HYSCAN测氢仪说明书

1、 “HYSCANII” 测氢仪 使用手册 北京盈安美诚科学仪器有限公司 MECHATECH BEIJING OFFICE目录1 简介2 原理3 概述4 操作 41仪器使用前检查及调试 42 自动校零 43 本底测量 44测试5 校准 51 概述 52 校准测试 53 低压工作点设置6 维护 61 样品室及“O”型圈 62 真空泵 63 氧化铝干燥剂的再生 64 电路 65 日常维护 66 维修程序7 故障诊断 71 真空系统的泄漏 72 更换“O”型圈 73 更换皮拉尼真空检测计74 故障显示75 与制造商联系表1 测试过程逻辑示意图图1 元件排布示意图图2-5 操作过程示意图图6 取样器及校

2、准法兰的使用1 简介：氢气是唯一能略溶于铝及铝合金溶液中的气体。同其他金属相比其溶解度很低，但对铝合金的机械性能及铝合金的特性起着至关重要的影响。氢在铝中所造成问题的原因是由于在结晶点时，固态铝与液态铝氢气的溶解度不同。在此温度点时，固态铝与液态铝溶解度比例大约为1：20，这就会造成浇铸时在铸件及铝锭中形成多孔，在板材中形成气泡。所以在浇铸前，测定铝液中氢的含量就显得异常关键。将铝中氢气含量降到最低，可以提高产品质量，提高产品的可靠性。Hyscan II 测氢仪在熔铝中测氢是使用的减压技术。这项技术是由英国轻金属铸造协会BNF金属技术中心开发的。HYSCAN是该技术的第二代产品，并已在世界各国

3、的铸造行业中，使用了15年。当前生产的仪器采用可编程程序逻辑控制器来完成控制，诊断及测量功能。2原理：一定量的金属熔液（大约100g）倒入样品室，真空泵迅速将压力降低。然后，样品室及真空系统与真空泵隔离，样品缓慢凝固。在凝固冷却过程中，氢气被释放出来，皮拉尼压力计测量其压力并转化成氢含量，输出至数字表显示。3描述：系统固定在坚固的钢体架子上，下面有四个承重轮子，其中两个轮子可以旋转。真空系统包含真空泵，阀门，皮拉尼真空压力计，电磁阀及样品室。样品室位于仪器上部，在其下部包有加热器，使样品室恒温在120。此温度是由仪器下部靠近真空泵的温度控制器控制的。面板上有两个开关，用于执行测试操作；一个自复

4、位开关，控制自动校零功能；一个数字显示表用来显示氢含量。三个LED指示灯显示仪器的操作状态（测试运行，测试完毕，错误状态）；如果安装了打印机，打印机则位于控制面板后面的盒子内。仪器的所有操作及逻辑顺序控制全由控制面板下，密封于箱体内部的可编程逻辑控制器（PLC）控制。可编程逻辑控制器的状态可以通过后板上的示窗看到。仪器的供电电缆经后板下部可打开的翻盖处引出，不用时可以存储在箱体内。仪器开关操作，可以由位于仪器左侧面板的总开关控制。4.操作：41 准备工作：在运输过程中仪器一般保持在真空状态，仪器停机时也保持在真空状态，以防止灰尘及潮湿气体进入系统。使用前应做如下工作：a. 移去所有的填充物。b

5、. 检查仪器面板上两个开关的位置如下： 左侧开关 右侧开关向上（between tests） 向下（test）c. 打开仪器的前面板，用 M10 搬手从泵体的衬垫上拆下运输固定螺栓（如果已固定）。d. 检查所有部件的连接情况，是否有错位，O型密封圈是否在正常位置。紧固运输过程中有可能震松的所有部件。e. 打开仪器后板的电源线储藏盒盖板。f. 用 M10 扳手拆下泵体的运输固定螺栓。g. 检查泵中油的液面位置，泵中油的位置可从泵的前部玻璃示窗中看到，油的高度应在“min” 至 “max” 刻线中间。如果不是在此位置或泵中缺油应从泵体输油口注入Edwards Ultragrade 19号泵油。开机

