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閱讀：1735發(fā)布時(shí)間：2008-10-11
一氧化碳分析儀的維護(hù)與維修
根據(jù)平時(shí)的工作心得,介紹了一氧化碳分析儀的原理、構(gòu)成部件和一些維護(hù)維修中比較重要的技術(shù)參數(shù)和一些解決疑難故障的技術(shù)?！禸r》《BR》關(guān)鍵詞 一氧化碳分析儀;維修;維護(hù)《br》《BR》 無(wú)論是監(jiān)測(cè)大氣質(zhì)量,還是研究大氣中自然源與人工源的比例,抑或是分析汽車(chē)尾氣,都需監(jiān)測(cè)一氧化碳（CO）。由于CO只在紅外區(qū)有較強(qiáng)的吸收光譜,所以即使使用長(zhǎng)光程光譜法儀器的空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也必須另外購(gòu)置普通的干法CO分析儀。本文以美國(guó)熱電子公司MDDEL48系列CO分析儀為主,結(jié)合具體例子,給出在CO分析儀的維護(hù)維修中需要用到的幾個(gè)重要參數(shù)與指標(biāo),尤其是維修維護(hù)人員平時(shí)不太注意或容易忽略的參數(shù),而這些參數(shù)常常與CO分析儀的一些故障有關(guān)?！禸r》《BR》1 CO分析儀的工作原理與結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介《br》《BR》 利用CO在紅外譜段具有吸收峰的特性制造的CO分析儀,與傳統(tǒng)的非色散紅外（Nondispersive In frared）檢測(cè)技術(shù)相比,采用的是紅外過(guò)濾相關(guān)（GasFilterCorrelation）技術(shù)。所謂紅外過(guò)濾相關(guān),主要是使紅外光通過(guò)一個(gè)旋轉(zhuǎn)濾波器（FilterWheel以下簡(jiǎn)稱(chēng)濾波器）,濾波器的一半充滿高純氮?dú)猓∟2,另一半充滿高純CO氣,利用旋轉(zhuǎn)對(duì)紅外光源發(fā)出的紅外光進(jìn)行調(diào)制,然后分別被CO和Ｎ2吸收后的光強(qiáng)調(diào)制信號(hào)在經(jīng)過(guò)窄帶濾波之后,剩下的處于CO吸收峰附近波段的光再通過(guò)充滿樣氣的光吸收池（OpticalCell）,由固態(tài)紅外檢測(cè)器獲得光強(qiáng)信號(hào)。此信號(hào)與樣氣的濃度對(duì)應(yīng)關(guān)系是非線性的,儀器通過(guò)儲(chǔ)存的校準(zhǔn)曲線將其轉(zhuǎn)化為線性關(guān)系?！禸r》《BR》 儀器主要由紅外光源、濾波器及切光電機(jī)（Chop perMotor）、光吸收池、采樣系統(tǒng)及控制電路等幾部分組成。其中電路部分又由紅外檢測(cè)器及前置放大、輸入信號(hào)調(diào)節(jié)板（InputSignlConditioningBoard）、電源、微處理器、溫度及壓力控制轉(zhuǎn)換板、Ｄ/Ａ板等組成。48型CO分析儀工作原理方框圖如圖1所示《br》《BR》 《br》《BR》2 CO分析儀的幾個(gè)重要參數(shù)《br》《BR》 對(duì)于CO分析儀的維護(hù)和維修,有幾個(gè)參數(shù)是十分重要的?！禸r》《BR》2.1 基準(zhǔn)值（ｓｏｕｒｃｅ/ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｒａｔｉｏ）《br》《BR》 基準(zhǔn)值是CO分析儀所給出的一個(gè)與濾波器有直接關(guān)系的參數(shù);同時(shí),基準(zhǔn)值與實(shí)測(cè)值,原始基準(zhǔn)值與校準(zhǔn)系數(shù)、零背景系數(shù)都密切相關(guān)?