GM700型可调谐二极管激光光谱法监测仪书明书.doc

GM700 用户手册GM700型可调谐二极管激光光谱法监测仪中文书明书NH3 分析仪 保修，有效性和补充 文中的内容已经过审核，确保所描述的硬件，软件的一致性。由于不排除微小的改动，不能保证所有的情况下完全符合。文中的内容会定期检查， 修订。当然，我们感谢用户的建议和评论。所有的SICK 产品，如GM700会不断发展，因此，我们保留权利来修改设备和软件的描述，以及文中内容也会不事前通知进行修改。文中内容只是说明当时生产的设备和软件，否则，所描述的设备和软件的打印和电子文档可能与设备不一致。不同版本的部件会在文中说明。 原始版本 技术数据是临时性的 GM700 测量系统的组件正发行的部分（参见说明书页脚注版本）是原始版本。因此，所有技术数据是临时性的。 版权 本说明书未经许可不可被拷贝，翻印或传给第三方。所有权受专利保护，违者必究。 版权所有：SICK AG 2002 目录 1 安全书明 11 安全说明的目的-8 12 本文的安全指示-8 13 容许的使用者-8 14 正确的处理-9 15 安全警告-9 1.5.1 避免伤害的基本安全警告-9 1.5.2 用电设备安全警告-9 1.5.3 测量介质的安全警告-9 1.5.4 防止激光辐射-10 1.5.5 故障排除警告-11 2 系统说明 -15 21 应用与优势-15 2.1.1 应用现场（例子）-15 2.1.2 技术优势-16 2. 2 GM700 测量方法-16 2.2.1 操作原理-16 2.2.2 信号计算-17 2.2.3 GM700系统说明-18 2.2.4 GM700 发射接收单元-19 2.2.5 测量探头-19 2.2.6 零气测量-20 2.2.7 计算单元-21 2.2.8 安装法兰馆-23 2.2.9 GM700 选项和附件-23 3 安装准备-27 3. 1 测量点安装准备-273.1.1 烟道外部-273.1.2 法兰管- 283.1.3 烟道绝缘-29 32 安装准备-30 33 电路安装准备-303.3.1 信号和供电电缆-303.3.2 电路说明-313.3.3 仪表空气提供-334 系统组建安装-37 4. 1 准备-37 4.1.1 到货检查-37 4.1.2 安装条件检查-37 42 安装系统组件-38 4.2.1 发射接收单元和测量探头-38 4.2.2 计算单元-384. 3 系统组件电路连接-39 4.3.1 电路图-40 4.3.2 CAN BUS 接线选项-40 4.3.3 计算单元电路连接-41 5 启动-4751 准备-4752 发射接收单元和测量探头机械准备-49 5.2.1 到货组件检查-49 5.2.2 光学镜面清洗-4953 启动步骤-49 5.3.1 在探头安装发射接收单元-49 5.3.2 发射接收单元与探头连接-51 5.3.3 烟道外探头上发射接收单元光路准直-52 5.3.4 安装GM700和测量探头在烟道上-54 5.3.5 连接零点/校验气-55 5.3.6 开始操作模式-5654 GM700 操作-57 5.4.1 控制-57 5.4.2 操作功能键-58 5.4.3 菜单结构-60 5.4.4 在计算单元上操作：举例-62 6 维护和维修-65 6.1 故障排除-65 6.1.1 故障分类/可能效果-65 6.1.2 集中监测和诊断系统-65 6.1.3 计算单元的故障排除-67 6.1.4 发射接收单元报警信息-68 6.1.5发射接收单元错误信息- 68 6.1.6 测量探头报警信息-71 6.1.7测量探头错误信息- -7162 维护-72 6.2.1 维护周期-72 7 技术数据-757. 