6、前检查油盖是否拧紧。h. 连接仪器的电源（220V50HZ）。打开电源总开关（位于左侧板上）。让真空泵工作 30 分钟左右。10 秒钟后数字表将显示0.00i. 将面板装上。42 自动校零：系统抽真空 30 分钟左右后，仪器校零步骤如下：（a）. 右手开关置于OPEN CHAMBER 位置，左手开关置于BETWEEN TESTS 位置。（b）. 按面板上的自动校零开关。（c）. 右侧开关置于TEST位置。（d）. 左侧开关置于TEST位置。 测试运行指示灯将闪烁3分钟，其间无数据显示。如果自动校零检测通过，TEST COMPLETE 指示灯亮，用户可以继续进行本底检测（4.3章）。如果自动校零

7、检测不成功，FAULT LED 指示灯亮。此时：1).可能应调整最低压工作点（5.3 章）2).氧化铝干燥剂需要再生（6.3章）。3).仪器系统有问题（7章）。注：每天测量前应进行一次自动校零。4.3本底测量： 自动校零完毕后（4.2章），应进行本底测试，步骤如下：a. 右手开关置于OPEN CHAMBER位置；b. 左手开关置于TEST位置；c. 右手开关置于TEST 位置。测试运行灯亮，10秒钟后面板上数字表亮并指示0.00cm3/100g。如果系统调试正确，在5分钟的测量过程中，数字表将一直显示为0.00cm3/100g的氢含量。如果显示为非零值，重新进行自动校零，（4.2章）。如果自动

8、校零和本底测量仍不正确，干燥剂需要重新再生（6.3章）或系统有问题（7章）。如果检测过程中，仪器所显示值总在升高，说明仪器的真空系统密封有问题，检查O型密封圈及密封表面。如果上述检查没问题而所有部件连接正常，则系统需进一步抽真空，去除系统中的潮气及吸附气体。44测量： 开关，电磁阀门状态及典型的压力曲线请参照图2-5功能图表。PIRANI V3 V2 TRAP V1 SAMPLE CHAMBER VACUUM PUMPa. 将总开关放在“ON”位置，系统必须至少抽分钟真空后才能进行检测；b. 右手开关置于“”位置，打开样品室；c. 将预热好的不锈钢丝放入样品室中；d. 将勺子放入金属熔液中预热

9、；e. 用勺子搅拌金属溶液，确保其已被加热后，勺子即可取样。以下步骤（f）至（I）要尽可能快；f. 勺子取满溶液并小心倒入样品池中；g. 将样品室上所溅铝液擦除，关闭样品室盖；h. 左手开关置于“TEST”位置；i. 右手开关置于“TEST”位置，检测运行指示灯亮，此时开始进行氢气检测。10秒钟后，面板上的数字表亮，从0.00（cm3/100g）逐步升高指示所测样品的含氢量。5分钟后检测完毕指示灯亮起，此时显示的值为测量结果；j. 将右手开关置于“OPEN CHAMBER”位置，左手开关置于“BETWEEN TESTS”位置；k. 用钳子夹住不锈钢丝，将固态样品拔出样品池（如果忘记放入不锈钢丝

10、，则再取一个不锈钢棒，用半勺样品浇铸于样品上面，5分钟后待样品凝固后取出样品）。按以上方法，可以进行其他样品的测试。注1 在检测过程中，样品池被加热至120以减少表面挥发水份及压缩气体的吸收，所以第一次检测 结果一般不要，以确保样品池已被烘干。 注2 样品检测完毕，各开关位置如下：左侧开关 右侧开关向上（BETWEEN TESTS） 向下（TEST）仪器工作5-10分钟后再关机（用总开关）。此时仪器可以运输并储藏，下次使用时可以直接使用。 注3系统有一个内置的安全检测系统，所以检测压力如果没有达到所预定值时，系统各部分与真空泵将隔离，错误指示灯亮起。在这种情况下，开关应置于“BETWEEN T

