RS-301ON三范围在线氢气纯度分析仪中文说明书2010-03-02-OK.deflate.doc

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RS-301 ON
三范围氢气纯度
分析仪操作手册

河南省日立信股份有限公司

目 录

第一章概述………………………………………………………….1
1.1 简言……………………………………………………………………………….1
1.2 传感单元……………………………………………………………………………1
1.3 RS-301ON控制单元…………………………………………………………….3
1.4 操作原理………………………………………………………………………….4
第二章技术参数…………………………………………………….6
第三章操作说明…………………………………………………….7
3.1安装…………………………………………………………………………………7
1：准备………………………………………………………………………………….7
2：采样点及采样管路的连接………………………………………………………….7
3：电气连接……………………………………………………………………………9
4：安装完毕通电检查…………………………………………………………………9
3.2校准……………………………………………………………………………….10
1.RS-301ON分析仪的校准…………………………………………………………10
第四章 注意事项和维护………………………………………….13
附录 1：RS-301ON设置和校准系统流程图………………………………………..14
附录2：RS-301ON采样系统…………………………………………………………15

第一章 概 述

1.1 简言
RS-301ON三范围H2和CO2热导分析仪/指示仪使用美国HONEYWELL公司的OEM传感器，它提供了发电机置换、运转三个过程的测量：
a) 范围1：CO2在Air（空气）中
b) 范围2：CO2在H2中
c) 范围3：H2在Air中
RS-301ON氢气纯度分析仪由三个基本部件组成：传感单元（变送器），控制单元（图1-1）和采样系统。控制单元、传感单元和采样系统出厂前已经被集成到一个机柜中，一体化的机柜可安装到现场。
传感单元接受被测气流，测出采样气体浓度，将一个电信号传给控制单元。
分析仪的现场管路的安装仅需一根Φ6（不锈钢卡套连接）的进气口管和一根Φ6（不锈钢卡套连接）的出气口管，电气的连接仅需输入一路AC220V电源、输出一路模拟信号和两路开关信号即可完成，既提高了系统的灵活性，又降低了安装成本。

控制单元 传感单元
图1-1 RS-301ON 数字分析仪

控制单元可输出一个电流信号给远距离的DCS系统或上位机。控制单元有一或两个可选报警功能，当控制单元检测到报警信号，报警继电器动作使外部报警器报警，或者继电器动作终断系统。

1．2 传感单元
RS-301ON三范围热导纯度分析仪的传感组件装在一个防爆罩内，防爆罩为一牢固铸铝结构，它保证了传感器在恶劣环境下也能可靠工作。
传感组件包括两部分：传感组件和电路组件。
传感器组件是一个不锈钢结构，传感组件保持在恒温环境下，里面是测量用传感元件。每个传感元件里面都装有高可靠性的热敏电阻，这些相应的热敏电阻构成了桥式电路的测量臂，利用桥式电路的不平衡电流可测出采样气体和标准气体从各自热敏电阻导热到传感元件表面的相对能力。

图1-2 RS-301ON传感单元
1．3 RS-301ON控制单元
如图1-3所示的RS-301ON控制单元能够输出电流值，显示测量气体的百分比，以及两类报警信息。报警类别通过仪器面板上的按键来设置。
控制单元对每个量程都提供了校准设置，零基准设置和量程设置用，通过↑和↓选择所校准的范围RANGE n（n=H2（Air），H2（CO2），CO2（Air））。
如果报警发生，这些报警将输出继电器作用于显示电路或安全中断系统。报警类别通过设置模式菜单下的Alarm Set来调整。密码安全功能也可以保证报警功能。
超过限定时间，一般突然掉电不会影响控制单元的设置，控制单元用一个永久性的存储器来保证控制器的当前配置和校准时的设定。避免了突然停电时数据丢失。
控制单元的电路的模块牢固、模块化设计方便了电路的维护更换，可动的底盘避免了当电路板或控制器改动时改动连线。

