933H2S操作规程文档格式.doc
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本标准适用于西气东输管线所使用的AMETEKModel933型硫化氢(H2S)分析仪。
2 概述
AMETEK933型分析仪用测定光度的方法来连续监测管线中天然气的硫化氢(H2S)含量,它采用了AMETEKWESTERNRESEARCH研究机构前沿的洗脱色谱法进行检测。
该系统分离和消除各种干扰因素以确保精确分析,安装在内部的微处理器能最大程度地简化任务和操作。
933型分析仪应安装于污染较小的2级以上地区。
933型分析仪测量不同种类气体的紫外光吸光率,分析六种离散光波长的最大值,测得的值可用装有AMETEK设置软件的笔记本电脑与分析仪相连进行查看。
分析仪的操作、计算、数据处理均由两块板载微处理器进行控制。
由于仪器采用紫外原理进行测试,因此不需要标定气,只需自动清零即可。
3 特点及技术规格
微处理器控制分析仪的操作、计算、数据处理由两块板载的微处理器控制。
多组分分析仪器可产生六种离散波长的光,可分析单一组分或多组分的气体,且消除相互之间的干扰。
自动回零分析仪可自动更新零点,用设置软件可以启动仪器的自动更新零点功能。
串口通讯仪器提供了一个RS485串口用于与用户数据通讯,端口采用ModicanModbus协议,另一个通讯信道用于与装有System200设置软件的计算机通讯。
这个信道可用跳线在RS232与RS485之间选择,RS232用于临时通信,RS485用于长期通信。
模拟量输出有8个独立的输出信道用于模拟量输出,其中4个用于1V~5V电压输出,另外4个用于4mA~20mA电流输出,仪器标准设置为4mA~20mA输出显示硫化氢浓度。
温度控制仪器控制两个区域的温度:
镜筒区光学架
由独立的超温保护电路保护这两个区域。
状态继电器有5个独立的单刀双掷继电器触点(2A,250V)。
低维护量仪器设计合理,很少需要维护。
3.1 仪器组成
933分析仪由下列部分组成:
两个紫外线灯光源(12、13)
包含6个干扰过滤器的滤光轮(16)
光束分裂器(11)
前置光面镜(9)
气体测量元件(10)
两只相匹配的光电探测器(7、8)
11
16
12
13
15
10
9
8
7
6
5
14
4
3
2
1
其余为:
1—设置软件,2—主机控制器,3—微控制器,4—光学装置,5—输入/输出模块,
6—用户I/O板,14—采样气进气管线,15—采样气放空管线,
图1分析仪组成框图
分析仪的操作由两个微处理器控制,一只用于数据转换、数据处理、光学架的温度控制,另一只是主机控制板,用于控制输入/输出、镜筒温度。
测量时,采样气流经采样调节系统(SCS)时用色谱法将干扰气除去,在测量装置中将气体测量完毕后排入空气。
图例:
1—调节柱,2—采样单元,
3A—单向阀(1/8″)
3B—单向阀(1/4″)
4—限流器,5—压力表,
6—压力变换器,7—2路电磁阀,
8—3路电磁阀,9—泄压阀,
10—流量指示,11—调压器,
12—零点气调节器,
13—过滤装置区,
14—带截断阀的采样管,
15—采样管线,16—过滤器隔离阀,
17—换热器区,18—筒型装置,
19—电磁阀装置区,
20—单向阀
图2采样系统图
3.2 采样系统
采样系统(见图2)安装在仪器的背部面板上,目的是为了保持恒定的压力和温度,并调整采样气体以获得正确的分析。
采样系统由以下部分组成:
入口压力调节器、压力表、电磁阀装置区(用于控制零点气体、镜筒A、镜筒B区的的气流方向)、压阀(调压阀失效时用于保护系统不致超压,出厂时已设定好至150psi)、镜筒切换电磁阀、零点气体电磁阀、镜筒区、换热区(用于降低进入测量元件的气体温度)、测量元件、分析仪入口流量计、过滤器。
3.3 规格
——刻度种类
标准为ppm,也可以是mg/Nm3或其他种类单位
——标准测量范围
硫化氢(H2S):
0ppm~25ppmmin,到0ppm~100ppmmax
——低测量范围
0ppm~5ppmmin,到0ppm~50ppmmax
——测量精度
标准范围:
