Analyseur d'oxygène laser en ligne à extraction

I. contexte du projet et analyse des besoins

1. Contexte du projet: dans le processus de production industrielle, la teneur en oxygène est un paramètre clé du processus, sa mesure précise est importante pour garantir la sécurité de la production, améliorer la qualité du produit et optimiser la consommation d'énergie. Les méthodes d'analyse électrochimiques traditionnelles, l'oxygène magnétique et d'autres ont des problèmes tels que la vitesse de réponse lente, la grande quantité d'entretien et la vulnérabilité aux interférences, il est difficile de répondre aux besoins de surveillance en temps réel, précise et stable de l'industrie moderne.Analyseur d'oxygène laser en ligne à extractionBasé sur le spectre d'absorption laser à semi - conducteur accordable (TDLAS), la technologie, avec les avantages significatifs de la bonne sélectivité, de la sensibilité élevée, de la vitesse de réponse rapide et de la petite quantité d'entretien, peut être largement utilisée dans l'analyse des gaz dans les domaines de l'électricité, de la pétrochimie, de la métallurgie, de la protection de l'environnement, etc.

2. Analyse des besoinsPour:

oComposants de mesure: oxygène (O₂) et

oGamme de mesurePour:0 à 1 % O ₂Et,0 à 5 % O ₂Et,0 à 10 % O ₂Et,0 à 21 % O ₂Et,0 à 100 % O ₂(Sélectionnez ou Personnalisez en fonction des conditions de travail réelles de l'utilisateur)

oPrécision de mesurePour:≤±0,1% FSou≤±0,05% FS(déterminé selon l'échelle et la classe de précision)

oRépétabilitéPour:≤±0,05% FS

oTemps de réponsePour:T90 ≤ 5Secondes (en fonction du temps de latence du système de traitement du gaz échantillon)

oConditions d'échantillon de gaz: selon la situation réelle du site, le gaz d'échantillon peut contenir de la poussière, de la vapeur d'eau, des gaz corrosifs, des températures élevées, etc., nécessitant un prétraitement.

oMode d'installation: type armoire à installer dans une cabine d'analyse ou une armoire de commande.

oSortie de donnéesPour:4 à 20 mASignal de grandeur analogique (sortie isolée),RS485 et RS232Signal numérique (Modbus RTUProtocole), interface Ethernet optionnelle.

oFonction d'alarme: alarme de concentration élevée et faible, alarme de défaillance de l'instrument (sortie relais).

oExigences environnementales: température ambiante:-10℃~+50℃(analyseur principal); Humidité relative:≤90% RH(sans condensation).

oExigences en matière d'alimentation électriquePour:AC 220V ±10 %,50 Hz- Oui.

II. Principes techniques

Cet analyseur est basé sur la technologie de spectroscopie d'absorption laser à semi - conducteur accordable (TDLAS). Son principe de base est le suivant: l'intensité d'absorption du laser par les molécules de gaz par rapport à la concentration de gaz satisfait Lambert lorsqu'une longueur d'onde spécifique du laser traverse le gaz mesuré-La loi de Bill. En ajustant le courant de fonctionnement (ou la température) d'un laser à semi - conducteur de sorte que sa longueur d'onde d'émission balaye une raie spectrale d'absorption spécifique de la molécule de gaz testée. Le détecteur reçoit un signal lumineux transmis qui, après traitement du signal, donne un spectre d'absorption du gaz. Grâce à l'analyse du spectre d'absorption (par exemple, détection de crête, détection de second harmonique, etc.), la concentration du gaz mesuré peut être calculée avec précision.

Les Analyseurs d'oxygène laser choisissent généralement les raies d'absorption des molécules d'oxygène dans la bande proche infrarouge, telles que760 nmZone d'absorption à proximité. Cette technologie présente les caractéristiques suivantes:

·Haute sélectivité: l'absorption n'est produite que pour des raies d'absorption spécifiques de molécules spécifiques, non perturbées par d'autres composants gazeux.

·Haute sensibilité: réalisableppmMêmeppbNiveau de détection (en fonction de la longueur du trajet optique et de la technique de détection).

·Réponse rapide: le temps de réponse peut atteindre l'ordre de la milliseconde sans prétraitement, et avec le transfert de gaz d'échantillon et le système de prétraitement, la réponse de l'ordre de la seconde est toujours garantie.

