淺析LGA4100半導體激光氣體分析儀

張志成

摘要：LGA4100半導體激光氣體分析儀的特點、功能單元的組成、功能單元的作用、工作原理和生產應用

關鍵詞：特點、組成、作用、原理、使用

引言

在宣化鋼鐵公司焦化廠凈化車間焦油吸收塔工段是使用氣體分析儀采集煤氣管道中氧氣含量的大小來控制焦油吸收塔電捕的運行情況。當煤氣管道中氧氣含氧量小于百分之二時，電捕正常工作;當煤氣管道中氧氣含氧量大于百分之二時，電捕應該立即停止工作，防止生產事故的發(fā)生。

最初選用的ABB廠家的氣體含氧分析儀，它需要從輸送煤氣管道開孔后焊接一根采樣管，將煤氣管道內的氣體引入氣體含氧分析儀。從煤氣管道內采集的氣體中含有少量焦油。進入冬季，北方夜間室外氣溫很低，室外采樣管管壁很容易粘附焦油并短時間內堵塞采樣管，使得煤氣管道內的氣體無法進入氣體含氧分析儀。維檢人員處理該項工作非常困難。后來，維檢人員對室外采樣管做了保溫處理，但是效果不明顯。因此，在這次技改中，我們根據(jù)實際情況選用了LGA4100半導體激光氣體分析儀。

1.LGA4100半導體激光氣體分析儀的特點、功能單元的組成、功能單元的作用

1.1LGA4100半導體激光氣體分析儀的特點

由于采用半導體激光吸收光譜技術，很好的解決了采樣管路及預處理帶來的容易堵塞、需要經常維護、響應慢、連接件多、成本高等問題。該氣體分析儀的特點：（1）檢測靈敏度高，響應速度更快;（2）采用一體化設計，去掉了很多連接件，結構緊湊，提高了運行的穩(wěn)定性;（3）采用模塊化設計，用新的功能模塊可以替換壞的功能模塊，即插即用。（4）安裝、操作簡單，維護更方便。

1.2功能單元的組成

1）發(fā)射單元：由人機界面、激光器驅動模塊、中央處理模塊、半導體激光器和光學元件組成。

2）接收單元：由光電傳感器、信號處理模塊、電源模塊和光學元件組成。

3）安裝法蘭和切斷閥門：通過連接鎖箍與連接單元連接，由光路調整機構、安裝法蘭和維護切斷閥門組成。

4）正壓控制模塊單元：采用防火隔爆設計，內置壓力傳感器、信號處理、電源控制等模塊。

1.3功能單元的作用

1）發(fā)射單元：實現(xiàn)半導體激光發(fā)射、光譜數(shù)據(jù)處理和人機交互等功能。

2）接收單元：接收傳感器信號，將光譜吸收信號傳輸?shù)桨l(fā)射單元進行處理。

3）安裝法蘭和切斷閥門：維檢人員在對發(fā)射單元進行維護時，維護切斷閥門可以隔絕管道和現(xiàn)場環(huán)境，防止危險氣體的泄露。

4）正壓控制模塊單元：對發(fā)射單元和接收單元內部正壓防爆氣體的壓力情況進行實時監(jiān)測、控制，確保了LGA4100半導體激光氣體分析儀在危險環(huán)境中能夠安全使用。

2.LGA4100半導體激光氣體分析儀關鍵參數(shù)的設定

2.1現(xiàn)場被測氣體的溫度和壓力

在LGA4100半導體激光氣體分析儀面板上手動輸入現(xiàn)場被測氣體的溫度和壓力后，分析儀可以自動修正溫度和壓力變化對被測氣體濃度測量的影響，實現(xiàn)了溫度和壓力的補償，保證了測量數(shù)據(jù)的準確性。

2.2透過率報警值的設定

透過率=傳感器接收到的激光能量/激光器發(fā)出激光的總能量*100%。在透過率=0%時，LGA4100半導體激光氣體分析儀就無法測量了。LGA4100半導體激光氣體分析儀出廠時透過率報警值上限默認設定為10%。我們根據(jù)生產工藝和分析儀在使用一段時間后的實際情況設定為15%，即當透過率低于15%時，分析儀可自動輸出一個信號來提示用戶，并且能夠在分析儀上顯示出來。

3.LGA4100半導體激光氣體分析儀的工作原理

我們在煤氣輸送管道的一側安裝了激光發(fā)射模塊，在正對管道另一側安裝光電傳感模塊中的探測器。光電傳感模塊中的探測器不斷接收到激光發(fā)射模塊發(fā)出的激光束。激光器與光電傳感模塊之間光通道內被測氣體氧氣分子變化的濃度使得激光的透過率發(fā)生變化，激光強度大小也發(fā)生了變化。激光強度的增減與煤氣管道中氧氣含量成正比。LGA4100半導體激光氣體分析儀的分析控制模塊對采集到的激光強度增減信號進行數(shù)據(jù)分析，從而可以得到管道內被測氣體氧氣的濃度。

4.LGA4100半導體激光氣體分析儀的使用

選用的這臺LGA4100半導體激光氣體分析儀是我們抽調技術骨干在生產廠家技術人員精心指導下安裝調試完成的。我們已經對分析儀的各個部件、面板的操作、參數(shù)的設定非常熟悉了，為以后很好的完成維護檢修工作奠定了基礎。因為不用從煤氣管道焊接采樣管引入分析儀，避免了焦油堵塞采樣管，減少了維護的工作量。有段時間，凈化車間生產崗位人員反映分析儀的測量值比生產工藝實際值偏高，我們對分析儀進行了檢查，使用標準氣對分析儀的零點和量程校準后判斷分析儀的測量值沒有問題，我們建議崗位人員從生產工藝中查找原因。事后查明是煉焦車間的原料煤由原來的煙煤摻入了大量的無煙煤造成的。生產過程中當除塵器、過濾器、初冷器損壞時，管道內煤氣凈化不干凈，會導致透過率過低，我們用專用的除污棒進行除污，效果很好。

5.結論

LGA4100半導體激光氣體分析儀技術成熟，工作性能穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)任何硬件損壞和軟件上的故障，保證了生產順利進行。

參考文獻

[1]LGA4100半導體激光氣體分析儀使用說明