；鶞?zhǔn)值可隨時(shí)從儀器菜單中調(diào)出來(lái),樣氣濃度越高,檢測(cè)器接受的能量下降,基準(zhǔn)值越低,所以當(dāng)需要利用基準(zhǔn)值對(duì)儀器進(jìn)行判斷時(shí),應(yīng)該給儀器通零氣,是高純氮?dú)?因?yàn)闉V波器中密封的參比零氣是高純氮?dú)?。在通入高純氮?dú)獾臓顟B(tài)下,基準(zhǔn)值應(yīng)該在1 14到1 18之間,太高或太低,都說(shuō)明儀器存在問(wèn)題。原始基準(zhǔn)值是廠家在儀器出廠時(shí)設(shè)定的,主要反映了濾波器的狀態(tài),所以當(dāng)更換濾波器之后,應(yīng)對(duì)基準(zhǔn)值做一次測(cè)定,同時(shí)據(jù)此調(diào)節(jié)原始基準(zhǔn)值。否則,有時(shí)會(huì)出現(xiàn)校準(zhǔn)系數(shù)或零背景值過(guò)高或過(guò)低,直接導(dǎo)致可調(diào)節(jié)的裕量偏低,甚至無(wú)法再進(jìn)行校準(zhǔn)。同樣,當(dāng)由于種種原因?qū)е略蓟鶞?zhǔn)值發(fā)生變化后,也需要重新調(diào)節(jié)。許多經(jīng)常無(wú)法解釋的故障其實(shí)就源于此?！禸r》《BR》 維修實(shí)例一:廣州市空氣自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)使用的48Ｃ型CO分析儀出現(xiàn)零背景值單向向上漂移,即每次零值校準(zhǔn)后,背景值抬高一點(diǎn),約0 375～0 500ｍｇ/ｍ3（0 3～0 4ｐｐｍ）。在對(duì)多點(diǎn)校準(zhǔn)儀和零氣發(fā)生器進(jìn)行詳細(xì)檢查之后,又排除了儀器的其它問(wèn)題,zui后確認(rèn)問(wèn)題在于儀器濾波器的微泄漏,故可以通過(guò)調(diào)節(jié)原始基準(zhǔn)值解決零背景值的調(diào)節(jié)裕量問(wèn)題。但要*解決問(wèn)題,必須更換濾波器。由于濾波器價(jià)值昂貴,當(dāng)濾波器微泄漏造成的測(cè)量偏差在允許范圍內(nèi)時(shí),仍可繼續(xù)使用?！禸r》《BR》2.2 光強(qiáng)頻率《br》《BR》 反映檢測(cè)器檢測(cè)到由紅外光源發(fā)出的光經(jīng)過(guò)濾波、吸收、反復(fù)折射后zui終到達(dá)檢測(cè)器的光強(qiáng)。將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào),又在信號(hào)輸入板被轉(zhuǎn)化為頻率信號(hào),所以稱(chēng)為光強(qiáng)頻率,單位為Ｈｚ。ＭＯＤＥＬ48型儀器給出了INT（Intrnsity光強(qiáng)）和AGC（AutomaticGainControl自動(dòng)增益控制光強(qiáng)）兩個(gè)參數(shù),可從儀器菜單中調(diào)出來(lái),INT正常值在10000到20000之間;ＡＧＣ的正常值為38000左右,通常漂移不超過(guò)5000。MODEL48Ｃ型的儀器則只有一個(gè)光強(qiáng)頻率,正常值在250000左右。通過(guò)對(duì)光強(qiáng)頻率的逐級(jí)檢查,可以判斷儀器故障是出在光源、光吸收池還是信號(hào)輸入板。