ABB Hardware分析儀原理培訓(xùn)

1、 ABB - 1 - ABB PIR & PUV過程光度計培訓(xùn)過程光度計培訓(xùn)硬件硬件Yang XuhuiProduct ManagerABB(china) Inc.Phone: (010)8456 6688 ext.6921Cell: 135 0122 1719Fax: (010)8456 7632Email: ABB - 2PIR3502 或或 PUV3402 “多波段多波段 光度計光度計 ABB - 3ABB PIR3502 和和 PUV3402 光度計培訓(xùn)光度計培訓(xùn)n介紹PIR3502和PUV3402多波段光度計n操作原理n維護(hù) ABB - 4在線光度計使用場合在線光度計使用場合

2、:n過程控制n產(chǎn)品質(zhì)量n過程平安n法規(guī)的要求 ABB - 5調(diào)查結(jié)論調(diào)查結(jié)論n可靠性n可維護(hù)性n速度n精度n正確度n正確度n精度n可靠性n速度n可維護(hù)性在線在線:實驗室實驗室: ABB - 6實驗室與在線分析儀比較實驗室與在線分析儀比較n通用 vs. 專用n高分辨率 vs. 低分辨率n定性 vs. 定性n延時結(jié)果 vs.實時結(jié)果n手動操作 vs.自動操作n離散進(jìn)樣 vs.連續(xù)進(jìn)樣n清潔環(huán)境 vs. 裝置環(huán)境 ABB - 7測量池測量池放大器放大器傳輸率傳輸率0l lz波長波長hm mmCO 4,7100 %I0AI1過濾器過濾器 光源光源檢測器檢測器 朗波朗波-比爾定律比爾定律I1 = I0

3、* * e - e - e * * c * * lI0 = 入射光強度入射光強度I1 =吸收強度吸收強度 = 氣體常數(shù)氣體常數(shù) c =濃度濃度 ( % ) l = 池常數(shù)池常數(shù) ( mm )e 光度計原理光度計原理1I0 - I1 = A 4 . 20 mA0 . 2 Vol % CO/N2測量方法測量方法A = 吸收吸收 ABB - 8I0AI1N2N2+測量氣測量氣吸收吸收3 . 5 %能量能量時間時間能量能量時間時間N2N2吸收吸收3 . 5 %差差MSVS-N2+測量氣測量氣Ideal = 0光度計原理光度計原理2I0AI1I0N2 I1 ABB - 9測量原理測量原理帶有測量濾光片和

4、參考濾光片的轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動，使參比光和測量光交替進(jìn)入測量池，檢測器檢測到交替變化的光能量，該變化的信號與樣品池中被測組分成比例關(guān)系 ABB - 10測量原理續(xù)測量原理續(xù)光線經(jīng)過測量過濾片，通過測量池，到達(dá)檢測器。因樣品池?zé)o測量組分，選擇波長的光的能量未被吸收。 ABB - 11測量原理續(xù)測量原理續(xù)光線經(jīng)過參比過濾片，通過測量池，到達(dá)檢測器。因該選擇波長的光的能量將不會被樣品池中的任何組分吸收。 ABB - 12測量原理續(xù)測量原理續(xù)樣品池?zé)o測量組分，參比信號和測量信號相等，其信號差為零，其所對應(yīng)的測量組分為零。 ABB - 13測量原理續(xù)測量原理續(xù)當(dāng)樣品池中有被測組分時，光線經(jīng)過測量過濾片，通過測量池

5、的光的能量將被測組分吸收，能量減小的光到達(dá)檢測器。 ABB - 14測量原理續(xù)測量原理續(xù)當(dāng)樣品池中有被測組分時，光線經(jīng)過參比過濾片，通過測量池的光的能量不被任何組分吸收，保持能量不變的該光譜到達(dá)檢測器。 ABB - 15測量原理續(xù)測量原理續(xù)該信號差與樣品池中的被測組分成一定比例 ABB - 16根本組成結(jié)構(gòu)示意圖根本組成結(jié)構(gòu)示意圖 ABB - 17與雙氣室相比的優(yōu)點與雙氣室相比的優(yōu)點當(dāng)光源減弱或檢測池受到污染，因通過參比和測量兩邊的光能量同時發(fā)生變化，所以相對信號差不會發(fā)生變化，具有強的抗干擾能力 ABB - 18Multiwave 現(xiàn)場設(shè)置現(xiàn)場設(shè)置現(xiàn)場所作工作:連接電源和輸出翻開電源和吹掃氣

