HZ3321A型微量水分仪

一、概述ＨＺ３３２１B型工业气相微量水分仪（以下称仪表）是在ＨＺ３３２1型水分仪表基础上改进开发的新产品。该仪表主要用于炼油、石油化工、化肥、冶金、电子等工业部门和制配气单位在线分析空气、氧气、氮气、氢气、氯气、氦、氖、氩、一氧化碳、二氧化碳，以及烷烃、芳烃等气体中的微量水分；对于混合气体和其它在电解条件下不与五氧化二磷起反应的气体均可分析。该仪表吸取了国内外同类仪表的优点，充分考虑工艺现场工作条件，结合多年来研制、生产和应用微量水分仪的经验，对原型表（ＨＺ－３３２１）检测器，显示器外部结构和整机电路进行了重新设计。增加了仪表的功能，提高了仪表的稳定性，方便了仪表的安装调试及维护，完善了仪表的现场应用技术。仪表的外观也有很大的改进，使仪表美观实用。HZ-3321B型工业气相微量水分仪外形示意图见图1。放空七芯电缆输出输入图1HZ-3321B型工业气相微量水分仪外形图它的主要特点有：１、仪表采用电解法测量，属绝对测量法，由电解电流直接测量气体中的水含量，一般不需要用其它方法进行校正，也不需要现场标定。２、仪表检测器中的电解池（又称探头，以下同）结构简单，结实耐用，易于安装和更换，测量探头使用寿命长，并可以反复再生使用。３、对于氢气中水分的测量，仪表配有特殊的电解池，使在测量时产生的氢效应很小，故特别适合氢气中微量水分的测量。４、电解池在恒温状态下工作，排除了环境温度对测量的影响。５、检测器的气路系统增设了简易预处理装置，提高了探头抗污染能力。1（某些情况下仍需本所的专用预处理）６、检测器防爆等级：ｄIIＣＴ３几乎适于一切要求防爆的工作场合。７、检测器设有防爆接线盒，便于仪表一、二次部分现场电缆联线。８、检测器外形为仪表柜体式结构，设有观察窗口，并采取密封措施，使检测器可以安装在环境恶劣的现场。９、仪表显示器采用自动量程切换的数字显示方式，显示数据准确易读。１０．显示器配有标准信号输出：４－２０ｍＡ，可与记录仪和计算机联接，参与过程控制。二、主要技术指标1、防爆级别：ExdⅡCT32、样气输入压力：0.1-0.3MPa3、测量范围：0-200PPMv；0-2000PPMv；量程自动切换。4、仪表精度：定点连续测量，样气水含量小于100PPM时，其基本误差为±10%，水含量大于100PPM时，其基本误差为±5%。非定点数据测量时，误差要大一些。5、“氢效应”误差铑丝探头测量氢气中水分，含水量小于200PPM时，应从仪表读数中减去８ＰＰＭ；含水量大于２００ＰＰＭ时，“氢效应”误差可忽略不计。铂丝探头测量时，“氢效应”误差大一些，测量氢气中水分时应选铑丝探头。6、灵敏度在标准状态下，样气流量100ml/Min时，灵敏度为13.4uA/PPM。7、响应时间不大于一分钟，测低含量时要长一些。8、输出信号4-20mA9、气密性仪表气密性要求气路在0.25MPa气压下，持续30分钟，压力降不大于0.01MPa。10、电源及保险管电源：AC220V50HZ；消耗功率小于60W，保险管0.3A。11、使用环境相对湿度：≤85%；温度：0—40℃（二次表）20℃±5℃以外，温度引起的附加误差不超过0.3%/℃。212、外形尺寸检测器：400×300×645（mm）；显示器：170×95×450（mm）；13、重量检测器：20Kg；显示器：4Kg。三、仪表工作原理仪表是根据吸湿并电解水分的原理进行工作的。当被分析的样气进入电解池内，气体中的水分即被涂敷在探头表面的P2O5吸湿剂完全吸收，并被加在探头电极上的直流电压电解成H2和O2随样气排出。其反应过程是：P2O5+H2O→HPO3（吸湿）HPO3→P2O5+H2↑+O2↑（电解）在电解过程中，产生电解电流。根据法拉第电解定律和气体状态方程可导出，在一定温度、压力和流量条件下产生的电解电流正比于气体中的水含量。测量出电解电流的大小，即测出水含量。由计算得出，在一个大气压下，测量系统温度为20℃，被测气体以100ml/Min的流量流经电解池，则当样气水含量为1PPM时，电解电流为13.4uA。