气体成分分析仪表共26页
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仪表风成分
仪表风的成分主要包括氮气、氧气、二氧化碳和少量的其他气体。
其中，氮气的含量最高，大约占仪表风总气体的78%；氧气的含量次之，约占21%；二氧化碳的含量较少，仅占0.03%左右。
此外，还含有少量的水蒸气、一氧化碳、甲烷、乙炔等其他气体。
这些气体在工业中有着广泛的应用，例如用于气瓶压力的测量和校准、气体流量的计量和控制、气瓶压力的测量和校准、气瓶压力的调节和控制等。
同时，这些气体也是工业生产中常用的原料和燃料，例如氧气可用于焊接和切割、氮气可用于保护气体和食品保鲜等。
总之，仪表风的成分是多种气体混合而成的，其中氮气、氧气和二氧化碳是最主要的成分，每种气体都有其独特的应用和作用。
第九章 气体成分分析仪表
2、测试项目和要求
（1）当对柴油机族的母型机进行测量时，首先要进行环境条 件检验，只有当环境参数在给定的范围之内时，才允许进行试 验； （2）对测试时所用的燃油进行分析和化验，并确定其组分和 各组分的质量份额(主要包括燃油的含碳量、含氢量、含硫量、 含水量、含氧量等)，以便计算单位质量燃油完全燃烧时所需的 干空气质量；
（3）利用氮氧化物测试仪器对柴油机废气中的氮氧化物容 积份额进行测量，确定其体积百分含量ppm值； （4）对废气的气体状态进行测量，确定废气的压力、温度 等参数； （5）测量柴油机的有效功率，且该功率必须按公约规定进 行校核； （6）对燃油消耗率进行测量及其它柴油机性能参数的测试； （7）对柴油机排气的二氧化碳、一氧化碳、未完全燃烧的 碳氢化合物以及含氧量进行测量。
1）滤纸式烟度计 波许式烟度计是典型的滤纸式烟度计。它的构造见下图，它是由取烟管、 吸气泵、滤吸气纸反射率检测器组成。吸气泵从排放的气体中吸取固定体 积的气样，气样通过装在夹具上的滤纸，这样碳烟就留在滤纸上成为试样。 然后，将试样放在滤纸反射率检测器中进行测定。由于抽取气样的数量 （容积）恒定，故滤纸被染黑的程度就能够反映气样中所含的碳烟的的浓 度。 检测器是由光源、光电元件、电源、指示表等部件组成，如图所示。测 定时将测量传感器（由光源和光电池组成）紧压在已被排气污染的试样上， 随着试样纸染黑程度的不同，光源投射到纸面上时，一部分光线被滤纸吸 收，另一部分反射给环形光电池从而产生相应的电流强度，并由电流表指 示出来。结果由滤纸烟度值（BSU或FSN）表示，测量的范围为0—10，“0” 表示白色滤纸（全白），“10”则表示滤纸完全被污染成黑色（全黑）。 波许烟度计的特点是结构简单、调整方便、价格便宜、测量可靠。这种 仪器主要适用于发动机的台架试验。适合于作稳定工况的测定，但它不能 作连续测量，不能测量蓝烟和白烟，并且滤纸的材料对测量的结果有一定 的影响。
成份分析仪表
自动化仪表与过程控制
Y SH X
1.5 成分分析仪表
（1）工作原理
实验表明，将几种彼此之间无相互作用的气体
混合在一起时，混合气体的导热系数近似等于各组
分导热系数的数学平均值，即
n
λ λici i 1
式中，λ—混合气体的导热系数
ci —第i种组分的百分含量 λi —第i种组分的导热系数
自动化仪表与过程控制
被测的混合气从中间进气管道通过，有一小部 分经过节流孔进入测量室。
自动化仪表与过程控制
Y SH X
1.5 成分分析仪表
若混合气的导热系数大 时，散热条件好，热平衡温 度低，其电阻值就比较小。
电阻值的大小反映了混 合气的导热系数，即反映了 其组成成分的变化。
② 参比室
参比室的构造与测量室完全相同，只是不通被 测气体，而封入一定的参考气体。
Y SH X
1.5 成分分析仪表
如果混合气体仅由两种导热系数已知的组分所 构成，那么
λ=λ1c1+λ2c2 =λ1c1+λ2（1- c1）
=λ2+（λ1-λ2） c1
（1-15）
即混合气体的导热系数与其两种组分的百分含
量有单值关系。测定混合气体的导热系数便可推知
