在线氢气纯度仪说明书II代三范围.docx

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在线氢气纯度仪说明书II代三范围

目录

1．前言………………………………………………………………………………2

1．1概述………………………………………………………………………2

1．2传感单元…………………………………………………………………2

1．37866数字控制器…………………………………………………………3

1．4操作原理…………………………………………………………6

2．技术参数和选型…………………………………………………………………7

2．1技术参数……………………………………………………………………7

2．2选型……………………………………………………………………………9

3．安装………………………………………………………………………………10

3．1传感单元要求条件和定位………………………………………………10

3．2安装传感单元……………………………………………………………10

3．3管路连接…………………………………………………………………10

3．4传感单元与数字控制器接线…………………………………………11

4．设置模式………………………………………………………………………13

4．1概述………………………………………………………………………13

4．2结构概述………………………………………………………………………13

4．3单元设置组群…………………………………………………………………13

4．4报警设置组群…………………………………………………………………14

4．5ModBUS通讯设置组群……………………………………………………15

4．6校准组群………………………………………………………………………15

4．7状态组群………………………………………………………………………15

5．校准……………………………………………………………………………17

5．1概述………………………………………………………………………17

5．2传感单元校准…………………………………………………………………17

5．37866分析仪输入校准……………………………………………………17

5．4（详见英文说明书）…………………………………………………………

5．5恢复工厂校准…………………………………………………………………20

5．6模拟输出校准…………………………………………………………………20

5．7安全锁定………………………………………………………………………21

5．8设置报警极限…………………………………………………………………22

6．操作………………………………………………………………………………23

6．1启动………………………………………………………………………23

7．排除故障…………………………………………………………………………24

7．1概述………………………………………………………………………24

7．27866数字控制器检测……………………………………………………25

附录一7872采样系统……………………………………………………………26

附录二7866+7872D氢气纯度分析仪现场安装示意图…………………………27

附录三7866+7872D氢气纯度分析仪接线图……………………………………28

1．前言

1．1概述

美国HONEYWELL公司三范围H2和CO2分析仪/指示仪提供了发电机运转测量的三个过程：

●范围1：

CO2在Air（空气）中

●范围2：

H2在CO2中

●范围3：

H2在Air中

7866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（接收器）（图1-1）和电源。

传感单元被安装到采样现场，数字控制器，装在无危险区域。

传感单元接受两或三气体组成的混合气流，测出采样气体浓度，将一个电信号传给传感单元。

传感单元牢固的结构，可适应大多数恶劣环境，传感单元和控制单元间距最大可达1000英尺，用一条多芯非屏蔽电缆连接，既提高了系统的灵活性，又降低了安装成本。

图1-17866数字分析仪

连接的交联电缆将现场传感单元的输出信号传给控制单元，控制单元作为简易面板可安装在控制室内，如果条件允许，也可安装在采样现场。

控制单元可提供一个电流或电压信号给远距离的监视仪或记录仪。

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。

正常情况下，报警继电器动作，切断电源。

1．2传感单元

7866热导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，里面有两个相同的传感元件，测量用传感元件和参考传感元件。

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，传感组件保持在恒温环境下。

底部带有进气和出气口的参考气室可打开或密闭。

所有零基准量度和20～50%H2和空气测量时，用密闭参考传感组件。

对于50%氢气以上和90～100%氧气的量度，使用相同的基准。

测量气室通入采样气流。

装有热敏电阻的传感件一端封闭，采样气体扩散进入，以便将采样气流流量变化的影响降低到最小。

另外，所有传感组件保存在恒温的环境中，而这个温度是利用加热件和本身上的控制热敏电阻得到的最佳值。

传感单元电路部分固化成电路块。

这些电路块包括：

恒流器——给热敏电阻桥式电路提供恒流

比例温度控制器——使所有传感组件保持在常温

电压-电流转换器/放大器——输出电流传给分析仪的控制单元。

图1-27866传感单元

1．37866数字控制器

如图1-3所示的7866数字控制器能够输出电流值，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。

使用SETPOINTSELECT来选择合适的量程。

控制器对每个量度都提供了校准设置，零基准设置和量程设置用CALI，选择所校准的范围RANGEn（n=1，2，或3）。

零点和量程通过FUNCTION键来激活，这样才能调整数值。

每个量度都存有特征常数。

当用校准气体时，数字入口设定了每个量度的范围，这些数值用一个四位数密码来防止误操作。

如果启动报警功能，7866数字控制器将显示报警状态。

在显示屏的左边出现报警类别号。

如果警报发生，类别号“1”或“2”表示对应的报警。

这些报警将释放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SETUP菜单下的ALARMS功能来调整。

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器的设置，控制器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。

