Lasersauerstoff-Online-Analyzer

Projektkontext und Bedarfsanalyse

1. ProjekthintergrundIn der industriellen Produktion ist der Sauerstoffgehalt ein entscheidender Prozessparameter, dessen genaue Messung von großer Bedeutung ist, um die Produktionssicherheit zu gewährleisten, die Produktqualität zu verbessern und den Energieverbrauch zu optimieren. Traditionelle elektrochemische, magnetische Sauerstoff und andere Analysemethoden haben Probleme wie langsame Reaktionsgeschwindigkeit, hohe Wartungsmengen und anfällige Störungen, die es schwierig machen, die Bedürfnisse der modernen Industrie nach Echtzeit, genauer und stabiler Überwachung zu erfüllen.Lasersauerstoff-Online-AnalyzerBasierend auf einstellbarem Halbleiterlaserabsorptionsspektrum (TDLASDie Technologie hat gute Selektivität, hohe Empfindlichkeit, schnelle Reaktionsgeschwindigkeit, geringe Wartungsmenge und andere bedeutende Vorteile, die weit verbreitet in der Gasanalyse in den Bereichen Elektrizität, Petrochemie, Metallurgie und Umweltschutz verwendet werden können.

2. Bedarfsanalyse：

oderMesskomponentenSauerstoff (O₂）

oderMessbereich：0-1 % O ₂und0-5 % O ₂und0-10 % O ₂und0-21 % O ₂und0-100 % O ₂(Auswahl oder Anpassung an die tatsächlichen Bedingungen des Benutzers)

oderMessgenauigkeit：≤± 0,1% FSoder≤ ± 0,05% FS(Bestimmt nach Maß- und Genauigkeitsgrad)

oderWiederholbarkeit：≤ ± 0,05% FS

oderReaktionszeit：T90 ≤ 5Sekunden (abhängig von der Verzögerungszeit des Probengasbehandlungssystems)

oderMusterbedingungenAbhängig von den tatsächlichen Bedingungen vor Ort kann das Probengas Staub, Wasserdampf, korrosive Gase, hohe Temperaturen usw. enthalten und eine Vorbehandlung erfordern.

oderInstallationsmethode: Schranktyp in der Analysekabine oder im Steuerschrank installiert.

oderDatenausgabe：4-20mAanaloges Signal (Isolierungsausgang),RS485 und RS232Digitales Signal (Modbus RTUProtokoll), optionale Ethernet-Schnittstelle.

oderAlarmfunktion: hohe und niedrige Konzentration Alarm, Instrument Fehler Alarm (Relais Ausgang).

oderUmweltanforderungenUmgebungstemperatur:-10℃~+50℃(Analyzer-Host); Relative Luftfeuchtigkeit:≤90%RH(ohne Kondensation).

oderStromversorgungsanforderungen：AC 220V ± 10%，50 Hz.

II. Technische Grundsätze

Dieser Analyzer basiert auf einer einstellbaren Halbleiter-Laser-Absorptionsspektrometrie (TDLAS). Das Grundprinzip lautet: Wenn der Laser einer bestimmten Wellenlänge durch das gemessene Gas hindurchgeht, entsprechen die Absorptionsintensität und die Gaskonzentration des Gasmoleküls dem Lambda-Bill Gesetz. Durch die Regelung des Arbeitsstroms (oder der Temperatur) des Halbleiterlasers lässt sich seine Wellenlänge durch eine bestimmte Absorptionsspektrlinie des gemessenen Gasmoleküls senden. Der Detektor empfängt ein transmittiertes Lichtsignal und erhält nach der Signalverarbeitung das Absorptionsspektrum des Gases. Durch die Analyse des Absorptionsspektrums (z.B. Spitzendetektion, sekundäre harmonische Detektion usw.) können die Konzentrationen des gemessenen Gases genau berechnet werden.

Lasersauerstoffanalysatoren wählen in der Regel die Absorptionslinie von Sauerstoffmolekülen im nahen Infrarotband, wie760 nmAbsorptionsband in der Nähe. Diese Technologie hat folgende Merkmale:

·Hohe SelektivitätAbsorption nur auf bestimmten Absorptionsspektrumlinien bestimmter Moleküle ohne Störungen durch andere Gaskomponenten.

·Hohe Empfindlichkeit: RealisierbarppmsogarppbNiveau der Prüfung (abhängig von der Lichtbereichslänge und der Prüftechnik).

·Schnelle ReaktionOhne Vorbehandlung kann die Reaktionszeit bis zu Millisekunden erreicht werden, und in Verbindung mit dem Probengastransport und dem Vorbehandlungssystem kann eine sekundäre Reaktion gewährleistet werden.

·Niedriger WartungsaufnahmeLange Lebensdauer der Laserlichtquelle, einfache optische Struktur, kein häufiger Austausch von Verbrauchsmaterialien.