1 数据表-75 7.1.1 GM700 系统组件-7572 尺寸图-77 7.2.1 GM700 发射接收单元-77 7.2.2 GPP测量探头-78 7.2.3 法兰官的尺寸图和版本表-797.2.4 GM700 计算单元-797.2.5 CAN BUS连接终端箱-80安全说明 1系统描述 2 安装准备 3 系统组件安装 4 启动 5 维护与维修 6 技术数据 71 安全说明描述在本手册的GM700 NH3 分析仪的说明和指南适用于所有用户。1. 1 安全说明的目的 避免伤人 避免破坏环境，安装测量点的周围和其它设备 确保测量系统的正常操作和可靠性。12 本文的安全指示 除了本章节的总说明适用于整个测量系统手册外，对每个部分还有安全提示。通常由下列符号表示：警告：电对人体可能有伤害。警告：对人体可能有伤害，如机械的，气体，化学品，等等。可能破坏环境，周围设备，或引起仪表功能故障。13 容许的使用人员 规划，安装，启动，维护，维修工作必须由经过培训的人员进行，由专家检查，要确保人身安全：安全工作由有资格的人员进行。这些人员要有资质（培训，教育，经验）或了解相关标准，法规，防止意外方法，系统的性能，关键要能分辨和及时避免危险的发生。技术专家经认证如DIN VDE0105，或IEC364，或相应标准如：DIN0832.本文与系统一道提供的技术文件适用于所从事此工作的人员，以避免人员伤害和仪器损坏。1. 4 正确措施为了确保仪器的正确使用和GM700的正常操作，应当做到如下：系统使用应按照有关的技术规范的规定，包括安装，使用环境，连接，使用条件。这些条件应符合订货信息，用户工况和用户手册中的技术数据。用户应按照现场工况和仪器的技术数据考虑操作的危险性和适用条件。要满足维护条件，包括运输，储存和使用检查维护的条件。15 安全警告1.5.1 避免伤人和仪器损坏的基本安全警告使用多组分GM700不正确可导致人员伤害和财产破坏，为了避免意外发生，因此： 要按照安全说明和注意事项进行。如果GM700用于控制系统，工作人员要保证GM700的故障和错误不会造成破坏和危险发生。 1.5.2 用电的安全警告由于GM700属用电设备用于工业领域，要服从有关的标准和规范，和如下的基本规则：当检查电部件时要断电。通电前，要采取保护措施。1.5.3 测量介质的防护如果测量介质是高温，腐蚀，高尘，要穿防护衣，面罩。在带压管道，不要打开气室，阀门，取出探头，或关掉吹扫气，要采取安全措施。1.5.4 防护激光辐射激光警告标志激光警告标志是在GM700发射接收单元上。 激光辐射 1级 3R级 Po 10 mW, =1512 nm 如果通电，无发射接收 IEC60825 （VDE0837-1）：2001-11 图1.1 Gm700 发射接收单元的激光警告标识 注意：GM700 发射接收单元激光分类 1级激光：正常操作-发射接收单元密闭在机壳和探头中。 3R级激光：探头打开，暴露并通电情况下。 不可见的激光在正常操作时，探头安装时是无危险的，从机壳的右边视孔调准是也无危险。当维护时，如擦拭窗口时，应断掉到激光的电源。当打开发射器时激光可能伤眼长时间看激光束可以伤眼 安装和准直GM700发射接收单元时，要断掉与计算单元的电源。 不能直视或用光学设备看激光束！ 不能将激光束对准它人。 不能将激光束对准反射表面。 参见激光保护法规（现行版）：IEC60825-1激光功率：激光波长是1512纳米。功率小于10 毫瓦。对人的皮肤无害。1.5.5 故障排除注意事项操作人员要保证 维护人员要精力集中。 维护人员要能够发现问题和解决问题。 维护人员要能够解决症结，避免类似问题再发生。2 系统描述 2. 1 应用和优势GM700直插式分析仪-用激光二极管-连续测量氨浓度。同时测量烟道内的温度和压力。作为直插式的GM700直接测量烟气，不用抽取样气。 污染源监测GM700 可精确，及时，可靠监测工业气体/固体混合物中的污染物。过程分析和控制 GM700 可靠，精确可及时地测量能力可优化回路控制用于脱硝工艺的氨投放量。