满量程的±
2%
低范围:
5%
——零点漂移
24小时内小于满量程的±
——温度漂移
假设25ppm硫化氢(H2S)满量程情况下
0.5ppm/10℃<2%的满量程/10℃
——响应时间
小于30秒
——灵敏度
满量程的5%
——采样压力要求
有过滤装置:
830Kpa~13790Kpa(120psi~2000psi)
——零点气体
纯二氧化碳,或超高纯氮气,或超高纯甲烷
——标准流量
2.5l/min(5scfh)
——输出
4个独立的4mA~20mA信号
4个非独立的1~5V信号,5个独立的单刀双掷、C型、无势差触点,2A,250V
——数字信号
RS485Modbus端口
RS232/RS482服务端口
——最大启动功率
无加热器210W
有加热器310W
——最大电流(240VAC系统)
1A(无加热器)1.5A(有加热器)
——环境温度
0℃~50℃,环境温度至少高于露点值5℃以上,且无剧烈变化
——安装位置最大海拔
2000米
——环境湿度
0~95%
3.4 零点气体
推荐的零点气体是99.99%的CO2,另外,用活性炭处理后得到下列结果:
<15ppmO2
<10ppmH2O
<1ppm烃
<0.1ppm总硫度
3.5 状态继电器
I/O板上有三个独立的继电器用于指示分析仪的操作状态,这些继电器设置为自动防故障操作,每一个继电器都有一个LED用于显示状态,正常时保持稳定以显示无报警。
1)故障(FAULT)继电器表示内置的诊断系统检测到错误。
如果此继电器掉电,绿色LED(D404)熄灭表示分析仪需要维修,继电器默认状态设置为锁存状态,即故障出现后继电器一直维持其故障状态直至用户干预。
2)警告(WARNING)继电器表示内置的诊断系统检测到警告状态。
如分析仪不在自动控制模式下工作,或分析仪正在标定。
如果警告继电器下电,绿色LED(D405)熄灭则表示需要注意观察。
3)报警(ALARM)继电器指示从浓度1和浓度2继电器传出的信息是否有效或分析仪是否有能力报警。
触点根据引起报警原因的改变而自动改变状态。
如果此继电器下电,绿色LED(D406)熄灭表示存在问题。
3.6 固态继电器
控制镜筒A电磁阀、镜筒B电磁阀和零点气电磁阀的电源是由三只固态继电器完成的,三条数字控制线用于控制这些继电器的开或关,每一条控制线在I/O板上有一个相关联的红色LED(D411,D410,D409),亮起时表示继电器进行切换并且对应的电磁阀通电,如果所有的LED都熄灭则表示分析仪处于关进(所有入口关闭)状态。
图3电路板图
D403
D402
D401
D404
D405
D406
D407
D408
D409
D410
D411
以上LED位置参照图3。
4 启动检查和测试
4.1 给分析仪上电。
4.2 执行下列检查以确保分析仪启动正常并经调试后准备进入工作状态。
a)检查I/O板上的继电器工作状态;
1)“报警有效”继电器和两个“浓度报警”继电器应处于下电状态,观察绿色LED(D406)和两个红色LED(D407,D408)应处于亮起状态以显示操作正常。
2)故障状态”继电器和“警告状态”继电器根据分析仪现场状态而定,一般来说由于启动时镜筒区和光学架未达到设定温度值,这两个继电器均应处于下电状态,并产生“故障”信号(镜筒温度低故障)和“警告”信号(光学架温度低警告),此时绿色LED(D404,D405)应处于熄灭状态。
b)仪器上电后,所有的电磁阀至少在5分钟内都应处于下电状态,可通过检查I/O板上的红色LED(D411,D410,D409)来进行确认,这些LED均应处于熄灭状态;
c)镜筒加热器将接通用于给镜筒升温,可通过查看I/O板上的红色LED(D401)来进行确认,它应处于常亮或脉动状态;
d)主机控制板上的绿色LED应保持几秒钟常亮后以每秒闪一次的频率脉动闪烁,脉动闪烁表示微控制器板与主机控制器间已建立起通讯;
也可以通过观察微控制器板上的LED(D201,D200)来验证主机控制板与微控制器板间的通讯,这两个LED应同时以每秒一次脉动闪烁;
e)检查紫外光灯应在主机控制板与微控制器板之间建立起通讯后亮起(闪烁);