本仪表规定了上述测量条件，每PPMv对应的电解电流为13.4uA。其测量工作原理图如图2所示。图2电解法测量工作原理图四、仪表结构仪表由检测器（一次表）和显示器（二次表）两部分组成。一、二次表之间通过七芯电缆联接，参见图1。1、检测器检测器主要由检测部件、接线盒和气路系统组成。样气3检测器“前视图”、“后视图”如图3所示1压力表2防爆接线盒3样气流量计4旁通流量计6放空阀（针阀）7输入阀8传感器图3检测器“前视图”、“后视图”（1）检测部件检测部件为隔爆型防爆结构，防爆等级ｄIIＣＴ３。电解池安装在此腔体内。（2）接线盒接线盒为隔爆型防爆结构，防爆等级ｄIIＣＴ３。腔体内设有接线板，一、二次表联线时，接线板上接线端子序号与二次表接线端子序号一一对应。(3)气路系统气路系统示意图见图4。图4气路系统示意图输出输入放空4样气进入气路系统被分为两路。一路进电解池供仪表测量分析，其流量通过流量调节阀严格控制在100ml/Min。另一路旁通放空，其流量通过放空阀来调节，一般控制在测量流量的10—15倍。旁通的目的是增大样气进入气路系统的流量，以减小滞后时间，提高仪表的快速响应性能。气路中的分水过滤器为过滤装置，用来将混在样气中的污液及杂质排掉，以免探头受污染。（注：如工艺样气较清洁时，可去掉此装置）2、显示器本部分由电源、A/Ｄ、量程转换、温控／输出等部分组成。A/D将检测信号以数字方式显示出来，并自动转换量程；温控在4０℃；输出为4-20mA，所对应的检测信号分为两段：0—200PPM，0—2000PPM，在电路板上按标记切换。显示器“前视图”、“后视图”如图5所示。1LED显示器2电源指示灯3超量程指示灯4恒温指示灯5电源指示灯6接线端子图5显示器“前视图”、“后视图”五、安装和使用1、仪表安装（1）仪表测量系统安装联接示意图见图6。AC220V4-20mA5仪表由检测器和显示器组成。检测器为防爆结构，安装在工业现场，显示器为非防爆结构，安装在控制室内，其间由橡胶护套聚四氟乙烯绝缘的七芯电缆联接。1工艺管道2开关阀3减压阀4压力表5一次表（检测器）6二次表（转换器）7记录仪8上位机（注：2、3、4、7、8为用户提供）图6仪表测量系统安装联接示意图（２）检测器为柜体式结构，可以就地安装，安装在地面，台基或支架上。其底座上安装孔定位尺寸见图7。（３）显示器为仪表盘安装结构，一般安装在仪表柜或仪表盘上，开孔尺寸为80×155（mm），见图8。图7检测器安装尺寸图图8仪表盘开孔尺寸图（４）一次表和二次表之间的电缆长度由两表的安装位置和它们之间的距离确定。电缆接线必须在检测器的防爆接线盒内进行，务必与二次表接线端子相同序号一一对应相接。接线示意图见图9（图中A：二次表接线端子，B：输入放空输出七芯电缆控制室现场6接线盒接线端子）。（５）从工艺管道取样点到检测器样气输入端之间应设单独的取样管线（参见图6）。管线的长度尽可能缩短，以减小测量滞后时间。管线外径以Φ6为宜，可用不锈钢管或聚四氟乙烯管等。管子的内壁应清洗干净并用干气吹扫干燥，取样管线的接头应尽可能少，（接头处使用焊接或卡套式密封联接），各接头及阀保证密闭不漏气，待取样管线连接完毕之后，必须做气密性检查，以防样气同外界气体相互渗透，影响测量。管线与接头安装示意图见图10。图9一、二次表接线示意图图10管线与接头安装示意图（６）在寒冷环境中，为防止工艺样气中微量水分在管壁上凝结，应对取样管道采取保温或伴热措施。（７）样气输出与放空根据现场情况可引出户外或其它安全地带，也可以引入回收装置。（８）如需用记录仪记录被测气体水含量的变化情况，或被测信号输入到计算机，则将显示器4—20mA输出端接入记录仪或计算机对应的输入端。2、使用方法和注意事项（1）开机前准备a.检查仪表是否完好，检查安装是否符合要求并及时纠正。b.电解池的干燥处理。由于运输或较长时间存放，使吸湿性很强的电解池探头表面可能处于潮湿状态，所以使用前必须进行干燥处理。