ABB Hardware分析仪原理培训

1、 ABB - 1 - ABB PIR & PUV过程光度计培训过程光度计培训硬件硬件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 光度计光度计 ABB - 3ABB PIR3502 和和 PUV3402 光度计培训光度计培训n介绍PIR3502和PUV3402多波段光度计n操作原理n维护 ABB - 4在线光度计使用场合在线光度计使用场合

2、:n过程控制n产品质量n过程平安n法规的要求 ABB - 5调查结论调查结论n可靠性n可维护性n速度n精度n正确度n正确度n精度n可靠性n速度n可维护性在线在线:实验室实验室: ABB - 6实验室与在线分析仪比较实验室与在线分析仪比较n通用 vs. 专用n高分辨率 vs. 低分辨率n定性 vs. 定性n延时结果 vs.实时结果n手动操作 vs.自动操作n离散进样 vs.连续进样n清洁环境 vs. 装置环境 ABB - 7测量池测量池放大器放大器传输率传输率0l lz波长波长hm mmCO 4,7100 %I0AI1过滤器过滤器 光源光源检测器检测器 朗波朗波-比尔定律比尔定律I1 = I0

3、* * e - e - e * * c * * lI0 = 入射光强度入射光强度I1 =吸收强度吸收强度 = 气体常数气体常数 c =浓度浓度 ( % ) l = 池常数池常数 ( mm )e 光度计原理光度计原理1I0 - I1 = A 4 . 20 mA0 . 2 Vol % CO/N2测量方法测量方法A = 吸收吸收 ABB - 8I0AI1N2N2+测量气测量气吸收吸收3 . 5 %能量能量时间时间能量能量时间时间N2N2吸收吸收3 . 5 %差差MSVS-N2+测量气测量气Ideal = 0光度计原理光度计原理2I0AI1I0N2 I1 ABB - 9测量原理测量原理带有测量滤光片和

4、参考滤光片的转轮转动，使参比光和测量光交替进入测量池，检测器检测到交替变化的光能量，该变化的信号与样品池中被测组分成比例关系 ABB - 10测量原理续测量原理续光线经过测量过滤片，通过测量池，到达检测器。因样品池无测量组分，选择波长的光的能量未被吸收。 ABB - 11测量原理续测量原理续光线经过参比过滤片，通过测量池，到达检测器。因该选择波长的光的能量将不会被样品池中的任何组分吸收。 ABB - 12测量原理续测量原理续样品池无测量组分，参比信号和测量信号相等，其信号差为零，其所对应的测量组分为零。 ABB - 13测量原理续测量原理续当样品池中有被测组分时，光线经过测量过滤片，通过测量池

5、的光的能量将被测组分吸收，能量减小的光到达检测器。 ABB - 14测量原理续测量原理续当样品池中有被测组分时，光线经过参比过滤片，通过测量池的光的能量不被任何组分吸收，保持能量不变的该光谱到达检测器。 ABB - 15测量原理续测量原理续该信号差与样品池中的被测组分成一定比例 ABB - 16根本组成结构示意图根本组成结构示意图 ABB - 17与双气室相比的优点与双气室相比的优点当光源减弱或检测池受到污染，因通过参比和测量两边的光能量同时发生变化，所以相对信号差不会发生变化，具有强的抗干扰能力 ABB - 18Multiwave 现场设置现场设置现场所作工作:连接电源和输出翻开电源和吹扫气

6、运行分析仪温度和吹扫到稳定连接分析仪到校验流路和过程流路零点校验量程校验将分析仪切换到过程流路 ABB - 19ABB 过程光度计的开展过程光度计的开展n1991年 3401 & 3501 多波段光度计取代401& 501 n1996新增光纤方式n2000年 PUV3402 & PIR3502 n更新电路n新增VistaNet网络功能 ABB - 20优点优点n市场信用好很少有问题n能测量气体和液体n测量池可加热到150Cn能工作在UV/VIS/NIR/IR 光谱区域n通用操作, 备件和维护n能测量多个组分n能补偿其他流路组分的干扰n能测量腐蚀性强的样品n能测量高压和高

