單 萍 ，張俊勇

(1.江西省工業(yè)和信息化委員會(huì)信息中心，330046，南昌；2.江西省分析測(cè)試研究所，330029，南昌)

CS-2008紅外碳硫分析儀測(cè)量原理及維護(hù)調(diào)節(jié)方法

單 萍1，張俊勇2

(1.江西省工業(yè)和信息化委員會(huì)信息中心，330046，南昌；2.江西省分析測(cè)試研究所，330029，南昌)

北京納克分析儀器有限公司(NCS)生產(chǎn)的CS-2008紅外碳硫分析儀，可以快速地分析鋼、鑄鐵、合金、礦石、玻璃等固體材料及某些高分子有機(jī)液體材料中的碳和硫。為了保持儀器良好的性能，必須經(jīng)常對(duì)儀器進(jìn)行維護(hù)調(diào)節(jié)。簡(jiǎn)要介紹了儀器的基本組成及測(cè)量原理，詳細(xì)介紹了儀器調(diào)節(jié)和氣路維護(hù)的方法步驟。

碳硫；原理；調(diào)節(jié)；氣路

1 儀器組成及測(cè)量原理

CS-2008紅外碳硫分析儀使用最新的燃燒技術(shù)，可以快速地分析鋼、鑄鐵、合金、礦石、玻璃等固體材料及某些高分子有機(jī)液體材料中的碳和硫。儀器主要由氣路控制系統(tǒng)、高頻燃燒爐、紅外檢測(cè)器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等組成，如圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖所示。樣品和助溶劑放置在陶瓷坩堝內(nèi)，在高頻爐內(nèi)通氧氣燃燒，碳和硫分別生成CO2、SO2析出，通過(guò)紅外線吸收方法測(cè)得燃燒氣體中的CO2、SO2濃度，計(jì)算出樣品中的碳含量和硫含量。由紅外檢測(cè)器得到的輸出信號(hào)，對(duì)應(yīng)于CO2、SO2的濃度，是非線性的，分析時(shí)需要進(jìn)行線性化校正。氧氣既是燃燒時(shí)的反應(yīng)氣，也是載氣，流量的穩(wěn)定是準(zhǔn)確測(cè)定的關(guān)鍵條件。同時(shí)，燃燒過(guò)程產(chǎn)生的粉塵容易吸附CO2、SO2，粉塵過(guò)濾器也是系統(tǒng)中的重要部件，CS-2008自動(dòng)清掃燃燒管和粉塵過(guò)濾器并對(duì)粉塵過(guò)濾器進(jìn)行加熱、合適時(shí)機(jī)的反吹，是保證分析準(zhǔn)確度的必要措施。另外，水對(duì)紅外線的吸收，會(huì)對(duì)硫的測(cè)定產(chǎn)生影響，爐后的吸水劑是用來(lái)避免這個(gè)影響的，也同樣重要[1]。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 儀器調(diào)節(jié)

2.1氣流控制器的調(diào)節(jié)

CS-2008采用電子式流量控制系統(tǒng)，通過(guò)FC-11流量控制電路板上PR1電位器調(diào)節(jié)氣流流量到3 L/min左右。在分析儀流量計(jì)上觀察流量，直到調(diào)節(jié)達(dá)到這個(gè)值為止。流量傳感器的輸出連接到FC-11板的TP9、TP10測(cè)量點(diǎn)上，流量3 L/min時(shí)，該兩點(diǎn)之間電壓約20 mV。在FC-11板上能夠測(cè)量到氣流調(diào)節(jié)閥上的電壓降，在流量穩(wěn)定在3 L/min時(shí)，它應(yīng)該在15～20 V之間。

2.2壓力開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)