·Faible quantité de maintenance: longue durée de vie de la source de lumière laser, structure de chemin optique simple, pas besoin de changer les consommables fréquemment.

Iii. Composition du système

Le système d'analyse en ligne de l'oxygène au laser à extraction se compose principalement des éléments suivants:

1. Sonde de prélèvement et ligne de traçage thermiquePour:

oSonde d'échantillonnage: installé au point d'échantillonnage d'une tuyauterie ou d'un équipement de procédé pour prélever un échantillon représentatif de gaz du flux de procédé. La sonde dispose d'un filtre intégré (généralement une cartouche métallique frittée) qui filtre préalablement les poussières de grosses particules dans le gaz échantillon. En fonction de la température et de la corrosivité de l'échantillon de gaz, choisissez le matériau approprié (par ex.316LEn acier inoxydable).

oLigne de traçage thermique: adopte le tube composite de traçage électrique, maintient la température du gaz d'échantillon pendant le transport, empêche la condensation de vapeur d'eau dans le gaz d'échantillon et évite certains composants facilement condensables (tels queSO₃, vapeur d'eau) dans la ligne de condensation bloquée ou perdue. La température de traçage thermique est déterminée en fonction du point de rosée de l'échantillon, généralement réglée au - dessus de la température du point de rosée de l'échantillon10-20℃- Oui.

2. Système de prétraitement de gaz échantillonPour:

oFiltration primaire: enlever davantage les particules de poussière de l'échantillon de gaz, protéger l'unité de prétraitement ultérieure. Séparateur cyclonique ou filtre de précision en option (la précision de la cartouche est généralement1 à 5 μm).

oDéshumidification par réfrigération/sec: si la teneur en vapeur d'eau dans le gaz d'échantillon est élevée, le traitement de déshumidification doit être effectué. Déshumidificateur à froid à mécanisme de compression couramment utilisé pour refroidir l'échantillon de gaz à une température définie (par exemple5℃), de sorte que la condensation de vapeur d'eau se sépare, le point de rosée de l'échantillon de gaz de sortie peut être atteint5℃Ci - dessous. Ou choisissez un sécheur à membrane au besoin.

oFiltration fine: enlever les traces de gouttelettes et les poussières microscopiques résiduelles qui peuvent survenir après déshumidification, la précision de la cartouche est généralement0,1 à 0,5 μm- Oui.

oRégulation de la pression et de l'écoulement: contrôle de la pression d'échantillon et de la stabilisation du débit entrant dans l'unité d'analyse par des vannes de régulation de pression et des vannes de régulation (ou des contrôleurs de Débit massique) pour assurer la précision de l'analyse. Généralement contrôler le débit de gaz dans0,5-2L/min- Oui.

o(facultatif) traitement chimique: si l'échantillon contient des composants gazeux qui perturbent l'absorption du laser ou corrodent les composants de l'instrument (par ex.H₂SEt,HClEtc.), les filtres chimiques correspondants doivent être ajoutés (par exemple, adsorption sur charbon actif, absorption de neutralisants, etc.).

oPompes péristaltiques/Valve de drainage: pour l'évacuation de l'eau de condensation produite lors du prétraitement.

3. Unité d'analyse de gaz laserPour:

oModule d'émission laser: contient une longueur d'onde spécifiqueDFBLasers à semi - conducteurs, circuits d'entraînement laser et circuits de contrôle de température. Le laser est piloté par une source de courant constant de haute précision et passe par un refroidisseur à semi - conducteur (TEC), contrôle précis de la température pour assurer une longueur d'onde laser stable et une largeur de ligne étroite.

oPiscine d'absorption de gaz: l'échantillon de gaz circule à travers la cellule d'absorption, où le laser agit pleinement avec l'échantillon de gaz. Les piscines absorbantes utilisent généralement des structures à réflexion multiple (telles queHerriottPool) pour augmenter la longueur du trajet optique et améliorer la sensibilité de détection. Le matériau peut être en acier inoxydable ou en verre avec des fenêtres optiques aux deux extrémités.

oModule de réception laser: contient des photodétecteurs (tels queInGaAsPhotodiode) et un circuit de préamplification. Le détecteur convertit le signal lumineux reçu en un signal électrique et effectue une amplification préliminaire.

oUnité de traitement et de contrôle du signal: contient une carte d'acquisition de données haute vitesse, un microprocesseur intégré (ou un ordinateur de contrôle industriel) et le logiciel d'analyse correspondant. Effectuer sur le signal électrique reçuA/DConversion, filtrage, amplification à verrouillage de phase (si la technologie de détection harmonique est utilisée), etc. traitement pour extraire les informations d'absorption de gaz et selon Lambert-La loi de Beer calcule la concentration en oxygène. Dans le même temps, l'unité est responsable de la surveillance et du contrôle des paramètres tels que la température, la pression et le débit de l'ensemble du système, ainsi que de la communication avec l'extérieur.