6、運行分析儀溫度和吹掃到穩(wěn)定連接分析儀到校驗流路和過程流路零點校驗量程校驗將分析儀切換到過程流路 ABB - 19ABB 過程光度計的開展過程光度計的開展n1991年 3401 & 3501 多波段光度計取代401& 501 n1996新增光纖方式n2000年 PUV3402 & PIR3502 n更新電路n新增VistaNet網(wǎng)絡(luò)功能 ABB - 20優(yōu)點優(yōu)點n市場信用好很少有問題n能測量氣體和液體n測量池可加熱到150Cn能工作在UV/VIS/NIR/IR 光譜區(qū)域n通用操作, 備件和維護(hù)n能測量多個組分n能補償其他流路組分的干擾n能測量腐蝕性強的樣品n能測量高壓和高

7、溫的樣品n能使用光纖nVistaNet網(wǎng)絡(luò)通訊能力 ABB - 21兩波長光度計兩波長光度計 N2 中中1% 丁烷丁烷 測量濾光片測量濾光片 參比濾光片參比濾光片波長 cm-1% 穿透率 ABB - 22多波段光度計多波段光度計紅: 8% CO2藍(lán): 15% CO黑: 15% 乙烯 CO2 測量參比CO測量乙烯測量波長數(shù) cm-1% 穿透率 ABB - 23ABB PIR3502 和和 PUV3402 光學(xué)示意圖光學(xué)示意圖 ABB - 24參比/測量波長率方法的優(yōu)點n參比和測量使用相同的光學(xué)路徑 n在參比和測量波長上有相同的影響，故在測量時，精度不受影響長期穩(wěn)定性好。n來自光源，過濾器和檢測器

8、老化的影響最小n測量池污染影響最小 (50%黯淡仍能得到可靠的數(shù)據(jù)n測量結(jié)果非常穩(wěn)定n能測量液體和氣體 ABB - 25 光譜區(qū)域光譜區(qū)域nIR 波長區(qū)域: 3 到 15 微米 光源: 鉑 檢測器: 熱電 型號: PIR3502nNIR 波長區(qū)域: 0.9 到 3 微米 光源: 鎢 檢測器: 熱電 型號: PIR3502nNIR 光纖波長區(qū)域: 0.8 到 2.1 微米 光源: 鎢 檢測器: 銦鎵砷光電二極管 型號: PFO3372 nUV/VIS波長區(qū)域: 200 到 900納米 光源: 氘燈 檢測器:硅光電二極管 型號: PUV3402 ABB - 26 光源箱光源箱 ABB - 27AB

9、B Multiwave 光源光源n標(biāo)準(zhǔn)光源標(biāo)準(zhǔn)光源nPIR3502IR 鉑nPIR3502NIR 鎢nPUV3402UV/VIS氘nPFO3372Fiber Optic (NIR)鎢 n長壽命長壽命n極其強的穩(wěn)定性極其強的穩(wěn)定性n低噪音低噪音n低漂移低漂移 ABB - 28 溫度對光學(xué)過濾器的影響溫度對光學(xué)過濾器的影響黑 = 40o C 紅 = 60oC ABB - 29切光馬達(dá)切光馬達(dá) ABB - 30隔離樣品池隔離樣品池n允許樣品池被加熱到較高溫度n樣品池能選用與流路組分相適應(yīng)的材質(zhì)n樣品池的壓力可達(dá)500 psig (標(biāo)準(zhǔn))n如果腐蝕性樣品泄漏發(fā)生，分析儀電路不會受到損害n樣品池尺寸:n

10、0.6 mm 到 1 米直通n3到10 米反射池 ABB - 31光學(xué)示意圖光學(xué)示意圖 帶反射池的帶反射池的MW ABB - 32樣品池拆卸樣品池拆卸 第一步第一步 ABB - 33樣品池拆卸樣品池拆卸 第二步第二步 ABB - 34樣品池拆卸樣品池拆卸 第三步第三步 ABB - 35典型的樣品池加熱方式典型的樣品池加熱方式n電子 加熱樣品管線nZone 1 ， Division 1 n蒸汽 n不加熱 ABB - 36檢測器箱檢測器箱 ABB - 37ABB PIR3502 和和PUV3402 光度計檢測器光度計檢測器n固態(tài)固態(tài)nPIR3502IR 和 NIR 熱電檢測器nPUV3402UV/

