浅析LGA4100半导体激光气体分析仪

张志成

摘要：LGA4100半导体激光气体分析仪的特点、功能单元的组成、功能单元的作用、工作原理和生产应用

关键词：特点、组成、作用、原理、使用

引言

在宣化钢铁公司焦化厂净化车间焦油吸收塔工段是使用气体分析仪采集煤气管道中氧气含量的大小来控制焦油吸收塔电捕的运行情况。当煤气管道中氧气含氧量小于百分之二时，电捕正常工作;当煤气管道中氧气含氧量大于百分之二时，电捕应该立即停止工作，防止生产事故的发生。

最初选用的ABB厂家的气体含氧分析仪，它需要从输送煤气管道开孔后焊接一根采样管，将煤气管道内的气体引入气体含氧分析仪。从煤气管道内采集的气体中含有少量焦油。进入冬季，北方夜间室外气温很低，室外采样管管壁很容易粘附焦油并短时间内堵塞采样管，使得煤气管道内的气体无法进入气体含氧分析仪。维检人员处理该项工作非常困难。后來，维检人员对室外采样管做了保温处理，但是效果不明显。因此，在这次技改中，我们根据实际情况选用了LGA4100半导体激光气体分析仪。

1.LGA4100半导体激光气体分析仪的特点、功能单元的组成、功能单元的作用

1.1LGA4100半导体激光气体分析仪的特点

由于采用半导体激光吸收光谱技术，很好的解决了采样管路及预处理带来的容易堵塞、需要经常维护、响应慢、连接件多、成本高等问题。该气体分析仪的特点：（1）检测灵敏度高，响应速度更快;（2）采用一体化设计，去掉了很多连接件，结构紧凑，提高了运行的稳定性;（3）采用模块化设计，用新的功能模块可以替换坏的功能模块，即插即用。（4）安装、操作简单，维护更方便。

1.2功能单元的组成

1）发射单元：由人机界面、激光器驱动模块、中央处理模块、半导体激光器和光学元件组成。

2）接收单元：由光电传感器、信号处理模块、电源模块和光学元件组成。

3）安装法兰和切断阀门：通过连接锁箍与连接单元连接，由光路调整机构、安装法兰和维护切断阀门组成。

4）正压控制模块单元：采用防火隔爆设计，内置压力传感器、信号处理、电源控制等模块。

1.3功能单元的作用

1）发射单元：实现半导体激光发射、光谱数据处理和人机交互等功能。

2）接收单元：接收传感器信号，将光谱吸收信号传输到发射单元进行处理。

3）安装法兰和切断阀门：维检人员在对发射单元进行维护时，维护切断阀门可以隔绝管道和现场环境，防止危险气体的泄露。

4）正压控制模块单元：对发射单元和接收单元内部正压防爆气体的压力情况进行实时监测、控制，确保了LGA4100半导体激光气体分析仪在危险环境中能够安全使用。

2.LGA4100半导体激光气体分析仪关键参数的设定

2.1现场被测气体的温度和压力

在LGA4100半导体激光气体分析仪面板上手动输入现场被测气体的温度和压力后，分析仪可以自动修正温度和压力变化对被测气体浓度测量的影响，实现了温度和压力的补偿，保证了测量数据的准确性。

2.2透过率报警值的设定

透过率=传感器接收到的激光能量/激光器发出激光的总能量*100%。在透过率=0%时，LGA4100半导体激光气体分析仪就无法测量了。LGA4100半导体激光气体分析仪出厂时透过率报警值上限默认设定为10%。我们根据生产工艺和分析仪在使用一段时间后的实际情况设定为15%，即当透过率低于15%时，分析仪可自动输出一个信号来提示用户，并且能够在分析仪上显示出来。

3.LGA4100半导体激光气体分析仪的工作原理

我们在煤气输送管道的一侧安装了激光发射模块，在正对管道另一侧安装光电传感模块中的探测器。光电传感模块中的探测器不断接收到激光发射模块发出的激光束。激光器与光电传感模块之间光通道内被测气体氧气分子变化的浓度使得激光的透过率发生变化，激光强度大小也发生了变化。激光强度的增减与煤气管道中氧气含量成正比。LGA4100半导体激光气体分析仪的分析控制模块对采集到的激光强度增减信号进行数据分析，从而可以得到管道内被测气体氧气的浓度。

4.LGA4100半导体激光气体分析仪的使用

选用的这台LGA4100半导体激光气体分析仪是我们抽调技术骨干在生产厂家技术人员精心指导下安装调试完成的。我们已经对分析仪的各个部件、面板的操作、参数的设定非常熟悉了，为以后很好的完成维护检修工作奠定了基础。因为不用从煤气管道焊接采样管引入分析仪，避免了焦油堵塞采样管，减少了维护的工作量。有段时间，净化车间生产岗位人员反映分析仪的测量值比生产工艺实际值偏高，我们对分析仪进行了检查，使用标准气对分析仪的零点和量程校准后判断分析仪的测量值没有问题，我们建议岗位人员从生产工艺中查找原因。事后查明是炼焦车间的原料煤由原来的烟煤掺入了大量的无烟煤造成的。生产过程中当除尘器、过滤器、初冷器损坏时，管道内煤气净化不干净，会导致透过率过低，我们用专用的除污棒进行除污，效果很好。

5.结论

LGA4100半导体激光气体分析仪技术成熟，工作性能稳定，没有出现任何硬件损坏和软件上的故障，保证了生产顺利进行。

参考文献

[1]LGA4100半导体激光气体分析仪使用说明