氩中微量氮分析仪故障维修
氩中微量氮分析仪故障维修
一、简介
此分析仪表在空分分析小屋内使用，厂家为：
位号：73AIT-005 原理：气体电离电磁感应
二、技术指标
检测器型号：单光束,电磁感应,等离子池,非线性测量
材料: 石英, 单元素. 内部压力不超过10PSIG（69Kpa）
量程：
X1：0-1ppm 分辨率10ppb
X10：0-10ppmx 分辨率0.1ppm
X100：0-100ppm 分辨率1ppm
精确度：≤1％FS
漂移：±1％/天
样品气流量要求：30~150cc/mm
推荐的校验气：零点气：1.0~2.0ppm N2/Ar
终点气：8.0~9.5ppm N2/Ar
注意：校验取决于使用的量程。
流量精确度：0～200cc 时±1％FS
最大入口压力：70PSIG（482KPAG）
最小入口压力：5PSIG（35.5KPAG）（50cc 时）
最佳操作压力：5～10PSIG (35.5~69KPAG)
操作温度：100C～350C
样品气入口的连接：1/8 英寸Swagelok 接头
供电电源：交流电115 伏/50-60Hz 或交流电220 伏/50-60Hz
保险丝：2 个1A、250V 保险丝，F 型，尺寸5Х20mm
注:若电源输入端电压超过2 千伏,由于机器内部变阻器的保护作用,保险丝将会断开
功率：最大35 瓦
响应时间：X10 和X100：75cc 时T90 为20 秒X1：75cc 时T90 为40 秒
三、工作原理
Ar 中微量N2 分析仪用于测量高纯氩气中0～100ppm 的杂质氮.该设备用于高纯气体,不许杂质（如O2、CH4、H2、CO、H2O 等）进入.若有杂质进入,虽不会损坏电离池,但会临时削弱仪表的精确度和稳定性.这时需通入纯净气体,仪表会恢复正常且通常不用再校验.
氩气在背压为大气压的状态下流经石英电离池,该池内充满高频,高强度的电磁场.K2001 采用分光原理,通过频率,强度,校验以及耦合技术和调焦电极来保持等离子区的稳定.电光感应等离子区,等离子区收集充电粒,等离子区由氩气流组成.氩气一旦被电离,将会发出许多条光谱.电子或离子因碰撞产生激发态,气体原子或分子在电场中被电子和离子的动能加速而产生了发光现象.通过滤光片的光被光电二极管检测,并形成电流信号,此电流与氩中氮的含量成比例.光电二极管产生的电流进入一个带低通电流开关的收集器,然后进入有精密浮点程序的前置放大器,最后进入模拟－数字转换器.微处理读取这些数字信号,并通过计算把它换成ppm 数值.微处理器板再把此ppm 值变成模拟的4－20mA 隔离输出,以便传输至远程的PLC,计算机或记录仪.
微处理器还处理用户通过仪表键盘输入的功能键和有效数据.这些数据显示在4×40 字符的显示器上.微处理器还控制流量的PID 调节.
四、仪表的参数查看
1.电源打开,仪表显示主菜单
1分析仪表的主页面
KONTROL ANALYTIK K2001 TRACE N2 ANALYZER
MAIN MENU
F1：configuration F3:diagnostic
F2:calibration F4:run
2主菜单中选择F1 将进入组态菜单,组态菜单提示3 个不同的参数:
（1）.是否使用自动量程功能,选择F1“yes”（是）,仪表将自动在3 个量程内转换(0-1ppm,0-10ppm,0-100ppm),是和否之间的选择通过按F1进行.
注:当您选择自动量程时,量程的选择取决于模拟－数字转换值
2分析仪表的组态菜单
或是ppm 值,取决于使用量程的最大值.
<<CONFIGURATION MENU>> F3:nxt
Automatic ranging? (F1-yes/no):No
Sample flow set point (0-200CC):75
Analog output F2 (hld/tr):Track F4:ret
（2）. 确定样品气流速：通过使用数字键可方便的设定需要的样品气流速值,用“E”键确认该值.流速允许的范围为0～200 之间,流速单位为cc/min.新输入的值为有效值,流速阀会相应的调整.
（3）. 模拟输出模式:按“F2”键,4－20mA 的输出处于“track”或“hold”模式.
Hold 模式:当退出测量模式时,输出信号保持.
Track 模式:在所有模式下输出信号随气体含量的变化而变化.
按“F3”键进入组态菜单的第二页.
