光干涉式甲烷測(cè)定器維護(hù)應(yīng)用技術(shù)探討

任麗麗(呂梁市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試所， 山西 呂梁 033000)

光干涉式甲烷測(cè)定器維護(hù)應(yīng)用技術(shù)探討

任麗麗(呂梁市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試所， 山西 呂梁 033000)

甲烷可以作為燃料，也可以作為制造氫氣、炭黑等的原料，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，而作為一種無(wú)色無(wú)味且易燃易爆的氣體，無(wú)論是煤礦或油井存在的甲烷，還是在工業(yè)中的使用，都具有一定危險(xiǎn)性，需要做好含量測(cè)定。本文就光干涉式甲烷測(cè)定器的維護(hù)應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行了探討。

光干涉式甲烷測(cè)定器；檢定原理；維護(hù)

光干涉式甲烷測(cè)定器是主要運(yùn)用光干涉原理對(duì)甲烷含量進(jìn)行測(cè)定的儀器設(shè)備，也稱光瓦，能夠高效準(zhǔn)確地測(cè)定出環(huán)境中甲烷、二氧化碳等氣體的濃度，為生產(chǎn)安全提供良好保障。

1 光干涉式甲烷測(cè)定器檢定原理

光干涉式甲烷測(cè)定器對(duì)甲烷含量的檢定采用的是壓力法，如果被檢測(cè)環(huán)境中不存在甲烷氣體，則測(cè)定器內(nèi)部的空氣室和甲烷室充入的全部是空氣，在折射率及光程完全相同的情況下，并不會(huì)導(dǎo)致測(cè)定器干涉條紋的移動(dòng)；如果被檢測(cè)環(huán)境中有甲烷氣體，空氣室中依然充入空氣，甲烷室中則會(huì)由于甲烷的存在，形成混合氣體，折射率和光程產(chǎn)生相應(yīng)變化，繼而導(dǎo)致測(cè)定器干涉條紋的移動(dòng)。干涉條紋移動(dòng)的距離受空氣中甲烷含量(體積分?jǐn)?shù))的影響，因此，只需對(duì)移動(dòng)距離進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，就能得到空氣中甲烷氣體的體積分?jǐn)?shù)。

若在空氣室和甲烷室中充入空氣，同時(shí)適當(dāng)改變甲烷室壓力，則甲烷室內(nèi)部氣體折射率與光程同樣會(huì)產(chǎn)生變化，造成干涉條紋移動(dòng)。在這種情況下，干涉條紋移動(dòng)的距離受甲烷室壓力影響，兩者成比例關(guān)系。假定溫度條件固定，在干涉條紋移動(dòng)距離相同的情況下，存在以下關(guān)系式：

式中：X對(duì)應(yīng)壓力p的體積分?jǐn)?shù)，%CH4；p環(huán)境溫度固定為t時(shí)，測(cè)定器甲烷體積分?jǐn)?shù)的對(duì)應(yīng)壓力，Pa；t為環(huán)境溫度，℃。對(duì)光干涉式甲烷測(cè)定器進(jìn)行檢定環(huán)節(jié)，可結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)，對(duì)測(cè)定器甲烷室內(nèi)部壓力進(jìn)行測(cè)量，然后利用上述公式，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)甲烷體積分?jǐn)?shù)，對(duì)比測(cè)定器顯示數(shù)值，以此判斷測(cè)定器的準(zhǔn)確性。

2 光干涉式甲烷測(cè)定器維護(hù)應(yīng)用技術(shù)

2.1 氣室維護(hù)

在測(cè)定器中，氣室是主要結(jié)構(gòu)，分為甲烷室和空氣室，必須確保密封嚴(yán)格，兩個(gè)氣室之間不會(huì)出現(xiàn)漏氣和串氣，以保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性。如果在對(duì)測(cè)定器進(jìn)行維護(hù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)氣室漏氣或氣室不潔凈，可將氣室中的黑膠管和橡膠堵頭取下，去掉兩側(cè)擋片及包角，將平行玻璃取出放在酒精中浸泡。如果玻璃粘貼牢固，取出困難，可利用酒精燈在氣室一端加熱。待氣室內(nèi)的雜物完全清除后，使用吹灰球?qū)馐疫M(jìn)行全面清潔，以棉球蘸酒精對(duì)氣室平面和分格框孔進(jìn)行擦拭。手持氣室一端，將另一端放在酒精燈上加熱至100℃左右，涂抹氣室膠，同樣的方法將氣室兩端全部涂上氣室膠，然后對(duì)包角、擋片進(jìn)行固定，從酒精中將平面玻璃取出，以酒精紗布擦拭，手持玻璃的非通光面，將其放到氣室分格框平面上施加一定壓力，然后推回包角與擋片，緊固螺釘。玻璃安裝完成后，還需要繼續(xù)將氣室一端放在酒精燈上加熱至80℃，以軟木棒適當(dāng)加壓，確保平行玻璃固定良好，氣室密封效果良好。

