CS-2008红外碳硫分析仪测量原理及维护调节方法

单 萍 ，张俊勇

(1.江西省工业和信息化委员会信息中心，330046，南昌；2.江西省分析测试研究所，330029，南昌)

CS-2008红外碳硫分析仪测量原理及维护调节方法

单 萍1，张俊勇2

(1.江西省工业和信息化委员会信息中心，330046，南昌；2.江西省分析测试研究所，330029，南昌)

北京纳克分析仪器有限公司(NCS)生产的CS-2008红外碳硫分析仪，可以快速地分析钢、铸铁、合金、矿石、玻璃等固体材料及某些高分子有机液体材料中的碳和硫。为了保持仪器良好的性能，必须经常对仪器进行维护调节。简要介绍了仪器的基本组成及测量原理，详细介绍了仪器调节和气路维护的方法步骤。

碳硫；原理；调节；气路

1 仪器组成及测量原理

CS-2008红外碳硫分析仪使用最新的燃烧技术，可以快速地分析钢、铸铁、合金、矿石、玻璃等固体材料及某些高分子有机液体材料中的碳和硫。仪器主要由气路控制系统、高频燃烧炉、红外检测器和数据处理系统等组成，如图1系统结构图所示。样品和助溶剂放置在陶瓷坩埚内，在高频炉内通氧气燃烧，碳和硫分别生成CO2、SO2析出，通过红外线吸收方法测得燃烧气体中的CO2、SO2浓度，计算出样品中的碳含量和硫含量。由红外检测器得到的输出信号，对应于CO2、SO2的浓度，是非线性的，分析时需要进行线性化校正。氧气既是燃烧时的反应气，也是载气，流量的稳定是准确测定的关键条件。同时，燃烧过程产生的粉尘容易吸附CO2、SO2，粉尘过滤器也是系统中的重要部件，CS-2008自动清扫燃烧管和粉尘过滤器并对粉尘过滤器进行加热、合适时机的反吹，是保证分析准确度的必要措施。另外，水对红外线的吸收，会对硫的测定产生影响，炉后的吸水剂是用来避免这个影响的，也同样重要[1]。

图1 系统结构图

2 仪器调节

2.1气流控制器的调节

CS-2008采用电子式流量控制系统，通过FC-11流量控制电路板上PR1电位器调节气流流量到3 L/min左右。在分析仪流量计上观察流量，直到调节达到这个值为止。流量传感器的输出连接到FC-11板的TP9、TP10测量点上，流量3 L/min时，该两点之间电压约20 mV。在FC-11板上能够测量到气流调节阀上的电压降，在流量稳定在3 L/min时，它应该在15～20 V之间。

2.2压力开关调节

仪器内部装有3个压力开关，分别用来监测氧气入口压力、动力气(调节阀后)压力和高频炉炉后氧气压力。这些压力开关分别调节到：氧气入口压力0.2 Mpa，动力气压力0.18 Mpa，高频炉炉后压力0.10 MPa。这些压力开关的电源线连接到仪器的接口板上，如果这个检测点压力达到设定的压力时，压力开关上的发光二极管应该点亮，否则，可以调节压力开关上的调节点，将其调亮。调节时，动力气压力开关上的压力可以通过观察调节阀上的压力表来判断；氧气入口压力可以通过观察氧气表上的二次表压力来判断；高频炉炉后的氧气压力可以通过观察炉前氧气减压阀上的压力表来判断，必要时，可调节减压阀的输出压力，注意这个减压阀的输出压力应保持在0.15 MPa以上，调节后应及时复位。

2.3红外基线的控制与调节

红外池的基线可以由计算机自动调整到零。启动NCS-CS软件，点击“设备”菜单，在下拉菜单中点击“调节基线”，直至零点水平在-0.10～0.10 V之间。如果计算机自动调零达不到上述水平，可以通过计算机检查自动调零的调节范围，然后通过红外主板上的电位器和红外池的前置放大板上的电位器调节。这调节以有载气流动时为宜，每个测量通道的预放大信号分别连接到红外主板IR11的插座(1/2/3/4)上，对应每个插座各有一个电位器(P1、P2、P3、P4)，用来作这些通道的零点精细调节。每个碳、硫和低通道的预放大器也各有一个调节电位器。调节预放大器上的电位器，使红外主板IR11每个测量通道测试点TP上的电位调节到交流1～1.5 V(测量范围2 V)。通过计算机检查各个测量通道的自动调零曲线； 调节红外主板IR11上对应的电位器(P1、P2、P3、P4),使调零范围能够达到最大值，正、负方向大致相同。

2.4红外池温度调节

温控板TC-01上有2个发光二极管LED，右侧的发光二极管LED2显示红外检测器的温度是否达到设定值，达到设定值时，LED2应该长时间点亮，温度没达到时，LED2应该闪烁。左侧发光二极管LED1显示的是红外检测器加热元件的上电情况。如果LED2常灭，则顺时针调TC-01板上的P1电位器，提高温度设定点；如果LED2常亮，则反时针调P1电位器，降低温度设定点。这项调节最好在分析仪及红外池工作至少1 h后进行[2]。

