密過濾器、干燥器分級過濾，采樣流量計將樣氣恒流至500mL/min，送至儀表進行濃度分析，保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定可靠的正常工作；經(jīng)現(xiàn)場長期運行表明，有效的解決了長時間在監(jiān)測工況環(huán)境下被動式過濾累積堵塞，維護工作量大，在線連續(xù)運行率低的難題，大大提高了產(chǎn)品安全性能。

2、分析單元

分析單元是一臺防爆型分析儀，采用高性能激光傳感器。具有壽命長、靈敏度高、響應(yīng)速度快，可靠性高、穩(wěn)定性和選擇性好的特點。新型的氣路穩(wěn)流系統(tǒng)：具有精度高、響應(yīng)快、性能穩(wěn)定、氣體分析過程連續(xù)等優(yōu)點。

整套系統(tǒng)裝置包括取樣單元、預(yù)處理單元、分析單元等部分。

三、技術(shù)參數(shù)

l  系統(tǒng)型號：SD-Y5000S EX

l  檢測氣體：氧氣

l  采樣方式：抽取式

l  傳感器類型：激光光譜吸收

l  檢測范圍：O2：0-21%VOL

l  測量誤差：≤±1%F.S

l  分 辨 率：0.1%

l  響應(yīng)時間：T90≤10S

l  輸出信號：4-20mA /RS485

l  通氣流量：0.4-0.6L/min

l  環(huán)境溫度：2℃～40℃

l  溫度設(shè)定值：1.5℃±0.5℃

l  環(huán)境濕度：≤90%RH

l  氣路接口：Φ6不銹鋼卡套接頭

l  防爆等級：激光分析儀（Exd IIC T6 GB）  

l  電氣單元、防爆接線盒均為（Exd IIC T4 GB）

四、儀器特點

不受背景氣體的影響

傳統(tǒng)非色散紅外光譜吸收技術(shù)采用的光源譜帶很寬，其譜寬范圍內(nèi)除了被測氣體的吸收譜線外，還有很多基他背景氣體的吸收譜線。因此，光源發(fā)出的光除了被待測氣體的多條譜線吸收外還被一些背景氣體的吸收，從而導(dǎo)致測量的不準確性。 而半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)中使用的半導(dǎo)體激光的譜寬小于0.001nm，遠小于被測氣體一條吸收譜線的譜寬。如測量原理圖所示的“單線吸收光譜”數(shù)據(jù)。 同時在選擇該吸收譜線時，就保證在所選吸收譜線頻率附近約10倍譜線寬度范圍內(nèi)無測量環(huán)境中背景氣體組分的吸收譜線，從而避免這些背景氣體組分對被測氣體的交叉吸收干擾，保證測量的準確性。

不受粉塵干擾

如上圖激光氣體分析儀通過調(diào)制激光器的頻率使之周期性地掃描被測氣體的吸收譜線，激光頻率的掃描范圍被設(shè)置為大于被測氣體吸收譜線的寬度，從而在一次掃描中包含有不被氣體吸收譜線衰減的黃綠區(qū)（1區(qū)）和被氣體吸收譜線衰減的紅色區(qū)（2區(qū)）。從1區(qū)得到的測量信號包含粉塵和視窗污染的透過率，從2區(qū)得到的測量信號除包含粉塵和視窗污染的透過率還包含被氣體吸收的光強衰減。因此，通過在一個激光頻率掃描周期內(nèi)對1區(qū)和2區(qū)的同時測量可以準確獲得被氣體吸收衰減掉的透光率，從而不受粉塵及視窗污染產(chǎn)生光強衰減對氣體測量濃度的影響。