2.2 吸收管組維護(hù)

吸收管組在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)老化、破損、松動(dòng)等，造成漏氣或堵塞，需要及時(shí)維護(hù)。吸收管組的維護(hù)主要是針對(duì)漏氣和堵塞。造成漏氣的原因有幾種，一是有機(jī)玻璃管或帶氣嘴螺帽損壞，需要及時(shí)更換；二是有機(jī)玻璃管端面不平整，可利用細(xì)砂紙磨平；三是橡膠墊圈變形或損壞，同樣需要及時(shí)更換。如果向管組施加壓力后水柱不下降，去掉橡膠堵頭后水柱依然不降或下降緩慢，則表明存在堵塞，需要做好疏通。對(duì)于棉花墊受潮干燥后形成硬塊導(dǎo)致的堵塞，應(yīng)該對(duì)棉花墊進(jìn)行更換；對(duì)于藥品粉末過(guò)多導(dǎo)致的帶氣嘴螺蓋堵塞，需要對(duì)藥品進(jìn)行更換，同時(shí)做好帶氣嘴螺蓋的清理。

2.3 光路維護(hù)

光路維護(hù)可分為兩個(gè)步驟，一是光學(xué)組件清理，以酒精棉球擦拭為主，對(duì)于目鏡組，需要先拆卸后清洗，如果發(fā)現(xiàn)其中存在擦痕、氣泡或灰塵，則需要在酒精中浸泡，嚴(yán)重時(shí)應(yīng)該對(duì)組件進(jìn)行更換；二是光條紋處理，待所有光學(xué)組件固定后進(jìn)行測(cè)試，如果發(fā)現(xiàn)目鏡組光不清晰甚至無(wú)光，應(yīng)該進(jìn)行光條紋校正或找光。在實(shí)際操作中，需要先拆下氣室組，為找光提供方便，然后確保燈絲與聚光孔平行，確保光線可通過(guò)聚光鏡投射到折光棱鏡或平面鏡上。然后，在折光棱鏡上放一張大小相同的硬紙條，適當(dāng)調(diào)整位置，使得光束正對(duì)折光棱鏡中間偏右，也可以使光束中界點(diǎn)處于折光棱鏡豎向中心位置，偏右側(cè)1/3處，對(duì)燈泡進(jìn)行固定。在這種情況下，光線可經(jīng)平面鏡-折光棱鏡-平面鏡-反光棱鏡-物鏡后，投射到目鏡組視場(chǎng)的中間位置。去掉白紙，若光線左右偏移，可調(diào)節(jié)反光棱鏡，若光線上下偏移，可調(diào)節(jié)觸動(dòng)螺桿，保證干涉條紋黑、亮、窄、細(xì)。如果發(fā)現(xiàn)燈泡表面出現(xiàn)暈圈，則需及時(shí)進(jìn)行更換，平面鏡與折光棱鏡表面瑕疵會(huì)對(duì)干涉條紋造成影響，一旦確定也應(yīng)進(jìn)行更換。

2.4 鏡片組清洗

鏡片組的清洗包括平面鏡組和折光鏡組的清洗。平面鏡組的清洗，需要取下平面鏡上的兩個(gè)螺釘，去掉壓板、墊片及下側(cè)面擋片，然后取出平面鏡，以鉛筆或水筆做好標(biāo)記，以區(qū)分正反面。利用棉球蘸酒精對(duì)平面鏡干涉面進(jìn)行擦拭，然后再以干紗布擦拭。在平面鏡后表面鍍有一層銀，外部涂刷保護(hù)漆，會(huì)受到酒精的侵蝕和破壞，因此在清洗過(guò)程中，平面鏡背面只需要利用干布擦拭即可。擦拭完成后，依照順序，將平面鏡組裝回，做好固定和檢驗(yàn)，避免安裝不當(dāng)影響設(shè)備正常工作。折光棱鏡組的清洗，同樣需要擰下螺釘，取下壓板、墊片及側(cè)面擋板，取出折光棱鏡后做好標(biāo)記。以拇指和食指或拇指和中指捏住折光棱鏡上下表面，利用干凈紗布依次對(duì)折光棱鏡左右面進(jìn)行擦拭，擦拭過(guò)程中應(yīng)避免留下指紋。待底座擦拭干凈后，將折光棱鏡依照相應(yīng)順序安裝固定，做好檢驗(yàn)。

