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激光氣體現(xiàn)場(chǎng)在線分析儀技術(shù)與產(chǎn)品應(yīng)用
2015-09-05
現(xiàn)場(chǎng)在線氣體分析測(cè)量也是復(fù)雜工業(yè)過(guò)程和排放最重要的領(lǐng)域之一。特別是用戶對(duì)低含量和高精度氣體分析測(cè)量的需要，也要求氣體分析儀制造商采用更新、更先進(jìn)的技術(shù)。
滿足此需要是挪威納斯克公司開(kāi)發(fā)激光氣體現(xiàn)場(chǎng)在線分析儀的主要目的。納斯克公司能提供基于獨(dú)特技術(shù)、比傳統(tǒng)氣體分析產(chǎn)品更具優(yōu)越性能的一系列激光氣體現(xiàn)場(chǎng)在線分析儀。
激光氣體現(xiàn)場(chǎng)在線分析儀開(kāi)創(chuàng)了工業(yè)過(guò)程和排放氣體測(cè)量新領(lǐng)域。通過(guò)先進(jìn)的固態(tài)二極管激光技術(shù)、光學(xué)解決方案、光譜學(xué)和堅(jiān)固的工業(yè)設(shè)計(jì)等獨(dú)特技術(shù)，激光氣體現(xiàn)場(chǎng)在線分析儀能工作在無(wú)來(lái)自其它氣體交叉干擾影響情況下。過(guò)程壓力可達(dá)5 bar，溫度超過(guò)1600℃。
測(cè)量原理
激光氣體現(xiàn)場(chǎng)在線分析儀是光學(xué)儀器，從溫度穩(wěn)定、單模二極管激光器發(fā)射激光到發(fā)射器直徑方向相對(duì)的接收器上。二極管激光器工作在室溫附近。
傳統(tǒng)在線（on-line）分析儀如紅外（IR）在線分析儀通常受來(lái)自其它氣體成分（包括粉塵、水分背景成分等）交叉干擾影響，此問(wèn)題在探測(cè)含量很低時(shí)，顯得越來(lái)越嚴(yán)重。對(duì)照采用寬帶光譜過(guò)濾的傳統(tǒng)IR紅外在線分析儀，激光氣體現(xiàn)場(chǎng)在線分析儀采用在近紅外光譜范圍內(nèi)的單線光譜技術(shù)。
單線光譜測(cè)量技術(shù)基于在近紅外區(qū)域內(nèi)對(duì)被測(cè)氣體單吸收線的挑選。通過(guò)對(duì)所選吸收線光譜分析，使得在所選吸收線波長(zhǎng)內(nèi)無(wú)其它氣體的吸收線（無(wú)交叉吸收干涉）。然后，通過(guò)調(diào)節(jié)二極管激光器溫度和驅(qū)動(dòng)電流，將二極管激光器頻率調(diào)整對(duì)應(yīng)到氣體的單吸收線。激光光譜寬度相應(yīng)調(diào)整到比被測(cè)氣體單吸收線光譜寬度更窄。通過(guò)改變二極管激光器的電流，包含單吸收線的激光波長(zhǎng)被掃描發(fā)射出來(lái)。
在激光掃描發(fā)射期間，作為波長(zhǎng)的一個(gè)特性，接收單元探測(cè)到的光強(qiáng)度將發(fā)生變化，且此變化僅僅是來(lái)自于激光器與接收器之間光通道內(nèi)被測(cè)氣體分子對(duì)光線的吸收。探測(cè)到的單吸收線的形狀和尺寸，用來(lái)計(jì)算發(fā)射器和接收器之間的氣體含量。其它氣體的吸收線不會(huì)出現(xiàn)在所選波長(zhǎng)范圍內(nèi)，因此不會(huì)對(duì)單吸收線產(chǎn)生干擾，從而影響氣體含量測(cè)量。
激光氣體現(xiàn)場(chǎng)在線分析儀不受過(guò)程氣體中分水、粉塵或視窗上污染物等吸收影響，這是由于氣體含量的計(jì)算是基于獨(dú)特單吸收線尺寸和形狀，因此實(shí)現(xiàn)了更可靠的測(cè)量，并減少了維護(hù)的需要。
安裝
由于其小而堅(jiān)固的機(jī)械單元，激光氣體現(xiàn)場(chǎng)在線分析儀很容易安裝。由三個(gè)基本單元組成：
發(fā)射單元，帶吹掃、調(diào)整機(jī)構(gòu)、DN50安裝
接收單元，帶吹掃、調(diào)整和標(biāo)定機(jī)構(gòu)、DN50安裝
電子單元，帶顯示器
發(fā)射和接收單元通過(guò)自身法蘭直接裝配到焊接在管道或煙道上的DN50/PN10或PN16法蘭上，也可在它們之間插入帶法蘭閥門（推薦球閥）。安裝時(shí)需聯(lián)一臺(tái)PC電腦到分析儀電子單元上，運(yùn)行服務(wù)軟件來(lái)進(jìn)行。
光學(xué)視窗、不銹鋼法蘭和吹掃機(jī)構(gòu)建立了過(guò)程氣體和分析儀的接口。為了防止粉塵和其它污染物在視窗上的聚集，需用干且無(wú)油壓縮空氣、氣體（一般為氮?dú)猓┗蝻L(fēng)扇連續(xù)吹掃。
分析儀的調(diào)整通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)射器和接收器的法蘭來(lái)進(jìn)行。防止在安裝和維護(hù)時(shí)過(guò)程氣體泄露的閥（推薦球閥）可安裝在過(guò)程氣體和法蘭之間，這些閥也保護(hù)了視窗。
維護(hù)
堅(jiān)固的工業(yè)設(shè)計(jì)和連續(xù)吹掃，使得激光氣體現(xiàn)場(chǎng)在線分析儀維護(hù)非常容易、維護(hù)工作量相當(dāng)少（幾乎接近于免維護(hù)）。由于無(wú)運(yùn)動(dòng)部件在儀器中，因此預(yù)防性維護(hù)有限到只需目測(cè)檢查和清潔光學(xué)視窗。經(jīng)驗(yàn)顯示維護(hù)周期通常超過(guò)三個(gè)月且簡(jiǎn)單到只需清潔光學(xué)視窗。由于關(guān)鍵的參數(shù)已被內(nèi)部檢測(cè)，若需在推薦的維護(hù)周期以外進(jìn)行維護(hù)，儀器會(huì)給出提醒。
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