《激光气体分析仪》由会员分享，可在线阅读，更多相关《激光气体分析仪（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、二、LGA-4000激光气体分析仪（一）、简介1、概要LGA-4000 激光气体分析仪能够在各种高温、高粉尘、高腐蚀等恶劣的环境下进行现场 在线的气体浓度测量。2、测量原理LGA-4000激光气体分析仪是基于半导体激光吸收光谱（DLAS）气体分析测量技术的革 新，能有效解决传统的气体分析技术中存在的诸多问题。半导体激光吸收光谱（DLAS）技术利用激光能量被气体分子“选频”吸收形成吸收光 谱的原理来测量气体浓度。由半导体激光器发射出特定波长的激光束（仅能被被测气体吸 收），穿过被测气体时，激光强度的衰减与被测气体的浓度成一定的函数关系，因此，通过 测量激光强度衰减信息就可以分析获得被测气体的浓度
2、。3、系统组成LGA-4000激光气体分析仪由激光发射、光电传感和分析模块等构成，如图1.2所示。由激光发射模块发出的激光束穿过被测烟道（或管道），被安装在直径相对方向上的光电传 感模块中的探测器接收，分析控制模块对获得的测量信号进行数据采集和分析，得到被测气 体浓度。在扫描激光波长时，由光电传感模块探测到的激光透过率将发生变化，且此变化仅 仅是来自于激光器与光电传感模块之间光通道内被测气体分子对激光强度的衰减。光强度的 衰减与探测光程之间的被测气体含量成正比。因此，通过测量激光强度衰减可以分析获得被 测气体的浓度。激光发射光电传感过程气半导体激光驱动模块数据采集数据分析及控制控制模块图1.2
3、基于半导体激光吸收光谱（DLAS）测量技术系统组成示意图4、系统特点LGA-4000激光气体分析仪由于采用了半导体激光吸收光谱（DLAS）技术，从根本上解 决了采样预处理带来诸如响应滞后、维护频繁、易堵易漏、易损件多和运行费用高等各种问 题，并具有如下特点： 原位测量，检测灵敏度高，响应速度快； 一体化设计，结构紧凑，可靠性高； 模块化设计，可现场更换所有功能模块； 智能化程度高，操作、维护方便。5、系统指标技术指标光通道长度15米响应时间1秒线性误差-1%测量范围量程漂移-1%测量范围维护周期2次/年，清洁光学视窗（无消耗品需要）标定周期2次/年防护等级IP65防爆等级Expxmd IICT
4、5接口信号模拟量输出2路4-20mA电流（隔离、最大负载500 ）模拟量输入2路4-20mA电流（温度、压力补偿）数字输出RS485/RS232/Bluetooth/GPRS继电器输出3路输出（规格：24V，1A）工作条件电源24VDC （可选 220VAC），l.H2O0.03 ppm0-3 ppm, 0-70%Vol.H2S2 ppm0-200 ppm, 0-30%Vol.HF0.01 ppm0-1 ppm, 0-10000 ppmHCL0.01 ppm0-7 ppm, 0-8000 ppmHCN0.2 ppm0-20 ppm， 0-1%Vol.nh30.1 ppm0-10 ppm, 0-
5、1%Vol.CH410 ppm0-200ppm, 0-10%Vol.C2H20.1 ppm0-10 ppm, 0-70%Vol.C2H41.0 ppm0-100ppm, 0-70%Vol.表1.2 LGA-4000激光气体分析仪常规气体测量种类及指标6、运行和维护LGA-4000系列气体分析系统内置了高性能微处理器，自动化程度非常高，操作简单易 学。由于避免了易磨损的运动部件和其他需经常更换的部件，日常预防性维护主要局限于周 期性地目测检查和清洁光学视窗，系统通常也无须在这些预防性维护后进行重新调整。（二）、系统介绍1、基本组成图2.1. LGA-4000激光气体分析仪示意图LGA-4000激