211 现场应用（举例） 发电厂烟道，脱硝，催化水泥厂烟道，脱硝 垃圾焚烧厂烟道，控制化工厂烟道，催化，硝酸生产，化肥厂 玻璃，塑料，制糖，制药工业 烟道，脱硝 冶金工业 烟道，脱硝2.1.2 技术优势下表列出GM700的技术特点和优势 特点 优势直插式测量原理 实时，直接测量 无需抽取，制备样气 气体成分不变测量方法 可调谐二极管激光光谱 永久高精度 避免灰尘和其它气体组分干扰可使用GPP测量探头 无需吹扫空气单元 测量气体组分不变（无吹扫气进入） 可用标气检验（包括EPA认证监测循环）设计紧凑测量点安装方便维护周期长，维护量小，维护方便 维护费用小，快速，简单 操作方便集中诊断功能 维护效率高 可靠性高，应用广 启动方便，参数设置，诊断，维护容易 参数修改方便 日常维护操作功能自动完成表2.1 GM700 的特点和优势22 GM700的测量方法2.2.1 工作原理测量原理：激光二极管的光通过测量气体被光二极管检测。激光二极管的波长可调谐成被测气体的吸收波长。此光被调谐波长扫描，并由光二极管把透过光信号记录下来。由计算单元计算吸收光的大小并得到气体的浓度。此方法叫做可调谐二极管激光光谱（TDLS）或叫做可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）。由于可精确选择被测气体的吸收波长可测量混合气中的组分。 GM700 开发了DFB激光二极管特别用于氨组分的测量。波长范围是1500纳米。激光二极管发射窄范围的光，吸收波长被真实扫描。激光二极管安装了半导体制冷器和温度传感器使得发射波长稳定。测量被进行由发射接收单元到测量光路再由探头另一方的三棱镜反射回到发射接收单元完成。激光两次通过测量光路，特定的波长被吸收，再经聚光到光检测器，再经光电转换，数字化处理。按照Levenberg-Marquant非线性回归方法和吸收光的大小，和探头上的温度和压力测量得到精确的被测气体浓度。一部分激光被裂分并通过填充被测气体的参比气室。参比光路的吸收是相当强的，不受测量气体浓度影响。使用信号处理技术决定吸收的位置并通过温度控制设置激光二极管的波长道吸收光的中心。2.2.2 信号计算GM700 计算优化处理接收到的信号，应用TDLS法设置合适的参数。基于不同气体组分吸收特定波长的光。优化计算法确保了被测气体的浓度测量不受其它气体组分的干扰。计算范围取决于没有其它气体的吸收干扰为限，由于测量方法不同，灰尘的干扰被消除。2.2.3 GM700 系统介绍 GM700发射接收单元 GPP测量探头图2.1 GM700 系统配置标准组件GM700 包括如下组件 发射接收单元（简称TR单元） 测量探头 烟道安装带管法兰 计算单元；与外围设备接口2.2.4 发射接收单元TR单元包括测量的主要光学和电子元件，测量和记录平均值。图2.2 GM700 发射接收单元2.2.5 测量探头可选用气体渗透膜测量探头，无需吹扫空气（GPP探头）。图2.3 具有陶瓷过滤器的GPP测量探头一体化传感器 测量探头有一体化的温度传感器PT1000（实时测量介质温度）和压力传感器。EPA认证 使用探头，可进行符合认证的检验，的部分或部分探头的优点探头不需吹扫空气，维护简单，光学镜面有控温器，避免凝结物形成。下表列出探头的特点，它与每种的发射接收单元兼容。测量探头设计陶瓷过滤器，干燥气体扩散测量最高测量气体温度按要求检测是探头镜面加热是测量气体流速米秒烟道最大压力百帕测量组分氨系统响应时间约秒烟道直径毫米尘浓度克立方米工况探头长度（米）实际测量光程（毫米）表GM700 测量探头（尺寸见75页的数据参数）2.2.6 零气测量 零气/量程气（N2）图2.4 零气测量为了保证小量程的测量精度，分析仪分析仪在一定的时间间隔要进行单独的零点检测。因此连接零气（仪表气或氮气）到检测气入口，第二个入口可用于测量压力用于比较检测。