【干货】分析仪表原理与故障排查

分析仪表原理与故障排查...

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分析仪表原理与故障排查

1，电导

电导发送器：电导发送器是电导率表的专用传感器。电导发送器的惟一技术参数是电极常数。电极常数：根据被检测对象的电导率的大小。

火电厂电导率表常用的电极常数分为1.0、0.1和0.01三种规格。

结构：典型的电导发送器由电导电极、温度补偿电极和流通池三部分组成。电导电极按电极常数的不同分为：套桶式（电极常数为0.1和0.01）和点式（电极常数为1.0）两种结构。

结构如下图：

材质：电导电极一般均采用不锈钢材料（电极常数为0.1和0.01）；电极常数为1.0的采用铁淦氧（粉末冶金）材料。温度补偿电极最常用的是铂电阻，常用的规格为Pt100（100Ω/0℃）和Pt50（50Ω/0℃）两种。另外某些进口仪表采用NT5K型精密温度传感器（5000Ω/0℃，非线性）。流通池一般均采用不锈钢材料。

常见故障及处理方法：

①、电导电极表面污染
表面现象：指示不稳定，测量误差大。
产生原因：热力系统氧化物的长期沉积或被样品中携带的油料污染。
处理方法：对症采取稀盐酸或洗涤剂进行表面清洗。
②、电导（温度补偿）电极接头接触不良
表面现象：指示跳动，温度补偿效果差，测量误差大。
产生原因：电极接头长时间被空气氧化（或锈蚀）。
处理方法：更换新的电极接头。
③不锈钢材质的电导电极一般不易损坏。而铁淦氧材质的电极因材质本身脆性，不耐冲击，受外力撞击时极易断裂损坏，而电极断裂缺损后会直接影响到电极的表面积和两电极间的距离，使测量无法正常进行。解决的惟一方法就是更换新电极。
④、温度补偿电极损坏
表面现象：温度补偿不起作用，测量误差大。
产生原因：温度补偿铂电阻引线断。
处理方法：更换同规格温度补偿铂电阻。
⑤、流通池样品流量偏小或不稳定
表面现象：指示不稳定，响应速度慢。
产生原因：流通池样品流量偏小或不稳定（汽水取样架上的仪表就可能是在人工取样时发生抢水所至）。
处理方法：调大样品流量（在人工取样后及时恢复人工取样门的开度）。
对于点式电极保持一定流量尤为重要。

2、pH

结构：典型的pH发送器通常由电极、温度补偿电极（包括同轴屏蔽电缆）和流通池三部分组成。

材质：典型的pH电极由指示（玻璃）和参比（甘汞）电极组成，目前在线仪表为了使用方便大部分采用复合电极。温度补偿电极最常用的是铂电阻（常用Pt100和Pt50两种规格）另外某些进口仪表采用NT5K型精密温度传感器（5000Ω/0℃，非线性）。流通池一般均采用不锈钢材料。

pH电极的技术指标主要有两个：电极内阻和电极斜率值。

指示电极内阻：

高阻100MΩ~500MΩ；低阻5MΩ~20MΩ

参比电极内阻：＜10kΩ

斜率值：理论斜率值59.157mV/pH 25℃；正常斜率范围48mV/pH~61mV/pH。

常见故障及处理方法：

① 新电极的处理
指示电极首次使用前必须经过活化处理。
处理方法一：置入除盐水中浸泡24小时。
处理方法二：置入饱和氯化钾溶液中浸泡8小时。
参比电极首次使用前必须对电极内充液进行换新处理。
② 指示电极表面污染：
表面现象：指示不稳定，响应速度慢，测量误差大。
产生原因：热力系统氧化物的长期沉积或被样品中携带的油料污染。
处理方法：对症采取稀盐酸或洗涤剂进行表面清洗。
③ 参比电极表面污染
表面现象：指示不稳定，响应速度慢，测量误差大；内充溶液渗透受阻。
产生原因：热力系统氧化物的长期沉积或被样品中携带的油料污染。
处理方法：对渗透部位（微孔陶瓷）进行表面清洗（或打磨）。
④ pH（温度补偿）电极接头接触不良
表面现象：指示跳动，温度补偿效果差，测量误差大。
产生原因：电极接头长时间被空气氧化（或锈蚀）。
处理方法：更换新的电极接头。
⑤ 电极引线故障
表面现象：在仪表信号输入端子输入模拟信号时仪表测量正常，接入电极后仪表没有响应。
产生原因：电极引线（同轴电缆）故障。
处理方法：更换电极引线。
注意：专用高阻抗双屏蔽同轴电缆,不能用普通屏蔽电缆替代。

⑥ 指示电极老化
表面现象：响应速度慢，测量误差大。
产生原因：电极老化，电极内阻增大。
处理方法：更换新电极。
注意：指示电极（一般玻璃电极或复合电极）的正常使用寿命约为一年。
⑦ 流通池样品流量偏小或不稳定
表面现象：指示不稳定，响应速度慢。
产生原因：流通池样品流量偏小或不稳定（汽水取样架上的仪表就可能是在人工取样时发生抢水所至）。
处理方法：调大样品流量（在人工取样后及时恢复人工取样门的开度）。
注意：超纯水在线测量时宜保持稳定的小流量。
⑧ 温度补偿电极损坏
表面现象：温度补偿不起作用，测量误差大。
产生原因：温度补偿铂电阻引线断。
处理方法：更换同规格温度补偿铂电阻
注意：铂电阻一般均安装在不锈钢护套内。
⑨ 传感器接地不良
表面现象：示值漂移，测量误差大。
产生原因：传感器流通池、电极同轴电缆接地（大地）不良，产生静电干扰。
处理方法：检查并排除传感器流通池、电极同轴电缆接地不良状况。