III. Systemzusammensetzung

Das extrahierbare Lasersauerstoff-Online-Analysesystem besteht hauptsächlich aus den folgenden Teilen:

1. Probensonde und Wärmeleitung：

oderProbensondeAn der Probenahmestelle einer Prozessleitung oder einer Anlage installiert, um repräsentatives Probengas aus dem Prozessstrom zu entnehmen. Die Sonde verfügt über einen eingebauten Filter (in der Regel ein Metall-Sinterfilter), das große Partikel Staub in einem vorläufig gefilterten Gas enthält. Abhängig von der Temperatur und der Korrosionsfähigkeit wählen Sie ein geeignetes Material aus (z.B.316LEdelstahl).

oderBegleitleitung: Verwendung von elektrischen Begleitwärmekompositrohren zur Aufrechterhaltung der Temperatur des Probengases während der Übertragung, zur Verhinderung der Wasserdampfkondensation im Probengas und zur Vermeidung bestimmter kondensierbarer Komponenten (z.B.SO₃Wasserdampf) Kondensation oder Verlust in der Leitung. Die Begleittemperatur wird nach dem Taupunkt der Probe bestimmt, in der Regel auf eine Temperatur höher als der Taupunkt der Probe eingestellt10-20℃.

2. Prüfgas-Vorbehandlungssystem：

oderPrimärfilterWeitere Entfernung von Staubpartikeln aus dem Probengas, um die nachfolgenden Vorbehandlungseinheiten zu schützen. Optional mit Zyklon-Trenner oder Präzisionsfilter (Filterpräzision ist in der Regel1 bis 5 μm).

oderKühlung Entfeuchtung/TrocknenWenn der Wasserdampfgehalt im Gas höher ist, muss eine Entfeuchtigungsbehandlung durchgeführt werden. Der übliche Kompressor kühlt den Entfeuchter und kühlt das Probengas auf die eingestellte Temperatur (z.B.5℃), wodurch Wasserdampf kondensiert wird, und der Taupunkt der Ausgangsprobe erreicht werden kann5℃Folgendes: Oder nach Bedarf einen Membrantrockner wählen.

oderFeinfilterungEntfernung von Spuren von Tropfen und kleinen Reststaub, die nach der Entfeuchtung entstehen können, ist die Filterpräzision in der Regel0,1-0,5 μm.

oderStabler DruckDurch die Kontrolle des Drucks und des Durchflusses des Probengases, das in die Analyseeinheit eintritt, durch ein Druckregelventil und ein Strömungsregelventil (oder ein Massenstromregler) wird die Präzision der Analyse gewährleistet. Regelmäßig wird der Gasstrom in0,5-2L/min.

oder(Optional) Chemische BehandlungWenn das Gas eine Gaskomponente enthält, die die Laserabsorption stört oder die Geräteteile korrodiert (z.B.H₂SundHClusw.), müssen entsprechende chemische Filter hinzugefügt werden (z. B. Aktivkohleabsorption, Neutralisationsmittelabsorption usw.).

oderKreislaufpumpe/Abwasserventile: zur Abgabe von Kondensationswasser, das während der Vorbehandlung entsteht.

3. Lasergasanalyseeinheit：

oderLaser-EmissionsmoduleEnthält bestimmte WellenlängenDFBHalbleiterlaser, Laserantriebsschaltungen und Temperaturregelkreise. Der Laser wird von einer hochpräzisen konstanten Stromquelle angetrieben und durch einen Halbleiterkühler (TECPräzise Temperaturregelung, um eine stabile Laserwellenlänge und eine engere Linienbreite zu gewährleisten.

oderGasaufnahmebecken: Das Probengas fließt durch den Absorptionsbecken, und der Laser wirkt vollständig mit dem Probengas im Absorptionsbecken. Absorptionsbecken verwenden in der Regel mehrere Reflexionsstrukturen (z.B.HerriottPool) um die Lichtbereichslänge zu erhöhen und die Erkennungsempfindlichkeit zu verbessern. Das Material kann aus Edelstahl oder Glas mit optischen Fenstern an beiden Enden sein.

oderLaserempfangsmodulEnthält optische Detektoren (z.B.InGaAsPhotodioden) und die vorderen Verstärkungsschaltung. Der Detektor wandelt das empfangene Lichtsignal in ein elektrisches Signal um und führt eine vorläufige Verstärkung durch.

oderSignalverarbeitung und SteuerungEnthält eine Hochgeschwindigkeits-Datenerfassungskarte, einen eingebetteten Mikroprozessor (oder einen industriellen Steuercomputer) und die entsprechende Analysesoftware. das empfangene elektrische SignalA/DKonvertierung, Filterung, Sperrphasenvergrößerung (wenn harmonische Detektionstechnik verwendet wird) und andere Behandlungen, um die Gasabsorptionsinformationen zu extrahieren und nach Lambert-Bill's Gesetz berechnet die Sauerstoffkonzentration. Gleichzeitig ist die Einheit für die Überwachung und Steuerung von Temperatur-, Druck-, Durchfluss- und Kommunikationsparametern des gesamten Systems verantwortlich.