11、VIS硅光電二極管nPFO3372Fiber Optic (NIR) 銦鎵砷光電二極管n對震動不敏感對震動不敏感n熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性 ABB - 38前面板前面板 ABB - 39輸出輸出n最多4個4-20模擬輸出n安裝通訊板可連接到VistaNet 2.0 網(wǎng)絡(luò)上n兩路通訊n觸點: 2 個繼電器，5 個固態(tài)繼電器n數(shù)字輸出: 4個 ABB - 40選項選項n光學(xué)量程過濾器 n電子樣品溫度補償 (當(dāng)不使用樣品池加熱)n電子壓力補償n連接到VistaNet 2.0網(wǎng)絡(luò) ABB - 41 - 軟件操作軟件操作 ABB - 42ABB MULTIVE優(yōu)點優(yōu)點-消除組分之間的交叉干擾消除組分之間的交叉干

12、擾2R1=A1*X+B1*YR2=A2*X+B2*YR1, R1-1,2 波長接受到的光強度A1, B1 -1點處單位物質(zhì)濃度的光強度A2, B2- 2點處單位物質(zhì)濃度的光強度X, Y-物質(zhì)濃度結(jié)論：通過不同的測量邊所測的信號，CPU通過矩正計算來消除組分之間的交叉干擾，進(jìn)一步提高了測量精度 ABB - 43ABB MULTIVE優(yōu)點優(yōu)點-信號線性化處理信號線性化處理將不同濃度的組分信號多段進(jìn)行線性化處理，減小測量誤差，提高了測量精度將不同濃度的組分信號多段進(jìn)行線性化處理，減小測量誤差，提高了測量精度 ABB - 44樹狀菜單指令樹狀菜單指令 ABB - 45MW 數(shù)據(jù)單一組態(tài)數(shù)據(jù)單一組態(tài) A

13、BB - 46MW 數(shù)據(jù)單二硬件信息數(shù)據(jù)單二硬件信息 ABB - 47MW 數(shù)據(jù)單三操作信息數(shù)據(jù)單三操作信息 ABB - 48 - 溫度和壓力的影響溫度和壓力的影響 ABB - 49樣品溫度和壓力的影響樣品溫度和壓力的影響 液體液體n樣品溫度影響液體的測量結(jié)果嗎？樣品溫度影響液體的測量結(jié)果嗎？n是是 n在分析波段，如液體流路有吸收，那么影響測量在分析波段，如液體流路有吸收，那么影響測量n變化量通常與溫度造成的密度的變化成比例變化量通常與溫度造成的密度的變化成比例n液體樣品中，典型的液體樣品中，典型的 IR 和和 NIRn否否n在分析波段，如液體流路沒有或很小的吸收，那么不影響測量在分析波段，如

14、液體流路沒有或很小的吸收，那么不影響測量n液體樣品中，液體樣品中，UV 和可見光和可見光n偶爾在一些偶爾在一些IR和和NIR的液體測量的液體測量n樣品壓力影響液體的測量結(jié)果嗎？樣品壓力影響液體的測量結(jié)果嗎？n否否n因為壓力不會壓縮液體，故不影響測量因為壓力不會壓縮液體，故不影響測量 ABB - 50液體中樣品溫度的影響液體中樣品溫度的影響黑色黑色: EDC紅色紅色: EDC中中100 ppm 的水的水水波段 ABB - 51液體中樣品溫度的影響液體中樣品溫度的影響黑黑: 20C紅色紅色: 60C水測量波長溫度補償波長 ABB - 52液體中樣品溫度的影響液體中樣品溫度的影響n如使用兩個波長，每

15、 10 C樣品溫度的變化，將產(chǎn)生滿量程 10% 的變化n如果第三個波長用來作為補償，那么每 10 C樣品溫度的變化，將只產(chǎn)生滿量程 1% 的變化n在動態(tài)樣品溫度補償中，溫度的變化將作為干擾組分來處理 ABB - 53樣品溫度影響樣品溫度影響 氣體氣體n樣品溫度影響氣體中的測量結(jié)果嗎？樣品溫度影響氣體中的測量結(jié)果嗎？n是是 n溫度對測量有一個相反的影響溫度對測量有一個相反的影響n實際溫度變化的影響是接近理想氣體定律的預(yù)測實際溫度變化的影響是接近理想氣體定律的預(yù)測n如果溫度升高，那么讀數(shù)下降如果溫度升高，那么讀數(shù)下降n取決于氣體的膨脹取決于氣體的膨脹n分子之間較大的距離分子之間較大的距離n指定空間