f)光学架加热器应接通开始加热,可通过观察微型接口板上的红色LED(D201)处于常亮或闪烁来进行确认。
4.3 所有故障报警消除后,分析仪自动执行一次“自动回零”过程。
4.4 若所有温度区已达到正常操作温度,仍然没有报警状态或其他问题,应检查采样系统是否存在泄漏。
4.5 所有检查完成并确认后,关闭上下外壳。
4.6 执行一次自动设定以优化光源的PMT(光电倍增管)增益。
4.7 建立分析仪与电脑之间的通讯
建立分析仪与电脑之间的通讯是为了在启动前用软件对仪器进行设置,每台分析仪都随机包括了一套AMETEK专用的System200设置软件,安装于笔记本电脑后在现场将仪器与电脑相连后进行设置,该软件提供了图形化的用户界面对仪器进行操作参数的设置和操作控制,另外软件还提供图表和扫描数据等高级功能,同时对仪器进行维护和故障处理时也需要该软件。
4.8 硬件要求
System200软件所需硬件配置
——Pentium166或更高
——16MBRAM
——3MB硬盘空间
——声卡(为报警提供声音,推荐使用,非必需)
——Windows®
95/98/2000/NT操作系统
——640×
480,256色显示;
为达到更好效果,AMETEK推荐采用800×
600或1024×
768及更高级别颜色(16位)显示
4.9 软件启动
将软件安装于电脑后,用专用电缆将电脑串口与仪器的就地服务口(RS232)或远程服务口(RS485,在主机控制板上靠近J303跳线处)连接,依次启动电脑,再启动AMETEKSystem200软件,显示见图4界面。
图4System200启动界面
设置软件会自动搜寻与仪器建立通讯,如果通讯失败,说明通讯设置或电缆连接有问题。
要改变通讯设置,从“编辑(Edit)”菜单查看“属性(Properties)”,选择“设备属性(DeviceProperties)”,会出现见图5所示界面。
图5设备属性菜单
通讯建立并设置完成后可进行现场启动操作。
4.10 采样系统泄漏检查
分析仪出厂前已经过泄漏检查,但由于接头在运输过程中有可能变松,因此仪器在投入使用前应对采样系统进行泄漏检查,采样线和放空线也应进行检查。
采样系统的检查需用笔记本电脑与仪器连接后用设置软件进行操作,步骤如下:
a)如果连接了采样管路,请关闭样气,以防止样气流动。
b)将零点气连接至分析仪样气入口处。
c)将排气管道从分析仪上断开,并用管帽封闭。
d)启动设置软件,在“Edit”菜单中,单击“DeviceProperties”。
e)单击“M933Properties”对话框中的“Setup”选项(见图6),然后单击“GasCalibration”查看气体校准(见图7)。
图6设置(Setup)选项卡界面
图7气体校准(GasCalibration)界面
f)在“流量控制(FlowControl)”下拉菜单中,选择“色谱柱A(ColA)”,单击“OK”然后“Apply”,当提示是否将参数保存在EEPROM中时,选择“NO”。
g)将零点气压力设置到550Kpa(80PSIG),用安装在基板上的压力表来观察压力。
h)关闭气瓶上的零点气,如果压力表读数开始下降,在采样系统上使用渗漏检测液体查找问题区域。
i)重复第5~8步,但在第6步中选择“色谱柱B(ColB)”
注:
从分析仪的排气出口将采样系统排空,否则有可能引起过滤器模块的损坏
j)在采样系统中所充气体已经被排空之后,重新用管帽将排空口封闭,从样气入口上取下介质气体,重新将零点气连接到分析仪的零点气入口上。
k)重新将样气管路连接到分析仪的样气入口上,将样气保持在关断状态。
l)返回“气体校准(GasCalibration)”对话框并在“流量控制(FlowControl)”下拉菜单中选择“校零(Zero)”。
单击“确定(OK)”和“应用(Apply)”,当提示是否将参数保存到EEPROM上时,单击“NO”。
m)将零点气压力设置到550Kpa(80PSIG),用安装在基板上的压力表来观察。
n)重复第8步。
o)将采样系统排空,将管帽从排气出口移去。
p)重新将排气管路连接到分析仪排气出口上。