其组分的含量。
混合气体不限于只有两种组分构成。只要H X
1.5 成分分析仪表
⑤ 接收器
目前使用最多的 薄膜电容式接收器。
它有两个接收气室，分别接受由测量气室和参 比气室透出的红外线。
接收气室内封有浓度较大的待测组分气体，在
吸收波长范围内，它能将射入的红光线幅射能全部
吸收，变为接收气室内的温度变化。
自动化仪表与过程控制
Y SH X
气体成分分析仪表
9
利用各物质的性质之间存 在的物理或化学差异，把被测 组分或物质转换成易于检测的 信号，实现定性与定量检测。
10
气体成份分析
目的: 是分析各种气体混合物中各组分的 含量或其中某一组分的含量。 气体成分的检测特点： 和温度、压力不一样，一般有一个 取样系统，取出被测样品，由过滤器， 分离，冷却器和抽吸设备等组成。
22
氧化锆式氧量分析仪
氧量分析仪有: 氧化锆式; 热磁式; 磁力机械式;
应用范围：冶金、能源动力、石油化工、制药、环保
23
工作原理
基于浓差电池原理进行工作。
氧化锆介质由ZrO2与CaO 按一定的比例混合，（ CaO作为稳定 良好导体。
波长（μm）
图7-1
CO 、CO2气体的红外线吸收特性
CO2两个特征吸收波段2.6-2.9m及4.1-4.5 m CO吸收波长为2.37 m和4.65m
16
6
1—光源； 2—同步电机； 3— 切光片； 4—滤波室； 5—参比 室 ； 6— 测 量 室 ； 7- 检 测 室 ； 8—薄膜； 9—定片； 10—电气 单元； 11—微机系统
4
分析仪器分为： 实验室分析仪器和过程分析仪器 过程分析仪器特征： 安装在现场、连续自动取样、预 处理、自动分析、信号处理和远 传。
5
过程分析的方法有两种类型: 一种是定期取样，通过实验室 测定的实验室分析方法； 另一种是利用可以连续测定被 测物质的含量或性质的自动分析 仪表。
6
过程分析所用的仪器和仪表 基于多种测量原理，在进行分析 测量时，需要根据被测物质的物 理或化学性质，来选择适当的手 段和仪表。
14
气体对红外线的吸收遵循朗伯—比 尔定律，即：
I I 0e
利用各物质的性质之间存 在的物理或化学差异，把被测 组分或物质转换成易于检测的 信号，实现定性与定量检测。
10
气体成份分析
目的: 是分析各种气体混合物中各组分的 含量或其中某一组分的含量。 气体成分的检测特点： 和温度、压力不一样，一般有一个 取样系统，取出被测样品，由过滤器， 分离，冷却器和抽吸设备等组成。
22
氧化锆式氧量分析仪
氧量分析仪有: 氧化锆式; 热磁式; 磁力机械式;
应用范围：冶金、能源动力、石油化工、制药、环保
23
工作原理
基于浓差电池原理进行工作。
氧化锆介质由ZrO2与CaO 按一定的比例混合，（ CaO作为稳定 良好导体。
波长（μm）
图7-1
CO 、CO2气体的红外线吸收特性
CO2两个特征吸收波段2.6-2.9m及4.1-4.5 m CO吸收波长为2.37 m和4.65m
16
6
1—光源； 2—同步电机； 3— 切光片； 4—滤波室； 5—参比 室 ； 6— 测 量 室 ； 7- 检 测 室 ； 8—薄膜； 9—定片； 10—电气 单元； 11—微机系统
4
分析仪器分为： 实验室分析仪器和过程分析仪器 过程分析仪器特征： 安装在现场、连续自动取样、预 处理、自动分析、信号处理和远 传。
5
过程分析的方法有两种类型: 一种是定期取样，通过实验室 测定的实验室分析方法； 另一种是利用可以连续测定被 测物质的含量或性质的自动分析 仪表。
6
过程分析所用的仪器和仪表 基于多种测量原理，在进行分析 测量时，需要根据被测物质的物 理或化学性质，来选择适当的手 段和仪表。
14
气体对红外线的吸收遵循朗伯—比 尔定律，即：
I I 0e
【管理资料】气体成分分析仪表资料汇编
待测电极侧（电池负极-） 2 ： O 2 O 2(P 2)4e
一个氧分子的迁移使待测电极获得四个电子带负电。
24
总电池反应 +
-
O 2P 1 O 2P 2
高
低