標定周期長

激光氣體分析儀的漂移小、穩(wěn)定性好，一般零漂和量漂滿足≤±1%FS/半年，儀器標定周期長，減少了儀器校準的工作量。

l  可調(diào)諧激光光譜技術(shù)，不受任何背景氣干擾。

l  采用多次反射懷特池提供長達10m的測量光程。

l  自動消除環(huán)境影響，有溫度、壓力補償功能，適應(yīng)復(fù)雜多變的工業(yè)環(huán)境，減少外部因素對測量結(jié)果的干擾。

l  可高達100HZ的測量速度，響應(yīng)速度極快，適用于需要快速響應(yīng)的場景。

l  性能穩(wěn)定、靈敏度高、長期漂移小。

l  使用光學測量技術(shù)，具有長久的使用壽命。

五、測量原理

    激光氣體分析儀的測量原理是可調(diào)諧半導(dǎo)體激光光譜吸收技術(shù)Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy)，TDLAS于20世紀70年代提出。初期的TDLAS技術(shù)只是一種實驗室研究用技術(shù)，隨著半導(dǎo)體激光技術(shù)在20世紀80年代的迅速發(fā)展，特別是20世紀90年代以來，基于TDLAS技術(shù)的現(xiàn)場在線分析儀表已逐漸發(fā)展成熟，能夠在各種高溫、高粉塵、高腐蝕等惡劣的環(huán)境下進行現(xiàn)場在線的氣體濃度測量。

    可調(diào)諧半導(dǎo)體激光光譜吸收技術(shù)TDLAS本質(zhì)上是一種光譜吸收技術(shù)，通過分析激光被氣體分子的選擇性吸收來獲得氣體的濃度。它與傳統(tǒng)紅外光譜吸收技術(shù)的不同之處在于，半導(dǎo)體激光光譜寬度遠小于氣體吸收譜線的展寬。因此，半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)是一種高分辨率的光譜吸收技術(shù)。系統(tǒng)采用特定波長的激光束穿過被測氣體，激光強度的衰減與氣體的濃度滿足朗伯·比爾定理，因此可以通過檢測激光強度的衰減信息分析獲得被測氣體的濃度。采用半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)的激光氣體分析儀可從原理上抗背景氣體的干擾，測量結(jié)果可靠性高。

六、系統(tǒng)整體參數(shù)

外形尺寸：1400（H）x 600（W）x350（D）。

分析柜柜體采用1.5mm和2.00mm冷軋鋼板。

分析柜有前開門，帶視察玻璃。

防護等級：不小于IP65。

表面處理：噴塑，顏色RAL7035或用戶指定。

七、系統(tǒng)描述

系統(tǒng)柜的設(shè)計以安全性和可靠性為核心，通過氣動采樣泵、精密過濾器與干燥器等預(yù)處理元件，

確保樣氣在進入分析儀前得到充分處理。采樣管路和連接件采用優(yōu)良的耐腐蝕材質(zhì)，進一步提升了系統(tǒng)的耐用性和穩(wěn)定性。整體設(shè)計滿足防爆場合的使用需求，適用于復(fù)雜工業(yè)環(huán)境中的氣體濃度監(jiān)測。（預(yù)處理部分根據(jù)實際工況而定）

系統(tǒng)柜中除氣體分析儀以外的器件均為預(yù)處理元件和管閥件，滿足了防爆場合使用；

氣動采樣泵用于微正壓或負壓樣氣情況下采樣，適用于不同壓力工況，確保樣氣穩(wěn)定采樣。

配置高效專用精密過濾器與干燥器，對樣氣進行有效處理，去除樣氣中固體顆粒物、雜質(zhì)、殘留水及干燥；

預(yù)處理元件可視透明，采樣管路采用Φ6mm無縫不銹鋼管，具有優(yōu)異的耐腐蝕性和機械強度；連接卡套和接頭均采用優(yōu)良的耐腐蝕材質(zhì)，確保密封性和耐久性。

八、系統(tǒng)安裝及使用

電源：交流220V AC（引入儀表機柜位置）;

安裝現(xiàn)場無明顯振動；通風良好；

氣源壓縮空氣：0.5-0.7Mpa（驅(qū)動渦旋冷凝器，壓縮氣體管引入放置機柜位置，氣源6mm管路）；

采樣及尾氣回收管路：6mm不銹鋼硬管引入儀表機柜安裝位置；如后期用于DCS的信號連接，選用屏蔽電纜線經(jīng)3*1.0mm2。

九、應(yīng)用領(lǐng)域

應(yīng)用于精細化工、新型能源、石油化工、生物制藥、鋼鐵冶煉、焦爐煤氣等領(lǐng)域進行實時氧氣含量監(jiān)測，針對各種尾氣、反應(yīng)釜、離心機、過程氣中的氧氣含量檢測分析。