6、光气体分析仪采用了集成化、模块化的设计方式，系统主要功能模块是由发 射单元和接收单元构成（见图2.1）。发射单元驱动半导体激光器，将探测激光发射，并穿 过被测环境，由接收单元进行光电转换，将传感信号送回发射单元，由发射单元的中央处理 模块对光谱数据进行分析，获得测量结果。基于半导体激光吸收光谱（DLAS）技术的LGA-4000激光气体分析仪具有无须采样预处 理系统，恶劣环境适应力强等诸多优势，可实现响应速度快、精度高的原位（In-Si tu）测 量。当 LGA-4000 激光气体分析仪采用原位安装形式时，发射单元和接收单元通过连接单元 直接安装在过程管道上，系统的相关尺寸如图2.2 所示。2、
7、发射单元1图2.3 LGA-4000发射单元实物图LGA-4000激光气体分析仪的发射单元由人机界面、激光器驱动模块、中央处理模块、 半导体激光器和精密光学元件等器件组成，主要实现半导体激光发射、光谱数据处理和人机 交互等功能，其外形见图2.3。发射单元通过连接锁箍与连接单元（或标定单元）连接，连 接单元仪表由吹扫接口、光路调整机构、维护切断阀门和安装法兰等组成。在对发射单元进 行清洁或其他维护时，维护切断阀门可起到隔绝过程管道和操作环境，防止危险气体泄漏的 作用。3接收单元图2.4 LGA-4000接收单元实物图LGA-4000激光气体分析仪的接收单元由光电传感器、信号处理模块、电源模块和精
8、密 光学元件等部分组成，其外形见图2.4。接收单元的主要功能是接收传感信号，并将光谱吸 收信号传输至发射单元进行处理。与发射单元相同，接收单元也是通过连接锁箍与连接单元 （或标定单元）连接，连接单元仪表由吹扫接口、光路调整机构，维护切断阀门和安装法兰等组成。4正压控制模块由于LGA-4000激光气体分析仪大量应用在一些存在爆炸可能的危险场合，需要对气体 分析仪本身进行专门的防爆设计，以达到危险性环境的应用要求。因此，LGA-4000激光气 体分析仪有专门的防爆设计，其发射和接收单元采用正压防爆设计（防爆等级： Expxmd IICT5）,在箱体内部通入保护性气体（氮气）达到正压防爆的作用。同时
9、，防爆型的LGA-4000激光气体分析仪的接收单元上内嵌了正压控制模块（见图 2.5），该模块采用隔爆设计，内置压力传感、信号处理、电源控制和信息显示等模块，可对 发射和接收单元内部的正压防爆气体的压力情况进行实时检测和控制，确保LGA-4000激光 气体分析仪在危险场合的安全使用。辑域代码创建对象。1P0WER:STATE贰KPa压压压压压压错误!不能通过编图2.5 LGA-4000激光气体分析仪正压控制模块图图2.5所示的正压控制模块主要有电源指示灯、状态指示灯和压力指示条组成，其中: 压力指示条：用于指示正压压力数值，指示条共10格，代表0Pa-1000Pa的差压范围， 每格代表压力 1
10、00Pa。电源（Power）指示灯：红色LED指示灯，用于指示正压控制模块的电源情况。红灯 亮表示正压控制模块已经正常上电。状态（State）指示灯：能显示红、绿、黄的LED三色指示灯，其中：指示灯不亮：发射和接收单元内部压力处于低压状态（小于300Pa），正压控制单元 不接通 LGA-4000 发射和接收单元的供电电源；指示灯呈黄色：发射和接收单元内部压力已从低压状态进入正常工作状态 (500Pa-1000Pa),正压控制单元正处于换气延时(15分钟)等待中。此时，正压控制单元 仍不接通发射和接收单元的供电电源；指示灯呈绿色：发射和接收单元内部压力已经达到正常工作状态，并完成换气，此时 正压