7、温的样品n能使用光纤nVistaNet网络通讯能力 ABB - 21两波长光度计两波长光度计 N2 中中1% 丁烷丁烷 测量滤光片测量滤光片 参比滤光片参比滤光片波长 cm-1% 穿透率 ABB - 22多波段光度计多波段光度计红: 8% CO2蓝: 15% CO黑: 15% 乙烯 CO2 测量参比CO测量乙烯测量波长数 cm-1% 穿透率 ABB - 23ABB PIR3502 和和 PUV3402 光学示意图光学示意图 ABB - 24参比/测量波长率方法的优点n参比和测量使用相同的光学路径 n在参比和测量波长上有相同的影响，故在测量时，精度不受影响长期稳定性好。n来自光源，过滤器和检测器

8、老化的影响最小n测量池污染影响最小 (50%黯淡仍能得到可靠的数据n测量结果非常稳定n能测量液体和气体 ABB - 25 光谱区域光谱区域nIR 波长区域: 3 到 15 微米 光源: 铂 检测器: 热电 型号: PIR3502nNIR 波长区域: 0.9 到 3 微米 光源: 钨 检测器: 热电 型号: PIR3502nNIR 光纤波长区域: 0.8 到 2.1 微米 光源: 钨 检测器: 铟镓砷光电二极管 型号: PFO3372 nUV/VIS波长区域: 200 到 900纳米 光源: 氘灯 检测器:硅光电二极管 型号: PUV3402 ABB - 26 光源箱光源箱 ABB - 27AB

9、B Multiwave 光源光源n标准光源标准光源nPIR3502IR 铂nPIR3502NIR 钨nPUV3402UV/VIS氘nPFO3372Fiber Optic (NIR)钨 n长寿命长寿命n极其强的稳定性极其强的稳定性n低噪音低噪音n低漂移低漂移 ABB - 28 温度对光学过滤器的影响温度对光学过滤器的影响黑 = 40o C 红 = 60oC ABB - 29切光马达切光马达 ABB - 30隔离样品池隔离样品池n允许样品池被加热到较高温度n样品池能选用与流路组分相适应的材质n样品池的压力可达500 psig (标准)n如果腐蚀性样品泄漏发生，分析仪电路不会受到损害n样品池尺寸:n

10、0.6 mm 到 1 米直通n3到10 米反射池 ABB - 31光学示意图光学示意图 带反射池的带反射池的MW ABB - 32样品池拆卸样品池拆卸 第一步第一步 ABB - 33样品池拆卸样品池拆卸 第二步第二步 ABB - 34样品池拆卸样品池拆卸 第三步第三步 ABB - 35典型的样品池加热方式典型的样品池加热方式n电子 加热样品管线nZone 1 ， Division 1 n蒸汽 n不加热 ABB - 36检测器箱检测器箱 ABB - 37ABB PIR3502 和和PUV3402 光度计检测器光度计检测器n固态固态nPIR3502IR 和 NIR 热电检测器nPUV3402UV/

11、VIS硅光电二极管nPFO3372Fiber Optic (NIR) 铟镓砷光电二极管n对震动不敏感对震动不敏感n热稳定性热稳定性 ABB - 38前面板前面板 ABB - 39输出输出n最多4个4-20模拟输出n安装通讯板可连接到VistaNet 2.0 网络上n两路通讯n触点: 2 个继电器，5 个固态继电器n数字输出: 4个 ABB - 40选项选项n光学量程过滤器 n电子样品温度补偿 (当不使用样品池加热)n电子压力补偿n连接到VistaNet 2.0网络 ABB - 41 - 软件操作软件操作 ABB - 42ABB MULTIVE优点优点-消除组分之间的交叉干扰消除组分之间的交叉干

12、扰2R1=A1*X+B1*YR2=A2*X+B2*YR1, R1-1,2 波长接受到的光强度A1, B1 -1点处单位物质浓度的光强度A2, B2- 2点处单位物质浓度的光强度X, Y-物质浓度结论：通过不同的测量边所测的信号，CPU通过矩正计算来消除组分之间的交叉干扰，进一步提高了测量精度 ABB - 43ABB MULTIVE优点优点-信号线性化处理信号线性化处理将不同浓度的组分信号多段进行线性化处理，减小测量误差，提高了测量精度将不同浓度的组分信号多段进行线性化处理，减小测量误差，提高了测量精度 ABB - 44树状菜单指令树状菜单指令 ABB - 45MW 数据单一组态数据单一组态 A