同時(shí),也是判斷儀器是否需要清洗和除塵的依據(jù)?！禸r》《BR》2.3 基準(zhǔn)方波的頻率及其幅度《br》《BR》 一參數(shù),儀器的菜單沒(méi)有提供,在光學(xué)反應(yīng)池的下面,有一個(gè)小的光頻率檢測(cè)器,檢測(cè)濾波器旋轉(zhuǎn)時(shí)調(diào)制出的基準(zhǔn)方波,輸入到信號(hào)輸入板,作為為基準(zhǔn)。用示波器接光檢測(cè)器輸出的1,3腳,即可測(cè)到基準(zhǔn)方波的頻率和幅度。一般而言,基準(zhǔn)方波的頻率和幅度不會(huì)出問(wèn)題,一旦出了問(wèn)題,儀器可能時(shí)好時(shí)壞;有時(shí)會(huì)出現(xiàn)反?，F(xiàn)象,即通入0 25ｍｇ/ｍ3（200ｐｐｂ）的標(biāo)氣,儀器顯示為-200ｐｐｂ;更多時(shí),看起來(lái)象其他的部分,如濾波器、信號(hào)輸入板、光源出了問(wèn)題?！禸r》《BR》 維修實(shí)例二:儀器運(yùn)行幾個(gè)小時(shí)左右突然出現(xiàn)數(shù)據(jù)反相,經(jīng)仔細(xì)檢查,并用示波器觀察基準(zhǔn)方波,其幅度處于臨界狀態(tài),當(dāng)該方波幅度過(guò)低時(shí),數(shù)據(jù)出現(xiàn)反相。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)光頻率檢測(cè)器因震動(dòng)而出現(xiàn)位置偏差,調(diào)整后儀器正常工作。一般而言,如果基準(zhǔn)方波的頻率出了問(wèn)題,很可能是由于切光電機(jī)問(wèn)題。比如由于軸承老化導(dǎo)致轉(zhuǎn)速不均勻;中軸變形導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)不平衡等。如果基準(zhǔn)方波的幅度不夠,可能是光頻率檢測(cè)器本身的問(wèn)題,如失效或者位置發(fā)生了偏差,需要調(diào)節(jié)?；鶞?zhǔn)方波的幅度一般應(yīng)為1Ｖ以上,否則將會(huì)導(dǎo)致相位翻轉(zhuǎn)。這種情況MODEL48Ｃ型儀器出現(xiàn)過(guò)幾次。在維修時(shí),測(cè)量基準(zhǔn)方波的zui大用處是可以立刻判斷故障發(fā)生在前級(jí)還是后級(jí)?！禸r》《BR》3 CO分析儀的幾個(gè)重要部件《br》《BR》 濾波器及切光電機(jī)無(wú)疑是CO分析儀中zui重要的部件,多數(shù)故障都多多少少和它有關(guān),其價(jià)格也非常貴。濾波器里面密封了兩種高純的氣體,并且依據(jù)此氣體的比值測(cè)出了基準(zhǔn)值,所以,其密封性非常重要。一個(gè)濾波器的設(shè)計(jì)壽命是兩年,在使用過(guò)程中,每個(gè)濾波器或多或少地漏氣,有的還會(huì)因?yàn)橥饬驕夭畹膭∽兌屏?。所?每使用半年左右,對(duì)原始基準(zhǔn)值作一次校準(zhǔn)。濾波器沾染灰塵會(huì)導(dǎo)致基準(zhǔn)值降低,光強(qiáng)頻率下降,所以一定要定期清洗,否則會(huì)導(dǎo)致儀器無(wú)法正常工作或校準(zhǔn)上的麻煩。同時(shí),在清洗濾波器時(shí)要非常地小心,等濾波器拆下來(lái)*冷卻之后再清洗。切光電機(jī)旋轉(zhuǎn)的頻率是30Ｈｚ,在濾波器上有一對(duì)不銹鋼片,靠它的遮擋與透過(guò),將紅外光調(diào)制成多個(gè)不同頻率的交流信號(hào)。所以,要保持其光亮,以使其能有效工作?！