16、較少的分子指定空間較少的分子 (樣品池樣品池)n每濃度單位較低的吸收每濃度單位較低的吸收n如果溫度降低，那么讀數(shù)變大如果溫度降低，那么讀數(shù)變大n取決于氣體的膨脹取決于氣體的膨脹n分子之間較小的距離分子之間較小的距離n指定空間較多的分子指定空間較多的分子 (樣品池樣品池)n每濃度單位較大的吸收每濃度單位較大的吸收 ABB - 54氣體氣體: 在兩個溫度下在兩個溫度下 ABB - 55樣品壓力的影響樣品壓力的影響 氣體氣體n樣品壓力影響氣體中的測量結(jié)果嗎？樣品壓力影響氣體中的測量結(jié)果嗎？n是是 n壓力對測量有直接的影響壓力對測量有直接的影響n實際壓力變化的影響是接近理想氣體定律的預(yù)測實際壓力變化的

17、影響是接近理想氣體定律的預(yù)測n如果壓力升高，那么讀數(shù)升高如果壓力升高，那么讀數(shù)升高n取決于氣體的壓縮取決于氣體的壓縮n分子之間較小的距離分子之間較小的距離n指定空間較多的分子指定空間較多的分子 (樣品池樣品池)n每濃度單位較高的吸收每濃度單位較高的吸收n如果壓力降低，那么讀數(shù)變小如果壓力降低，那么讀數(shù)變小n取決于氣體的膨脹取決于氣體的膨脹n分子之間較大的距離分子之間較大的距離n指定空間較少的分子指定空間較少的分子 (樣品池樣品池)n每濃度單位較小的吸收每濃度單位較小的吸收 ABB - 56氣體中，壓力的影響氣體中，壓力的影響 ABB - 57壓力補償壓力補償 什么時候需要什么時候需要?nSHS

18、提供的好的壓力控制與沒有好的壓力控制而帶壓力補償?shù)那闆r下，光度計在前者要好于后者要有n在所有氣體測量有抑制性量程時，我們使用壓力補償n在非零點測量的情況下，如 90-100% 乙烯n小和慢的壓力變化使用壓力補償n如正常大氣壓的變化n如果壓力傳感器用來所測量的樣品壓力小于實際壓力的變化，那么將產(chǎn)生一個錯誤一直到變化的下降 ABB - 58樣品壓力補償樣品壓力補償 ABB - 59 - 現(xiàn)場應(yīng)用現(xiàn)場應(yīng)用 ABB - 60Multiwave 現(xiàn)場設(shè)置現(xiàn)場設(shè)置現(xiàn)場所作工作:連接電源和輸出翻開電源和吹掃氣運行分析儀溫度和吹掃到穩(wěn)定連接分析儀到校驗流路和過程流路零點校驗量程校驗將分析儀切換到過程流路 AB

19、B - 61 - 維護(hù)維護(hù) ABB - 62維護(hù)維護(hù)n當(dāng)測量光窗臟的時候，需清洗光窗當(dāng)測量光窗臟的時候，需清洗光窗n當(dāng)信號低于當(dāng)信號低于50%時，將產(chǎn)生一個警告，低于時，將產(chǎn)生一個警告，低于 75% 時將產(chǎn)生一個報警時將產(chǎn)生一個報警n清洗周期取決于樣品系統(tǒng)清洗周期取決于樣品系統(tǒng)n當(dāng)樣品池被清洗或更換后，當(dāng)樣品池被清洗或更換后，o形環(huán)需要更換形環(huán)需要更換. n切光馬達(dá)是唯一的移動部件切光馬達(dá)是唯一的移動部件n壽命壽命 4到到 5年年.n光源壽命光源壽命n鉑鉑(IR): 10-15 年年n鎢鎢 (NIR): 4 5年年n氘氘(UV): 1 - 1.5 年年n作為預(yù)防性維護(hù)，我們建議每年更換作為預(yù)防