2.5动力气系统调节

检查动力气减压阀压力表上的压力是否在0.15～0.18 MPa之间，启动NCS-CS软件，按“开关炉”按钮，升、降炉子，调节排气速度调节阀，调节炉子上升、下降速度，使它在合理范围内，通常上升、下降的时间以2 s为宜。

2.6减压阀调节

在分析气路中有2个减压阀，安装在仪器内部的隔板上，如图2系统气阀图所示。右侧的一个为高频炉炉前的减压阀，在有3 L/min的气流输出时，出口压力需要调节到0.15 MPa。分析停止、没有气流时，压力表的显示值会稍微大一些。左侧的减压阀装在流量调节阀前，在有气流输出时，它的出口气体压力应该是0.05 MPa，在流量调节阀关闭时，这个表的显示值会稍微变大一些。调节时，应该在有气流流过时调节。拔出并且旋转稳压阀的旋钮，到压力表指示正确的压力值即可。

3 气路维护检漏

由于仪器管路及气阀比较多，仪器使用时间长久后，有时会发生气体泄漏情况，学会掌握正确的检漏方法尤其重要。在启动NCS-CS软件和打开氧气和动力气后，可进行分段检漏。点击“设备”，在其下拉菜单中，点击调试，点击“debugmode”前的小窗口；点击“总氧气”，使其由off变为on,总氧气阀将打开，氧气将充满从总氧气阀至阀岛进口的这部分系统，包括氧气净化管和炉前的减压阀。在炉前的减压阀上的压力表上将显示由这减压阀调节的氧气压力。随即，点击“总氧气”，使其由on变为off，这时，总氧气阀关闭，如果这个炉前减压阀上的压力能长时间保持不变，则表明这部分系统不漏气。点击“升炉”使炉子关闭(从“升炉off” 变为“升炉on”)，使“总氧气”成为“总氧气on”，点击“炉室”使之由off变为on。随后，点击“总氧气”关闭总氧气阀。观察炉前减压阀压力表，如果压力能长时间保持稳定，则检漏实验完成，包含炉室的气路系统正常；如果该压力表压力下降，则需要顺着炉子的入口系统检漏，如图3气路流程图所示。

图2 系统气阀图

图3 气路流程图

炉子入口系统检漏：进行上述检查后，检查入口管子和阀岛之间的漏气，包括阀岛上炉室出口和氧枪出口。炉子的检漏：进行上述操作后，关闭炉子，压紧炉子出口的管子，观察炉前减压阀压力表，如果压力下降，则炉子漏气。检查O型环是否脏或有缺陷；检查燃烧管是否断或破裂。如果这压力保持稳定，则炉子不漏气。炉子出口系统检漏：检查炉子出口至净化管的管子和接头；检查净化管的密封是否正常；检查净化管的出口至阀岛之间的管子和接头是否正常。阀岛到流量调节阀(包括炉后减压阀)之间的检漏：在炉子系统检漏正常后，在炉子关闭的情况下，开“总氧气”、“炉室”或“氧枪”后，点击“炉后”，使“炉后”由off变为on；点击“旁路”使之由off变为on。随即，关闭总氧气。观察炉前的减压阀的压力表，若压力能长时间保持稳定，则阀岛至流量调节阀之间不漏气；如果压力表指示下降，则需从阀岛的出口、炉后减压阀入口、炉后减压阀出口作系统检漏。流量调节阀后的检漏：在完成上述检漏工作后，在炉子关闭的情况下，开“总氧气”、“炉室”或“氧枪”、“炉后”后，点击“旁路”使之由on变为off。这时流量计上应该有流量显示。卡注流量调节阀以后的管子。随即，关闭总氧气。观察炉后的减压阀的压力表，若压力能长时间保持稳定，则从流量调节阀到被卡的管子不漏气。依次后移，可以检查红外机箱到流量计的全部系统。这部分压力比较低，通常不容易漏气。由于红外池镜片的耐压不高，需要检查时，最好将炉后减压阀的出口压力调节到0.01 MPa左右[3]。

4 结束语

本文介绍了CS-2008红外碳硫分析仪系统组成、工作原理、仪器调节及气路维护检漏方法，有助于提高仪器性能和使用寿命，对仪器操作维护人员具有一定的借鉴作用。

[1]CS-2008操作维修手册[Z].

[2]张长均,王蓬,张之果.影响高频红外碳硫仪分析结果稳定性因素的探讨[J].冶金分析,2006,26(6):90-91.

[3]王艳.LECO CS600型高频红外碳硫仪常见故障的检修[J].分析仪器,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

单 萍(1967-)，女，江西九江人，高级工程师，主要从事信息化及相关方面工作。

10.13990/j.issn1001-3679.2014.04.020

O657.33

A

1001-3679(2014)04-0506-03