儀器內(nèi)部裝有3個(gè)壓力開(kāi)關(guān)，分別用來(lái)監(jiān)測(cè)氧氣入口壓力、動(dòng)力氣(調(diào)節(jié)閥后)壓力和高頻爐爐后氧氣壓力。這些壓力開(kāi)關(guān)分別調(diào)節(jié)到：氧氣入口壓力0.2 Mpa，動(dòng)力氣壓力0.18 Mpa，高頻爐爐后壓力0.10 MPa。這些壓力開(kāi)關(guān)的電源線連接到儀器的接口板上，如果這個(gè)檢測(cè)點(diǎn)壓力達(dá)到設(shè)定的壓力時(shí)，壓力開(kāi)關(guān)上的發(fā)光二極管應(yīng)該點(diǎn)亮，否則，可以調(diào)節(jié)壓力開(kāi)關(guān)上的調(diào)節(jié)點(diǎn)，將其調(diào)亮。調(diào)節(jié)時(shí)，動(dòng)力氣壓力開(kāi)關(guān)上的壓力可以通過(guò)觀察調(diào)節(jié)閥上的壓力表來(lái)判斷；氧氣入口壓力可以通過(guò)觀察氧氣表上的二次表壓力來(lái)判斷；高頻爐爐后的氧氣壓力可以通過(guò)觀察爐前氧氣減壓閥上的壓力表來(lái)判斷，必要時(shí)，可調(diào)節(jié)減壓閥的輸出壓力，注意這個(gè)減壓閥的輸出壓力應(yīng)保持在0.15 MPa以上，調(diào)節(jié)后應(yīng)及時(shí)復(fù)位。

2.3紅外基線的控制與調(diào)節(jié)

紅外池的基線可以由計(jì)算機(jī)自動(dòng)調(diào)整到零。啟動(dòng)NCS-CS軟件，點(diǎn)擊“設(shè)備”菜單，在下拉菜單中點(diǎn)擊“調(diào)節(jié)基線”，直至零點(diǎn)水平在-0.10～0.10 V之間。如果計(jì)算機(jī)自動(dòng)調(diào)零達(dá)不到上述水平，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)檢查自動(dòng)調(diào)零的調(diào)節(jié)范圍，然后通過(guò)紅外主板上的電位器和紅外池的前置放大板上的電位器調(diào)節(jié)。這調(diào)節(jié)以有載氣流動(dòng)時(shí)為宜，每個(gè)測(cè)量通道的預(yù)放大信號(hào)分別連接到紅外主板IR11的插座(1/2/3/4)上，對(duì)應(yīng)每個(gè)插座各有一個(gè)電位器(P1、P2、P3、P4)，用來(lái)作這些通道的零點(diǎn)精細(xì)調(diào)節(jié)。每個(gè)碳、硫和低通道的預(yù)放大器也各有一個(gè)調(diào)節(jié)電位器。調(diào)節(jié)預(yù)放大器上的電位器，使紅外主板IR11每個(gè)測(cè)量通道測(cè)試點(diǎn)TP上的電位調(diào)節(jié)到交流1～1.5 V(測(cè)量范圍2 V)。通過(guò)計(jì)算機(jī)檢查各個(gè)測(cè)量通道的自動(dòng)調(diào)零曲線； 調(diào)節(jié)紅外主板IR11上對(duì)應(yīng)的電位器(P1、P2、P3、P4),使調(diào)零范圍能夠達(dá)到最大值，正、負(fù)方向大致相同。

2.4紅外池溫度調(diào)節(jié)

溫控板TC-01上有2個(gè)發(fā)光二極管LED，右側(cè)的發(fā)光二極管LED2顯示紅外檢測(cè)器的溫度是否達(dá)到設(shè)定值，達(dá)到設(shè)定值時(shí)，LED2應(yīng)該長(zhǎng)時(shí)間點(diǎn)亮，溫度沒(méi)達(dá)到時(shí)，LED2應(yīng)該閃爍。左側(cè)發(fā)光二極管LED1顯示的是紅外檢測(cè)器加熱元件的上電情況。如果LED2常滅，則順時(shí)針調(diào)TC-01板上的P1電位器，提高溫度設(shè)定點(diǎn)；如果LED2常亮，則反時(shí)針調(diào)P1電位器，降低溫度設(shè)定點(diǎn)。這項(xiàng)調(diào)節(jié)最好在分析儀及紅外池工作至少1 h后進(jìn)行[2]。