13、BB - 46MW 数据单二硬件信息数据单二硬件信息 ABB - 47MW 数据单三操作信息数据单三操作信息 ABB - 48 - 温度和压力的影响温度和压力的影响 ABB - 49样品温度和压力的影响样品温度和压力的影响 液体液体n样品温度影响液体的测量结果吗？样品温度影响液体的测量结果吗？n是是 n在分析波段，如液体流路有吸收，那么影响测量在分析波段，如液体流路有吸收，那么影响测量n变化量通常与温度造成的密度的变化成比例变化量通常与温度造成的密度的变化成比例n液体样品中，典型的液体样品中，典型的 IR 和和 NIRn否否n在分析波段，如液体流路没有或很小的吸收，那么不影响测量在分析波段，如

14、液体流路没有或很小的吸收，那么不影响测量n液体样品中，液体样品中，UV 和可见光和可见光n偶尔在一些偶尔在一些IR和和NIR的液体测量的液体测量n样品压力影响液体的测量结果吗？样品压力影响液体的测量结果吗？n否否n因为压力不会压缩液体，故不影响测量因为压力不会压缩液体，故不影响测量 ABB - 50液体中样品温度的影响液体中样品温度的影响黑色黑色: EDC红色红色: EDC中中100 ppm 的水的水水波段 ABB - 51液体中样品温度的影响液体中样品温度的影响黑黑: 20C红色红色: 60C水测量波长温度补偿波长 ABB - 52液体中样品温度的影响液体中样品温度的影响n如使用两个波长，每

15、 10 C样品温度的变化，将产生满量程 10% 的变化n如果第三个波长用来作为补偿，那么每 10 C样品温度的变化，将只产生满量程 1% 的变化n在动态样品温度补偿中，温度的变化将作为干扰组分来处理 ABB - 53样品温度影响样品温度影响 气体气体n样品温度影响气体中的测量结果吗？样品温度影响气体中的测量结果吗？n是是 n温度对测量有一个相反的影响温度对测量有一个相反的影响n实际温度变化的影响是接近理想气体定律的预测实际温度变化的影响是接近理想气体定律的预测n如果温度升高，那么读数下降如果温度升高，那么读数下降n取决于气体的膨胀取决于气体的膨胀n分子之间较大的距离分子之间较大的距离n指定空间

16、较少的分子指定空间较少的分子 (样品池样品池)n每浓度单位较低的吸收每浓度单位较低的吸收n如果温度降低，那么读数变大如果温度降低，那么读数变大n取决于气体的膨胀取决于气体的膨胀n分子之间较小的距离分子之间较小的距离n指定空间较多的分子指定空间较多的分子 (样品池样品池)n每浓度单位较大的吸收每浓度单位较大的吸收 ABB - 54气体气体: 在两个温度下在两个温度下 ABB - 55样品压力的影响样品压力的影响 气体气体n样品压力影响气体中的测量结果吗？样品压力影响气体中的测量结果吗？n是是 n压力对测量有直接的影响压力对测量有直接的影响n实际压力变化的影响是接近理想气体定律的预测实际压力变化的

17、影响是接近理想气体定律的预测n如果压力升高，那么读数升高如果压力升高，那么读数升高n取决于气体的压缩取决于气体的压缩n分子之间较小的距离分子之间较小的距离n指定空间较多的分子指定空间较多的分子 (样品池样品池)n每浓度单位较高的吸收每浓度单位较高的吸收n如果压力降低，那么读数变小如果压力降低，那么读数变小n取决于气体的膨胀取决于气体的膨胀n分子之间较大的距离分子之间较大的距离n指定空间较少的分子指定空间较少的分子 (样品池样品池)n每浓度单位较小的吸收每浓度单位较小的吸收 ABB - 56气体中，压力的影响气体中，压力的影响 ABB - 57压力补偿压力补偿 什么时候需要什么时候需要?nSHS

18、提供的好的压力控制与没有好的压力控制而带压力补偿的情况下，光度计在前者要好于后者要有n在所有气体测量有抑制性量程时，我们使用压力补偿n在非零点测量的情况下，如 90-100% 乙烯n小和慢的压力变化使用压力补偿n如正常大气压的变化n如果压力传感器用来所测量的样品压力小于实际压力的变化，那么将产生一个错误一直到变化的下降 ABB - 58样品压力补偿样品压力补偿 ABB - 59 - 现场应用现场应用 ABB - 60Multiwave 现场设置现场设置现场所作工作:连接电源和输出翻开电源和吹扫气运行分析仪温度和吹扫到稳定连接分析仪到校验流路和过程流路零点校验量程校验将分析仪切换到过程流路 AB