q)返回“气体校准(GasCalibration)”对话框并在“流量控制(FlowControl)”下拉菜单中选择“自动(Auto)”。
单击“确定(OK)”和“应用(Apply)”,当提示是否将参数保存到EEPROM上时,单击“YES”。
r)现在可以打开样气,使用样气入口调节器压力设置到550Kpa。
分析仪此时已准备完毕,可以进行样气分析。
4.11 启动诊断检查表
诊断检查表列出了分析仪上电启动和准备投入操作时可能碰见的问题,若分析仪启动时出现问题,对照表1进行检查和处理。
表1诊断检查表
问题
处理方法
对应分析仪各种操作状态的LED工作不正常,如前述启动过程中描述的那样
采取适当的安全防护措施并检查I/O接线和电源连接。
如果LED仍然工作不正常,将分析仪进行复位(复位需用电脑与分析仪相连,从软件进行操作)
一个或所有的光源灯都不亮
采取适当的安全防护措施,检查接线是否正确,如果接线正确,检查灯座,重新调整灯的安装,需要时执行“自动设定”操作以确保灯工作在最高效率
温度控制区域温度不上升
检查相应温度区域的接线端子
温度控制区温度等于或大于设定范围的最大值
高温一般表示电阻式热探测器(RTD)故障,检查RTD的短路和开路,如果需要,更换AMETEK认可的RTD,并可与AMETEK联系获得帮助
分析仪升温至工作温度后报警仍然存在,“镜筒温度低”、“光学架温度警告”、“分析单元温度警告”等错误信息在刚启机是经常出现
如果这些报警始终不消失,查看相关章节中有关报警状态和处理方法的内容
4.12 设置气体校准参数
设置软件中的“气体校准(GasCalibration)”对话框包含气体种类信息和采样系统控制参数。
对话框界面见图8。
——种类(Species)
显示可用的、工厂设置的气体种类/输出设置的名字。
——量程浓度(SpanConc.)
指校准气体混合物中的成分浓度(ppm或%)。
在开始一个校验程序之前,必须输入该浓度值,浓度以十进制输入,可以输入的最大浓度值是999999,如果不使用气体校验,该数值必须设置为零。
图8气体校准对话框
——量程因数(SFactor)
每个进行设置的气体种类的计算结果(成分浓度)的量程(校准)因数,如果“禁用调整(AdjDisable)”设置为零(开启),分析仪的量程因数,只要分析进行量程,分析仪的量程因数就会自动调整。
——零点漂移规格(ZDriftSpec)
每次自动校零或手动校零结束时,零漂移超时结果被计算并显示,如果某一种类的零漂移超过了规格,就会显示“零漂移报警(WarningZeroDrift)”错误信息。
——“量程1(Span1)”/“量程2(Span2)”/“量程3(Span3)”/“量程4(Span4)”按钮
这些按钮让用户可以手动对每个气体种类进行量程设置。
根据单击每个“量程(Span)”按钮后的“校准时间间隔(CalIntTime)”(以秒计算)内的平均数,分析仪量程因数可以自动调整。
必须使用“流量控制(FlowControl)”选择“零”,手动引入量程气体。
——流量控制(FlowControl)
分析仪气体流量控制可以以六个“采样”模式中的一个方式操作,通常操作情况下,分析仪是采用自动模式。
自动模式分析仪处于自动控制下,分析仪运转正常时,样气不断分别通过“色谱柱A(ColA)”和“色谱柱B(ColB)”电磁阀切换。
在分析仪启动和故障报警的情况下,气流可能被分析仪自动关闭。
色谱柱A(ColA)模式分析仪处在用户控制下,样气不断通过色谱柱A电磁阀。
色谱柱B(ColB)模式分析仪处在用户控制下,样气不断通过色谱柱B电磁阀。
样气模式分析仪处在用户控制下,样气不断分别通过色谱柱A和色谱柱B电磁阀切换。
关闭模式分析仪处在用户控制下,气体被禁止在样气系统间流动。
零模式样气系统不断被零气体吹扫。
——自动校零时间间隔(A—ZInterval)(小时)
计时器控制定时自动校零程序色谱柱间的间隔。
在一小时的增量中,计时器可以设置成从0到999
小时的时间间隔(默认为24小时)。
——自动校零时间长度(A—ZDuration)(分钟)
指在自动校零功能期间零点气电磁开关工作的时间,在一分钟的增量中,这个时间可以设置成从0
