德國MRU公司Vario Plus紅外煙氣分析儀流量異常故障維修一例

(攀鋼集團(tuán)研究院有限公司，釩鈦資源綜合利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，攀枝花 617000)

Vario Plus紅外煙氣分析儀是德國MRU公司74172NSU-Obereisesheim生產(chǎn)制造的的一種氣體分析設(shè)備，這款分析儀設(shè)計(jì)用于半連續(xù)自動(dòng)測量煙氣中的氣體成分，比如SO2, CO, NO, NO2等[1]。其外觀如圖1所示。

1 故障表現(xiàn)、檢查、分析及處理

1.1 氣體流量過大故障報(bào)警

1.1.1故障現(xiàn)象

儀器通電后，首先顯示儀器型號(hào)，電池電壓，傳感器溫度等參數(shù)，按“電源鍵①”開機(jī)后，可正常進(jìn)入自檢過程(自動(dòng))，然后進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)(自動(dòng))，校準(zhǔn)完成后(或按ESC以低精度方式提前測量)，開始進(jìn)入自動(dòng)測量狀態(tài)，并顯示儀器的主測量菜單，但是緊接著就出現(xiàn)報(bào)警信息畫面：“Warning! Gas Flow is too high! ”，提示氣體流量過大。

圖1 Vario Plus紅外煙氣分析儀外觀圖

1.1.2檢查分析處理

打開設(shè)備的左側(cè)面蓋板，可以看到該機(jī)內(nèi)部氣路結(jié)構(gòu)(圖2)，依照氣路部分元件和管路連接圖(圖3)[1]，繪成氣路基本結(jié)構(gòu)方框圖(圖4)。根據(jù)氣路結(jié)構(gòu)從原理上分析，該機(jī)氣體流量測量是采用一個(gè)壓力(差壓)傳感器，通過測量節(jié)流管前后的壓力差經(jīng)過換算最后得出氣體流量實(shí)際值的，其具體結(jié)構(gòu)見圖5。

查閱本機(jī)操作手冊(Operation Maintenance Instruction)[1]，先從F4進(jìn)入“擴(kuò)展菜單”，然后進(jìn)入第三項(xiàng)“儀器設(shè)置”子菜單 (Analyzer settings) 中，再從F4進(jìn)入“設(shè)置流量閥值”項(xiàng)目 (flow limit) 中，這時(shí)可以看到，在“Sample gas flow measure”菜單中的氣體流量(Current value l/h)值已達(dá)1000多！這明顯不對(duì)，而本機(jī)設(shè)置的氣體流量的上下限分別是：Lower threshold 20L/h，Upper threshold 120L/h?，F(xiàn)在這個(gè)值已大大超出了上限120L/h的設(shè)置，因此肯定會(huì)出現(xiàn)報(bào)警提示。

本機(jī)氣體進(jìn)樣口(機(jī)子后部GAS端)當(dāng)時(shí)沒有接外部測量設(shè)備，也沒有接任何附加裝置，是直接通大氣。為進(jìn)一步確認(rèn)問題的范圍，將節(jié)流管接在壓力傳感器上的兩根采樣氣管全部取下(圖6)，開機(jī)進(jìn)入自動(dòng)測量仍然出現(xiàn)報(bào)警畫面，這說明不是氣體流量本身的問題，而應(yīng)該是測量電路或傳感器方面的問題。

圖2 氣路部分實(shí)際結(jié)構(gòu)圖

圖3 氣路部分詳細(xì)結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 氣路部分基本原理方框圖

圖5 壓力傳感器和金屬節(jié)流管組成的流量測量圖

圖6 取下流量測量導(dǎo)氣管圖

通過在網(wǎng)上查詢，得知這種傳感器叫“RLOH010D補(bǔ)償精度低壓力傳感器(圖7)，屬于一種差壓測量傳感器，其內(nèi)部等效結(jié)構(gòu)主要是由多個(gè)電阻構(gòu)成的測量橋路組成(圖8)[2],。

通過在線測量壓力傳感器6個(gè)端子的工作電壓(不通氣狀態(tài))作分析判斷，它們分別是：

1：空，2：+4.96V，3：-0.31V，4：-5.05V，5：-0.772V，6：空。

圖7 RLOH010D壓力傳感器外觀圖

圖8 RLOH010D補(bǔ)償精度低壓力傳感器等效原理圖

參照?qǐng)D8的等效電路可以得知，這種傳感器的3腳(+Vout)，和5腳(-Vout)是橋路的兩個(gè)輸出端[2]，按照電橋平衡原理，在無壓力(差)輸入的情況下，兩個(gè)輸出的電壓值應(yīng)當(dāng)非常接近，并且都應(yīng)在0 V左右?？墒沁@個(gè)傳感器的兩個(gè)輸出端電壓明顯不相等，差值達(dá)0.462V，而且都偏離0V，說明這個(gè)傳感器本身或所連接的外電路工作可能不正常。

為進(jìn)一步確認(rèn)，只有將傳感器從電路板上拆下來，通過測量其內(nèi)部電阻值來判斷，并與其技術(shù)指標(biāo)中 (圖9)的輸入阻抗(13k)輸出阻抗(1.5k)對(duì)照[2]，結(jié)果測量發(fā)現(xiàn)各腳間的電阻值明顯不對(duì)(3-5：196k，2-4：19.6k)，這說明內(nèi)部可能已經(jīng)損壞。同時(shí)，在無壓力傳感器安裝在電路板的情況下開機(jī)檢測，結(jié)果流量顯示值(Current value l/h)為零，而報(bào)警畫面不再出現(xiàn)，這也進(jìn)一步說明這個(gè)傳感器確實(shí)有問題。

圖9 RLOH010D壓力傳感器主要參數(shù)

在購到同型號(hào)傳感器新備件之后，測量其輸入阻抗(13k)輸出阻抗(1.75k)都在正常范圍，換上試用，開機(jī)顯示正常，進(jìn)入測量狀態(tài)下氣體流量值顯示也在正常范圍里，靜態(tài)無氣流時(shí)測量新傳感器6個(gè)端子電壓，各參數(shù)也達(dá)到正常狀態(tài)(1：空，2：+4.97V，3：-0.016V，4：-5.05V，5：-0.016V，6：空)，尤其是3腳(+Vout)，和5腳(-Vout)基本相等(-0.016V)且接近于0V。經(jīng)過試用，本機(jī)工作恢復(fù)正常。

2 結(jié)論

(1)該儀器只有一本操作手冊，維修方面的技術(shù)資料很少，因此在查找故障時(shí)有一定難度，需要細(xì)心。因氣路部分結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，所涉及的元件和管路也較多，圖4只是基本氣路結(jié)構(gòu)框圖，是為了便于分析基本原理，僅作參考。

(2) 這次出現(xiàn)的流量檢測故障較明顯，因此查找過程比較順利，但是傳感器的安裝位置附近表面安裝元件較多，6根引出線間距很小，而且需要將整個(gè)電路板取下翻過來才能焊接，在拆缷時(shí)比較費(fèi)事，應(yīng)小心操作，另外新器件安裝完成后要反復(fù)確認(rèn)各焊點(diǎn)間是否有粘連。

(3)流量傳感器的損壞原因還不清楚，但在使用時(shí)要注意，該傳感器承受的實(shí)際工作壓力不要過高，另外該傳感器是專用器件，價(jià)格較高，內(nèi)部為陶瓷片的厚膜電路結(jié)構(gòu)，注意不要摔到地上，為保證維修質(zhì)量，最好用該公司同型號(hào)及編碼的正規(guī)器件代換。