11、控制单元接通发射和接收单元的供电电源，系统处于正常工作状态。指示灯呈红色：发射和接收单元压力处于警告工作状态，此时压力可能可能处于欠压 (300Pa-500Pa )或者过压(1000Pa)状态，此时正压控制单元仍会接通发射和接收单元的供电 电源。5吹扫单元在较为恶劣的现场测量的场合里，为了能够保证LGA-4000激光气体分析仪能够长期连 续运行,LGA-4000激光气体分析仪需用吹扫气体对发射和接收单元上的光学视窗进行吹扫, 避免测量环境中粉尘或其它污染物对视窗造成严重污染(由于DLAS技术优势，一般视窗 污染对测量无影响，详细信息可参见6.1)，影响测量。LGA-4000激光气体分析仪的吹扫
12、单 元由过滤器、减压阀和稳流装置等组成，可为LGA-4000激光气体分析仪的吹扫气体和正压 气体提供稳定流量的吹扫气源，图2.6是LGA-4000激光气体分析仪的吹扫单元的接口定义 和尺寸图。化nn图 2.6 LGA-4000 吹扫单元接口定义和尺寸图（三）、现场安装LGA-4000激光气体分析仪的现场安装工作主要包括焊接法兰的焊接、发射单元和接收 单元的安装、吹扫装置的安装、光路的初步调节、电气连接和光路的优化调节等。本章介绍 上述环节的正确操作。LGA-4000激光气体分析仪采用原位安装方式，具体的安装图请参见图3.1。图3.1 LGA-4000激光气体分析仪现场示意图（1）选择安装点为了
13、保证气流在安装处管道内的均匀性，安装位置需选在一段直管道上,在测量点前的 直管道长度至少为管道直径的2倍（最好5倍）以上，在测量点后的直管道长度至少为管道 直径的0.5倍（最好2倍）以上；条件允许下避免安装在强电磁干扰、强辐射、强腐蚀的环境 下。此外，为了方便安装和维护，应选择较容易安装和维护的安装位置，必要时需搭建安装 检修平台。（2）焊接法兰的焊接LGA-4000激光气体分析仪的发射和接收单元分别安装在被测管道（烟道）上的两个焊 接法兰上。发射和接收单元分别设计有光路调整机构，允许上述两法兰的同轴度有一定的 偏差，但应符合图3.2所示要求，即保证两法兰轴心线之间的角度不大于4。的误差。两焊
14、 接法兰一般应焊接在被测管道（烟道）上直径相对的水平位置。图3.2两焊接法兰同轴度允许误差示意图2安装、调节发射和接收单元在焊接完毕上述焊接法兰后，就可以开始安装与调节LGA-4000激光气体分析仪的发射 单元和接收单元。本节介绍的工作包括：安装仪器法兰、安装发射和接收端、调节两仪器法兰的同轴性。爪 WARNING在安装发射和接收单元过程中，要注意对激光束的防护。否则发射单元中会射 出不可见激光束，损害安装人员的眼睛（见说明书1.7节）。1）安装仪器法兰仪器法兰安装详见图3.3，即用四对M16的螺栓、螺母固定在焊接法兰上，安装需注意 以下几点：F注意仪器法兰上的单向阀安装孔朝下； 两片法兰间需加装O形圈。螺栓必须上弹垫和平垫； 因螺栓与螺母间存在空隙，在紧固螺丝前需尽量使仪器法兰抬和焊接法兰保持同轴, 然后依次按对角顺序逐步紧定四对M16螺栓； 紧定后，两法兰面之间的保留约为3mm空隙，不可全部紧死，需留有光路调节的 余量。图 3.3 仪器法兰安装示意图（2） 调节两仪器法兰的同轴性采用专用的光路调节工装（用户若有需要，可与本公司技术支持部门联系），依照如下 步骤调节发射和接收单元的仪器法兰的同轴性：旋转光路调节的激光发