2.5動(dòng)力氣系統(tǒng)調(diào)節(jié)

檢查動(dòng)力氣減壓閥壓力表上的壓力是否在0.15～0.18 MPa之間，啟動(dòng)NCS-CS軟件，按“開(kāi)關(guān)爐”按鈕，升、降爐子，調(diào)節(jié)排氣速度調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)爐子上升、下降速度，使它在合理范圍內(nèi)，通常上升、下降的時(shí)間以2 s為宜。

2.6減壓閥調(diào)節(jié)

在分析氣路中有2個(gè)減壓閥，安裝在儀器內(nèi)部的隔板上，如圖2系統(tǒng)氣閥圖所示。右側(cè)的一個(gè)為高頻爐爐前的減壓閥，在有3 L/min的氣流輸出時(shí)，出口壓力需要調(diào)節(jié)到0.15 MPa。分析停止、沒(méi)有氣流時(shí)，壓力表的顯示值會(huì)稍微大一些。左側(cè)的減壓閥裝在流量調(diào)節(jié)閥前，在有氣流輸出時(shí)，它的出口氣體壓力應(yīng)該是0.05 MPa，在流量調(diào)節(jié)閥關(guān)閉時(shí)，這個(gè)表的顯示值會(huì)稍微變大一些。調(diào)節(jié)時(shí)，應(yīng)該在有氣流流過(guò)時(shí)調(diào)節(jié)。拔出并且旋轉(zhuǎn)穩(wěn)壓閥的旋鈕，到壓力表指示正確的壓力值即可。

3 氣路維護(hù)檢漏

由于儀器管路及氣閥比較多，儀器使用時(shí)間長(zhǎng)久后，有時(shí)會(huì)發(fā)生氣體泄漏情況，學(xué)會(huì)掌握正確的檢漏方法尤其重要。在啟動(dòng)NCS-CS軟件和打開(kāi)氧氣和動(dòng)力氣后，可進(jìn)行分段檢漏。點(diǎn)擊“設(shè)備”，在其下拉菜單中，點(diǎn)擊調(diào)試，點(diǎn)擊“debugmode”前的小窗口；點(diǎn)擊“總氧氣”，使其由off變?yōu)閛n,總氧氣閥將打開(kāi)，氧氣將充滿從總氧氣閥至閥島進(jìn)口的這部分系統(tǒng)，包括氧氣凈化管和爐前的減壓閥。在爐前的減壓閥上的壓力表上將顯示由這減壓閥調(diào)節(jié)的氧氣壓力。隨即，點(diǎn)擊“總氧氣”，使其由on變?yōu)閛ff，這時(shí)，總氧氣閥關(guān)閉，如果這個(gè)爐前減壓閥上的壓力能長(zhǎng)時(shí)間保持不變，則表明這部分系統(tǒng)不漏氣。點(diǎn)擊“升爐”使?fàn)t子關(guān)閉(從“升爐off” 變?yōu)椤吧隣ton”)，使“總氧氣”成為“總氧氣on”，點(diǎn)擊“爐室”使之由off變?yōu)閛n。隨后，點(diǎn)擊“總氧氣”關(guān)閉總氧氣閥。觀察爐前減壓閥壓力表，如果壓力能長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定，則檢漏實(shí)驗(yàn)完成，包含爐室的氣路系統(tǒng)正常；如果該壓力表壓力下降，則需要順著爐子的入口系統(tǒng)檢漏，如圖3氣路流程圖所示。

