單 萍 ，張俊勇

(1.江西省工業(yè)和信息化委員會信息中心，330046，南昌；2.江西省分析測試研究所，330029，南昌)

CS-2008紅外碳硫分析儀測量原理及維護調(diào)節(jié)方法

單 萍1，張俊勇2

(1.江西省工業(yè)和信息化委員會信息中心，330046，南昌；2.江西省分析測試研究所，330029，南昌)

北京納克分析儀器有限公司(NCS)生產(chǎn)的CS-2008紅外碳硫分析儀，可以快速地分析鋼、鑄鐵、合金、礦石、玻璃等固體材料及某些高分子有機液體材料中的碳和硫。為了保持儀器良好的性能，必須經(jīng)常對儀器進行維護調(diào)節(jié)。簡要介紹了儀器的基本組成及測量原理，詳細介紹了儀器調(diào)節(jié)和氣路維護的方法步驟。

碳硫；原理；調(diào)節(jié)；氣路

1 儀器組成及測量原理

CS-2008紅外碳硫分析儀使用最新的燃燒技術(shù)，可以快速地分析鋼、鑄鐵、合金、礦石、玻璃等固體材料及某些高分子有機液體材料中的碳和硫。儀器主要由氣路控制系統(tǒng)、高頻燃燒爐、紅外檢測器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等組成，如圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖所示。樣品和助溶劑放置在陶瓷坩堝內(nèi)，在高頻爐內(nèi)通氧氣燃燒，碳和硫分別生成CO2、SO2析出，通過紅外線吸收方法測得燃燒氣體中的CO2、SO2濃度，計算出樣品中的碳含量和硫含量。由紅外檢測器得到的輸出信號，對應(yīng)于CO2、SO2的濃度，是非線性的，分析時需要進行線性化校正。氧氣既是燃燒時的反應(yīng)氣，也是載氣，流量的穩(wěn)定是準確測定的關(guān)鍵條件。同時，燃燒過程產(chǎn)生的粉塵容易吸附CO2、SO2，粉塵過濾器也是系統(tǒng)中的重要部件，CS-2008自動清掃燃燒管和粉塵過濾器并對粉塵過濾器進行加熱、合適時機的反吹，是保證分析準確度的必要措施。另外，水對紅外線的吸收，會對硫的測定產(chǎn)生影響，爐后的吸水劑是用來避免這個影響的，也同樣重要[1]。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 儀器調(diào)節(jié)

2.1氣流控制器的調(diào)節(jié)

CS-2008采用電子式流量控制系統(tǒng)，通過FC-11流量控制電路板上PR1電位器調(diào)節(jié)氣流流量到3 L/min左右。在分析儀流量計上觀察流量，直到調(diào)節(jié)達到這個值為止。流量傳感器的輸出連接到FC-11板的TP9、TP10測量點上，流量3 L/min時，該兩點之間電壓約20 mV。在FC-11板上能夠測量到氣流調(diào)節(jié)閥上的電壓降，在流量穩(wěn)定在3 L/min時，它應(yīng)該在15～20 V之間。

2.2壓力開關(guān)調(diào)節(jié)

儀器內(nèi)部裝有3個壓力開關(guān)，分別用來監(jiān)測氧氣入口壓力、動力氣(調(diào)節(jié)閥后)壓力和高頻爐爐后氧氣壓力。這些壓力開關(guān)分別調(diào)節(jié)到：氧氣入口壓力0.2 Mpa，動力氣壓力0.18 Mpa，高頻爐爐后壓力0.10 MPa。這些壓力開關(guān)的電源線連接到儀器的接口板上，如果這個檢測點壓力達到設(shè)定的壓力時，壓力開關(guān)上的發(fā)光二極管應(yīng)該點亮，否則，可以調(diào)節(jié)壓力開關(guān)上的調(diào)節(jié)點，將其調(diào)亮。調(diào)節(jié)時，動力氣壓力開關(guān)上的壓力可以通過觀察調(diào)節(jié)閥上的壓力表來判斷；氧氣入口壓力可以通過觀察氧氣表上的二次表壓力來判斷；高頻爐爐后的氧氣壓力可以通過觀察爐前氧氣減壓閥上的壓力表來判斷，必要時，可調(diào)節(jié)減壓閥的輸出壓力，注意這個減壓閥的輸出壓力應(yīng)保持在0.15 MPa以上，調(diào)節(jié)后應(yīng)及時復(fù)位。

2.3紅外基線的控制與調(diào)節(jié)