11、EST”和“OPEN CHAMBER”位置，将合金从样品池中拿出，检查样品室盖及O型圈的污染情况（看7章）。5校准：51 概述：校准工作包括将一已知量的氢气注入仪器，调整皮拉尼真空计上的电位器。校准工作需要干燥的氢气和一两只用户所需容积的取样管。仪器在工厂中通常在0-0.5cm3/100g范围内做过校准，运输过程中不需要重新校准。如果用户需要检测校准或校准其他分析范围，只需要小量调整皮拉尼真空计上的气压电位器即可。校准过程如下。 52校准过程：5.2.1取气a. a. 开关位置调节如下： 左侧开关 右侧开关 向上（BETWEEN TESTS） 向上（OPEN CHAMBER）b. 执行自动零点

12、测试（4.2）。c. 按4.3节所描述的步骤进行本底检测，用万用表测量位于显示屏旁边的测试点，当检测完毕灯亮起时，万用表上的读数大约为10.18mA ,仪器上的数字表的读数为0.00cm3/100g。如果不是，参阅5.3节。d. 打开样品室盖子，将校准法兰放于样品室上；e. 高容量的校准取样器中充入氢气（见图6）；f. 将校准气管插入校准取样器上，插入时将氢气入气端插入软管中；1. 关闭开关A； 1. 将吸气管插入软管中（注意：2 关闭开关B； 连接部分是氢气的输入部分）3 将吸气管端部从水取出中，2. 开始检测；并擦干。 3. 当检测运行灯亮起时打开开关A (a) (b) 图6 取气方法及校

13、准g. 左手开关置于向下的位置（TEST），右手开关置于向下的位置（TEST）；h. 当面板数字表显示为0.00cm3/100g时，打开开关A，此时注意数字表上的值及万用表上的值；15秒后关闭开关A。i. 调节皮拉尼压力计上的电位器（A）直到显示的结果与取样器上所示值相同；j. 面板上的开关置于如下： 左侧开关 右侧开关 向上（BETWEEN TESTS） 向上（OPEN CHAMBER）k. 移去取样器，将第二只小容量的取样器充入氢气，按e. 所示的方法装在校准法兰上；l. 1分钟后，将左右侧开关向下搬并开始检测零点，打开第二只小容量的取样器的开关A，注意数字表的读数，读数应该与第二只小容量

14、取样器的刻度相符合。5.3 低压点设置： 当进行本底测试，如果显示的值不为0.00cm3/100g，或自动校零持续出错时，也许需要进行调节低压工作点（参照测试点万用表读数约为10.2±0.1mA）。低压点设置可以通过两个开关的位置进行调节，两个开关位于程序逻辑控制板（PLC）旁边的盒子内。打开后面板就可看到开关。如果零点测试完毕后，数字表读数持续显示非零值，参照万用表读数进行调节，调节方法如下： mA 表读数 工作点状态 开关状态应为 10.18 太低 S1 on , S2 on 10.18 标准值 S1off , S2 off >10.18 高 S1 on , S2 off

15、>>10.18 太高 S1 off , S2 on 注：如果有必要设置工作点来得到满意的零点，真空系统需要检漏，干燥剂需要更换并且真空系统需要抽一小时以上的真空。6 维护： 仪器设计得非常坚固耐用，使用过程中只需要很少的维护。考虑到要保持仪器的最佳性能，下面给出了一些简单的检测维护方法。6.1样品室及“O”型圈： 如果样品池盖上的O型圈损坏了，或样品池的密封面有划痕，麻点，在样品检测过程中，真空的密闭性很难达到。O型圈需要经常检测，如果有损坏或有其他金属植入其中，就必须更换。样品池的划痕、麻点必须用精磨砂纸仔细打磨掉（240号砂纸打磨划痕、麻点，800号抛光）。划痕、麻点是由于用螺

