TY—2000系列微量硫、磷分析仪.doc

TY2000系列微量硫、磷分析仪乐意为您：监测脱硫效果、保证高纯度特种气体的质量、控制环境污染作出贡献！目 录一，概述二，仪器结构三，仪器的主要技术指标四，仪器机型及备件五，仪器的安装和调试六，电路单元操作过程 七，面板操作说明 自动处理型面板说明 屏幕显示内容详解 仪器可调电路的调整 仪器输出信号和接线八，应该注意的一些问题九，仪器故障诊断一.概 述 TY-2000系列微量硫、磷分析仪是一种专门用于检测气体样品中硫化物、磷化物的色谱分析仪。它基于色谱柱的分离以及火焰光度检测器（FPD）对硫、磷化物的特殊选择性来进行各种微量硫、磷化物的测定。由于FPD是一种对硫（磷）化合物有高灵敏度和高选择性的检测器，因此，该仪器特别适用于大气、煤气、天然气以及石油气中的各种形态硫、总硫以及磷化物的测定。FPD对硫化物的检测原理是：样品气通过相应的色谱柱，在气固两相中经多次连续不断的分配平衡，各种硫化物组分达到完全分离，然后进入FPD。FPD是一种对含硫、磷化合物具有高灵敏度和高选择性的检测器。在适当温度下，含硫化合物在富氢（H2：O23：1）火焰中燃烧能生成激发态的S分子，当其回到基态时，就发射350430nm的特征分子光谱。在394nm最大波长处，借助于相应的干涉滤光片，除去其它波长的光线。S特征分子光谱的发射强度经光电倍增管（PMT）输出的光电信号经专用放大器AD3140转换为mv级电信号后，再经由mv放大器放大，送AD电路转换成数字信号送微处理机处理。利用标准源事先做好的校准因子，求出各组分的相应含量和总硫含量。定性：待分析的气体样品经过色谱柱分离柱后，不同的硫化物(磷化氢)以不同的时刻进入FPD(在利用反吹法测总硫的时候，主要将硫化物其它气体成分分离，形成一个总硫峰)从而在记录的色谱图上出现不同保留时间的色谱峰，根据出峰的先后来判断硫、磷化物。定量：硫化物在火焰光度检测器（FPD）上的响应值与硫化物的含量之间的关系。即RKC2（R：FPD响应值 C：硫化物浓度 K：常数）因为硫化物响应与硫浓度的平方成正比，所以处理电路就可以根据得到的开方峰面积和校正系数计算出分析结果并打印出数据。由于硫化物的含量与峰高及峰面积之间的非线性关系，大多数测定硫化物的工作者一般是对每个被测组分制定一条工作曲线，工作量大，如文献（1）就制作了大量的工作曲线。丸山（2）等人通过实验证明用（h为峰高，w为半峰宽）表示峰面积与硫化物浓度成正比，刘光会（3）曾在进样量150ng的范围内做过甲硫醇、甲硫醚、二硫化碳、噻吩等硫化物的响应（）与丸山的结果相似。据文献（1，2，3）报道，采用表示响应值，不仅可用一条直线表示一种硫化物含量与响应值，而且各种硫化物的灵敏度相同；也就是说各种硫化物的浓度响应值曲线相互重合，只要用一种纯品硫化物制作一条标准工作曲线就可以用于所有的硫化物测定，大大减少了工作量，也为用火焰光度法方便的测定总硫提供可行的方法。样品中硫化物含量G为硫化物质量流速C的积分，如式（5）： （5）根据火焰发射机理可有式（6）： I=SC2 （6） I为发射强度; C为硫化物质量流速（克秒）; S为FPD灵敏度 发射强度与记录仪之间关系为式（7）： h为峰高 ; K1为记录仪灵敏度 将式（7）代入式（6）则得式（8）： 将式（8）代入式（5）则得式（9）：因此得出样品气中硫化物含量与单位时间内峰高开方的累加值成线性关系（8）。TY-2000硫分析仪的数据处理功能按照式（9）的方法进行峰处理 ，直接打印出分析报告。本仪器“开方峰面积”处理方法示意图见图2，即每隔一定的时间间隔测量峰高值，对此峰高值作开方处理并进行累加，从刚开始出峰一直累加到出峰完毕。 