氬中微量氮分析儀故障維修

氬中微量氮分析儀故障維修

一、簡介                                         

此分析儀表在空分分析小屋內使用，廠家為：

位號：73AIT-005  原理：氣體電離電磁感應

二、技術指標

檢測器型號：單光束,電磁感應,等離子池,非線性測量

材料: 石英, 單元素. 內部壓力不超過10PSIG（69Kpa）

量程：

X1：0-1ppm 分辨率10ppb

X10：0-10ppmx 分辨率0.1ppm

X100：0-100ppm 分辨率1ppm

精確度：≤1％FS

漂移：±1％/天

樣品氣流量要求：30~150cc/mm

推薦的校驗氣：零點氣：1.0~2.0ppm N2/Ar

終點氣：8.0~9.5ppm N2/Ar

注意：校驗取決於使用的量程。

流量精確度：0～200cc 時±1％FS

最大入口壓力：70PSIG（482KPAG）

最小入口壓力：5PSIG（35.5KPAG）（50cc 時）

最佳操作壓力：5～10PSIG (35.5~69KPAG)

操作溫度：100C～350C

樣品氣入口的連接：1/8 英寸Swagelok 接頭

供電電源：交流電115 伏/50-60Hz 或交流電220 伏/50-60Hz

保險絲：2 個1A、250V 保險絲，F 型，尺寸5Х20mm

注:若電源輸入端電壓超過2 千伏,由於機器內部變阻器的保護作用,保險絲將會斷開

功率：最大35 瓦

響應時間：X10 和X100：75cc 時T90 為20 秒X1：75cc 時T90 為40 秒

三、工作原理

Ar 中微量N2 分析儀用於測量高純氬氣中0～100ppm 的雜質氮.該設備用於高純氣體,不許雜質（如O2、CH4、H2、CO、H2O 等）進入.若有雜質進入,雖不會損壞電離池,但會臨時削弱儀表的精確度和穩定性.這時需通入純淨氣體,儀表會恢複正常且通常不用再校驗.

氬氣在背壓為大氣壓的狀態下流經石英電離池,該池內充滿高頻,高強度的電磁場.K2001 采用分光原理,通過頻率,強度,校驗以及耦合技術和調焦電極來保持等離子區的穩定.電光感應等離子區,等離子區收集充電粒,等離子區由氬氣流組成.氬氣一旦被電離,將會發出許多條光譜.電子或離子因碰撞產生激發態,氣體原子或分子在電場中被電子和離子的動能加速而產生了發光現象.通過濾光片的光被光電二極管檢測,並形成電流信號,此電流與氬中氮的含量成比例.光電二極管產生的電流進入一個帶低通電流開關的收集器,然後進入有精密浮點程序的前置放大器,最後進入模擬－數字轉換器.微處理讀取這些數字信號,並通過計算把它換成ppm 數值.微處理器板再把此ppm 值變成模擬的4－20mA 隔離輸出,以便傳輸至遠程的PLC,計算機或記錄儀.

微處理器還處理用戶通過儀表鍵盤輸入的功能鍵和有效數據.這些數據顯示在4×40 字符的顯示器上.微處理器還控製流量的PID 調節.

四、儀表的參數查看

1.電源打開,儀表顯示主菜單

1分析儀表的主頁麵

KONTROL ANALYTIK K2001 TRACE N2 ANALYZER

MAIN MENU

F1：configuration F3:diagnostic

F2:calibration    F4:run

2主菜單中選擇F1 將進入組態菜單,組態菜單提示3 個不同的參數:

（1）.是否使用自動量程功能,選擇F1“yes”（是）,儀表將自動在3 個量程內轉換(0-1ppm,0-10ppm,0-100ppm),是和否之間的選擇通過按F1進行.

注:當您選擇自動量程時,量程的選擇取決於模擬－數字轉換值

2分析儀表的組態菜單

或是ppm 值,取決於使用量程的最大值.

<<CONFIGURATION MENU>>  F3:nxt

Automatic ranging? (F1-yes/no):No

Sample flow set point (0-200CC):75

Analog output F2 (hld/tr):Track    F4:ret

（2）. 確定樣品氣流速：通過使用數字鍵可方便的設定需要的樣品氣流速值,用“E”鍵確認該值.流速允許的範圍為0～200 之間,流速單位為cc/min.新輸入的值為有效值,流速閥會相應的調整.

（3）. 模擬輸出模式:按“F2”鍵,4－20mA 的輸出處於“track”或“hold”模式.

Hold 模式:當退出測量模式時,輸出信號保持.

Track 模式:在所有模式下輸出信號隨氣體含量的變化而變化.

按“F3”鍵進入組態菜單的第二頁.