20、性維護(hù)，我們建議每年更換 UV 光源光源n檢測器壽命檢測器壽命 n10+ 年年n濾光片壽命濾光片壽命 n通常不需要更換通常不需要更換 ABB - 63最小最小推薦備件推薦備件n馬達(dá) (1)n光窗 (2) n光窗 O形環(huán) (4)n補償密封n從不再利用o形環(huán)n光源nNIR (1)nUV (1) ABB - 64 - 故障處理故障處理 ABB - 65MW 常見常見10個普遍現(xiàn)場故障個普遍現(xiàn)場故障n分析儀有很大噪音而不能校驗!n同時出現(xiàn)高的和低的AC檢測器警告和報警!n低的AC檢測器電壓警告或報警!n高的AC檢測器電壓警告或報警!nUV Multiwave信號有很大的噪音!n切光片信號低或錯誤報警!

21、n量程過濾器讀數(shù)與工廠不一致!n過程樣品得到較低的AC 檢測器報警而校驗樣品中沒有!n更換馬達(dá)后，Multiwave不響應(yīng)測量組分或在過程測量中變成負(fù)數(shù)!n分析數(shù)據(jù)與實驗室不匹配!n分析儀相應(yīng)系數(shù)與數(shù)據(jù)單不一致! ABB - 661.分析儀有很大噪音而不能校驗分析儀有很大噪音而不能校驗!n引起的原因?n用戶用零點校驗樣品或無樣品在樣品池，手動進(jìn)行了量程校驗n特征n非常大的噪音輸出n分析儀非常不穩(wěn)定n分析儀有一個非常大的響應(yīng)系數(shù)n如何解決n通常給分析儀手動輸入原始的響應(yīng)系數(shù)，并進(jìn)行校驗n進(jìn)行零點和量程校驗，分析儀將得到恢復(fù) ABB - 672.同時出現(xiàn)高的和低的同時出現(xiàn)高的和低的AC檢測器警告和

22、報警檢測器警告和報警!n在液體樣品校驗過程中，引起的原因？n樣品從過程切換到零點量程樣品時，很可能有空氣泡進(jìn)入樣品池n如何解決?n改變 AC 檢測器報警來自動去除 n一旦該狀態(tài)消除，報警也將消除n只要該狀態(tài)存在，報警將存在 ABB - 682. 同時出現(xiàn)高的和低的同時出現(xiàn)高的和低的AC檢測器警告和報警檢測器警告和報警!n僅在裝置樣品液體樣品引起的原因?n過程樣品中的氣泡或微粒產(chǎn)生輕微散射造成的n如何解決由于氣泡產(chǎn)生的問題?n增加樣品背壓以消除氣泡n安裝脫氣裝置消除氣泡n如何消除微粒引起的問題?n在分析儀前的SHS中安裝過濾器 ABB - 692.同時出現(xiàn)高的和低的同時出現(xiàn)高的和低的AC檢測器警

23、告和報警檢測器警告和報警!n氣體中引起的原因?n在過程樣品中，進(jìn)入液滴或顆粒引起的輕微散射n如何解決問題? n在分析儀前消除液滴或微粒n如果過程中有液體或顆粒并通過SHS，那么需改進(jìn)n增加沉降罐等.n如果取樣點中無液體，那么因SHS中的冷凝點造成的。 ABB - 703.低的低的AC檢測器電壓警告或報警檢測器電壓警告或報警!n引起的原因?n臟的光學(xué)窗!n如何解決問題?n清洗或更換窗口n窗口O形環(huán)為一次性的n清洗分析儀透鏡 ABB - 714.高的高的AC檢測器電壓警告或報警檢測器電壓警告或報警!n引起的原因?n臟的光學(xué)!n如何解決問題?n清洗或更換窗口n窗口O形環(huán)為一次性的n清洗分析儀透鏡 ABB - 725. UV Multiwave信號有很大的噪音信號有很大的噪音!n引起的原因?n光源老化n如何解決問題?n更換光源nUV 光源壽命僅一年n作為預(yù)防性維護(hù)方案通常每年進(jìn)行更換 ABB - 736.切光片信號低或錯誤報警切光片信號低或錯誤報警!n引起的原因? n馬達(dá)不運行n如何解決問題?n更換切光馬達(dá)n馬達(dá)平均壽命4+年n在惡劣德裝置環(huán)境和差的光學(xué)吹掃條件下，馬達(dá)壽命會縮短 ABB - 747.量程過濾器讀數(shù)與工廠不一致量程過濾器讀數(shù)