在零气正压通入测量室，如果气体流速足够大测量的气体被吹出测量室，零气的流速必须大于测量气体扩散的流速，才能把测量气体吹出测量室，零点测量能够在测量模式自动进行，也能从计算单元的标定键启动。参见58页的5.4.2 的功能键和菜单。2.2.7 计算单元计算单元是GM700系统的用户界面。负责得到和输出测量值，并能进行一定的控制和监测功能。计算单元一般安装在控制室和工厂的监测中心。图2.5 计算单元显示和控制部分前面板提供测量值，工作状态，系统信息和系统设置。当门关上，仍能看到显示，但操作控制时必须打开门。测量值曲线和菜单指南 工作和故障状态显示菜单指南和输入键盘 系统控制键图2.6 计算单元的显示和控制部分GM700 系统的内部接口-接发射接收单元接口为了测量点与计算单元的数据传输，可能的电缆长度： 标准的：4米，与计算单元一同发货。 选项：15米，当发射接收单元与计算单元小于19米的延长线。 用户提供：1000米 CAN BUS 电缆，为了安装计算单元在控制室。参见31页的3.3.2 的电缆说明。 与系统的接口 PROFIBUS （选项）间接到上位机，输出测量值和状态信息。 模拟输出（1）测量值输出用于记录和进一步处理。 继电器输出（3）为了输出维护，故障和功能信号。 2.2.8 管法兰安装为了安装探头到烟道上，尺寸图和订货信息参见79页，由用户提供ANSI或DIN法兰，也可与装置一同提供。标志气流方向图2.7 管法兰2.2.9 GM700选项和附件CAN BUS 延长电缆15米一根出厂时安装的延长电缆（15米）用于计算单元与发射接收单元距离大于4米。终端箱如果发射接收单元与计算单元距离更长，能够用选项的终端箱和用户提供的电缆，然而，为了简化测量点的操作，计算单元通常安装在发射接收单元的附近。参见部分“安装和准备”，参见页的终端箱说明。安装准备测量点的安装和准备这部分描述了安装在烟道上的焊接工作，包括用户提供的固定部件。除非注明，所有尺寸以毫米计图安装方式：法兰安装（烟道尺寸未表示）应注意如下安全事项 安装前要关机 绑好易滑落的部件，以免损坏。 采取保护措施，防止烟气的热和毒性伤害。 电焊时防止着火和爆炸。 法兰安好后要盖上盖，特别是负压烟道。打开烟道如有必要，打开烟道的绝缘层约毫米（见图）保存好绝缘材料，再利用或换新的材料。法兰管安装法兰说明 标准法兰和特殊型号法兰提供的标准法兰总长毫米，内径毫米。用于厚绝缘层和砖烟道的法兰总长可毫米。特殊法兰也可订货，用户也可自己做，法兰也可用。推荐使用加强板由于会很重，推荐使用加强板（用户提供）加强板（用户）烟道壁图加强板连接砖混凝土烟道在非金属烟道比须提供具有合适开口焊接法兰的支撑板。支撑板（用户）烟道（砖混凝土）图砖混凝土烟道安装法兰管页的安装要符合下列安全说明 仔细标明法兰中心点 砖混凝土烟道：开口大于法兰管厘米，使法兰管向下斜度和合适的支撑板（见图） 打孔与法兰管外径匹配（标准外径毫米） 插入法兰管，注意气流方向（见图），向下斜约度，避免凝结物。固定好。 焊接好 焊接加强板，见图图 砖混凝土烟道：固定好支撑板，见图绝热烟道安好绝热层，包好烟道发射接收单元的设计环境温度最大度，辐射热可能使机壳表面温度过高，要做好绝热层，勿使温度超标。 准备安装要求：安装定位见项目计划测量（章节）图是计算单元的孔位图计算单元的孔位电器安装准备为了使系统快速启动，用户应事前铺设好供电和信号电缆，铺设好电缆槽和桥架。预制电缆由有资格的人员或服务人员接好。信号和供电电缆要按相关的安全说明施工，安装时要断电，并不能使第三方通电。安装时必须断电。电路总览图发射接收单元与计算单元小于米的电缆走线图电缆 选项延长线：米或 用户提供电缆（平方毫米）可长米。图发射接收单元与计算单元小于米的电缆走线图电缆铺设注意事项 保证电缆够长 尽量使供电和信号线分开 保护好接头。