16、丝刀或用钳子取出样品时造成的，或在浇铸样品时用勺子磕碰出来的。要特别注意，样品分析完毕后，取出样品时，用钳子夹紧不锈钢丝，竖直取出样品。不要把样品池的边缘当做取出样品的杠杆支点。 当向样品池中浇铸样品时，特别小心勺子外边的铝液不要滴在样品池与弯头之间的连接处。连接处是由O型密封圈密封的，此圈容易被滴下的铝液损坏，损坏后需要更换。移去弯头上的法兰盘，拆下弯头与样品池之间的两个固定螺栓、O型圈、固定架及整体烧结金属过滤网就可以更换了。6.2 真空泵： 从泵的前端视窗中可以看到泵油的液面高度。如果需要，加注Edwards Ultragrade 19 泵油。泵及其他真空部件的维护可参照Edwards

17、High Vacuum International Limited(爱德华)公司有关手册。63氧化铝干燥剂的再生： 依照使用的频率及环境湿度可多次再生氧化铝干燥剂。每隔500小时或本底持续升高时需要再生氧化铝干燥剂。 a). 关上总电源开关； b). 打开前面板； c). 逆时针旋转手动进气阀，让空气进入后关闭阀门； d). 拆下三个固定螺栓，取下玻璃盘； e). 取出干燥剂包，装上玻璃盘，拧紧螺钉； f). 检查手动进气阀是否已关上，打开总电源，抽真空使仪器保持在真空状态； g). 干燥剂放在150的烘炉中加热至少1小时，或更换一个新的并刚加热好的干燥剂； h). 按上述方法迅速将干燥剂放入

18、仪器中； I). 检查固定螺栓是否紧固； j). 关上前面板； k). 打开电源开关，至少半小时后再进行零点测试。注：如果从真空系统拿出的干燥剂有一股油味，说明干燥剂已达到寿命，需重新更换一个。6.4 电路： 关于泵及电磁阀的电路，在本说明书的附录中，有更详细的说明。 65日常维护： 为了使仪器工作在最佳状态，推荐如下：a. 仪器不用时应保持在真空状态，这并不意味着仪器应在“between tests”状态下运行。关机前，一定要先对仪器的整个系统抽真空；b. 当仪器几天不用，需要抽至少半小时的真空以确保真空系统内的清洁（左侧开关向上，右侧开关向下）；c. 第一次样品分析结果不要；(参看4.4)

19、d. 每次开机应进行零点及本底测试；(参看4.2 ,4.3)e. 通过测量可以观察到氢气的释放曲线。如果氢含量在5分钟的测量过程中持续增长，或在测量3分钟后还在持续快速增长，则说明仪器的真空系统有泄露；（参看6.1） f. 样品的取样过程对每次测量是相同的，应可重复，需要注意的是：仪器尽量靠近取样点。66维修程序：每月： a). 检查“O”型密封圈，必要时更换新的； b). 检查样品池与弯头连接处的“O”型密封圈的，必要时更换新的； c). 检测样品池密封表面，如需要按6.1章所描述擦除表面的划痕、麻坑。 使用砂纸干磨，不要沾水研磨； d). 检测真空系统是否有泄露； e). 检测泵油高度；

20、f). 执行一次校准检测。 每半年： a). 清理仪器，特别是电器连接件周围； b). 清理真空泵； c). 更换“O”型圈，如需要更换固定夹块； d). 更换电磁阀V3上的空气过滤网； e). 更换冷却风扇上的空气过滤网； f). 更换整体烧结金属过滤网、夹块及密封圈； g). 去除样品池密封面的划痕（看6.1）； h). 更换真空泵油； i ). 再生干燥剂； j ). 检查所有电器连接插头，以确保其安全性。 k). 检查所有机械件的连接情况，以确保其安全性；l ). 运行一次校准检测，做必要的调整。每12 18 个月： 将真空泵运回厂家保养。7故障诊断：71真空系统检漏： 使用过程中遇到