氧气从分压高的一侧(P1)向分压低的一侧(P2) 迁移，并伴有电荷的定向迁移，从而在氧化锆 两侧的铂电极间产生电动势。
25
氧化锆两端产生电动势，大小由能斯特公式决定:
9
气体成份分析
目的: 是分析各种气体混合物中各组分的含 量或其中某一组分的含量。
气体成分的检测特点： 和温度、压力不一样，一般有一个取 样系统，取出被测样品，由过滤器， 分离，冷却器和抽吸设备等组成。
10
采样系统
采样装置
预处理系统
传感器
信号放大 和处理单元
显示单元
控制单元
气体成分分析仪 表的组成框图
薄膜电容接收结构示意图
19
取样系统
一般由取样探头、除湿器、除尘器、 冷却及抽气装置等组成。根据现场实际 需要，可增设温度控制装置、压力调节 装置、流量调节装置、流路切换装置等 预处理设备，以保证成分分析系统可靠 运行。
20
常用的红外气体分析仪有： 一氧化碳分析仪 二氧化硫分析仪 CO2气体分析仪
7
光学式：吸收式光学分析仪，光散射、光 干涉式光学分析仪
电子光学式和离子光学式：电子探针、离 子探针、质谱仪
色谱式：气相色谱仪、液相色谱仪
物性测量仪表：水分计、粘度计、密度计 、湿度计、尘量计
其他，晶体振荡式分析仪、半导体气敏传 感器等。
8
利用各物质的性质之间存 在的物理或化学差异，把被测 组分或物质转换成易于检测的 信号，实现定性与定量检测。
一个氧分子的迁移使待测电极获得四个电子带负电。
24
总电池反应 +
-
O 2P 1 O 2P 2
高
低
氧气从分压高的一侧(P1)向分压低的一侧(P2) 迁移，并伴有电荷的定向迁移，从而在氧化锆 两侧的铂电极间产生电动势。
25
氧化锆两端产生电动势，大小由能斯特公式决定:
9
气体成份分析
目的: 是分析各种气体混合物中各组分的含 量或其中某一组分的含量。
气体成分的检测特点： 和温度、压力不一样，一般有一个取 样系统，取出被测样品，由过滤器， 分离，冷却器和抽吸设备等组成。
10
采样系统
采样装置
预处理系统
传感器
信号放大 和处理单元
显示单元
控制单元
气体成分分析仪 表的组成框图
薄膜电容接收结构示意图
19
取样系统
一般由取样探头、除湿器、除尘器、 冷却及抽气装置等组成。根据现场实际 需要，可增设温度控制装置、压力调节 装置、流量调节装置、流路切换装置等 预处理设备，以保证成分分析系统可靠 运行。
20
常用的红外气体分析仪有： 一氧化碳分析仪 二氧化硫分析仪 CO2气体分析仪
7
光学式：吸收式光学分析仪，光散射、光 干涉式光学分析仪
电子光学式和离子光学式：电子探针、离 子探针、质谱仪
色谱式：气相色谱仪、液相色谱仪
物性测量仪表：水分计、粘度计、密度计 、湿度计、尘量计
其他，晶体振荡式分析仪、半导体气敏传 感器等。
8
利用各物质的性质之间存 在的物理或化学差异，把被测 组分或物质转换成易于检测的 信号，实现定性与定量检测。
成分分析仪表
小型化、专用化、简用化、家用化和个人化 落地式→ 台式→ 可移动式→ 便携式→ 袋装式→ 芯片实验室 芯片实验室（Lab on a chip, 在一个小芯片上实现采样、分离、 处理、反应、分析的微全分析μTAS 全过程）
微分析仪器：尺寸小、重量轻；试样量小，灵敏、高效、污染小…
各领域科技新成果、新发展已为此提供基础： 半导体激光器、高强度LED、光纤生化和化学传感器、
分析仪表（Analytical Instrument）
•
据统计，20世纪获诺贝尔奖的项目中有27项都是与分析仪器有关， 或者是借助分析仪器而取得的成就。在本世纪初又出现了“核磁成 像”技术奖。更有人断言 “每一次分析仪器的创新都推动了人类发 现自然的奥秘，解决长期存在的疑惑，进而推动了人类前进的步 伐”。 1992年诺贝尔化学奖得主R. R. Ernst说：“现代科学的进步越来 越依靠尖端仪器的发展”！
气相色谱仪1
气相色谱仪2
气相色谱仪3
气相色谱仪器
一、气相色谱流程