4. Unité d'affichage des données et de communicationPour:

oInterface homme - machine (Interface HMI) et: généralement un écran tactile pour afficher la concentration mesurée en temps réel, le graphique de tendance des données historiques, les paramètres d'état de fonctionnement de l'instrument, les informations d'alarme, etc., et peut effectuer le réglage des paramètres, l'opération d'étalonnage, etc.

oInterface de sortie de données: offert4 à 20 mASortie analogique,RS485 et RS232Interface de communication numérique, mise en œuvre avecDCSEt,PLCInteraction des données du système de contrôle etc.

5. Unités auxiliairesPour:

oCabinet: pour l'intégration de l'analyseur principal, du module de prétraitement et des composants électriques associés, offrant une protection.

oModule d'alimentation: seraAC 220VConversion en alimentation DC requise pour chaque composant du système (par ex.+5VEt,+12VEt,+24V).

oModule de sortie d'alarme: sortie relais pour réaliser l'alarme de concentration et l'alarme de défaut.

Iv. Paramètres techniques

V. installation et mise en service

1. Conditions d'installationPour:

oLes cabines d'analyse ou les sites d'installation doivent être protégés contre les vibrations violentes, les interférences électromagnétiques fortes, les gaz corrosifs et la poussière.

oUne bonne ventilation pour dissiper la chaleur est garantie.

oLe point d'échantillonnage doit être choisi dans la tuyauterie de processus où le mélange est uniforme, le débit est stable et peut représenter l'état réel du processus.

oLa ligne de traçage de la sonde d'échantillonnage vers le système de prétraitement doit être aussi courte que possible, ce qui réduit l'hystérésis de transmission.

2. Étapes d'installationPour:

oInstallation de sonde d'échantillonnage: faire des trous dans le tuyau selon les exigences du processus, souder la bride, installer la sonde d'échantillonnage fermement, assurer l'étanchéité.

oConnexion de ligne de traçage thermique: connecter la sortie de la sonde de prélèvement à l'entrée de la ligne de traçage, la sortie de la ligne de traçage étant connectée à l'entrée du système de prétraitement. Faites attention au scellement de l'interface pour éviter les fuites d'air.

oCabinet d'analyseur en place: Placez l'armoire de l'analyseur sur un sol ou une plate - forme horizontale et solide, fixez l'armoire.

oInstallation du système de prétraitement: si l'unité de prétraitement est de conception modulaire, installez - la à l'emplacement spécifié dans l'armoire et connectez - la à la ligne d'air interne.

oConnexion du circuit: ConnexionAC 220VCordon d'alimentation (attention à la mise à la terre sécurisée), cordon de signal (4 à 20 mAEt,RS485, sortie d'alarme, etc.).

3. Déboguer le contenuPour:

oDétection de fuite de route de gaz: détection stricte des fuites sur l'ensemble du système d'échantillonnage, de transmission, de prétraitement et de circuit d'air de chambre à gaz pour assurer l'absence de fuites.

oInspection électrique: vérifiez la tension d'alimentation, l'alimentation de chaque module est normale et la mise à la terre est bonne.

oParamétrage: réglage de l'instrument via l'écran tactile pour mesurer les paramètres tels que la portée, la valeur d'alarme, le débit d'échantillon de gaz, la température de traçage thermique, etc.

oCalibration du point zéro: passage dans un gaz zéro éprouvé (par exemple, azote de haute pureté)N₂, pureté≥ 99999%), effectuer un étalonnage au point zéro.

oCalibration de la gamme: dans un gaz standard de concentration connue (O₂Gaz étalon), effectuer un étalonnage d'échelle. Le nombre de points d'étalonnage est déterminé en fonction des exigences de précision, généralement1 - 2Le point.

oAlignement du système: vérifiez si le débit de gaz de l'échantillon, la pression, la température sont stables dans la plage de réglage, observez si les mesures de l'instrument sont stables et conformes à la concentration de gaz standard. Testez si la sortie de données est correcte et si la fonction d'alarme est fiable.

oTest de conditions de travail simulées: dans la mesure du possible, simuler les conditions réelles de fonctionnement (p. ex. variations de température, d'humidité), observer les performances de l'instrument.