图1-3 RS-301ON控制单元
按键
功能
Cal
1、 在测量模式状态，按此键进入设置模式状态
2、 在设置模式状态，按此键为后退或退出设置模式状态

1、 在测量模式状态，按此键选择仪表的测量量程
2、 在设置模式状态，按此键选择参数

1、在测量模式状态，按此键选择仪表的测量量程
2、在设置模式状态，按此键选择参数
Edit
确认键
表1-1 功能键按键说明
1.4 操作原理

热导原理
为了符合系列的表达，关于热导基本原理在下面作一简要的表述。

气体的导热系数
气体混合物的导热系数大约等于每种气体的克分子分数乘积的和。所以，使用K代表导热系数，空气中含15%CO2的气体混合物，可以通过下面的表达式来定义：
Kmix=0.85Kair+0.15KCO2
空气的导热系数
在空气中的导热系数的表达能通过下面的表达式定义：
Kair=1.00 且 K CO2=0.704。因此Kmix=0.85×1+0.15×0.704=0.91

温度的差异
在样气中使用一个温度调节器作为检测器且在参比气体中使用另一个温度调节器，当混合气体的样气和参比气的导热系数已知，则两个检测器的温度差异可以估算出。使用下面的公式可以将温度表达出来。
t= Kref-Kmix×（t1-t2）
Kmix
其中：t1是参比温度调节器的温度
t2是钟型外壳的温度

上面的表达式仅用于当测量和参比温度调节器的加热温度至少为120℃，则这些温度调节器的温度将随热导系数而成线性的变化。他仅应用于电流的输入为常数且仅是热导的热损失。
常用气体
表1-2中列出了使用这种方法能被测量的或作为混合气体的背景气组分的常用气体。所有的热导率是在+120℃下的空气作为参比的。

表1-2普通气体的相对热导率（以空气在120℃ 为参考）

组 分
热导率（K）
组 分
热导率（K）
空气
1.000
Cl2
0.342
O2
1.028
SO2
0.350
NH3
1.040
H2S
0.540
CH4
1.450
Ar
0.665
He
5.530
CO2
0.704
H2
6.803
H2O
0.771

CO
0.958
N2
0.989

第二章 技术参数

量 程： 范围1：空气中的CO2 0……100%
范围2：H2中CO2 0……100%
范围3：空气中的H2 90……100%
典型精度： ±2%FS
输出范围： 4—20mA(出厂设定值对应：空气中的H2：90……100%)最大负载800欧姆
报警继电器： 触点电流：3A
样气流速： ≤1.0SCFH
采样压力： ≤0.1Mpa
环境要求
相对湿度： ≤90%RH
温度范围： -10℃~+60℃
输入电压： AC90—265V，50Hz，功耗18VA
防爆壳体： Ex d Ⅱ CT 6
重量： 约130KG

第三章 操作说明

注意事项
1、氢气纯度分析仪的安装、使用，应严格遵守有关在氢系统进行作业的各项规定并符合氢气纯度仪的生产厂家的要求。
2、参与氢气纯度分析仪安装和调试的人员，工作前应充分了解和熟悉此设备和系统，认真检查该设备所需的工器具必须符合工作和安全需要。
3、进入系统安装调试前应全面了解系统设备状态，要求与已运行设备有联系的地方应采取隔离措施。
4、为了保证分析仪的准确性，用户必须使用标准气体（具有合格资质的厂家供应的）一个月校准一次该分析仪。

3.1安装
1．准备
a. 标准气体----用于校准和检验气体分析仪
A：99.999%H2
B：99.99%CO2
C：90.0～91.0%H2/N2
D：洁净干燥的空气
b. 精密的万用表----用于检查电气线路。
2．采样点及采样管路的连接
a． 发电机氢气纯度的取样点应根据国标取自发电机氢气出口如图3-1所示，同时为满足氢气纯度仪对流量的要求，应专门配设一条带截止阀（型号：DN5随机配备）的采样管路，采样管路与机柜进气口的连接要求使用Φ6不锈钢管卡套连接，这样就使得即使运行的机组也可以安装。