2.5 電路維護(hù)

光干涉式甲烷測(cè)定器類型眾多，不過(guò)電路部分基本一致，都包括了電池組電源、光源、開關(guān)和測(cè)微器照明等。比較常見的電路故障包括短路、接觸不良等，體現(xiàn)在燈泡上，主要為常亮、不亮、亮度差等，需要做好必要的維護(hù)。

(1)燈泡常亮：造成這種現(xiàn)象的原因，一般是開關(guān)彈簧彈片質(zhì)量差，彈性低，或被雜物卡住，導(dǎo)致彈簧無(wú)法正常彈起，要求工作人員對(duì)微動(dòng)開關(guān)及開關(guān)彈簧等進(jìn)行檢查，清除雜物或?qū)椈蛇M(jìn)行更換。

(2)燈泡不亮：首先需要對(duì)電路進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)電路完好，則可能存在的原因有兩個(gè)，一是電池組發(fā)熱，導(dǎo)致電池接觸片彈簧卡片短路，電壓下降；二是部分電路存在虛焊或開路問(wèn)題，接觸不良。對(duì)此，工作人員應(yīng)該做好全面細(xì)致的檢查，找出問(wèn)題的根源，做好必要的處理，以保證設(shè)備正常運(yùn)行。

(3)燈泡亮度差：造成燈泡亮度差的原因，一是焊接質(zhì)量問(wèn)題，存在虛焊和假焊的情況，需要逐一對(duì)焊點(diǎn)進(jìn)行排查和處理；二是燈泡質(zhì)量不合格，亮度無(wú)法達(dá)到要求，應(yīng)該對(duì)燈泡進(jìn)行更換；三是電池電壓不足，需要及時(shí)更換電池；四是電路連接點(diǎn)在外界因素影響下產(chǎn)生氧化，導(dǎo)致電阻增大，電壓下降?？梢允褂眉?xì)砂紙，對(duì)銹蝕和氧化層進(jìn)行打磨，降低電阻。

(4)燈泡由亮轉(zhuǎn)暗，然后熄滅：分析原因，一是導(dǎo)線絕緣層破裂、損壞，引發(fā)搭鐵斷路，造成燈泡燒毀，需要首先檢查導(dǎo)線，找出破裂位置進(jìn)行修補(bǔ)處理，然后更換燈泡；二是電源絕緣墊圈位置不正，或存在受潮、破裂等問(wèn)題，絕緣性能下降，引發(fā)短路問(wèn)題，要求維護(hù)人員對(duì)絕緣墊圈進(jìn)行重新安裝或更換；三是焊點(diǎn)搭鐵斷路，導(dǎo)致電壓急速下降，燈泡變暗或熄滅。在短路電流偏大的情況下，甚至可能導(dǎo)致電池溶液溢出，引發(fā)更加嚴(yán)重的后果。對(duì)此，維護(hù)人員需要做好焊點(diǎn)檢查及處理，從根源上消除故障。在更換燈泡或其它配件時(shí)，需要確保與測(cè)定器規(guī)格一致。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，光干涉式甲烷測(cè)定器能夠?qū)淄楹窟M(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定，為生產(chǎn)安全提供良好保障。做好維護(hù)和應(yīng)用，是確保測(cè)定器功能充分發(fā)揮的基礎(chǔ)和前提，必須受到操作人員的重視，在日常使用和管理中要妥善保管、合理使用，定期維護(hù)，提升測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。

[1]趙曉玲.光干涉式甲烷測(cè)定器的簡(jiǎn)單調(diào)修[J].中國(guó)計(jì)量，2017,(4)：118-119.

[2]趙銀翔.淺析光干涉式甲烷測(cè)定器的常見故障排除與維護(hù)[J].經(jīng)貿(mào)實(shí)踐，2017,(8)：277.

[3]唐瓚.光干涉甲烷測(cè)定器檢定儀[J].電子世界，2015,(13)：135-136.