三元气体配比柜气体分析仪的说明

三元气体配比柜气体分析仪

江苏亚洲气体设备有限公司韦须林212341

一.问题的提出

我在消化三元气体配比柜时查阅了不少气体分析仪生产厂商的产品说明，包括重庆横河川仪有限公司、美国通用电器公司（GE基础设施集团）从这些产品说明中，各厂商就不同的气体分析仪应用场合的说明都是一致的。

1.红外传感器可同时分别测量多种化合物气体，明确的说红外传感器一般用

于测量CO2、CO、CH4、SO2、NO X等。其中重庆横河川仪有限公司红外

气体分析仪可测量O2，但是要另加了氧化锆或磁氧传感器。对我们的三元

气体配比柜而言，只可测量CO2。

2.热导传感器可测量各种气体，但是只能用于二元混合气。对于多元混合气

则要作成伪二元气，才能测量出一种成分。就是说，测量三元气体时要先

混合两种成分作为参比气，测量混合气中另一成分。其中的道理，我在《关

于三元气体配比柜消化、细化情况的报告》中已作过说明。

基于这种推测，一个红外传感器加一个热导传感器已经能满足我公司三元气体配比柜的测量分析需要。事实上，英国的KIR150气体分析仪也是采用的这种方案。需要指出的是在江苏大学设计的三元混合气体配比柜方案中没有伪二元气制作工艺流程。推测其原因可能有二：一是KIR150气体分析仪采用封闭参比气，无须先制作伪二元气；二是设计者没有认真考察KIR150气体分析仪的使用条件。

如果KIR150采用封闭参比气，则这台仪器不适合用在这里！如果设计者没有考察KIR150使用条件，则设计方案不可行！无论什么原因引起什么样的结果，购买合适的配件，制造适用的产品应该是我们务实的态度。因此，采用二步混合工艺，自制气体分析仪是必须要考虑的。

二.实施方案说明

1.概述

自制气体分析仪热导传感器样本是GE基础设施集团四端口的XMTC热导率二元气体分析变送器，红外传感器样本是北京NORTHKING公司的红外模块加气体浓度变送器。

XMTC热导率二元气体分析变送器有两条气路，四个端口分别为参比气气路的进、出端口，样气气路的进、出端口。我们分别在两条气路的进气端口前设置减压阀和节流阀以保证参比气、样气的压力和流量符合XMTC的要求。在出气端口后设

置增压回送装置，将参比气、样气送回管路。增压回送装置可以是增压阀，如：SMC 的VBA 系列增压阀。也可以是微型气泵，用微型气泵则无须节流阀。增压回送装置也可以不用而直接排空。

红外传感器可以直接选用CO 2变送器，用红外模块加气体浓度变送器也行。可以安装在样气气路的任何位置。

测量数值的显示是由传感器直接与PLC 连接，在显示器上显示和设定。并由PLC 依照设定值与测量值的差值整定电信号改变流量调节阀的开度，保证气体配比精度。如果不用PLC ，可以用带PID 功能的数字式仪表，同样能显示和设定。并整定电信号改变流量调节阀的开度。

2. 气体分析仪气路原理图：

氩气变送器

样气增压回送器也可直接排空

二氧化碳变送器样气节流阀样气减压阀

参比气体减压阀

参比气体节流阀参比气体增压回送器也可直接排空三元气体静态混合器二元气体混合器二元参比气进口

二元参比气出口

三元样气出口

贮气罐

三元样气进口

为了与本气体分析仪相适应，总回路应改为下图：

ZF 1

ZF 2

ZF3

JF1

JF2

JF3

TF 1

TF2

TF3

CG1

CG1

CG1

45681097C G1

ZF4

Q

A

B

C

21

312

11Y1

Y

总控制台

13121110I SE 30-01-25D IN 40

气体分析仪质量流量计压力传感器412X MT C +红外传感器D IN 40D IN 2514球阀11安全阀7D IN 40电磁比例阀18D IN 25单向阀29D IN 40单向阀23D IN 25减压稳压阀24D IN 40减压稳压阀150-0.6M pa 压力表36D IN 25电磁比例阀21

D IN 25

二位二通电磁阀

2

常开

2D IN 40二位二通电磁阀2一常开一常闭序号

名称数量备注

规格14

13

三.可行性说明

从技术的角度来说，尽管费了这么大的周章，依然没有摆脱买回阀门、仪表，用管道连接起来的老套。总的看没有什么大的难度。这里就细节问题作一些说明。

1. 气体分析仪板式连接制造，板式连接除了有整洁、美观、便于封装的优点外，

还避免了管道全部外露，具有较好的技术保密性。在阀座板内进行三元气体汇流，也就是说，除本方案气体分析仪外，二元气体混合器也集成在阀座板

上，三元气体共用一个出口。在阀座板上加工管孔有较高的技术要求。我们公司的设备、操作技术能否满足，可能有一定的难度。

2.气体分析仪调校，其工作分两部分：一是传感器部分，零点和满量程的标定，

这项工作不难，只要有三元气体的工业级气及辅助管道元件就可以。传感器精度校准有点麻烦，需要用气相色谱仪进行测量比对，调整电量计算参数，以保证气体分析仪显示的正确性。第二是参比气和样气供排气用元件部分，需要用流量和压力测量器具及辅助管道元件和气源。调校好的供排气用元件必须保证参比气和样气流量和压力符合传感器的使用要求。

3.气体分析仪的封装，除管、线接头和有易损件的元器件以外的部分应封得愈

严愈好，能焊接封固更好。只要设计上保证了，生产上能清楚要求，要做到这一点应该没有难度。