图3-1 RS-301 ON现场安装示意图
b． 氢气纯度分析仪的采样装置的安装位置应选择在干燥、通风、无尘土飞扬、无强磁场作用、防水、防尘、采光照明好、便于安装维护和记录数据，并不易被碰到的地方。
c． 气体采样点的选择应参考最短采样管路连接，同时兼顾采样管路的工艺要求和整体规划及美观的需要。
d． 样气排气口和旁路排气口分别排空，最好走总排空管 (推荐)。如果是单独的排空管路，暴露在室外的排空管的末端应进行防尘和防雨雪的措施（随机配有防尘罩）。
e． 采样点与采样管路的连接、采样管路与截止阀的连接均需采用氩弧焊接。
3．电气连接
（1） 取下纯度分析仪机柜的后面板，打开接线端子盒，接线端子的标号如图3-2 所示；
图3-2 RS-301 ON电气连接图

（2） RS-301 ON氢气纯度分析仪输入电源：AC220V，50Hz，3A
（3） RS-301ON氢气纯度分析仪模拟信号为4-20mA信号，
出厂设置为：当显示器为90%H2（Air），信号电流值应为4mA；
当显示器为100% H2（Air），信号电流值应为20mA，
（4） RS-301 ON氢气纯度分析仪报警信号（继电器输出），
出厂设置：报警1对应90.0%H2（Air），报警2对应98.0%H2（Air）；

4．安装完毕通电检查
首先，检查管路连接，未接入系统前，检查所有管路的气密性（内部分析仪机柜内的管路出厂已经通过最大压力0.8Mpa的气体试验），如有泄漏，则要重新进行密封，直至无任何泄漏；
其次，检查电路，上电，通入标准气体测量控制单元的显示是否与其模拟输出（使用电流表测量端子盒内的端子1+和2-）一一对应，如有问题，请检查模拟输出的设置是否正确，如不正确，则进入菜单“current out” 进行设置；如果正确，则表明分析仪合格，可以投入正常运行；

3.2校准

警告：
·带电时不要打开传感单元的钟型罩。
·在任何带电测试传感单元前，一定要将传感单元带到非危险区域或确认完全在空气区域。
如果不遵守规程可能会涉及到人身安全。

注意：
1.RS301 ON氢气纯度分析仪出厂前已经通过校准，在接入系统前，先通入标准气体检查，如果分析仪的显示在误差范围内，则不需要校准。
2.校验氢气纯度分析仪时，操作应符合氢气安全规程。

1.RS-301ON分析仪的校准

校准周期：一个月
本部分叙述了如下情况校准RS-301ON数字控制器的步骤：
·R1设置零点： 100%空气，0%二氧化碳
·R1设置量程： 0%空气，100%二氧化碳
·R2设置零点： 0%二氧化碳；100%氢气
·R2设置量程： 100%二氧化碳；0%氢气
·R3设置零点： 100%氢气；0%空气
·R3设置量程： 90%氢气；10%氮气

在测量模式状态，通过上、下方向按键可以选择测量的范围。在进行校准工作之前，首先确认要进行校准的范围（CO2 in Air或CO2 in H2或H2 in Air），并且通过上、下方向按键选择相应的测量状态，即在相应的测量状态下进入校准模式。下面以范围3：H2 in Air的校准过程进行校准步骤为例，其它范围校准方法类似。
范围3：氢气在空气中的百分含量的比率(H2 in Air)
范围3是显示氢气的百分含量，其背景气为空气。当传感器引入的是90% H2（10%N2）时，仪表的显示读数应为90.0%。当引入100% H2时，仪表的显示读数应为100%。