图1、峰面积处理方法示意图二.仪 器 结 构 一仪器分类1.TY-2000微量硫、磷分析仪除用于常规微量硫的形态组分及总硫分析外，还可以根据用户的特殊要求，量身定制相应的样气检测和处理系统，仪器也因此派生出不同的类型。2.按进样方式的不同，仪器又分为“自动处理”和“手动处理”两大类型。(1)自动处理型-进样方式为分析管线连续进样，仪器按规定时间自动进样分析，自动打印出峰谱图和分析结果。自动型也提供手动操作方式，通过按键来完成进样分析和结果打印。(2)手动处理型-进样方式为针筒注射进样，通过旋转进取样阀完成1次样品分析，并从记录仪或打印机上记录的谱图数据，人工计算（查表法）得出被测样品中硫含量。（3）形态硫加总硫-利用八通阀反吹测总硫。二仪器结构：本仪器主要由色谱系统（包括温度控制部分）以及FPD系统（包括高压稳压电源、放大、数据处理）等部分组成，现分述如下：1， 色谱系统：考虑到不同分析对象的适应性以及硫化物沸点差别甚大的特点，采用特殊处理过的GDX-104（或GDX-303）以及磷酸三甲酚酯（T.C.P）(或角鲨烷)两种柱子,分别称柱(1)和柱(2)前者在室温下工作,主要用来分离H2S和COS；后者可根据需要在适当的柱温下分离各种硫醇、硫醚、噻吩、二甲基二硫化物、以及SO2等硫化物。该两种色谱柱同时配备在仪器上，根据需要可以通过六通阀的切换来选择其中一个。硫化物的吸附损失可能影响到分析的准确性，所以整个色谱系统流程图（1）所示： 色谱柱1 去FPD 来自钢瓶的载气 色谱柱2 1 2 3 4图（1） 色谱系统流程图1，稳压阀；2，压力表；3，进样六通阀；4，切换色谱柱用的六通阀 色谱柱置于一个由一个200W电烙铁芯加热的恒温箱内，空间温度可由可控硅恒温控制器调节，温度在室温至120范围内分可调。2,FPD系统该系统除火焰光度检测器外，还包括数据处理，放大器以及PMT工作所必须的高压稳压电源。火焰光度检测器的原理图如图（2）所示。 11 5 6 8 4 3 PMT 71 2 12 9 H2 10 Ar Air 1,混合室 2，喷咀 3，烟囱 4，外壳 5，隔热片 6，干涉滤光片 7，光电倍增管 8，高压电源 9，放大处理器 10，打印机 11，加热器 12，散热片来自钢瓶的氢气经稳压阀后到达检测器，它与色谱系统的载气在混合室1混合后进入喷咀2，助燃气氧或空气从中心细管进入喷咀，在喷咀处构成一个富氢火焰，H2和O2比例根据检测器结构的差别略有不同，一般保持在H2：O2=1：0.10.2范围内，当硫化物从色谱柱流出并随载气到达喷咀处的富氢火焰时，就会发射出硫化物特有的蓝光（394nm）。为了使PMT能够在较小热电子发射的情况下工作，在火焰与PMT的光路中置有玻璃片5隔热，并且在相应的外壳部分装有散热片面12；为了是其他波长的光不进入PMT从而使检测器对硫化物有很高的选择性，在PMT的前面设有中心波长为3940A的干涉滤光片6，硫化物特有的蓝光经过隔热片，滤光片后到达PMT的光阴极，从而使光信号转换成电信号，该电信号经数据处理9，由打印机10记录，高压电源8是为了提供一个供PMT工作用的稳定的高压直流电，其正端接地，通常采用-600V-800V.为了使燃烧后的水蒸汽不至于在燃烧室内凝聚积水，在靠近烟囱部分的外壳上装有两个互相并联的20W电烙铁芯，220V市电经过一个1N4007整流二极管后施加在该烙铁芯上，使得烟囱部分的温度略大于100，保证燃烧后产生的水以蒸汽的形式从烟囱排出。三：仪 器 的 主 要 技 术 指 标（1） 敏感度及检测限：以六氟化硫试验，本仪器对硫的敏感度为1810-12克硫/秒，可检测0.05ppm硫化物（TY-2000B：0.02ppm）。