<<CONFIGURATION MENU>> Page2

mA failure mode F1 (high/low/off):High

No other options available

F4:ret

（4）. 輸出失效模式F1:假如超量程或電離池未工作,可選擇4－20mA 的輸出為:Low(4mA 以下可輸出)，High(高於20mA 可輸出),選擇“Off”則使4－20mA輸出反映信號值.

3.從主頁麵F2項進入標定菜單

F1（零點氣濃度設定）F2(量程氣濃度設定）F3(標定）F4（退出）

3標定菜單

需輸入零點氣和終點氣中N2 的ppm 值,推薦的零點氣為滿量程0～20％之間,終點氣為滿量程的80～95％之間.例如,量程為10ppm 時零點氣為2.0ppmN2,終點氣為8.0ppmN2.校驗前讀數要穩定.

在主菜單,按F2 鍵,儀表將顯示校驗主菜單,

<<CALIBRATION MENU>>

F1:zero          F2:span

F3:calibrate    F4:quit

選擇F1,F2 可以分別輸入零點校驗氣的值和終點校驗氣的值

輸入零點氣值時的畫麵：

<<CALIBRATION MENU>>

INPUT ZERO VALUE: F1:OK

ACTUEL VALUE:

VALUE MUST BE IN ppm

輸入終點氣值時的畫麵：

<<CALIBRATION MENU>>

INPUT SPAN VALUE: F1:OK

ACTUEL VALUE:

VALUE MUST BE IN ppm

儀表根據輸入的終點氣值會自動選擇合適的量程.當您輸入一個值再按“E”鍵,微處理機將會檢查格式並進行評估,使其生效.當一切就緒,輸入的值將會顯示在測量區,若值被拒絕接受,輸入區將被清除,測量值會保持不變.若輸入有誤,按enter 鍵重複以上過程.

輸入零點氣值和終點氣值後,選擇F3 鍵則進入校驗子菜單.

<<CALIBRATION FACTORS CALAULATION>>

Measure: ppm Sample flow: cc

F1:zeroF2:終點 F4:return

Calibration status:

顯示測量值（ppm）和流量（cc）,若儀表是首次使用或更換了校驗氣,則ppm的顯示就毫無意義。

為了更好的校驗儀表,校驗氣瓶上的減壓閥和所有管線都必須徹底吹洗.零點氣通入儀表10 分鍾後,在鍵盤上選擇“F1”,需對零點值再次確認,選擇“YES”（是）將出現“PLEASE WAIT”（請稍等）,表明在模擬輸出在調整,這則提示視幹擾情況停留5～10 秒.稍後,將出現“ZERO DONE”,此時可通入終點氣,10 分鍾或顯示的測量值穩定,在鍵盤上按“F2”,要求您對終點值再次確認,選擇是,會再次出現請稍等字樣.當該步驟完成,將顯示“SPAN DONE”,在屏幕左方會顯示終點氣的值.然後再次校零,若有必要,再校一次終點.校驗過程完成後,按“F4”返回到校驗主菜單,再按“F4”將回到主菜單.

儀表在使用的範圍內必須進行校驗,下表給出校驗氣的理想範圍.

RANGE ZERO SPAN

0-1ppm 0-0.2 8-0.95*

0-10ppm 0-2.0 8.0-9.5

0-100ppm 0-20 80-95

注1:如果沒有好的校驗氣,可使用動態稀釋技術,吹洗一定要仔細.

儀表在校好的量程範圍內變得精確,量程不同時,精度就沒有這麽高.

在校驗主菜單中選擇“F3”進入校驗量程,儀表會根據終點值選擇量程.這就是說,如果在X10 時輸入終點氣值為80ppm,儀表會轉換到X100 量程上.因此,在子菜單中按“F1”或“F2”進行零點或終點校驗時,必須等到信號穩定.可以在自診模式下檢查電離池數據的變化,當電離池數據穩定時,則退出“自診菜單”進入“校驗菜單”.

當從零點氣切換為終點氣或反之,校驗前要等一段時間直到信號穩定.

4.從主界麵F3項進入自診菜單

4自診菜單

儀表的自診功能能看到模擬－數字轉換器值的輸出和檢查4－20mA 輸出.

<<DIAGNOSTIC MENU>>

Cell counts: XXXXX Flow counts: XXXX

F2:4-20mAoutput verification F4: Quit

在自診菜單中將顯示電離池和流速數據,這對證實穩定性和電離池補償非常有用.按“F1：OK”，係統再顯示自診主菜單,按F2 可以手動的控製模擬輸出。

<<DIAGNOSTIC MENU>>

Cell counts : XXXXX Flow count : XXXX

Input value (0-100%): F1:OK

輸入0～100％之間的整數,然後按“E”鍵,0 對應4 mA,100 對應20mA,這樣容易校驗遠程監視係統,也可快速檢查4－20mA 隔離模塊的好壞.