Vi. Exploitation et entretien

1. Surveillance opérationnelle quotidiennePour:

oVérifiez régulièrement que les mesures affichées par l'analyseur se situent dans une plage raisonnable et que la tendance est normale.

oVérifiez que chaque indicateur d'état de l'instrument est correct, avec ou sans informations d'alarme.

oVérifiez que le débit d'échantillon, la pression, les différents composants de l'unité de prétraitement (par exemple, la différence de pression du filtre, la température du refroidisseur, le drainage) sont normaux.

oEnregistrez les paramètres de fonctionnement de l'instrument et les enregistrements d'étalonnage.

2. Maintenance régulièrePour:

oquotidien: inspection de tournée, voir l'état de l'instrument, décharge de condensat.

ochaque semaine: vérifiez que la cartouche du filtre n'est pas bloquée (à en juger par un manomètre différentiel ou un changement de débit), Remplacez - la sur demande. Vérifiez que la ligne de traçage fonctionne correctement.

opar mois: vérification de l'exactitude de l'instrument par un étalonnage ou un contrôle en un seul point à l'aide de gaz zéro et de gaz étalon de gamme. Vérifiez si la connexion de la voie d'air est desserrée.

oChaque trimestre/Demi - année: selon le degré de propreté de l'échantillon de gaz, remplacez la cartouche de filtre de précision, l'adsorbant du sécheur (si utilisé). Vérifiez que les fenêtres du photodétecteur et de la tête laser sont propres et essuyez délicatement avec de l'éthanol anhydre et du papier objectif si nécessaire.

oChaque année: un contrôle complet des performances et un étalonnage de l'analyseur (étalonnage multipoint). Vérifiez la cartouche de la sonde d'échantillonnage, Remplacez - la sur demande. Vérifiez l'effet de traçage de la ligne de traçage de chaleur, les tropiques vieillissants sont remplacés à temps.

3. Traitement des pannesPour:

oAucun affichage ou impossible de démarrer: Vérifiez l'alimentation, le fusible, le module d'alimentation.

oAnomalie de la valeur mesurée (élevée/Faible/Grandes fluctuations): vérifier si l'échantillon de gaz est normal (débit, pression, s'il y a des fuites); Vérifier si le système de prétraitement est défaillant (colmatage du filtre, mauvaise déshumidification, contamination); Vérifier si le chemin optique est aligné et si la fenêtre est contaminée; Effectuer une vérification d'étalonnage; Vérifiez si des composants perturbateurs entrent.

oPanne de communication: vérifiez la connexion de la ligne de communication, les paramètres de communication (débit en bauds, adresse, BIT de contrôle), si l'interface de communication est endommagée.

oDéfaillance de l'alarme: vérifiez les paramètres d'alarme, la ligne de sortie du relais, l'équipement d'alarme externe.

4. pièces de rechange: il est recommandé aux utilisateurs de stocker des pièces d'usure et des consommables courants, tels que des cartouches de filtre de différentes spécifications, des joints d'étanchéité, des déshydratants, des gaz standard, etc.

sept, Conclusions

Analyseur d'oxygène laser en ligne à extractionAdoptéeTDLASLa technologie, combinée à un système parfait de prétraitement des échantillons de gaz, permet une surveillance en ligne continue, précise et fiable de la teneur en oxygène dans les processus industriels. Ses caractéristiques de haute sélectivité, de réponse rapide et de faible maintenance en font une alternative idéale aux méthodes analytiques traditionnelles. Grâce à une composition de système bien conçue, à une mise en service rigoureuse de l'installation et à une maintenance opérationnelle réglementée, ce programme technique peut assurer un fonctionnement stable et à long terme de l'analyseur, fournir aux utilisateurs des données de mesure précises et répondre aux besoins de contrôle du processus de production et de surveillance de la sécurité, avec des avantages économiques et sociaux significatifs.