过程 安装分别供电的保险丝。 探头 计算单元 选项的终端箱 提供备用电缆在测量点多出米，用于探头抽出烟道时的维修电源。 铺设用户提供的电缆 电缆截面积要合适，模拟和数字量信号电缆可稍有不同（供电电缆要合适）。 连接的内部组件。 状态和信号电缆到用户终端端子可以后再加。仪表风提供为了自动零点检测要提供仪表风如下：仪表风质量：无油，无尘，无水，参见级：尘小于毫克立方米，水露点小于负度，油小于毫克立方米。 压力大于千帕，流量检验零时：升分钟。 气路气源与探头的气路直径为吋，可达米，如果距离长时要有变径，如下材料可用 特富龙（），吋外径 聚酰胺（），吋外径。安装系统组件此章节描述启动前安装，第三章节准备必须完成。 准备检查到货部件对照发货清单验货，典型的发货组件描述在18页的2.2.3 部分。检查部件有无损害，运输和包装时的碰坏。检查电压，频率是否相符。如有疑问，可找供应商和SICK AG 的销售部门。4.1.2 检查安装条件再作进一步工作之前，要确保 按第三部分，准备已完成。 考虑周全了。要确保电源断掉。只有有资格的人员，知道安全法规，相关知识，才能进行如下工作。4.2 安装系统组件4.2.1 发射接收单元和测量探头GM700 发射接收和测量探头的安装是启动过程的一部分（5.3.1部分）为了保证系统的正常启动，在安装前，发射接收单元和探头应储存在干燥和干净的地方（最好为室温）。系统启动前，不要安装发射接收单元和探头不合适的周围环境能够引起仪器损坏依测量气的温度，压力，测量组分不同有可能伤人。4.2.2 计算单元确保合理的空间，容易打开活页门。打安装孔，直径8.2毫米，按图4.1孔板位置。图4.1 安装计算单元钻孔位置 用钥匙打开门 用3个合适的螺丝（M8 X 20）安装计算单元图4.2 安装计算单元关门，上锁。4.3 系统的电路连接电路的安装准备描述在3.2 部分。系统组件用已铺设的电缆连接。参见安全说明请参见部分1中的安全说明。用电设备的连接，要断开电源，检查绝缘，并不能不注意时通电。4.3.1 接线图图4.3 GM700 的计算单元和发射接收单元距离大于19米的接线图4.3.2 CAN 接线选项下面的选项是发射接收单元与计算单元的CAN BUS接线 标准电缆4 米，预制。 标准电缆4米和预制的CAN BUS延长线（15米） 带4米电缆的终端箱，计算单元的电缆由用户提供（双绞线和屏蔽接地）。终端箱接线终端箱接线如下： 供电 到发射接收单元电缆 到计算单元电缆CAN 电缆信号（SICK）颜色信号粉+24V灰地线黄CAN-H绿CAN-L棕CAN-地线白没用 设置供电电压跳线选择（ST2） 将用户提供的电缆铺设到终端箱。 连接屏蔽线到终端箱的接地。 连接双绞线如图4.4 到ST5的CAN-H 和CAN-L 端子上，与计算单元相同 移去计算单元的CAN电缆，连接到左边的ST6“传感器”端子上。4.3.3 计算单元的接电连接信号电缆到计算单元如下： 打开计算单元的门。注意供电电压出厂时的电压设置是230VAC。供电是115 VAC 时应按图4.5 接上跳线。 供电（3X1.52） 接TR单元 模拟输出 报警输出 图4.5 计算单元端子 按电压额定供电，并不要通电 在计算单元底部如图4.5 布线，参见75页的电缆规格。 如果用户提供的CAN电缆到“传感器”端子，+24V 和地线不接。参见图4.6的1到4步骤“计算单元接线”。 接屏蔽到地线端子。图4.6 计算单元的CAN电缆连接关门，上锁。5 启动此部分描述把GM700氨测量仪投入使用的标准过程。事先的要求和资格我们推荐做此工作的人员要经过SICK 或代理的培训。此课程有助于工作人员处理现场完成测量，和标准过程已外的知识。除了一般的启动外，SICK 课程可推荐进一步的维护判断和知识。标准的启动过程由于对具体的应用设置已在工厂完成，标准的启动过程由有资格的工程师或技术人员进行，无需特殊培训。