4. Datenanzeige und Kommunikationseinheit：

oderMensch-Maschine-Schnittstelle (HMI）Normalerweise ist es ein Touchscreen, der zur Anzeige von Echtzeit-Messkonzentrationen, historischen Datentrenddiagrammen, Parametern für den Arbeitszustand des Instruments, Alarminformationen usw. verwendet wird und Parametereinstellungen, Kalibrierungsvorgänge usw. durchführen kann.

oderDatenausgabeschnittstelle: Angebot4-20mAanaloge Ausgabe,RS485 und RS232Digitale Kommunikation, Implementierung undDCSundPLCDateninteraktion im Steuersystem.

5. Hilfseinheit：

oderSchrankFür die Integration von Analysatorhost, Vorbehandlungsmodule und zugehörigen elektrischen Komponenten zum Schutz.

oderLeistungsmodule: wirdAC 220Vzur Konvertierung in Gleichstromversorgung, die für die einzelnen Systemkomponenten erforderlich ist (z.B.+5Vund+12Vund+24V).

oderAlarmausgangsmodul: Relaisausgang für Konzentrations- und Ausfallalarme.

Technische Parameter

V. Installation und Inbetriebnahme

1. Installationsbedingungen：

oderDie Analysehütte oder der Installationsort sollten starke Vibrationen, starke elektromagnetische Störungen, korrosive Gase und Staub vermeiden.

oderSicherstellung einer guten Belüftung.

oderDie Probenahmestelle sollte den Ort wählen, an dem die Gleichmäßigkeit der Mischung in der Prozessleitung, die Durchflussstabilität und der tatsächliche Prozesszustand repräsentieren können.

oderDie Wärmeleitung von der Probenahme-Sonde zum Vorbehandlungssystem sollte so kurz wie möglich sein, um die Übertragungsverzögerungen zu verringern.

2. Installationsschritte：

oderInstallation der Probensonde: Öffnen Sie im Rohr nach den Prozessanforderungen, schweißen Sie den Flansch und installieren Sie die Probensonde fest, um die Dichtung zu gewährleisten.

oderBegleitleitungsanschluss: Verbinden Sie den Abnahmesonde-Ausgang mit dem Begleitleitungseingang und den Begleitleitungsausgang mit dem Eingang des Vorbehandlungssystems. Achten Sie auf die Dichtung der Schnittstelle, um Leckage zu verhindern.

oderAnalyzerschrank auf PlatzPositionieren Sie den Analyzerschrank auf einem horizontalen, festen Boden oder einer Plattform und fixieren Sie den Schrank.

oderVorbearbeitungssysteminstallationWenn die Vorbehandlungseinheit modular ausgebildet ist, wird sie an einer bestimmten Stelle im Schrank installiert und an die innere Luftleitung angeschlossen.

oderSchaltungsverbindung: VerbindungenAC 220VStromkabel (Achtung auf sichere Erdung), Signalkabel (4-20mAundRS485Alarm usw.).

3. Debug Inhalt：

oderLuftwegprüfungStrenge Inspektion des gesamten Probenahmens, der Übertragung, der Vorbehandlung und des Gaskammergaswegsystems, um sicherzustellen, dass keine Leckagen vorliegen.

oderElektrische PrüfungÜberprüfen Sie die Stromversorgungsspannung, ob die Stromversorgung der einzelnen Module normal ist und ob die Erdung gut ist.

oderParametereinstellungenÜber den Touchscreen können Messbereiche, Alarmwerte, Probengasstrom, Begleittemperatur usw. festgelegt werden.

oderNullpunktkalibrierungZugang zu verifiziertem Nullgas (z. B. hochreinem Stickstoff)N₂Reinheit.≥99.999%Nullpunktkalibrierung durchführen.

oderMesskalibrierungStandardgase in bekannten Konzentrationen (O₂Kalibrierung) durchzuführen. Die Anzahl der Kalibrierungspunkte wird entsprechend den Genauigkeitsanforderungen bestimmt, in der Regel1-2Punkt.

oderSystemkoordinationPrüfen Sie, ob der Probengasstrom, der Druck und die Temperatur im eingestellten Bereich stabil sind, und beobachten Sie, ob die Messwerte des Instruments stabil sind und mit der Standardgaskonzentration übereinstimmen. Testen Sie, ob die Datenausgabe normal ist und ob die Alarmfunktion zuverlässig ist.

oderSimulierte ArbeitsbedingungenSimulation der tatsächlichen Arbeitsbedingungen (z. B. Temperatur- und Feuchtigkeitsänderungen) und Beobachtung der Geräteleistung, soweit möglich.