反吹测定总硫：0.05ppm。（2） 恒温室温度：高于室温81102%（3） 稳定性：本仪器使用基线漂移0.1毫伏/小时（4） 磷化氢：0.05ppm四：仪器机型及备件型号TY-2000STY-2000SCTY-2000SCTY-2000ZCTY-2000B（便携式）功能手动进样手动进样、数据处理手动进样、数据处理自动进样、数据处理手动或自动进样、数据处理检测形式形态硫全分析形态硫及反吹测定总硫分析（八通阀）形态硫及反吹测定总硫分析（八通阀）形态硫及反吹测定总硫分析（八通阀）形态硫全分析灵敏度005ppm005ppm002ppm002ppm005ppm分析仪气源要求：N2：99.5%;H2：99.5%;O2：99.5%;可选备件：1ZB-2010专用色谱工作站2打印机 EPSON-LQ300K+3D/A输出010mA或420mA4RS232或RS485 标准串行接口5报警节点6标准气 SF6（六氟化硫） C-S-C（甲硫醚） CS2（二硫化碳）7磷用色谱柱及滤光片五：仪 器 的 安 装 和 调 试 (1) 仪器应安装在稳固无振动实验桌或水泥台上。实验室内应保持良好的通风，无腐蚀性气体以及不存在可能影响放大器和打印机正常工作的磁场；应安装专用地线。(2) 在运输过程中为保证安全，FPD的光电倍增管部分已拆下，单独包装，整机安放在实验桌上后，首先把光电倍增管部分装在FPD上，然后根据分析目的，通过切换色谱柱用的六通阀选择色谱柱。 (3) 开通载气使柱前约为0.1Mpa；开通仪器后板右边的电源总开关（左开右关），相应灯亮。接通面板下方“放大器”开关（上开下关），指示灯亮。液晶屏上显示开机画面，从上可以观察到当前信号mv值和柱温温度。如果加热色谱柱箱，必须先按“状态”键，把显示画面切换成温控参数显示，以确定温度给定和工作方式是否正确。接通“柱温”开关，开始加热； (4) 接通“检测室”开关，检测室开始加热。约需一小时才能使检测器烟囱部分的温度到达稳定后，方能进行下一步的点火操作，否则检测室内容易积水，影响分析。 (5) 开通氧气和氢气；压力表指示稳定后，用点火枪点燃氢气，此时可听到“扑”一声表示可供分析用的火焰已经点燃，再盖上FPD的盖子。将H2,O2的流量调至实验确定的最佳值。 (6) 开“高压输出”开关，此时显示的基线mv值要增大，如果无明显变化，则是没有点燃火（或再度熄火）；如果在开通高压电源的情况下，增加O2（或空气）流量，基线信号有明显变化则证明火焰已点燃，反之，若基线信号没有反应，则说明需要再度点火（重新点火时必须关掉高压电源开关！）。(7) 火焰点燃后，用一定浓度的硫化物进行实验，以确定最佳比H2,O2。首先设定某一H2,O2流量值，测定一定温度的硫化物的响应值，然后固定H2流量，改变O2流量，每改变一次O2流量，就测定一次同一浓度的硫化物响应值，找出硫化物响应值最大的O2流量值并固定之，然后用同样的方式确定H2流量值。 (8) 在最佳H2,O2柱温，载气流不变的情况下，以不同浓度的硫化物测定响应值，制作硫浓度与响应值的关系曲线，即可进行分析。六：电路单元操作过程（一） 开机按“参数”键调出“系统参数页”和“分析参数页”数据，确定各参数设置是否正确; 检查“柱温参数页”中温度给定是否正确（二） 信号范围的设置与操作1.与常用的记录仪不同，本机对检测的输出信号的响应是用mv来量度的。色谱峰高的单位是mv，出峰面积也是对从出峰开始到结束期间每次测量mv值的总和。 2. 本机衰减设置1/1，1/4，1/16，1/64共四挡；样品分析和标样标定操作都在1/1档上进行。