1-载气钢瓶；2-减压阀； 3-净化干燥管；4-针形阀； 5-流量计;6-压力表；7-进 气管；8-色谱柱 9-热导检 测器；10-放大器；11-温度 控制器；12-记录仪； 1. 载气系统：包括气源、净化干燥管和载气流速控制; 2. 进样系统：进样器及气化室；
——气－固色谱中的固定相
原理 固定相是一种多孔、有较大比表面的吸附剂颗粒。试 样由载气带进柱子，即被吸附剂吸附。载气不断流过吸附剂时，已 被吸附的被测组分又被洗脱——脱附。脱附的组分随着载气前进时， 又可被前面的吸附剂吸附。随着载气的流动，被测组分在吸附剂表 面进行反复的吸附、脱附过程。由于被测物质中各组分的性质不同， 在吸附剂上吸附能力不同：较难被吸附的组分易被脱附，较快地移 向前面；易被吸附的组分移动较慢。经过一段时间，即通过一定量 的载气后，试样中各组分彼此分离而先后流出色谱柱。在气－固色 谱中，此法应用较多 所用吸附剂多为非极性的活性炭，弱极性的氧化铝，强极性 的硅胶，以及分子筛等。它们对各种气体吸附能力强弱不同，可根 据分析对象选用
天然气组分分析仪基础知识讲课文档
0.6-0.7MPa 即 90-100psi（型号为 ABB）
0.6MPa（型号为西门子）
第二十二页，共26页。
2、双载气瓶更换
2 切换支路
载气切换阀顺时针旋转由载气 1 快速转到载气 2
第二十三页，共26页。
2、双载气瓶更换
3 关闭减压阀
将载气瓶1减压阀阀逆时针旋转到底，关闭压力
4 更换载气瓶
第六页，共26页。
载气系统
➢ 载气为承载样气和标气的气体，用于通过毛细管运输天然气的组
分，一般多用惰性气体，我公司所采用的载气为氦气（He），纯 度不低于99.99%
➢ 载气在色谱入口压力为90Psi，典型的是每分钟15立方厘米；
➢ 载气瓶出口压力控制在115Psi
第七页，共26页。
标气系统
➢ 标气为已知成分的国家认定的气体含量天然气，用于标定样气成分。 ➢Daniel 570色谱仪所用标气工作压力为20psi
天然气组分分析仪基础知识
第一页，共26页。
目录
一、组分分析仪原理及概况
二、组分分析仪日常操作
三、组பைடு நூலகம்分析仪巡检要求
第二页，共26页。
一、组分分析仪原理及概况：
从四个方面来谈这部分内容，全部阐述清楚后，会让大家对组分分析仪有更深刻全面了解。
①组分分析仪是什么？ ②为什么需要用组分分析仪？
③组分分析仪原理和结构？
还应检查相应气瓶至分析仪的泄漏情况。
• 5记录气相色谱分析仪采集的组分数据，并分析是否正常。
第二十五页，共26页。
谢谢大家！
第二十六页，共26页。
第五页，共26页。
③组分分析仪原理
气相色谱组分分析仪是一种测量混合气体中各组分浓度的分析仪器。它首先将混合 气体分离成各单一组分，然后用某种特定的检测器，将各单一组分的浓度信号转换 成相应的电信号，然后进行信号放大、噪声抑止、色谱峰检测和综合计算等处理， 最后得到混合气体中各单一组分的浓度计算值。
0.6MPa（型号为西门子）
第二十二页，共26页。
2、双载气瓶更换
2 切换支路
载气切换阀顺时针旋转由载气 1 快速转到载气 2
第二十三页，共26页。
2、双载气瓶更换
3 关闭减压阀
将载气瓶1减压阀阀逆时针旋转到底，关闭压力
4 更换载气瓶
第六页，共26页。
载气系统
➢ 载气为承载样气和标气的气体，用于通过毛细管运输天然气的组
分，一般多用惰性气体，我公司所采用的载气为氦气（He），纯 度不低于99.99%
➢ 载气在色谱入口压力为90Psi，典型的是每分钟15立方厘米；
➢ 载气瓶出口压力控制在115Psi
第七页，共26页。
标气系统
➢ 标气为已知成分的国家认定的气体含量天然气，用于标定样气成分。 ➢Daniel 570色谱仪所用标气工作压力为20psi
天然气组分分析仪基础知识
第一页，共26页。
目录
一、组分分析仪原理及概况
二、组分分析仪日常操作
三、组பைடு நூலகம்分析仪巡检要求
第二页，共26页。
一、组分分析仪原理及概况：
从四个方面来谈这部分内容，全部阐述清楚后，会让大家对组分分析仪有更深刻全面了解。