工厂校准的内容存储在一个非遗失的内存里。

如果现场校准丢失，则可以快速的修复

“工厂校准”，并且浏览任何以前的现场校准设置。

这样可以避免任何突然断电将数据丢失的可能。

控制器的电路板牢固的吸附在前盖板上方便了操作和更换。

模块化设计方便了电路的更换，可动的底盘避免了当电路板或控制器改动时改动连线。

控制器的后部有四个为连线而备的插条。

从控制器后部，所有的区域终端可及。

建议用20到22芯标准线。

7866数字控制器电源提供为线电压90到264VAC或24Vac/dc。

频率为50或60hz。

7866传感单元的电源为相电压30VAC。

电源也可由控制器通过内部连线提供。

正确的安装和牢固的面板，7866数字控制器可达NEMA12级要求，严防面板上灰尘和水滴进入。

图1-37866数字控制器，前视

表1-1按键的功能

按键

功能

SETUP

·在控制单元的组态中的设置中选择需要的选项。

在设置组群中按照内部循序依次显示并且允许使用FUNCTION键单独显示每个设置的组群。

FUNCTION

·在组态中使用SETUP键选择所需要的单独设置组群。

·按此键执行保存功能，进入非易失存储，任何的改变都能弥补到最初的功能值或选项。

·在现场校准过程期间使用

▲

·结构模式：

通过滚动选择参数或增加所选的参数值。

▼

·结构模式：

通过滚动选择参数或减少所选的参数值。

快速改变数值

当改变数值时，同时按▲或▼键，再按▲或▼中的任一个进行加或减。

这样可以快速增减。

SETPOINT

SELECT

·正常操作：

用于下部显示的触发—或者是测量的范围或者是它的相应的气体。

LOWER

DISPLAY

·正常操作：

滚动选择下部显示：

·如果选择的是范围（通过按SETPOINTSELECT），选择RANGE1，RANGE2，或RANGE3

·如果选择的是测量的气体（通过按SETPOINTSELECT），选择是CO2inAIR，H2inCO2，H2inAIR（对应代表的是范围1，范围2，或范围3）。

MANUAL

AUTO

RUN

HOLD

·空闲的键

·如果这些键的任一个被按，则下部将显示信息KEYERR（按键错误）。

图1-4三范围氢气纯度分析仪控制单元和显示逻辑图

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这作一简要的表述。

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的乘积的和。

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KCO2=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