到255分钟。
时间设置为0时,计时器关闭。
——校准间隔时间(CalIntTime)(秒)
此计时器设置整合时间(默认为90秒),在这段时间里,每个种类的浓度读数被取平均值。
该计
时器可以设置成从0到65535秒,以1秒为增量。
当时间长度被设置为零时,计时器默认为30秒的平均时间。
——自动校零(AutoZero)按钮
该按钮启动自动校零功能,控制分析仪零点的自动调整。
在这个序列中,零点气电磁开关被自动打开或关闭,根据在“自动校零时间长度(AutoZeroDuration)”结束时的“校准间隔时间(CalInt
Time)”的平均读数,调整零漂移。
——校零(Zero)按钮
该按钮允许用户对分析仪进行校零。
根据在“校准整合(CalibrationsIntegration)”时间期间的平均读数,自动调整分析仪的零点。
必须使用“流量控制(FlowControl)”命令,手动引进零气体。
——取消校准(CancelCal)按钮
在校准(手动校零、自动校零、量程)过程中,单击该按钮会停止校准。
5 维护和故障处理
5.1 预防性维护
一般情况下,Model933分析仪很少需要维护,本部分列出了一个预防性维护周期表,按表去做可以确保分析仪连续正常工作。
另外还介绍了按期需更换的部件。
表2预防性维护周期表
频率
任务
每六个月
零点气罐
检查零点气罐,若已空或接近空时进行更换
遮护系统
若分析仪安装在定做的遮护物内,需检查遮护物的空气过滤系统和空调系统,需要时进行更换
每一年
测量单元
清扫测量单元及分析仪采样系统,这个时间表是最低要求,如果出现其他情况,可能需要经常进行清扫,同时也要更换O型圈
灯光源
更换灯光源,若从分析仪诊断系统中显示相关报警(如“ALC(自动光亮调
整)警告”、“PMT(光电倍增管)信号警告”、“零点漂移警告”等),需立即更换灯
表2(完)预防性维护周期表
过滤装置(选配装置)
更换O型圈、过滤器元件、隔膜等过滤装置内的部件,更换节流器并在重新安装前清扫相关装置。
在天然气中存在杂质,安装在第一级过滤器的节流器需要经常更换,因为在这里除去了气体中大部分的液体和杂质
每两年
镜筒装置
更换装置的O型圈和过滤元件,同时检查单向阀的磨损情况,需要时进行更换,重新安装镜筒装置前对装置腔内也进行清理。
若流量下降严重则更换节流器
5.2 采样系统的堵塞防范及处理
5.2.1 采样系统堵塞物的防范
通过保持每一控制区域的必要操作温度可防止堵塞物的形成。
检查每个“温度区域(TemperztureZone)”(在“分析仪数据(AnalyzerData)”选项卡上)的实时温度,并将其与温度“设定值(Setpoint)”(在“温度控制(TemperatureControl)”对话框中)相比较。
5.2.2 采样系统中堵塞物的定位
如果分析仪出现问题,很可能与采样系统的运行异常有关,如堵塞和渗漏。
采样系统的堵塞会导致系统响应时间出问题,或改变处理工况,或影响零点气。
渗漏具有潜在的危险,最终将导致腐蚀。
5.2.3 采样系统中堵塞物的探测
探测采样系统的堵塞物最好通过观测分析仪校零后的测量反应时间来确定。
典型的反应时间在15~30秒的范围内,查看分析仪,并了解正常的响应时间是多少。
探测采样系统堵塞物的形成时,可使用记录的反应时间作为参考。
如果采样反应时间长于正常时间,很可能由于采样系统某个地方出现堵塞,接下来就应该定位堵塞物并清除。
采样系统最容易出现堵塞的部位是采样系统入口,而入口区最容易产生堵塞的部位是采样检测阀。
确定堵塞物是否位于采样入口的一个方法是堵住放空管路或关闭放空阀的隔离阀,并对分析仪校零。
在“分析仪数据(AnalyzerData)”选项卡上查看“测量池压力(CellPressure)”读数,如果读数接近零点气供气压力,堵塞物位于采样入口的某处。
为避免损坏传感器,不得将压力设置高于105KPa。
5.3 采样系统过滤器的维护
更换过滤模块中的O型环和气流阀,重新安装接头,更换
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