3“分析参数页”中的“信号上限”改动时必须调整放大板上的电位器，所以该参数一般不要改变； 4“分析参数页”中的“曲线上限” 改变后只影响基线和峰图的显示效果。可根据谱图中的最大峰高设置曲线显示上限；但显示上限不能超过放大器的信号量程。（出厂值设定为15mv） 5按“删除”键让仪器自动确定谱图零点；若接有打印机，自动打印出当前衰减方式信号量程，显示量程和打印机打印间隔。（三） 进取样（分析过程）操作：A.手动操作1.手动进样（旋转六通阀）后，接“开始/停止”键，时间显示与分析过程同步，当前状态名称由“基线”或“停止”变成“进样”或“取样”；2.在出峰过程中，凡仪器捕捉到的峰的参数在屏幕的最下排都有直接显示：时间，峰高和面积；3.确定出峰结束后，再按“开始/停止”键，过程名称显示改为“停止”；打印机按出峰序号自动打印所捕获的全部峰参数；4.只有在“停止”阶段，可以用“左移键”或“右移键”阅读出峰过程，用“上移键”或“下移键”放大或缩小峰图。B.自动操作（手动型不具有该功能）该操作用于非针筒型注射进样的分析管线连续进样。在“分析参数页”设置好进取样时间等相关参数后，按“自动/手动”键（灯亮），再按“开始/停止”键。要停止自动方式时，再按“自动/手动”键；出峰结束后，再按“开始/停止”键。（四） 标样分析和标定参数在分析未知样品前，必须先分析已知浓度的标准样品，并由此得到相应的标定计算参数。A.手动型：根据样品检测范围选定两个已知浓度的标准样品，进样出峰结束后制作出“浓度-含量”对照表，供未知样品分析时使用。B.自动型标准样品分析与标定参数的存入：详细方法见后面的标样和标定显示页。七：面板操作说明 自动 进样 标样 修改 手动/自动 开始/停止 标定 打印 删除 添加 测试 报表 修改 状态 标样 A/0 B/1 C/2 D/3 基线 历史 E/4 F/5 G/6 H/7 参数 出峰 I/8 J/9 K/。 字母第 1节：自动处理型面板说明一， 状态指示灯：“自动”-选择自动操作方式时亮，反则灭（手动型无意义）“进样”-在进样出峰期间灯亮，反则灭“标量”-标定操作计算标定系数期间灯亮（手动型无意义）“修改”-数值修改和数据存入期间灯亮“空” -样品S含量超限报警（常亮）和柱温加热异常报警（闪亮）二， 功能键操作1自动/手动键-分析方式选择：（手动型无意义）如果按键选择手动方式，“自动” 灯灭，完成一次分析过程后停止进取样；如果按键选择自动方式，“自动” 灯亮，仪器按“分析参数”页规定的时间程序自动连续分析。2开始/停止键-进取样操作开始或停止 如果按键选择开始进样，“进样” 灯，屏幕显示自动为基线/出峰显示页； 如果按键选择取样操作停止，“进样” 灭，打印机打印已经出峰的峰参数。3功能扩展键-系统软复位(无字键，不关电源重新起动主板；但要是连续起动失败，只能关电源半分钟后再开)4标定键-用于标样分析和标定系数存入, 连按该键选择标样1或标样2或退出标定。5打印键-打印机复位。6删除键-在基线显示时按键自动调整基线零点；在修改有效时，清当前修改数值为零。7修改键-参数修改使能和修改后存入。三， 页显示键1参数键-连按该键切换显示“系统参数页”或“分析参数页”。2基线键-基线或出峰过程显示。3状态键-连按该键切换显示“开机页“或“温控页”。4测试键-显示内部参数 5历史键-连按该键切换显示保存的基线mv或柱箱温度；自动型中，还存有50个含量值。；6标样键-标定参数显示，连按该键切换选择GDX或TCP柱。7出峰键-显示记录出峰参数8报告键-用于功能扩展四, 数字键：1“0-9”和“。”