热导式气体分析仪

在线分析仪表热导式气体分析仪热导式气体分析仪的检测原理•热导式气体分析仪是通过测量混合气体热导率的变化量来实现被测组分浓度测量的。•什么是热导率？表示物质的导热能力。•什么是热传导？同一物体各部分之间或相互接触的两物体之间，如果存在温差，则热量就会从高温部位传递到低温部位，最终使温度趋向平衡，这种热量交换现象叫热传导。热导式气体分析仪的检测原理•相对热导率：气体热导率的绝对值很小，而且基本在同一数量级内，彼此相差并不悬殊，因此工程上通常用相对热导率来表示。即：各种气体的热导率与相同条件下空气热导率的比值。•各种气体在0℃时的热导率和相对热导率（见下图）•可以看出：H2的热导率远远大于背景气中各组分的热导率。热导式气体分析仪的检测原理•气体名称热导率λ0相对热导率λ0/λA0•空气5.831.000•氢H241.607.150•氦He34.805.910•氮N25.810.996•氧O25.891.013•氖Ne11.101.900•氩Ar3.980.684•氪Kr2.120.363•氯Cl21.880.328•氨NH335.200.890•一氧化碳CO5.630.960•二氧化碳CO23.500.605•二氧化硫SO22.400.350•硫化氢H2S3.140.538•二硫化碳C2S3.700.285•甲烷CH47.121.250•乙烷C2H64.360.750•乙烯C2H64.190.720•乙炔C2H24.530.777单位：（cal/cm•s•℃*10-5）热导式气体分析仪的检测原理•待测混合气体必须满足哪些条件，才能用热导式分析仪进行分析？•设各组分的体积分数分别为C1、C2、C3、…、Cn，热导率分别为λ1、λ2、λ3、…、λn，待测组分的含量和热导率为C1、λ1。则必须满足以下两个条件，才能用热导式分析仪进行测量。•（1）背景气各组分的热导率必须近视相等或十分接近。即λ1≈λ2≈λ3≈…≈λn•（2）待测组分的热导率与背景气组分的热导率有明显差异，且越大越好，即λ1≥λ2或λ1≤λ2热导式气体分析仪的检测原理ni1•满足上述两个条件时：λ=（λiCi）=λ1C1+λ2C2+λ3C3+…+λnCn≈λ1C1+λ2(1-C1)可得C1=（λ-λ2）/（λ1-λ2）上式说明，测得混合气体的热导率λ，就可以求得待测组分的含量C1。热导式气体分析仪的检测原理•热导式气体分析仪是通过测量混合气体热导率的变化量来实现被测组分浓度测量的。由于气体的热导率很小，变化量更小，所以很难用直接方法准确测量出来。工业上多采用间接的方法，即通过热导检测器（又称热导池），把混合气体热导率的变化转化为热敏元件电阻的变化，电阻值的变化是比较容易精确测量出来的。热导式气体分析仪的检测原理热导检测器测量包括一个电加热丝，（当有恒定电流流过加热丝加热时，在加热电流、热导池散热、采样气体流速保持恒定的条件下），该电热丝的冷却速度与流过热导池采样气体的种类有关，（即电加热丝的平衡温度取决于流过气体的导热系数）。热导池工作原理示意图•把一根电阻率较大的而且温度系数也较大的电阻丝，张紧悬吊在一个导热性能良好的圆筒形金属壳体的中心，在壳体的两端有气体的进出口，圆筒内充满待测气体，电阻丝上通以恒定的电流加热。绝缘子电阻丝样气热导式气体分析仪的检测原理由于电阻丝通过的电流是恒定的，电阻上单位时间内所产生的热量也是定值。当待测样品气体以缓慢的速度通过池室时，电阻丝上的热量将会由气体以热传导的方式传给池壁。当热平衡时，电阻丝的温度就会稳定在某一个数值上，这个平衡温度决定了电阻丝的阻值。如果混合气体中待测组分的浓度发生变化，混合气体中待测组分的浓度发生变化，混合气体的热导率也随之变化，气体的导热速率和电阻丝的平衡温度也将随之变化，最终导致电阻丝的阻值产生相应变化，从而实现了气体热导率与电阻丝阻值之间变化量的转换。热导式气体分析仪的检测原理•热导检测器还包括内、外两个圆柱形的热导池。内热导池上有两个横向通道，每个通道都装有两个热导检测装置。一个通道走采样气体，另一个通道走参比气或者密封。外热导池上设有一个可以改变响应时间的旁路机构，其可以实现响应时间与采样流速的调节，即热导池可以设置成对气体流速的最快响应，也可以设置成对气体流速的最慢响应。具体实现是通过调整旁路机构，即调整内、外热导池的相对位置来实现的。热导式分析仪调校注意事项（1）分析仪器必须预热至热稳定。（2）标准气中的背景气体热导率要与实际被分析气体的背景气体热导率相一致，否则要修正。（3）标准气流速要等于工作时被分析气体的流速。（4）要准确校准时，需多校几点。热导式分析仪调校注意事项零点气：待测组分浓度等于或略高于量程下限，并且其背景气组分应与工艺气中背景气组分性质相同或接近。量程气：待测组分浓度等于满量程的90%或接近工艺控制指标浓度，而且其背景气组分应与工艺样气中背景气组分性质相同或接近。零点与量程的标定•零点与量程的标定•①切换样气阀，通入零点气。•②按FUNCTION键，出现0-1or0-2即：通道1零点标定或通道2零点标定。•③按ENTER键，系统将提示用户输入密码。利用INPUT-CONTROL键，输入正确的密码1，并按ENTER键。如下的代码将出现在显示屏上：•0-1。•等待一段时间，至少是输入的吹扫时间和t90时间，然后按ENTER键，屏幕将显示标定前的测量零点。•④如果测量零点与标定零点相同，则不需要进行调零操作。可通过FUNCTION键，选择下一步的操作。•⑤如果测量零点与标定零点不同，按ENTER键，屏幕将显示实际零点。•要执行零点标定，再按一次ENTER键。在调零结束后，屏幕将显示标定后的实际零点。•⑥要退出标定模式，按FOUNCTION键。•零点与量程的标定•量程标定•①切换阀，通入量程气。•②按FUNCTION键，出现：S-1orS-2.•(通道1量程标定或通道2量程标定)•③如用户还没有输入密码，按ENTER键后，输入正确的密码。显示画面将出现标定前实际量程的上限值。•等待一段时间，至少是输入的吹扫时间和t90时间，然后按ENTER键，屏幕将显示标定量程气的数值)如有必要，利用INPUT-CONTROL键，输入钢瓶上厂商说明测试气体数值，然后，按ENTER键。屏幕将显示如下画面：(Theactualmeasuringvalue)(实际量程上限值)•④如果实际值与标定值相吻合，则无需进行量程校正，可通过FOUNCTION键，直接选定下一项操作。•⑤如果实际值与标称值不同，按ENTER键，进行量程标定。在量程标定结束后，屏幕将显示如下的画面：(Theactualmeasuringvalue)(标定后的量程上限值)•⑥要退出标定模式，按FUNCTION键。•将阀切回测量状态。常见故障及处理方法1.样气流量低或完全无流量。主要原因是样气采样管路堵塞，气路不畅通。先将管路上的过滤器清理干净，如仍然无流量，则需要分段检查整条气路，查出堵塞的地方。将采样阀关闭后，断开变送器，用压缩空气或氮气进行反吹数次，最后将管路复位。2.零点或量程发生漂移，使指示偏差大。按照校表步骤，效验零点和量程。