<<CONFIGURATION MENU>> Page2
mA failure mode F1 (high/low/off):High
No other options available
F4:ret
（4）. 输出失效模式F1:假如超量程或电离池未工作,可选择4－20mA 的输出为:Low(4mA 以下可输出)，High(高于20mA 可输出),选择“Off”则使4－20mA输出反映信号值.
3.从主页面F2项进入标定菜单
F1（零点气浓度设定）F2(量程气浓度设定）F3(标定）F4（退出）
3标定菜单
需输入零点气和终点气中N2 的ppm 值,推荐的零点气为满量程0～20％之间,终点气为满量程的80～95％之间.例如,量程为10ppm 时零点气为2.0ppmN2,终点气为8.0ppmN2.校验前读数要稳定.
在主菜单,按F2 键,仪表将显示校验主菜单,
<<CALIBRATION MENU>>
F1:zero F2:span
F3:calibrate F4:quit
选择F1,F2 可以分别输入零点校验气的值和终点校验气的值
输入零点气值时的画面：
<<CALIBRATION MENU>>
INPUT ZERO VALUE: F1:OK
ACTUEL VALUE:
VALUE MUST BE IN ppm
输入终点气值时的画面：
<<CALIBRATION MENU>>
INPUT SPAN VALUE: F1:OK
ACTUEL VALUE:
VALUE MUST BE IN ppm
仪表根据输入的终点气值会自动选择合适的量程.当您输入一个值再按“E”键,微处理机将会检查格式并进行评估,使其生效.当一切就绪,输入的值将会显示在测量区,若值被拒绝接受,输入区将被清除,测量值会保持不变.若输入有误,按enter 键重复以上过程.
输入零点气值和终点气值后,选择F3 键则进入校验子菜单.
<<CALIBRATION FACTORS CALAULATION>>
Measure: ppm Sample flow: cc
F1:zeroF2:终点 F4:return
Calibration status:
显示测量值（ppm）和流量（cc）,若仪表是首次使用或更换了校验气,则ppm的显示就毫无意义。
为了更好的校验仪表,校验气瓶上的减压阀和所有管线都必须彻底吹洗.零点气通入仪表10 分钟后,在键盘上选择“F1”,需对零点值再次确认,选择“YES”（是）将出现“PLEASE WAIT”（请稍等）,表明在模拟输出在调整,这则提示视干扰情况停留5～10 秒.稍后,将出现“ZERO DONE”,此时可通入终点气,10 分钟或显示的测量值稳定,在键盘上按“F2”,要求您对终点值再次确认,选择是,会再次出现请稍等字样.当该步骤完成,将显示“SPAN DONE”,在屏幕左方会显示终点气的值.然后再次校零,若有必要,再校一次终点.校验过程完成后,按“F4”返回到校验主菜单,再按“F4”将回到主菜单.
仪表在使用的范围内必须进行校验,下表给出校验气的理想范围.
RANGE ZERO SPAN
0-1ppm 0-0.2 8-0.95*
0-10ppm 0-2.0 8.0-9.5
0-100ppm 0-20 80-95
注1:如果没有好的校验气,可使用动态稀释技术,吹洗一定要仔细.
仪表在校好的量程范围内变得精确,量程不同时,精度就没有这么高.
在校验主菜单中选择“F3”进入校验量程,仪表会根据终点值选择量程.这就是说,如果在X10 时输入终点气值为80ppm,仪表会转换到X100 量程上.因此,在子菜单中按“F1”或“F2”进行零点或终点校验时,必须等到信号稳定.可以在自诊模式下检查电离池数据的变化,当电离池数据稳定时,则退出“自诊菜单”进入“校验菜单”.
当从零点气切换为终点气或反之,校验前要等一段时间直到信号稳定.
4.从主界面F3项进入自诊菜单
4自诊菜单
仪表的自诊功能能看到模拟－数字转换器值的输出和检查4－20mA 输出.
<<DIAGNOSTIC MENU>>
Cell counts: XXXXX Flow counts: XXXX
F2:4-20mAoutput verification F4: Quit
在自诊菜单中将显示电离池和流速数据,这对证实稳定性和电离池补偿非常有用.按“F1：OK”，系统再显示自诊主菜单,按F2 可以手动的控制模拟输出。
<<DIAGNOSTIC MENU>>
Cell counts : XXXXX Flow count : XXXX
Input value (0-100%): F1:OK
输入0～100％之间的整数,然后按“E”键,0 对应4 mA,100 对应20mA,这样容易校验远程监视系统,也可快速检查4－20mA 隔离模块的好坏.