圖2 系統(tǒng)氣閥圖

圖3 氣路流程圖

爐子入口系統(tǒng)檢漏：進(jìn)行上述檢查后，檢查入口管子和閥島之間的漏氣，包括閥島上爐室出口和氧槍出口。爐子的檢漏：進(jìn)行上述操作后，關(guān)閉爐子，壓緊爐子出口的管子，觀察爐前減壓閥壓力表，如果壓力下降，則爐子漏氣。檢查O型環(huán)是否臟或有缺陷；檢查燃燒管是否斷或破裂。如果這壓力保持穩(wěn)定，則爐子不漏氣。爐子出口系統(tǒng)檢漏：檢查爐子出口至凈化管的管子和接頭；檢查凈化管的密封是否正常；檢查凈化管的出口至閥島之間的管子和接頭是否正常。閥島到流量調(diào)節(jié)閥(包括爐后減壓閥)之間的檢漏：在爐子系統(tǒng)檢漏正常后，在爐子關(guān)閉的情況下，開(kāi)“總氧氣”、“爐室”或“氧槍”后，點(diǎn)擊“爐后”，使“爐后”由off變?yōu)閛n；點(diǎn)擊“旁路”使之由off變?yōu)閛n。隨即，關(guān)閉總氧氣。觀察爐前的減壓閥的壓力表，若壓力能長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定，則閥島至流量調(diào)節(jié)閥之間不漏氣；如果壓力表指示下降，則需從閥島的出口、爐后減壓閥入口、爐后減壓閥出口作系統(tǒng)檢漏。流量調(diào)節(jié)閥后的檢漏：在完成上述檢漏工作后，在爐子關(guān)閉的情況下，開(kāi)“總氧氣”、“爐室”或“氧槍”、“爐后”后，點(diǎn)擊“旁路”使之由on變?yōu)閛ff。這時(shí)流量計(jì)上應(yīng)該有流量顯示?？ㄗ⒘髁空{(diào)節(jié)閥以后的管子。隨即，關(guān)閉總氧氣。觀察爐后的減壓閥的壓力表，若壓力能長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定，則從流量調(diào)節(jié)閥到被卡的管子不漏氣。依次后移，可以檢查紅外機(jī)箱到流量計(jì)的全部系統(tǒng)。這部分壓力比較低，通常不容易漏氣。由于紅外池鏡片的耐壓不高，需要檢查時(shí)，最好將爐后減壓閥的出口壓力調(diào)節(jié)到0.01 MPa左右[3]。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了CS-2008紅外碳硫分析儀系統(tǒng)組成、工作原理、儀器調(diào)節(jié)及氣路維護(hù)檢漏方法，有助于提高儀器性能和使用壽命，對(duì)儀器操作維護(hù)人員具有一定的借鑒作用。

[1]CS-2008操作維修手冊(cè)[Z].

[2]張長(zhǎng)均,王蓬,張之果.影響高頻紅外碳硫儀分析結(jié)果穩(wěn)定性因素的探討[J].冶金分析,2006,26(6):90-91.

[3]王艷.LECO CS600型高頻紅外碳硫儀常見(jiàn)故障的檢修[J].分析儀器,2007(4):62-64.

CS-2008InfraredCarbonandSulfurAnalyzerMeasurementPrincipleandMaintenanceRegulatingMethod

SHAN Ping1，ZHANG Junyong2

(1.Jiangxi Provincial Industry and Information Committee Information Center,330046,Nanchang,PRC；2.Jiangxi Institute of Analysis and Testing,330029,Nanchang,PRC)

CS-2008 infrared carbon and sulfur analyzer made in BeiJing NCS company.It can quickly analyze the carbon and sulfur in steel,cast iron,alloy,ore,glass and other solid materials and some organic polymer in the liquid material.In order to maintain the instrument for optimum performance,it is often needed to maintain regulating the instrument. In this paper,the basic structure and measurement principle of the instrument were briefly introduced,and the procedures for regulating and gas circuit maintenance were given detailed introduction.

CS;principle;regulating;gas circuit

2014-04-23;

2014-05-29

單 萍(1967-)，女，江西九江人，高級(jí)工程師，主要從事信息化及相關(guān)方面工作。

10.13990/j.issn1001-3679.2014.04.020

O657.33

A

1001-3679(2014)04-0506-03