2.技术参数和选型

2．1技术参数

特性

精度

对两气体的混合气在标准条件下为量程的±2%（输出信号）

线性

对多数量度在量程±2%内。

如果线性超出±2%，分析仪将给出修正曲线

表头

精度：

量程的±2%数值显示：

量程的±0.1%

重复性

短期：

量程的±0.3%

再现性

24小时：

量程的±1%

响应时间

最大2000cc/min（=4SCFH）流量：

对氢气（H2）来说；初始，少于1秒钟；

63%：

13秒

90%：

23秒

99%：

40秒

对二氧化碳（CO2）来说；初始，少于2秒钟；

63%：

24秒钟

90%：

45秒钟

99%：

80秒钟

最大漂移

零点：

量程的±2%

量程：

量程的±2%

环境影响

传感单元：

依范围而定；优于1%F.S过全温度量程

控制单元：

每度±0.01%（每℉满量程的±0.005%）

大气压影响

±0.05%/mmHg（每英寸H2O量程的0.1%）

采样气流量影响

在100-2000cc/min流量内，优于量程的±0.5%

电压影响

电压每改变1%，最大为量程的0.02%

操作

测量范围

三范围：

范围1（R1）：

测量CO2在空气中，

范围2（R2）：

测量H2在CO2中，

范围3（R3）：

测量H2在空气中。

输出范围

0—20mA：

最大负载800欧姆

4—20mA：

最大负载800欧姆

4—20mA输出

范围1（R1）：

0-100%CO2在空气中，

范围2（R2）：

0-100%H2在CO2中，

范围3（R3）：

0-100%H2在空气中。

报警输出

有效报警是1点或2点；每个报警使用SPDT电子继电器。

报警继电器接点容量：

电阻负载：

5A@24Vdc或120Vac或240Vac

电感负载：

50VA

输出

单点继电器输出是控制传感器的范围输入；

附加的单点或两点继电器输出是用于报警1和报警2（当不需要第二点电流输出时）

一点电流输出是代表所选范围的PV值

显示器模式：

第二电流输出（使用一个报警继电器输出是互斥的。

）

样气要求

样气流速：

0.2—4.2cfh（100cc/min-2000cc/min）

样气压力：

37mmHg（20”H2O）最小（用过滤器和流量计）

参比气要求

三范围的H2和CO2分析仪要求流动的空气作为参比气。

环境要求

相对湿度：

90%（最大）

温度范围：

-10℃~+50℃（14°F~122°F）

贮存温度：

最大70℃（158°F）

电力要求

仅控制单元：

一般提供90—264VAC（最大功耗18VA）或24Vac/dc（最大功耗12VA）；50Hz—60Hz，

样气连接材料

采样连接316SS，丁纳橡胶N，聚四氟乙烯，玻璃和氟化橡胶。

连接

样气入口和出口：

1/4”OD管（提供压缩安装）

参比气入口和出口：

1/4”OD管（提供压缩安装）

电力进口：

开口为1/2”导线管（仅控制单元）

传感单元电力进口（从传感单元来的24VDC）

1/2”NPT（阴性导线管）

通讯（可选）

通讯描述：

两线制多点ModbusRTU协议，最多15点或长度可达31点的连接。

连接：

带屏蔽的双绞线

距离：

最大4000英尺

波特率：

可选2400，4800，9600或19.2K波特

数据格式：

浮点或整数

奇偶校验：

可选奇校验或偶校验

物理特性

传感单元：

重量：

防爆壳体8.5Kg（18-3/4lb）

尺寸：

约150×150×325mm（防爆型）

控制单元：

重量：

1.3Kg（3lbs）

尺寸：

仪表前盖：

96mmH×96mmW;（3.78”H×3.78”W）

壳体：

92mmH×92mmW×192mmD

3.62”H×3.62”W×7.55”D

标准—传感单元

防爆型传感单元，设计符合NEMA7，Class1，Division1

GroupsA,B,C和D

标准—控制单元

产品的设计和制造根据I.S.加拿大和国际（IECLCENELECLCE）标准来设定设备安装。

下面的标准和特性是符合标准的或超标：

壳体保护：

面板的前面防尘

面板前部：

正确安装，7866控制单元的NEMA类型，且防尘防水。

2501991sec.6.3.2.2

面板后部：

IEC529，IP20EN60529，IP20

可燃性：

UL94—V2

防震标准：

SAMAPMC31.1；

状态2（野外安装）

CE：

EMCDirective89/336/EEC

其它

分析仪温度：

传感单元热动开关在50℃（120°F）

环境和操作条件

温度范围

典型：

15℃～55℃（58°F～131°F）

极端：

0℃～55℃（32°F～131°F）

相对湿度

典型：

10%～90%

极端：

5%～90%

振动

典型：

在0Hz～70Hz间，0.1g的加速

极端：

在0Hz～200Hz间，0.5g的加速

2．2选型（详见英文说明书）

3．安装

3．1传感单元安装要求和定位

定位：

使传感单元离采样探头尽量近，使响应滞后最小，要处于气流中最能代表真实气体浓度的一点。

不需要交流电线。

防水的外壳可使传感单元可放在受保护的室外，但不能暴露在阳光直射下，环境温度不高于50℃或低于-10℃。

连结

传感单元与7866数字控制器用三芯铜线缆（如有电磁采样阀，用四芯线缆）连接，根据长度，所需电缆规格见手册。

用一个管接头连接1/2英寸螺纹管和传感单元的防水壳。

防爆外罩进出口用1/2NPT管连接。

间隙

在传感单元顶部留有至少12英寸的间隙，以备内部组件保养用。

在传感单元底部留有适当空间以便1/4或者6mm进出口管连接。

进出口朝向底部将传感单元固定在垂直面上。

在右手留有空间，如果有电磁采样阀，应装在此处。

采样系统

采样系统，传送流量为100-2000cc/min的洁净，相对干燥的采样气体。

采样系统应该防尘。

校准气体

带有压力控制阀的压缩零气体和量程气体瓶提供了校准气源。