21、的大多数问题是真空泄露。真空存在泄露，仪器将以不同的错误状态显示出来，或在检测过程中，读数持续增长。真空泄露通常是由于：密封圈与样品池密封面损坏或“O”型圈污染；样品池密封面或弯头与样品室的连接表面有损伤；在颠跛不平的路面上运输或错误方式运输造成部件间的连接处出现泄漏。可以用盲板分段检测真空系统各部分的真空泄漏情况。下面所示方法有助于找到真空泄漏出现的区域。1 用万用表检测测试点；2 在between test / test 模式，待系统稳定后记录测试点的mA读数。3 将开关置于test /open chamber 位置，此时电磁阀V2 关闭，系统稳定后测量测试点的mA读数。如果所测值比bet

22、ween test / test 模式时低得多，则说明真空在样品室与电磁阀V2之间有泄漏，应检查“O”型密封圈及样品室的密封表面。如果读数相同，则真空泄漏可能出现在电磁阀V2与真空泵之间。注释：如果拆卸真空泵，系统必须断电，否则皮拉尼压力计容易被损坏，泵油容易被污染。72“O”型密封圈的更换：除了两个氟橡胶“O”型密封圈外，其它“O”型密封圈都是亚硝酸盐橡胶，氟橡胶“O”型密封圈用于样品室及样品室与弯头部分热表面的真空密封。输出管路用金属烧结过滤网保护真空系统与样品室之间的过滤连接，并可确保金属微粒不会渗透到真空系统。更换密封圈时不要使用真空脂。73 更换皮拉尼真空压力计： 如果需要更换皮拉尼

23、真空计，仪器电源必须关闭。打开手动空气进气阀,拆下固定皮拉尼真空计的夹环，取下皮拉尼真空计上的连接导线，保留定位环，确认“O”型密封圈及连接表面清洁无损伤，更换新的皮拉尼真空检测计。开机前确认手动进气阀已关闭。74 故障的显示： 如果仪器在故障状态，仪器前面板上红色的故障指示灯亮（fault）。故障状态可以通过PLC输出显示灯的状态更进一步查明（可以从仪器后面板的有机玻璃窗中看到）。如果真空系统有大的泄漏，前面板上的红色指示灯将一直亮着。指示灯不锁定，当泄漏排除后，指示灯熄灭。当仪器某些部件过了使用寿命后，会出现一些问题，下表提供的详细说明，有助于找到并解决问题。如果按所推荐的方法（第6章）进

24、行仪器维护，一些问题是可以避免的。 现象 问题PLC输出指示 维修方法A 5分钟检测过程中 1.真空系统泄漏 1）a. 检查样品室密封面的数字表的读数持续上升。 （参看7.1节） 划痕、麻点及污染情况检测3-4分钟后，读数 如果有，用细砂纸仔细仍按一固定速率上升。 打磨掉。 b.检查样品室“O”密封圈 是否有污染或损坏，如有 8或9 更换一个新的用氟橡胶 c.检查所有器件的连接情 况。 d.样品室本身漏气更换 e.电磁阀V1与真空泵之间 连接的波纹管损坏。 f.电磁阀V3关不断。 2干燥剂饱和 2）干燥剂重新再生并更换。B 真空泵不启动 真空泵过载 5 过载开关复位（CB1）C 在开关置于 电磁阀V3打不开 检查电器连接情况及保险Open chamber模式时不 如有损坏更换。能打开样品池盖。D 在test ,between test a)电磁阀V2打不开 a)检查电磁阀线路板上的保险模式下样品池盖很容易 b)电磁阀V1打不开 5，6，7 及电器连接情况。打开 c)泵不工作。 b)按B 项检测。75仪器出现问题时，请与厂家联系： 英国MechaTech公司 Tel: 01454 414723 (UK) 44 14