6. Betrieb und Wartung

1. Tägliche Betriebsüberwachung：

oderÜberprüfen Sie regelmäßig, ob die Messwerte im angezeigten Bereich liegen und ob der Trend normal ist.

oderÜberprüfen Sie, ob die Zustandsindikatoren der Geräte normal sind und ob es Alarminformationen gibt.

oderPrüfen Sie, ob der Probengasstrom, der Druck und die einzelnen Komponenten der Vorbehandlungseinheit (z. B. Filterdruckdifferenz, Kühlkörpertemperatur, Ablaufzustand) normal sind.

oderAufzeichnung der Betriebsparameter und der Kalibrierung des Gerätes.

2. Regelmäßige Wartung：

oderTäglich: Inspektion, Überprüfung des Instrumentzustands, Entlassung von Kondensatwasser.

oderjede Woche: Überprüfen Sie, ob der Filterelement verstopft ist (durch Druckmesser oder Durchflussänderungen beurteilt) und ersetzen Sie ihn nach Bedarf. Überprüfen Sie, ob die Wärmeleitung normal funktioniert.

oderMonatlichDurchführung einer einzelnen Punktkalibrierung oder -prüfung mit Null- und Messgaskalibrierung, um die Genauigkeit des Messgerätes zu überprüfen. Überprüfen Sie, ob die Luftwegverbindung gelöst ist.

oderJedes Quartal/Ein halbes JahrAbhängig vom Reinigungsgrad des Probengases ersetzen Sie das Präzisionsfilterelement und das Trockner-Adsorptionsmittel (wenn verwendet). Überprüfen Sie, ob der optische Detektor und das Laserkopffenster sauber sind, und wischen Sie es bei Bedarf vorsichtig mit wasserfreiem Ethanol und Objektivpapier ab.

oderjedes JahrDurchführung einer umfassenden Leistungsprüfung und Kalibrierung des Analyzers (Mehrpunktkalibrierung). Prüfen Sie das Probensonde-Filterelement und ersetzen Sie es nach Bedarf. Überprüfen Sie den Begleiteffekt der Begleitleitung, den Alterungsbegleittropen rechtzeitig ersetzen.

3. Fehlerbehebung：

oderKeine Anzeige oder kann nicht gestartet werdenÜberprüfen Sie die Stromversorgung, die Sicherung und das Netzmodul.

oderUnregelmäßige Messwerte (hoch)/Niedrig/hohe Schwankungen)Prüfen Sie, ob das Probengas normal ist (Durchfluss, Druck, Leckage); Überprüfen Sie, ob das Vorbehandlungssystem nicht funktioniert (Filterverstopfung, schlechte Entfeuchtung, Verschmutzung); Überprüfen Sie, ob der Lichtweg ausgerichtet ist und das Fenster verschmutzt ist; Kalibrierungsprüfung; Überprüfen Sie, ob Störungskomponenten eintreten.

oderKommunikationsfehlerÜberprüfen Sie die Verbindungen der Kommunikationsleitung, die Einstellungen der Kommunikationsparameter (Portrate, Adresse, Verifikationsbit) und die Kommunikationsschnittstelle auf Beschädigung.

oderAlarm gescheitertÜberprüfen Sie die Einstellung der Alarmparameter, die Relaisausgangsleitung und die externe Alarmgerät.

4. Ersatzteile ErsatzteileEs wird empfohlen, den Benutzern häufig verwendete Verschleißteile und Verbrauchsgüter wie verschiedene Spezifikationen von Filterelementen, Dichtungsringen, Trocknungsmitteln, Standardgasen usw. zu speichern.

siebenSchlussfolgerungen

Lasersauerstoff-Online-AnalyzerVerwendetTDLASDie Technologie in Kombination mit einem ausgereiften Probengas-Vorbehandlungssystem ermöglicht eine kontinuierliche, genaue und zuverlässige Online-Überwachung des Sauerstoffgehalts in industriellen Prozessen. Seine hohe Selektivität, schnelle Reaktion und geringer Wartungsaufwand machen ihn zur idealen Alternative zu herkömmlichen Analysemethoden. Durch die sorgfältig konzipierte Systemzusammensetzung, die strenge Installation und Inbetriebnahme und die spezifische Betriebsaufwaltung kann dieses technische Programm den langfristigen stabilen Betrieb des Analyzers sicherstellen, den Benutzern genaue Messdaten liefern und die Anforderungen an Produktionsprozesskontrolle und Sicherheitsüberwachung erfüllen, was erhebliche wirtschaftliche und soziale Vorteile hat.