一般地说，零气体包括除了测量气体外所有采样气中的气体成分。

参比气体

如果需要，提供参比气源。

如果是氢气或氦气，流量应为0.02~0.2cfh，（10-100cc/min）。

气体排向大气，（如果是氢气，排向通风的安全环境）。

如果需要空气，流量应为0.5~2.0cfh（250-1000cc/min），排向大气。

3．2安装传感单元

防爆外壳：

传感单元被设计成防爆结构。

单元尺寸见图3-1，所有连线要用导线管，开口配合1/2英寸的导管。

防爆传感单元安装参见图3-1

3．3管路连接

进出口连接

传感单元的基部O型压缩装置可连接外径为6-6.5mm的塑料或金属管。

进出口连接参见图3-1。

连接管规格

任何金属管和绝大多数只要不与采样气体发生反应的塑料管都可使用，不要在传感单元压缩装置上用PVC管和其它软管，不要用内径小于4mm的管子。

出口连接

为保持分析仪传感件在气流变化的条件下仪表内压力为常压，出口管直径应小于2m且通向大气。

管中不用节气阀。

如果要用长排气管，要用大口径管路，比如管路外径为12mm。

图3-1传感单元剖视图和装配尺寸

3．4传感单元与数字控制器间接线

传感单元的连线

类别

步骤

1

传感单元安装后，逆时针旋转卸下顶罩

2

两个开口为线缆进口；

3

用1/2NPT导线管，安装分析仪所带的专用接头。

4

连接7866数字控制器和传感单元对应终端导线12，13和14，参见图3-3

5

从7866数字控制器的终端28连接传感单元的终端9

数字控制器的接线

7866数字控制器输出信号可转换为4-20mA或0-20mA信号。

信号用来驱动记录仪或传给DCS或PLC。

信号与测量气体百分率成正比。

当显示器输出零（0.0）信号为最小值（0或4mA）。

当显示器为100%，信号值应为20mA。

图3-2数字控制器和传感单元接线示意图

4.设置模式

4.1概述

这一章描述怎样设置7866控制单元/指示仪的结构的步骤。

4.2结构提示

介绍

表4-1列出了一些进入快速数据查看的提示。

表4-1结构提示

功能

提示

显示组态

使用SETUP键显示设置组群

显示功能

使用FUNCTION键显示在每个组群下单独的参数。

这些提示被列表在每个组群的命令下。

滚动

如果SETUP键被保持，每一秒的2/3滚动提示一次。

同时按▲或▼键将使时间缩短为每一秒的1/3滚动提示一次。

快速改变数值

当改变数值时，同时按▲或▼键，再按▲或▼中的任一个进行加或减。

这样可以快速增减。

从设置模式中定时输出

在设置模式中如果有30秒没有按键操作，则控制单元将定时的跳出返回到正常测量状态。

按键错误

当在按键时在显示屏的下部出现“KEYERROR”提示时，可能的原因如下面之一：

·参数无效

·没有在设置模式，首先按SETUP键

·在7866的控制单元中使用了无效的按键

4.3单元设置组群（UnitSetUp）

功能提示

表4-2列出了在控制单元中的单元设置组群中的所有功能提示。

表4-3中列出了在远传指示仪中的单元设置组群的所有功能提示。

表4-2控制单元单元组群功能提示

功能提示

（下部显示）

功能名称

选择或范围的设置

（上部显示）

工厂设置

SECURITY

安全代码

0000到9999

0

LOCKOUT

组态安全锁定

NONE—允许改变所有功能。

CALI—从浏览中隐藏校准组群功能

UNIT—在单元设置模式组群中的参数不能被改变，但是报警和通讯组群的参数可以改变。

（不能看到校准参数。

）

VIEW—所有的参数只能被阅读。

（不能看到校准参数。

）

NONE

TYPE

分析仪范围类型

TRIPLE—只读

TRIPLE

CUROUT

2种输出类型选择

4-20mA

0-20mA

4-20mA

PWRFREQ

输入频率选择

60Hz

50Hz

60Hz

DECIMAL

小数点位置的选择

XXX.X—一位小数

XX.XX—两位小数

XXX.X

表4-3远传指示仪单元组群功能提示

功能提示

（下部显示）

功能名称

选择或范围的设置

（上部显示）

工厂设置

SECURITY

安全代码

0000到9999

0

LOCKOUT

组态安全锁定

NONE—允许改变所有功能。

CALI—从浏览中隐藏校准组群功能

UNIT—在单元设置模式组群中的参数不能被改变，但是报警和通讯组群的参数可以改变。

（不能看到校准参数。

）

VIEW—所有的参数只能被阅读。

（不能看到校准参数。

）

NONE

TYPE

分析仪范围类型

TRIPLE—只读

INDICTR—只读

TRIPLE

BIASR1

范围1输入值的恒定误差

+10.00到-10.00

0.00

BIASR2

范围2输入值的恒定误差

+10.00到-10.00

0.00

BIASR3

范围3输入值的恒定误差

+10.00到-10.00

0.00

PVINPUT

使用分析仪的CUROUT选项选择的输入的实际兼容。

1-5V（4-20mA）

0-5V（0-20mA）

1-5V

PWRFREQ

选择输入频率

60Hz

50Hz

60Hz

DECIMAL

小数点位置的选择

XXX.X—一位小数

XX.XX—两位小数

XXX.X

4.4报警设置组群

功能提示

表4-4列出了在报警设置组群的所有功能的提示。

报警仅被设置在范围3动作。

对于报警值的调整见5.8章节中的设置报警极限。

表4-4报警组群功能提示

功能提示

（下部显示）

功能名称

选项或范围的设置

（上部显示）

工厂设置

ALARM1LO

报警1设置点，低报警类型

90.0到100.0

98.0

ALARM2LO

报警2设置点，低报警类型

90.0到100.0

90.0

HYSTERIS

报警迟滞

0到100.0

0.5

4.5Modbus通讯设置组群

简介

这个选项允许控制单元通过Modbus协议连接到一台主计算机上。

功能提示

表4-5列出了