热导式分析仪原理及典型故障处理分析.pdf

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1、化工洎动化及仪表第40卷仪原理及典型故障处理分析吴华锋(沧州渤海石化工程有限公司，河北i仓_髑061000)摘要介绍热导式分析杖在实际应用^申依据工作原理进行故障分析争解决的办法。关键词热导式分析仪磔簋故障分析中圈分类号TH89，文献标识码B文章鳙雩1000二3932(2013)01-0128-：03热导式气体分析仪是也种使用最早的物理式气体分析仪，用于分析气体混洽物中韵某个组分的含量。卣于其结构简单、工作稳定、体积小等优点，在生产中得以广泛应用。；主要用于分析混合气体中的H：、CO：,SO：、Ar、NH3等气体的含量，应用最广的是热导式氢分析仪。1热导式分析测量原理由传热学可翎，

2、各种气体都具有一定的导热能力，但程度不同，通常用热导率A来表示。热导率A越大则导热性能越好，其值的大小与物质的组分、结构、密度、温度及压力等有关。一般情况下，热导式气体分析仪最i墅宣分析导热系数相差甚大的二元混合物中某一组分。如果测量多种气体混合物中某一组分时，则希望其余组分的导热系数相丽或十分接近，这样可以将它们看做一个组分来对待，否则要在预处理系统中将干扰组分尽可能去除j、一一热导式气体分析仪检测部分-般翔惠斯顿电桥作为热导传感器也称为热导池，熟鬻原理如图1所示‘1‘。图l煞导池原理图1中tRl’、R3作为参钝静内部封装参比气，而R2、R4作为测量臂流过样品气，通常情况下为保证

3、澍量受敏及精度，热导池较多采用对流扩散式结构。有时为了减少干扰提高测量精度，参比臂也有选择流动参比气，目的是使测量臂通过对流和辐射作用散失的热量与参比臂基本相同，削弱样品和环境的温度对测量结果的影响。同时整个热导池保持恒温湿度在55—60。C，温控精度可达到±0．10℃以上，有的可达戤车0。030c。2热导式分析仪的特点及局限+。热导式气体分析仪是一种选择性较差的分析仪器，即使在设计制造中采取了种种措施又规定了使用条件，在一定程度上抑制或削弱了某些干扰因素的影响，但其基本误差都在±2％左右。究其原因，I主要是由于背景气复杂多元的组分对样气导热性能产生不同程度的影响，造成分析结果的误

4、蓑增大。热导式分析仪的测量误差由基本误差和附加误差两部分组成。基本误差是由其测量原理、结构特点、各环节的信号转换精度及显示仪表精度等条件决定的，即分析仪在规定条件下工作时产生的误差；附加误差是由于对仪器的调整、使用不当或外界条件变化带来的误差。能够引起附加误差的主要因素有校验标准气的组成和精度、干扰组分、灰尘和液滴的存在，样气压力、流量、温度的变化，热导池恒温温控及电桥电源等¨1。现场应用中热导式分析仪故障韵主要因素是热导池。温控系统和预处理系统。3典型篙良障热导式分析仅的典型故障有：a．无测量输出，原因是电源方面故障、输出板故障。b。指示误差较大，原因是校验操作不当，稳收稿日期：

5、2012．10-04第1期吴华锋．热导式分析仪原理及典型故障处理分析定时闻不足i标准气中背景维分与被溅气体中背景组分不一致；导致热导率不■致；样气中干扰组分含量过大；气路污染、堵塞或有液滴存在，如微压测量使用负压描吸时管路密封不严也会造成指示误差较大。c。漂移严重，、原因是温控系统不正常、样品流量不稳定或热导池被污染。d．热导池不能开温，原因是加热丝开路或温控元件故障。4实例分析及解决过程、一4。1实例1干气制氢装置Teledyne238’型热导式氢分析仪指示超程校验无反应的分析及解决过程为：a．分析仪开盖检查，各端子接线牢固，所有焊点无开焊，零点和量程旋转电位器电阻变化正常，电路

6、板插槽无氧化腐蚀痕迹，需进行进一步检查。b．检查测量池恒温箱外盖无明显温热感觉，与环境温度相差不大；由于产品氢纯度分析仪采用热导式分析原理，且Teledyne238型热导分析仪要求测量i1鹜恒温在600C，当样品气通过恒温电桥测量臂时，均于氢气纯度的不同将造成澍量臂热敏电阻阻值的变化，使得电桥失衡从而输出与浓度变化同步的电位差。当凋量池处于常温下时，由于标气温度与环境温度相同，即使通入不同浓度的标准气，热敏电阻的变化也很小，造成分析仪无法分辨。而且由于电桥电位基本平衡，因此分析仪氢气纯度指示一直超程。c．测量加热丝电阻为1．01kQ，池温电阻11．60kfl，经过与其他同型号运行正

7、常的热导氢分析仪进行数据测量比对，基本相同。c1．检查温控电路板，发现电路板焊接面呈不正常不规则的焦黑色，分析应是有元件长期使用后的老化短路造成的高温造成的。更换温控电路板，通电试验，加热正常。e．通入标准气校验，分析仪仍然无变化，试验给测量臂通人空气，分析仪指示仍然不变。进一步对测量池廨侉检查，测毒参考臂和测量臂电阻均为281"1，符合惠斯顿电桥平衡要求。考虑到该分析仪使用接近9年，样品中携带的杂质可能粘附在热导丝上，造成测量能力下降，因此更换新热导池。组装热导池并