-在修改状态下，填新数值和小数点位移2字母键 -用于功能扩展五, 光标键或 -用于左右移动光标，在“停止”状态时左右移动出峰曲线六， 上下键或在停止状态下改变出峰曲线的上限第 2节 屏幕显示内容详解 开机/状态页1.按“状态”键进入开机/状态页显示；2.显示或修改时间：年，月，日，时，分，秒；3连按该键切换选择显示“状态”和柱温控制参数。 系统参数页按“参数”键进入系统参数页显示,参数说明如下：1打印方式-连接打印机时有3种方式可供选择：a， 记录-设置打印机为记录仪工作方式，连续打印信号数值；b， 出峰-无进取结果不打印，只有在按“开始/停止”结束当前出峰或自动型的当前分析周期时，打印出峰数据（若过程无峰不打印）c， 取消-不打印输出。需要修改时，操作光标移动到相应位置，按“修改”键（灯亮）后按任意数字键即可切换选择打印方式。2打印间隔-间隔x个采样点打印一次，数值越大，打印的间隔时间越长，出厂值2。3曲线上限-谱图显示和打印的最大范围。设置时数值不能大于当前衰减挡对应的mv值。4基线间隔-显示曲线两点间的间隔时间。出厂值4。5信号上限-信号放大器输入上限, 出厂值15mv。6衰减方式-信号幅度有4种选择：1/1，1/4，1/16，1/64；标样标定和样品分析都要在1/1档上进行。7时钟粗调-仪器内简易时钟快慢调整，出厂值100。8时钟细调-出厂值200。分析参数页 连按“参数”键切换选择分析参数页显示，参数说明如下：1进样时间-自动型中，旋转进样阀进样需要的时间，出厂值3。2 分析周期-自动型中，完成1次进样分析（全部峰出完）所需要的时间； 选择手动进样时，在设定时间后仪器将进样阀自动转到取样位置。3 切换时间-自动型中，选择“G-T”分析时，切换两根色谱柱之后气路系统需要的稳定 时间。4 分析间隔-自动型中，需要多长时间作一次样品分析的间隔时间。5 出峰延时-根据不同样品，选择适当死区时间，滤掉无用峰。6 变化延时-对于非标准出峰过程中允许信号变化的次数，出厂值8。7 进样方式-自动型中，进样方式选择为“自动”或“手动” 。8 判峰方式-自动型中，出峰判定方式。9 最小峰高-进样检测时允许的最小峰高度，小于该值是噪声。10 最小面积-进样检测时允许的最小峰面积，小于该值被认为是噪声。11 分析偏差-自动型中，在标定含量时的最大允许偏差，出厂值0.08。12 分析样品-选择硫分析或磷分析。 基线显示页按基线键进入基线显示页显示，可用于“基线观察”和“出峰过程”显示。在该页非修改状态下按“删除”键可以自动调整基线零点。在该页上可以直接修改信号衰减方式(1/1，1/4，1/16，1/64)和信号显示/打印上限。 标样和标定显示页按“标样键”进入标样和标定显示页。进入该页后：连按“标样键” 可选择“GDX”或“TCP” 标样数据； 连按“标定键” 可选择第一点，或第二点，或结束标定。 选择标样后，先要确定一和二点标样S浓度值，然后（在衰减1/1档）手动进样三次以上，当“偏差” 显示小于8%且显示的三次响应值符合正常进样后，按“标定键” 标定第二点；满足要求后再按“标定键”结束标定，校正计算得到的K值自动保存。历史记录页按“历史”键进入历史记录页显示；连按“历史”键可切换选择显示内容；集中显示了2-3组各50个信号数值，用于仪器稳定性观察或故障分析。内容是信号mv和柱箱温度；自动型中还存有50个含量值。所有数据按先进先出原则移动保存。测试页按测试键进入测试页显示。