紅外池的基線可以由計算機自動調(diào)整到零。啟動NCS-CS軟件，點擊“設(shè)備”菜單，在下拉菜單中點擊“調(diào)節(jié)基線”，直至零點水平在-0.10～0.10 V之間。如果計算機自動調(diào)零達不到上述水平，可以通過計算機檢查自動調(diào)零的調(diào)節(jié)范圍，然后通過紅外主板上的電位器和紅外池的前置放大板上的電位器調(diào)節(jié)。這調(diào)節(jié)以有載氣流動時為宜，每個測量通道的預(yù)放大信號分別連接到紅外主板IR11的插座(1/2/3/4)上，對應(yīng)每個插座各有一個電位器(P1、P2、P3、P4)，用來作這些通道的零點精細調(diào)節(jié)。每個碳、硫和低通道的預(yù)放大器也各有一個調(diào)節(jié)電位器。調(diào)節(jié)預(yù)放大器上的電位器，使紅外主板IR11每個測量通道測試點TP上的電位調(diào)節(jié)到交流1～1.5 V(測量范圍2 V)。通過計算機檢查各個測量通道的自動調(diào)零曲線； 調(diào)節(jié)紅外主板IR11上對應(yīng)的電位器(P1、P2、P3、P4),使調(diào)零范圍能夠達到最大值，正、負方向大致相同。

2.4紅外池溫度調(diào)節(jié)

溫控板TC-01上有2個發(fā)光二極管LED，右側(cè)的發(fā)光二極管LED2顯示紅外檢測器的溫度是否達到設(shè)定值，達到設(shè)定值時，LED2應(yīng)該長時間點亮，溫度沒達到時，LED2應(yīng)該閃爍。左側(cè)發(fā)光二極管LED1顯示的是紅外檢測器加熱元件的上電情況。如果LED2常滅，則順時針調(diào)TC-01板上的P1電位器，提高溫度設(shè)定點；如果LED2常亮，則反時針調(diào)P1電位器，降低溫度設(shè)定點。這項調(diào)節(jié)最好在分析儀及紅外池工作至少1 h后進行[2]。

2.5動力氣系統(tǒng)調(diào)節(jié)

檢查動力氣減壓閥壓力表上的壓力是否在0.15～0.18 MPa之間，啟動NCS-CS軟件，按“開關(guān)爐”按鈕，升、降爐子，調(diào)節(jié)排氣速度調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)爐子上升、下降速度，使它在合理范圍內(nèi)，通常上升、下降的時間以2 s為宜。

2.6減壓閥調(diào)節(jié)

在分析氣路中有2個減壓閥，安裝在儀器內(nèi)部的隔板上，如圖2系統(tǒng)氣閥圖所示。右側(cè)的一個為高頻爐爐前的減壓閥，在有3 L/min的氣流輸出時，出口壓力需要調(diào)節(jié)到0.15 MPa。分析停止、沒有氣流時，壓力表的顯示值會稍微大一些。左側(cè)的減壓閥裝在流量調(diào)節(jié)閥前，在有氣流輸出時，它的出口氣體壓力應(yīng)該是0.05 MPa，在流量調(diào)節(jié)閥關(guān)閉時，這個表的顯示值會稍微變大一些。調(diào)節(jié)時，應(yīng)該在有氣流流過時調(diào)節(jié)。拔出并且旋轉(zhuǎn)穩(wěn)壓閥的旋鈕，到壓力表指示正確的壓力值即可。

3 氣路維護檢漏

由于儀器管路及氣閥比較多，儀器使用時間長久后，有時會發(fā)生氣體泄漏情況，學(xué)會掌握正確的檢漏方法尤其重要。在啟動NCS-CS軟件和打開氧氣和動力氣后，可進行分段檢漏。點擊“設(shè)備”，在其下拉菜單中，點擊調(diào)試，點擊“debugmode”前的小窗口；點擊“總氧氣”，使其由off變?yōu)閛n,總氧氣閥將打開，氧氣將充滿從總氧氣閥至閥島進口的這部分系統(tǒng)，包括氧氣凈化管和爐前的減壓閥。在爐前的減壓閥上的壓力表上將顯示由這減壓閥調(diào)節(jié)的氧氣壓力。隨即，點擊“總氧氣”，使其由on變?yōu)閛ff，這時，總氧氣閥關(guān)閉，如果這個爐前減壓閥上的壓力能長時間保持不變，則表明這部分系統(tǒng)不漏氣。點擊“升爐”使爐子關(guān)閉(從“升爐off” 變?yōu)椤吧隣ton”)，使“總氧氣”成為“總氧氣on”，點擊“爐室”使之由off變?yōu)閛n。隨后，點擊“總氧氣”關(guān)閉總氧氣閥。觀察爐前減壓閥壓力表，如果壓力能長時間保持穩(wěn)定，則檢漏實驗完成，包含爐室的氣路系統(tǒng)正常；如果該壓力表壓力下降，則需要順著爐子的入口系統(tǒng)檢漏，如圖3氣路流程圖所示。

