德国MRU公司Vario Plus红外烟气分析仪流量异常故障维修一例

(攀钢集团研究院有限公司，钒钛资源综合利用国家重点实验室，攀枝花 617000)

Vario Plus红外烟气分析仪是德国MRU公司74172NSU-Obereisesheim生产制造的的一种气体分析设备，这款分析仪设计用于半连续自动测量烟气中的气体成分，比如SO2, CO, NO, NO2等[1]。其外观如图1所示。

1 故障表现、检查、分析及处理

1.1 气体流量过大故障报警

1.1.1故障现象

仪器通电后，首先显示仪器型号，电池电压，传感器温度等参数，按“电源键①”开机后，可正常进入自检过程(自动)，然后进行零点校准(自动)，校准完成后(或按ESC以低精度方式提前测量)，开始进入自动测量状态，并显示仪器的主测量菜单，但是紧接着就出现报警信息画面：“Warning! Gas Flow is too high! ”，提示气体流量过大。

图1 Vario Plus红外烟气分析仪外观图

1.1.2检查分析处理

打开设备的左侧面盖板，可以看到该机内部气路结构(图2)，依照气路部分元件和管路连接图(图3)[1]，绘成气路基本结构方框图(图4)。根据气路结构从原理上分析，该机气体流量测量是采用一个压力(差压)传感器，通过测量节流管前后的压力差经过换算最后得出气体流量实际值的，其具体结构见图5。

查阅本机操作手册(Operation Maintenance Instruction)[1]，先从F4进入“扩展菜单”，然后进入第三项“仪器设置”子菜单 (Analyzer settings) 中，再从F4进入“设置流量阀值”项目 (flow limit) 中，这时可以看到，在“Sample gas flow measure”菜单中的气体流量(Current value l/h)值已达1000多！这明显不对，而本机设置的气体流量的上下限分别是：Lower threshold 20L/h，Upper threshold 120L/h。现在这个值已大大超出了上限120L/h的设置，因此肯定会出现报警提示。

本机气体进样口(机子后部GAS端)当时没有接外部测量设备，也没有接任何附加装置，是直接通大气。为进一步确认问题的范围，将节流管接在压力传感器上的两根采样气管全部取下(图6)，开机进入自动测量仍然出现报警画面，这说明不是气体流量本身的问题，而应该是测量电路或传感器方面的问题。

图2 气路部分实际结构图

图3 气路部分详细结构示意图

图4 气路部分基本原理方框图

图5 压力传感器和金属节流管组成的流量测量图

图6 取下流量测量导气管图

通过在网上查询，得知这种传感器叫“RLOH010D补偿精度低压力传感器(图7)，属于一种差压测量传感器，其内部等效结构主要是由多个电阻构成的测量桥路组成(图8)[2],。

通过在线测量压力传感器6个端子的工作电压(不通气状态)作分析判断，它们分别是：

1：空，2：+4.96V，3：-0.31V，4：-5.05V，5：-0.772V，6：空。

图7 RLOH010D压力传感器外观图

图8 RLOH010D补偿精度低压力传感器等效原理图

参照图8的等效电路可以得知，这种传感器的3脚(+Vout)，和5脚(-Vout)是桥路的两个输出端[2]，按照电桥平衡原理，在无压力(差)输入的情况下，两个输出的电压值应当非常接近，并且都应在0 V左右。可是这个传感器的两个输出端电压明显不相等，差值达0.462V，而且都偏离0V，说明这个传感器本身或所连接的外电路工作可能不正常。

为进一步确认，只有将传感器从电路板上拆下来，通过测量其内部电阻值来判断，并与其技术指标中 (图9)的输入阻抗(13k)输出阻抗(1.5k)对照[2]，结果测量发现各脚间的电阻值明显不对(3-5：196k，2-4：19.6k)，这说明内部可能已经损坏。同时，在无压力传感器安装在电路板的情况下开机检测，结果流量显示值(Current value l/h)为零，而报警画面不再出现，这也进一步说明这个传感器确实有问题。

图9 RLOH010D压力传感器主要参数

在购到同型号传感器新备件之后，测量其输入阻抗(13k)输出阻抗(1.75k)都在正常范围，换上试用，开机显示正常，进入测量状态下气体流量值显示也在正常范围里，静态无气流时测量新传感器6个端子电压，各参数也达到正常状态(1：空，2：+4.97V，3：-0.016V，4：-5.05V，5：-0.016V，6：空)，尤其是3脚(+Vout)，和5脚(-Vout)基本相等(-0.016V)且接近于0V。经过试用，本机工作恢复正常。

2 结论

(1)该仪器只有一本操作手册，维修方面的技术资料很少，因此在查找故障时有一定难度，需要细心。因气路部分结构较复杂，所涉及的元件和管路也较多，图4只是基本气路结构框图，是为了便于分析基本原理，仅作参考。

(2) 这次出现的流量检测故障较明显，因此查找过程比较顺利，但是传感器的安装位置附近表面安装元件较多，6根引出线间距很小，而且需要将整个电路板取下翻过来才能焊接，在拆缷时比较费事，应小心操作，另外新器件安装完成后要反复确认各焊点间是否有粘连。

(3)流量传感器的损坏原因还不清楚，但在使用时要注意，该传感器承受的实际工作压力不要过高，另外该传感器是专用器件，价格较高，内部为陶瓷片的厚膜电路结构，注意不要摔到地上，为保证维修质量，最好用该公司同型号及编码的正规器件代换。