按“F1：OK”,係統再顯示自診主菜單,按“F4”回到主菜單.

注:輸出模式的保持或跟蹤時對自診模式有影響,應在組態菜單中設為“hold”（保持）,不然不能自診.

5.從主界麵F4項進入運行畫麵

<<RUN MODE>>

Measure : XXX ppm Sample flow :XXX cc

System status : OK Scale :0-1 ppm

F4 :quit

該模式顯示如下信息:測量值（ppm）,流量值（cc）,係統狀態,使用的量程.

4－20mA 輸出根據使用的量程變化,如果配有數字輸出板,可以在遠程顯示使用的量程.

如果選擇了自動量程,則量程會根據ppm 值變化.如果選擇的是手動量程,則必須進行選擇,按“1”為0－1ppm,“2”為0－10ppm,“3”為0－100ppm.無論手動還是自動量程,均顯示目前使用的量程.樣品氣的流速總是顯示的.一般來說,此值為組態菜單中輸入的值.當選擇不同的氣路或進口氣壓變化太大時,值可能改變.

進口的壓力必須穩定,最好介於5～10PSI 之間.

在運轉模式下,通常顯示”OK”.下麵列舉可能會出現的一些信息和它們代表的含義：

OK：沒問題

LOW FLOW：儀表的流量低於20cc 時間超過30 秒

CKS：全部檢查,儲存器有誤,儀表不能正常工作,微處理器有故障或重大錯誤

APS：模擬信號供電不正常

DPS：數字信號供電不正常

STARTING：等離子發生器升壓,開機時會顯示很短的時間,也有可能為30～45 分鍾,這取決於氣體的狀態和電離池的溫度.

通常顯示ppm 值時還會有其它信息.若電離池數或是計算的ppm 值在量程中太低,則會顯示“Under scale”;太高則會顯示“Over scale”;若等離子區被關則會顯示“Plasma off”.

若有其它的選項或特定的功能也會顯示其信息.

若發現有故障,狀態（ST）數字輸出繼電器將閉合.

注:氣體流量低於20cc 超過30 秒後,內部的繼電器將會關閉等離子區發生器,並顯示相關的信息,當流量恢複正常,發生器再重新開始.

五、啟 動

將所有的管線清潔和吹洗後,則可打開儀表後部的電源開關“ON”,顯示器顯示主菜單.啟動時流量的設定為75cc,除非需要快速吹洗,通常流量不需改變.快速吹洗時增加流量到190cc,吹洗設備1～2 個小時.

注：流量控製閥是微型熱控閥,電源打開時閥是冷的,氣體流過閥大概需要2 分鍾,一旦閥變暖,流量將變得穩定.假如設定流量為0cc,一會兒閥將冷卻下來.在沒有氣體通過時不能設置流量高於0cc,否則會燒壞閥,需要替換流量模塊.因此,通電前要確認通入了氣體.

另外通電前再次確認儀表已用高純氬氣吹洗過,這樣儀表能較快的投入使用,更重要的是等離子區內不能通入高含量的雜質.

吹洗以後,就可以根據需要的響應速度和儀表與樣品氣源間的距離設定旁通流量計.儀表的流量可回到75cc/m.

六、維護和故障檢修

1.故障現象：通電後沒顯示  保險絲或電源線沒有接好

故障原因及處理：保險絲或電源線沒有接好、接好電源線或更換保險絲保險絲和電源線都接好了，仍沒顯示、直流電源板故障、LCD 供電電源故障、LCD 顯示器損壞、陸續更換每一個模塊,直到問題找到顯示器亮但沒有信號、LCD控製顯示器故障、CPU 板故障、對比度電值器改變、陸續更換每一個模塊,直到問題找到、重新調整CPU 板上的對比度電位器流量正常，但ppm 讀數值為0 或負值、電離池模塊故障、A/D 轉換器故障、I/O 板故障、更換電離池模塊（通知工廠）

更換A/DP.C.B.板更換I/O板。

2.故障現象：沒有流量

故障原因及處理：流量閥或流量傳感器故障、A/D 轉換器故障

更換流量模塊、更換A/DP.C.B.板。

3.故障現象：流量不穩定

故障原因及處理：入口壓力太低 、增加入口壓力直到流、流量模塊故障 量穩定、設置流量高於20cc、更換流量模塊

4.故障現象：ppm 值在滿度上下波動流量在20cc 附近振蕩設置流量高於20cc

故障原因及處理：樣氣中有水蒸氣、樣氣管泄漏、流量不穩定、

出氣口有阻力、更換分子篩、檢查樣氣管是否泄漏、檢查流量和出氣口的壓力。