圖2 系統(tǒng)氣閥圖

圖3 氣路流程圖

爐子入口系統(tǒng)檢漏：進行上述檢查后，檢查入口管子和閥島之間的漏氣，包括閥島上爐室出口和氧槍出口。爐子的檢漏：進行上述操作后，關(guān)閉爐子，壓緊爐子出口的管子，觀察爐前減壓閥壓力表，如果壓力下降，則爐子漏氣。檢查O型環(huán)是否臟或有缺陷；檢查燃燒管是否斷或破裂。如果這壓力保持穩(wěn)定，則爐子不漏氣。爐子出口系統(tǒng)檢漏：檢查爐子出口至凈化管的管子和接頭；檢查凈化管的密封是否正常；檢查凈化管的出口至閥島之間的管子和接頭是否正常。閥島到流量調(diào)節(jié)閥(包括爐后減壓閥)之間的檢漏：在爐子系統(tǒng)檢漏正常后，在爐子關(guān)閉的情況下，開“總氧氣”、“爐室”或“氧槍”后，點擊“爐后”，使“爐后”由off變?yōu)閛n；點擊“旁路”使之由off變?yōu)閛n。隨即，關(guān)閉總氧氣。觀察爐前的減壓閥的壓力表，若壓力能長時間保持穩(wěn)定，則閥島至流量調(diào)節(jié)閥之間不漏氣；如果壓力表指示下降，則需從閥島的出口、爐后減壓閥入口、爐后減壓閥出口作系統(tǒng)檢漏。流量調(diào)節(jié)閥后的檢漏：在完成上述檢漏工作后，在爐子關(guān)閉的情況下，開“總氧氣”、“爐室”或“氧槍”、“爐后”后，點擊“旁路”使之由on變?yōu)閛ff。這時流量計上應(yīng)該有流量顯示。卡注流量調(diào)節(jié)閥以后的管子。隨即，關(guān)閉總氧氣。觀察爐后的減壓閥的壓力表，若壓力能長時間保持穩(wěn)定，則從流量調(diào)節(jié)閥到被卡的管子不漏氣。依次后移，可以檢查紅外機箱到流量計的全部系統(tǒng)。這部分壓力比較低，通常不容易漏氣。由于紅外池鏡片的耐壓不高，需要檢查時，最好將爐后減壓閥的出口壓力調(diào)節(jié)到0.01 MPa左右[3]。

4 結(jié)束語

本文介紹了CS-2008紅外碳硫分析儀系統(tǒng)組成、工作原理、儀器調(diào)節(jié)及氣路維護檢漏方法，有助于提高儀器性能和使用壽命，對儀器操作維護人員具有一定的借鑒作用。

[1]CS-2008操作維修手冊[Z].

[2]張長均,王蓬,張之果.影響高頻紅外碳硫儀分析結(jié)果穩(wěn)定性因素的探討[J].冶金分析,2006,26(6):90-91.

[3]王艷.LECO CS600型高頻紅外碳硫儀常見故障的檢修[J].分析儀器,2007(4):62-64.

CS-2008InfraredCarbonandSulfurAnalyzerMeasurementPrincipleandMaintenanceRegulatingMethod

SHAN Ping1，ZHANG Junyong2

(1.Jiangxi Provincial Industry and Information Committee Information Center,330046,Nanchang,PRC；2.Jiangxi Institute of Analysis and Testing,330029,Nanchang,PRC)

CS-2008 infrared carbon and sulfur analyzer made in BeiJing NCS company.It can quickly analyze the carbon and sulfur in steel,cast iron,alloy,ore,glass and other solid materials and some organic polymer in the liquid material.In order to maintain the instrument for optimum performance,it is often needed to maintain regulating the instrument. In this paper,the basic structure and measurement principle of the instrument were briefly introduced,and the procedures for regulating and gas circuit maintenance were given detailed introduction.

CS;principle;regulating;gas circuit

2014-04-23;

2014-05-29

單 萍(1967-)，女，江西九江人，高級工程師，主要從事信息化及相關(guān)方面工作。

10.13990/j.issn1001-3679.2014.04.020

O657.33

A

1001-3679(2014)04-0506-03