①组分分析仪是什么？ ②为什么需要用组分分析仪？
③组分分析仪原理和结构？
还应检查相应气瓶至分析仪的泄漏情况。
• 5记录气相色谱分析仪采集的组分数据，并分析是否正常。
第二十五页，共26页。
谢谢大家！
第二十六页，共26页。
第五页，共26页。
③组分分析仪原理
气相色谱组分分析仪是一种测量混合气体中各组分浓度的分析仪器。它首先将混合 气体分离成各单一组分，然后用某种特定的检测器，将各单一组分的浓度信号转换 成相应的电信号，然后进行信号放大、噪声抑止、色谱峰检测和综合计算等处理， 最后得到混合气体中各单一组分的浓度计算值。
成分分析仪表
二、热导监测器
热导监测器也称热导池。由于气体的导热系数都比较小，一般不能进行直接测量。热导池的作用是将气体的导热系数的大小及其变化转换成热导池中热电丝的电阻值的变化，以变进行测量。
ห้องสมุดไป่ตู้
热量平衡时，电阻丝产生的热量与通过气体传导散失的热量相等。当电阻丝初始电阻、温度和电阻丝上的电流及电阻丝的几何尺寸为一定时，电阻丝的阻值与λ为单值关系。如果λ愈大，说明散热条件越好，则热平衡时电阻丝的的温度也越低，导致电阻丝电阻值愈小，检测出电阻丝的阻值变化，可以测量导入系数。
上式表明，当待测组分浓度变化时，将引起导热系数λ的变化，如果测得λ，即可求得待测组分的浓度。
（4－2）
式（4－2）成立的条件是： ※ 混合气体中除待测组分外，其它各组分的导热系数应大致相同或是否接近； ※ 待测组分的导热系数与气体组分的导热系数要有显著的差别，差别越大，测量的灵敏度越高。 从表4－1可以看出，氢气的导热系数一般是其它气体的几倍，而二氧化碳、二氧化硫比其它气体的导热系数明显要小得多，因此从理论上讲，热导式检测技术可用于氢气、二氧化硫及二氧化碳等气体在某一混合气体中所占浓度的测量。
§1 热导式检测技术
热导式检测技术是根据待测组分的导热率与气体组分的导热系数有明显的差异这一特性工作的。当被测气体的待测组分含量变化时，将引起导热系数变化，通过导热池，转换成电热丝电阻值的变化，从而间接地得到待测组分的含量。利用这一原理制成的仪表称为热导式气体分析仪。
表4－1 某些气体在0℃时导热系数（ ） 和相对导热系数（ ）
气体
0℃时对空气导热系数
0℃时导热系数
氢气
0.1741
7.130
氮气
0.0235
成分分析仪表 ppt课件
2
成分分析仪表概述
成分是指混合气体或液体中的各个组分。
成分检测的目的是要确定某一种或全部组分在混合气体(液体)中所占的 百分含量。
检测锅炉燃烧系统中烟道气中，O2,CO,CO2含量。
原理：利用被测样品中待测组分的某一物理或化学特性与其他组分有较 大差异而工作的。
ppt课件
3
一、检测方法
电流
Q ' I Rn
2
11
ppt课件
2 c1 (2 3 4 1 2
)
热平衡时，电阻丝所产生的热量Q’与通 过气体传导散失的热量Q相等，得：气室内半径
rc 电阻丝半径 I ln rn Rn Rn R0 [1 (tc )] 2 l
2
电阻变化Rn与λ 之间为单值关系，实现 了通过测量Rn大小计算出λ的大小。
成分参数的检测方法主要有化学式、物理式和 物理化学式等。其中化学式和物理式检测方法 是利用被测样品中待测组分的某一化学或物理 性质比其他组分有较大差别这一事实工作的。 氢气的导热系数比其他气体大得多，由此构成 的热导式检测方法可检测混合气体中的氢含量； 热导式检测技术 ----H2的导热系数比其他气体大很多。
6. 显示环节
7. 整机自动控制系统
ppt课件
5
三、常用仪表的分类 1、按被测成分分 氧、氢、二氧化碳、盐、二氧化硅 2、按仪器的工作原理分
（1）电化学式分析仪器：如电导式、电量式、电位式等；
（2）热学式分析仪器：如热导式、热化学式、热谱式等； （3）磁学式分析仪器：磁性氧量分析仪，核磁共振波谱仪等；
混合气体的总热导率测定 ？
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