表3-1 范围3的校准
步骤
按键
操作
1

接入100% H2
2
Cal
显示：
Current Out (模拟输出设置) （加黑表示选中）
Alarm Set （报警设置）
Calibration （校准）
3

直到显示选中校准：
Current Out (模拟输出设置)
Alarm Set （报警设置）
Calibration （校准）
4
Edit
显示：
Range H2(Air) (氢气在空气中的量程)
One CAL （单点校准）
Tow CAL （两点校准）
Fac CAL （工厂校准）
5

直到显示选中两点校准：
Range H2(Air) (氢气在空气中的量程)
One CAL （单点校准）
Tow CAL （两点校准）
Fac CAL （工厂校准）
6
Edit
进入两点校准，显示：
01 Point 1643 (分析仪测量到的量程的电压值)
100% H2(Air) （需要通入100% H2）
Please Pass Gas
Press EDIT Key . . . （当电压值稳定按EDIT确认）
7
Edit
进入第二点的校准，显示：
02 Point 3528 (分析仪测量到零点的电压值)
90.0% H2(Air) （需要通入90% H2）
Please Pass Gas
Press EDIT Key . . . （当电压值稳定按EDIT确认）
8

在第7步骤中，如果通入的标准气体不是90.0% H2必须通过上、下方向按键修改到与标准气体相符的实际数值。例如标准气体是90.5% H2
10
Cal
退出校准状态或退出到测量状态

说明：
对于校准状态中的单点校准用于在仪表正常精度范围之内运行的情况下；两点校准是对零点的要求更高的情况下才使用的；对于校准状态中的工厂校准只有仪表在出厂的时候才使用，现场一般不用。

第四章 注意事项和维护

注意：
运行中的分析仪如需维修或更换而退出运行时，仪表阀门和电源开关的操作均应遵照规定的顺序进行，泄压、停电之后在一次门和电源开关处应挂“有人工作，严禁操作”的标示牌。
1. 分析仪安装完毕，接入系统前，关闭进气口截止阀（见图3-1所示），确保阀门前级的管路内没有杂质、油污后，再打开截止阀（见图3-1所示），调节流量达到0.5SCFH（最初接入系统前的流量可以大一些，目的是为了降低测量数据的显示的延迟，待正常运行后，可调整达到0.5SCFH左右；因气体分析仪是排空测量，如果流量太大，则影响发电机的补氢量）。
2. 正常运行的机组，分析仪的维护，仅需
a. 查看流量；
b. 排污装置排污；
c. 每月一次的通标准气体检验分析仪的准确性或校准。
3. 机组检修时，请一定将分析仪的进气口截止阀（见图3-1所示）关闭，目的是防止在机组置换过程中，管路中的油污、杂质等进入管路中，造成分析仪的不可修复的故障。检修完毕再次投运，则同样要检查气路和电路是否正确，方可通电，通气前要按照第1步来做。
4. 如有技术疑问请来电咨询：河南省日立信股份有限公司技术部。

附录 1：RS-301ON设置和校准系统流程图

附 录2：RS-301ON采样系统

预先装配好的RS-301ON采样系统是为氢冷发电机组应用而开发的，这个系统包括一个需单独订货的RS-301ON热导分析仪和一些其它必需的元件安装在一个采样架上。
取样系统包括：
u 流量控制模块；
u 标定模块和安全旁路模块；
u 自动排污过滤装置。
所有元件为盘装，管线已连接，如无问题请不要扳动采样架上的任何元件和管路。
技术规格－RS-301ON采样系统

样 品 要 求
粒度要求
229mb/m3
温度
最高104℃
压力
0.07到7kg/cm2
水蒸汽含量
干泡或露点不高于环境温度
能用工程要求
参考气
250到1000cc/min,仪表风级别（干净和干燥）
标定气
CO2到和H2（100%）（推荐使用N2中含90%H2的储罐标定第三个量程）
构造
2mm钢板，灰色涂层，元件已经连接安装测试完毕
尺寸
52×76×115
重量
约22.5kg

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