19、B - 61 - 维护维护 ABB - 62维护维护n当测量光窗脏的时候，需清洗光窗当测量光窗脏的时候，需清洗光窗n当信号低于当信号低于50%时，将产生一个警告，低于时，将产生一个警告，低于 75% 时将产生一个报警时将产生一个报警n清洗周期取决于样品系统清洗周期取决于样品系统n当样品池被清洗或更换后，当样品池被清洗或更换后，o形环需要更换形环需要更换. n切光马达是唯一的移动部件切光马达是唯一的移动部件n寿命寿命 4到到 5年年.n光源寿命光源寿命n铂铂(IR): 10-15 年年n钨钨 (NIR): 4 5年年n氘氘(UV): 1 - 1.5 年年n作为预防性维护，我们建议每年更换作为预防

20、性维护，我们建议每年更换 UV 光源光源n检测器寿命检测器寿命 n10+ 年年n滤光片寿命滤光片寿命 n通常不需要更换通常不需要更换 ABB - 63最小最小推荐备件推荐备件n马达 (1)n光窗 (2) n光窗 O形环 (4)n补偿密封n从不再利用o形环n光源nNIR (1)nUV (1) ABB - 64 - 故障处理故障处理 ABB - 65MW 常见常见10个普遍现场故障个普遍现场故障n分析仪有很大噪音而不能校验!n同时出现高的和低的AC检测器警告和报警!n低的AC检测器电压警告或报警!n高的AC检测器电压警告或报警!nUV Multiwave信号有很大的噪音!n切光片信号低或错误报警!

21、n量程过滤器读数与工厂不一致!n过程样品得到较低的AC 检测器报警而校验样品中没有!n更换马达后，Multiwave不响应测量组分或在过程测量中变成负数!n分析数据与实验室不匹配!n分析仪相应系数与数据单不一致! ABB - 661.分析仪有很大噪音而不能校验分析仪有很大噪音而不能校验!n引起的原因?n用户用零点校验样品或无样品在样品池，手动进行了量程校验n特征n非常大的噪音输出n分析仪非常不稳定n分析仪有一个非常大的响应系数n如何解决n通常给分析仪手动输入原始的响应系数，并进行校验n进行零点和量程校验，分析仪将得到恢复 ABB - 672.同时出现高的和低的同时出现高的和低的AC检测器警告和

22、报警检测器警告和报警!n在液体样品校验过程中，引起的原因？n样品从过程切换到零点量程样品时，很可能有空气泡进入样品池n如何解决?n改变 AC 检测器报警来自动去除 n一旦该状态消除，报警也将消除n只要该状态存在，报警将存在 ABB - 682. 同时出现高的和低的同时出现高的和低的AC检测器警告和报警检测器警告和报警!n仅在装置样品液体样品引起的原因?n过程样品中的气泡或微粒产生轻微散射造成的n如何解决由于气泡产生的问题?n增加样品背压以消除气泡n安装脱气装置消除气泡n如何消除微粒引起的问题?n在分析仪前的SHS中安装过滤器 ABB - 692.同时出现高的和低的同时出现高的和低的AC检测器警

23、告和报警检测器警告和报警!n气体中引起的原因?n在过程样品中，进入液滴或颗粒引起的轻微散射n如何解决问题? n在分析仪前消除液滴或微粒n如果过程中有液体或颗粒并通过SHS，那么需改进n增加沉降罐等.n如果取样点中无液体，那么因SHS中的冷凝点造成的。 ABB - 703.低的低的AC检测器电压警告或报警检测器电压警告或报警!n引起的原因?n脏的光学窗!n如何解决问题?n清洗或更换窗口n窗口O形环为一次性的n清洗分析仪透镜 ABB - 714.高的高的AC检测器电压警告或报警检测器电压警告或报警!n引起的原因?n脏的光学!n如何解决问题?n清洗或更换窗口n窗口O形环为一次性的n清洗分析仪透镜 ABB - 725. UV Multiwave信号有很大的噪音信号有很大的噪音!n引起的原因?n光源老化n如何解决问题?n更换光源nUV 光源寿命仅一年n作为预防性维护方案通常每年进行更换 ABB - 736.切光片信号低或错误报警切光片信号低或错误报警!n引起的原因? n马达不运行n如何解决问题?n更换切光马达n马达平均寿命4+年n在恶劣德装置环境和差的光学吹扫条件下，马达寿命会缩短 ABB - 747.量程过滤器读数与工厂不一致量程过滤器读数