3、钠离子

结构：典型的钠离子发送器通常由钠电极、温度补偿电极和流通池三部分组成。

材质：典型的钠电极由指示电极和参比电极组成。温度补偿电极最常用的是铂电阻（常用Pt100和Pt50两种规格）。流通池一般均采用有机玻璃或其他高密度非金属材料。

钠电极的技术指标主要有两个：测量下限（或称分辨率、灵敏度）和斜率值。测量下限：通常由指示电极内的内充液中的钠离子含量来确定（早期的为10μg/L，目前已达1.0μg/L)。斜率值：理论斜率值59.157mV/Na 25℃常斜率范围 48mV/Na~61mV/Na

常见故障及处理方法：

① 新电极的处理

指示电极首次使用前必须经过活化处理。

处理方法一：置入除盐水中浸泡24小时。

处理方法二：置入测量流路中运行12小时以上。

参比电极首次使用前必须对电极内充液进行换新处理。

② 指示电极老化

表面现象：响应速度明显变慢，校准（标定）时间大大超过5min（甚至无法进行标定；响应速度明显变慢）。

产生原因：电极老化。

处理方法：（用氢氟酸）进行活化处理。见《钠指示电极的活化》

活化液：30%的氢氟酸

操作：将待活化的钠指示电极浸入氢氟酸溶液中，缓缓摇晃电极，约30~45s（严禁超过60s）后取出电极，即刻用除盐水冲洗干净。将活化后的钠指示电极接入流路中运行（冲洗）4h~8h后即可进行正常测量。

注：若经连续两次活化未见明显效果，即表明电极已失效，必须更换新电极。

③水样碱化不够

表面现象：测量示值不稳定，漂移。

产生原因：碱化扩散管老化或长度不够，至使水样pH值偏低，测量受水样中离子干扰影响；碱化液浓度偏低。

处理方法：更新碱化扩散管；增加碱化液浓度。

表面现象：测量示值不稳定，漂移。

产生原因：仪表测量时流量不稳定或过大。

处理方法：调整仪表测量时流量（宜控制在20mL/min-25/min）。

④测量示值不稳定，漂移

表面现象：测量示值不稳定，漂移，长期无法准确读值。

产生原因：水样接地不良或开路低浓度测量时，受电信号干扰。

处理方法：检查并恢复水样的良好接地。

4、光度计

光度（比色）计是硅酸根（磷酸根）表的传感器。

结构：典型的吸收光度分析法仪表的光度（比色）计通常由光源、单色器、比色皿和光电元件组成。

结构如下图：

材质

光源器件：试验室分光光度计一般均采用钨卤素灯泡。在线分析仪表采用钨卤素灯泡、定波长半导体发光二极管和激光管（采用后二者可免去单色器）。【有些仪表在灯泡后还配置有聚光透镜，用以准直和均匀光束。】

比色皿：用以放置待测溶液的器皿。在在线分析仪表中一般均做成流通池的形式，制作材料均采用优质光学玻璃或高密度塑料（两端留有透光玻璃窗）。

单色器：选择某一特定光谱的波长。在线分析仪表为了简化系统一般均采用玻璃滤色片。测量硅酸根的光谱波长为790nm-820nm；测量磷酸根的光谱波长为400nm-440nm。【普通玻璃滤色片的Δλ（波长差）为50nm-120nm，干涉滤色片的Δλ为5nm。】

光电元件：是光度计的光电转换器件，在线分析仪表为了简化系统一般均采用光电池（表面经镀膜处理）。硅酸根表采用硅光电池；磷酸根表采用硒光电池。【硅光电池：380nm~750nm/峰值570nm；硒光电池：400nm-1200nm/峰值780nm】

光度计常见故障及处理方法：

① 光度计表面污染

表面现象：响应速度慢，测量误差大（示值明显增大）。

产生原因：流通池或透光窗表面污染（热力系统氧化物的长期沉积）。

处理方法：清洗流通池或透光窗。

② 示值重复性差

表面现象：测量示值重复性差。

产生原因：光源供电电源（交流220V或二次稳压电源）不稳定。

处理方法：提高交流220V电源和二次稳压电源的稳定度。

③ 灵敏度低

表面现象：测量精度明显降低，分辨率低。

产生原因：光电池衰老造成校准（标定）斜率低；流通池或透光窗表面严重污染。

处理方法：更换光电池，清洗流通池或透光窗。

④ 流通池滞留气泡

表面现象：测量示值跳动，误差明显增大。

产生原因：流通池或透光窗表面严重污染，造成内壁或透光窗滞留气泡；样品系统漏气。

处理方法：清洗流通池或透光窗；检查消除漏气部件。

⑤ 校准（标定）斜率为零

表面现象：校准（标定）斜率为零，不能进行正常测量。

产生原因：光源器件、光电池损坏或光源、光电池引线断掉，样品处理不当。

处理方法：更换或修复光源器件、光电池。