要求： 应用条件与订货一致。 超出订货的技术条件要由SICK或代理的专家提供咨询。启动步骤1， 参见49页的5.3.1 安装发射接收单元到探头上。2， 参见51页的5.3.2 连接探头。3， 参见52页的5.3.3 准直发射接收单元与探头。4， 参见54页的5.3.4 安装发射接收单元与探头到烟道上。5， 参见55页的5.3.5 连接零气。6， 参见56页的5.3.2 启动测量模式。7， 参见60页的5.4.3 设置参数正确处理系统组件GM700是精密的光电设备，工作中不能受到强烈撞击和气候影响。 安装前，要保护好各组件防尘，防水，等等。5.1 一般准备如下的一般准备，包括到目前为止的工作检查，发射接受单元先在无被测气的环境，如密闭的房间里，然后再放到测量点上。最后进行计算单元的参数化。 咨询有关人员和对比资料检查以前的工作是否正确。 准备安装（第3部分） 安装系统组件（第4部分）正确启动系统的要求： 安装条件是否符合要求 法兰是否安装合适 电源和信号电缆是否接好。要求如下工具设备： 人员保护措施，如腐蚀性气体的防护，见47页的安全说明。 如下必要工具： 2 X 24 毫米扳手，安装测量探头到烟道上。 1 X 19 毫米扳手，安装发射接收单元到探头上。 1 X8 毫米扳手 1 X17 毫米扳手 9/16 吋扳手 六角套筒扳手 螺丝刀，接线用GM700 提供的加紧部件。 4根M16X60 的带垫圈的自锁螺栓，固定探头到烟道法兰上。 3 根带10个弹簧垫圈的螺栓固定探头到发射接收单元上（见第50页）。 探头与发射接收单元密封。 无洗涤剂的镜头布，例如，SICK 订货号4 003 353 提供零气/测试气： 气路部分：下面的气路符合技术条件要求 特富龙（PTFE）6 X4 毫米 聚酰胺（PA6）6X 4 毫米 稳压阀5.2 发射接收单元和探头的机械准备5.2.1 验货 检查发射接收单元和探头是否破坏 检查计算单元上的额定电压 检查GPP探头上的额定电压如有必要SICK 的维护人员可在现场改变计算单元和探头的供电电压。5.3 启动步骤5.3.1 安装TR单元和测量探头应用法兰可连接发射接收单元到探头上，为了减少机械应力，也可拆开分别安装。1 从发射接收单元拆开法兰 用钥匙打开发射接收单元机壳。 用两把扳手（17毫米和8毫米）拧松机壳左边拴柱，取下拴柱。 取下机壳，和法兰连接。图5.1 取下发射接收单元2安装法兰到探头GM700 提供固定零件 弹簧垫圈每套10个 密封圈图5.2 固定发射接收单元到探头上 按图5.3 安装10个杯状垫圈（5对头尾对装）在3个螺栓上。 松松地放置密封圈在测量探头上，准备用。 仔细地安好3个螺栓和弹簧垫圈，不要损坏螺纹。 用19毫米扳手轻轻拧紧中间的螺栓。探头与发射接收单元的距离约为3-4毫米，为了以后调光学准直用（参见图5.3）。 安好密封圈，如图5.3 使密封圈平整。 安装发射接收单元：插入活页螺栓，用17毫米，8毫米扳手拧紧，合上发射接收单元机壳。 锁好。发射接收单元法兰 测量探头图5.3 发射接收单元与探头连接侧面图5.3.2 发射接收单元和测量探头的连接注意事项：这部分描述GM700氨分析仪开始测量前的最后准备按步骤进行如下为了避免伤害，要保证按安全说明的方式进行，按5.3.4 部分安装分析仪到烟道上。 1连接测量探头如果使用GPP探头，要使探头光学镜面加热到所需温度，再插入烟道。 连接CAN电缆到GPP探头上。 连接GPP供电。注意：如果探头插入烟道前，无法接电，也要接临时电源图5.4 GPP探头的供电2连接：发射接收单元注意：用前面铺设好的电缆和终端箱的电缆（参见31页的图3.5和32页的图3.6）和探头的CAN电缆连接。图5.5 发射接收单元的电缆连接参见52页的图5.5 连接探头CAN电缆 连接计算单元的供电 检查所有的螺丝都已拧好。参见58页的计算单元要