处理方法如下：先将所有阀置于关闭位置，然后卸掉样气输入端密封压帽，接上干燥气体（一般用干氮），打开分水过滤器输出的球阀，再打开放空阀并调节，使干燥气体的放空流量和输出流量以50ml/min分别通过电解池和放空端，带走电解池和气路管道中的水分。一小时后，接上显示器电源，电源指示灯亮，待恒温指示灯亮时开始读数，如指示值超过2000PPM，超量程指示灯发亮，应继续吹扫，直至指示值≤2000PPM。（２）开机a.断开干气气路，将仪表通上样气，样气压力经现场取样管线上的减压阀调整至0.1--0.3MPa范围内。调节检测器气路系统中的放空阀将放空流量调节在大电解池温度传感器加热器7约1000—1500ml/min范围内。b.调节流量调节阀使被测样气流量稳定在100ml/min，吹扫半小时。c.打开二次表电源开关，待恒温指示灯发亮就可以读数。如指示值超过1000PPM，应扩大量程读数，具体方法见六.3部分所述。d.本表设有4—20mA信号输出，可配接记录仪和计算机。应注意本表4—20mA输出可对应测量值：0—200PPM,0—2000PPM,由二次表内电路板上的小型开关按标记进行切换。（３）停机仪表停止使用时，先关闭电源，后切断气源。a.关闭电源：先关闭二次表上的电源开关，再断开供电电源。b.关闭检测器输入阀、放空阀、流量调节阀、排污阀，然后切断外部气源，最后用密封螺帽将输入端，输出端和放空端封闭，以避免空气中水分及其它杂质渗入气路中。如是短时间停机，则可通入干燥气体，以20—50ml/min的流量吹扫气路系统，以待下次开机。（４）使用注意事项a.测量氢气和含有大量氢气的气体中水分时，不能使用铂丝电解池，而必须使用铑丝电解池。b.电解池及检测器的电气部分都集中在防爆腔体内，在需要检修时，必须先断电后开盖。检修完后，则必须先合盖，固定牢靠再送电。绝不允许在检测器工作状态下随意打开防爆腔体的盖子。c.仪表的流量计一般配为测量氢气或氮气的转子流量计或根据用户要求配为测量其它某种气体的转子流量计。但是，由于不同气体的密度和其它物理性质不同，它们对应同一流量计的流量特性曲线差异甚大，所以，用本仪表测量其它气体时，必须对流量计的标度重新进行标定（一般用皂沫流量计）或按附表1（以空气为基准的流量修正系数表）的修正系数进行修正。d.电解池必须在通气状态下工作，使潮湿气体和电解后的气体及时排出，以防电解池潮湿造成电解电流过大而损坏电解池。e.仪表不能用来测定含有腐蚀性物质的气体和与吸湿剂五氧化二磷起反应的气体。f.仪表一般情况下不能超量程使用。若需超量程使用，可适当减小气体流量或附加干气配气装置（详见六.3部分所述）。六、仪表的校验与标定1、电解法测量水分属绝对测量法。仪表出厂检验合格后，经安装后用户可以直接使用，一般不现需要现场重新标定。只是在下述之一情况下需再次标定：8a.电解池受污染，重新清洗涂敷五氧化二磷后;b.二次表测量电路出现故障修复后;c.仪表大检修后2、标定方法根据工厂的具体条件可采用以下两种方法：a.使用标准气体进行标定。即用标准水分含量的气体按规定流量（100ml/Min）通入仪表，仪表的指示值同标准气的水含量值之间的误差应符合仪表的精度要求。注意：仪表在用标准气测量前，其本底值必须降到3PPM以下。标准气可以使用配制好的钢瓶气，也可以使用一级或二级标准湿度发生器。标准湿度发生装置有多种，如硫酸鼓泡装置，渗透管式湿度发生器等。b.用精度较高的微量水分测定仪作标准与本仪表同时测量同一气体的含水量，两者之间进行比较。常用来作标准的仪表有精密露点仪，电量仪等。3、仪表的校正及量程扩大根据电解定律和气体方程式导出的结果，电解法所测得的电解电流同大气压和气体流量有着密切关系。计算得出：若样气压力为760mmHg，流量为100ml/Min，仪表读数为C0，则在大气压力为P，流量为Q时，仪表读数C按下式校正：C=C0760/P100/Q（PPMv）如需扩大仪表量程