禸r》《BR》 維修實(shí)例三:有一臺(tái)48C型CO分析儀,基準(zhǔn)值大幅下降,檢查其濾波器,并未漏氣,透光部分又未染灰,但發(fā)現(xiàn)鋼片氧化,更換后儀器正常?！禸r》《BR》信號(hào)輸入板是電路部分設(shè)計(jì)zui復(fù)雜也是故障率zui高的。其功能是將光強(qiáng)的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字化的頻率信號(hào),同時(shí)利用基準(zhǔn)方波將樣氣和參比氣信號(hào)分離出來(lái),分成兩路再加以放大后送入微處理器。通過(guò)對(duì)光強(qiáng)頻率的逐級(jí)測(cè)量,和對(duì)板上提供的幾個(gè)測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試,基本上可以找到出現(xiàn)故障的元件,并加以排除。板上電路明顯分為兩路,查找時(shí)可以用作對(duì)比。要注意,當(dāng)使用示波器對(duì)幾個(gè)測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量時(shí),儀器只有處于采樣狀態(tài)時(shí)才會(huì)出現(xiàn)說(shuō)明書(shū)上所畫(huà)的圖形,才可用做分析?！禸r》《BR》 維修實(shí)例四:有一臺(tái)48型CO分析儀,數(shù)據(jù)亂跳,用示波器沿測(cè)試點(diǎn)檢查,發(fā)現(xiàn)一邊波形正常,一邊波形不反轉(zhuǎn)。經(jīng)查找,出現(xiàn)其中一路提供電源的三端穩(wěn)壓ＩＣ故障,更換后儀器正常。《br》《BR》 固態(tài)紅外檢測(cè)器靈敏度高,其內(nèi)部有一個(gè)小制冷器,以保持它的穩(wěn)定和可靠,前置放大器與檢測(cè)器結(jié)合在一起。當(dāng)基準(zhǔn)方波正常,測(cè)量值不穩(wěn)定時(shí),就有可能是檢測(cè)器出了問(wèn)題。但總的來(lái)說(shuō),檢測(cè)器故障率相當(dāng)?shù)?。電源板上的一個(gè)三端電壓放大器件故障率較高,導(dǎo)致固態(tài)紅外檢測(cè)器得不到所需的電壓,同樣造成測(cè)量值不穩(wěn)定的現(xiàn)象。測(cè)量三端電壓放大器件輸出電壓但其表現(xiàn)是先正常,十來(lái)分鐘后輸出電壓下降?！禸r》《BR》4 CO分析儀的維護(hù)與預(yù)防性維修《br》《BR》 CO分析儀使用了大量的光學(xué)器件,所以對(duì)于防塵的要求非常之高,在訂購(gòu)儀器時(shí),可以增加選件濾波器防塵罩;同時(shí),要定期清洗和除塵,任何時(shí)候開(kāi)機(jī)都要接上濾塵盒。CO分析儀的流量是用毛細(xì)管來(lái)控制,毛細(xì)管也要定期通洗?！禸r》《BR》 說(shuō)明書(shū)要求光吸收池也要定期拆開(kāi)清潔反射鏡等,實(shí)際上,反射鏡能長(zhǎng)期保持得很干凈,*可以不用去動(dòng)它。更需要注意的是,雖然每個(gè)反射鏡都有定位螺絲,事實(shí)上,一旦拆開(kāi),想調(diào)回到原來(lái)的*方位,基本上是不可能的?！禸r》《BR》 泵膜和紅外源等易損件,可以定期預(yù)防性更換切光電機(jī)、采樣泵都可設(shè)立更換時(shí)間。如有條件濾波器也可以?xún)赡旮鼡Q,如果定期做基準(zhǔn)值的測(cè)定和原始基準(zhǔn)值的校準(zhǔn),則可視情況而定?！禸r》《BR》《br》《BR》《br》
： 鈕工
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