其内容用于内部过程的调试观察，符号含义如下： 柱温mv ZWMV， 补偿偏差 BSPC， 控制给定 KZGD， 加热给定 JAGD， 控制偏差 KZPC， 升温偏差 SWPC， 为零记数 WLJS， 当前输出 SRSC， 信号标志 XHBZ， 温度标志 WDBZ，以下内部参数请不要轻意变动修改： 最大输出 ZDSC=100; 最小输出 ZXSC=3; 输出周期 SCZQ=8; 补偿周期 BSZQ=100; 工作方式 GZFS=1； 柱温控制页 连按“状态”键进入柱温控制页显示。1温控工作方式，在该页按“修改”键后可以选择三种方式之一:A 停止-停止加热柱箱B 自动-按给定的第一个温度数值自动控温C 活化-色谱柱活化操作，后面的数字1或2表示工作在第1或第2阶段；字3时当前控温给定为零，表示活化操作已经结束。2活化升温程序的二阶给定由该页最后二排给出，参数定义如下：开始（ 度 ） ： 升温初值，在第1阶段从室温开始。时间（小时h，分m）：从升温初值到结束温度的最短时间。终点（ 度 ） ： 阶段结束温度。恒温（小时h，分m）：到达本阶段结束温度后的恒温时间。第2阶段恒温结束后自动关闭加热，显示屏显示“活化3” ，控制给定为零；在进样分析前重新选择温控工作方式为“自动” 。3.温度给定的设定笵围是大于室温到110度之间。 4如果在升温过程中“报警灯”出现闪亮，造成的原因有三：A 因柱温热电偶测量故障或处理故障，屏幕显示的柱箱温度数值不变或不断下降；B 柱箱加热电路断路，面板“柱温”开关常亮；C 柱箱温度超温,保护开关自动断路。 第3节 仪器可调电路的调整一， 主板主板上唯一的一个可调电位器用于液晶显示屏字符亮度调整，出厂调节约-10V。数值越大，亮度越强；但太亮要影响使用寿命。二， 高压板高压板电位用于光电倍增管工作负电压的调节，出厂设定-550V直流。若过小，光电管工作噪声减小，但其放大倍数降低；若过大，能提高光电管灵敏度，但会加速其老化，噪声也会加大。三， 信号放大板1， 光电倍增管输出信号粗调和细调电位器在仪器左侧的进样阀傍边。在进样分析前，一般要通过这两个电位器把信号mv显示调整为大于05mv。2， 放大板中部的“620”和“110” 是信号前置放大器和AD转换（输入量程为满度15mv）；“620”上边的电位器是量程调节，下边是调零；“110” 下边的电位器分别为“110”第二，三脚提供正负300mv的参考电压。3， 放大板左边的“620”和“110” 是柱温信号放大和AD转换（输入量程为满度40mv）；电位器作用与上相同第4节 仪器输出信号和接线 一， RS232串行通信接头（4芯）: RS232串行通信口 波特率2400，共10位数据位（1位起始位，8位数据位和1位停止位），无奇偶校验，无通信应答，每隔一分钟自主发送当前样品中S浓度，共6位ASK码；一般用于分析管线样品的连续分析监测和较短距离的数据联网；需要远程通信时，要另加RS422/RS485接口中继转换。信号线名称： 黑色线- 接地； 灰色线-发送； 白色线-接收二， 纪录仪接头（3芯）： 将后板纪录仪开关拨到“开”，即将信号前置放大器CA3140输出切换成纪录仪输出，屏幕无信号显示；不用纪录仪时一定要把纪录仪开关拨到“关”。 红色线-信号正； 兰色线-信号负；三， 输出接头（5芯）淡红色线-输出电流正； 黄色线-输出电流负；白色线-报警节点常闭； 灰色线-报警节点常开； 紫色线-报警节点中点。八.应 该 注 意 的 一 些 问 题（1） 要待FPD烟囱部分温度升至高于100后（约1小时），才能点燃氢焰，否则检测器积水将无法进行分析。（2） 在新装的色谱柱进行老化时，应使FPD与色谱柱脱开，否则溶剂进入FPD，有可能污染检测器，导致灵敏度下降。（3） 不能在开通高压电源开关的情况下打开检测器盖子，以免