按“F1：OK”,系统再显示自诊主菜单,按“F4”回到主菜单.
注:输出模式的保持或跟踪时对自诊模式有影响,应在组态菜单中设为“hold”（保持）,不然不能自诊.
5.从主界面F4项进入运行画面
<<RUN MODE>>
Measure : XXX ppm Sample flow :XXX cc
System status : OK Scale :0-1 ppm
F4 :quit
该模式显示如下信息:测量值（ppm）,流量值（cc）,系统状态,使用的量程.
4－20mA 输出根据使用的量程变化,如果配有数字输出板,可以在远程显示使用的量程.
如果选择了自动量程,则量程会根据ppm 值变化.如果选择的是手动量程,则必须进行选择,按“1”为0－1ppm,“2”为0－10ppm,“3”为0－100ppm.无论手动还是自动量程,均显示目前使用的量程.样品气的流速总是显示的.一般来说,此值为组态菜单中输入的值.当选择不同的气路或进口气压变化太大时,值可能改变.
进口的压力必须稳定,最好介于5～10PSI 之间.
在运转模式下,通常显示”OK”.下面列举可能会出现的一些信息和它们代表的含义：
OK：没问题
LOW FLOW：仪表的流量低于20cc 时间超过30 秒
CKS：全部检查,储存器有误,仪表不能正常工作,微处理器有故障或重大错误
APS：模拟信号供电不正常
DPS：数字信号供电不正常
STARTING：等离子发生器升压,开机时会显示很短的时间,也有可能为30～45 分钟,这取决于气体的状态和电离池的温度.
通常显示ppm 值时还会有其它信息.若电离池数或是计算的ppm 值在量程中太低,则会显示“Under scale”;太高则会显示“Over scale”;若等离子区被关则会显示“Plasma off”.
若有其它的选项或特定的功能也会显示其信息.
若发现有故障,状态（ST）数字输出继电器将闭合.
注:气体流量低于20cc 超过30 秒后,内部的继电器将会关闭等离子区发生器,并显示相关的信息,当流量恢复正常,发生器再重新开始.
五、启 动
将所有的管线清洁和吹洗后,则可打开仪表后部的电源开关“ON”,显示器显示主菜单.启动时流量的设定为75cc,除非需要快速吹洗,通常流量不需改变.快速吹洗时增加流量到190cc,吹洗设备1～2 个小时.
注：流量控制阀是微型热控阀,电源打开时阀是冷的,气体流过阀大概需要2 分钟,一旦阀变暖,流量将变得稳定.假如设定流量为0cc,一会儿阀将冷却下来.在没有气体通过时不能设置流量高于0cc,否则会烧坏阀,需要替换流量模块.因此,通电前要确认通入了气体.
另外通电前再次确认仪表已用高纯氩气吹洗过,这样仪表能较快的投入使用,更重要的是等离子区内不能通入高含量的杂质.
吹洗以后,就可以根据需要的响应速度和仪表与样品气源间的距离设定旁通流量计.仪表的流量可回到75cc/m.
六、维护和故障检修
1.故障现象：通电后没显示 保险丝或电源线没有接好
故障原因及处理：保险丝或电源线没有接好、接好电源线或更换保险丝保险丝和电源线都接好了，仍没显示、直流电源板故障、LCD 供电电源故障、LCD 显示器损坏、陆续更换每一个模块,直到问题找到显示器亮但没有信号、LCD控制显示器故障、CPU 板故障、对比度电值器改变、陆续更换每一个模块,直到问题找到、重新调整CPU 板上的对比度电位器流量正常，但ppm 读数值为0 或负值、电离池模块故障、A/D 转换器故障、I/O 板故障、更换电离池模块（通知工厂）
更换A/DP.C.B.板更换I/O板。
2.故障现象：没有流量
故障原因及处理：流量阀或流量传感器故障、A/D 转换器故障
更换流量模块、更换A/DP.C.B.板。
3.故障现象：流量不稳定
故障原因及处理：入口压力太低 、增加入口压力直到流、流量模块故障 量稳定、设置流量高于20cc、更换流量模块
4.故障现象：ppm 值在满度上下波动流量在20cc 附近振荡设置流量高于20cc
故障原因及处理：样气中有水蒸气、样气管泄漏、流量不稳定、
出气口有阻力、更换分子筛、检查样气管是否泄漏、检查流量和出气口的压力。