第七章分析仪器附加设备的维护

1、第七章第七章 分析仪器附加设备的维护分析仪器附加设备的维护 第一节第一节 空气压缩机空气压缩机 第二节第二节 真空泵真空泵 第三节第三节 氢气发生器氢气发生器 第四节第四节 氮气发生器氮气发生器 第五节第五节 稳压电源稳压电源 第一节第一节 空气压缩机空气压缩机 空气压缩机和真空泵均属于风机类的设备。风机是用来抽吸、排送气体和用来压缩气体的机械设备的统称。按工作原理的不同,风机可分为叶轮式(如离心式风机)和容积式(如活塞式风机)两大类；按排气压强的不同,风机又可分为：通风机出口压力在14.7KPa(1500mmH2O)以下；鼓风机出口压力在14.7KPa 343.2KPa (1500mmH2O

2、 3.5Kgf/cm2)之间；压缩机出口压力大于343.2KPa (3.5Kgf/cm2)；真空泵(进气压力低于大气压力,能产生50 KPa以上的真空度)。可见真空泵与空气压缩机并无本质的区别。 一、空气压缩机的分类、结构和原理一、空气压缩机的分类、结构和原理 空气压缩机是一种用于压缩气体藉以提高气体压力,使气体具有一定能量的机械,一般简称压缩机。实验室常用的是活塞式空气压缩机（往复式空气压缩机），其工作原理如图71所示。 当活塞2自左端向右端移动时,气缸左端工作室(腔)增大而压力降低,此时吸气阀4打开。在大气压力的作用下,空气被压入气缸内,这一过程称为吸气过程。当活塞向反方向移动时,吸入的气

3、体被压缩,称为压缩过程,此时,吸气阀关闭。当气体压力增加到排气管的压力后,排气阀5即被打开,压缩气体被排入排气管内,这个过程称为排气过程。至此,完成了一个工作循环。活塞再继续运动,则上述工作循环将周而复始地进行,以完成压缩气体的任务。 图71 往复式空气压缩机工作原理图 在活塞式空压机的后面,都必须装置一个贮气筒。它是一个用钢板做成的坚固容器,其容积至少要比空压机汽缸的容积大20倍。它的功用主要是减小压缩空气压力的变动。压力的变动是由于空压机排送压缩空气的不连续性引起的。其次,贮气筒还能收集压缩空气里所携带的水分和润滑油。 空气压缩机产生的压缩空气主要用作助燃气或载气使用。 二、空气压缩机的维

4、护保养二、空气压缩机的维护保养 1空气压缩机的维护保养 （1）使用前应检查管路接头是否漏气,电路连接是否良好,润滑油量是否正常,螺栓是否紧固。 （2）空压机所用润滑油应定期更换,进气口空气滤清器应定期清洗。 （3）要注意对气缸、运动机构等部位的润滑。 （4）使用完毕,应立即切断电源。 （5）要有良好、可靠的接地。 2空气压缩机常见故障的排除 空气压缩机常见故障、产生原因及排除方法见表71。 第二节第二节 真空泵真空泵 一、真空泵的结构、原理一、真空泵的结构、原理 真空泵均为容积式,常见的有活塞式真空泵,液环式真空泵及旋片式(刮板式)真空泵等。下面主要介绍2X型旋片式真空泵。 真空泵的结构如图7

5、2所示。在圆柱形的气缸内偏心地安装着转子7,转子上有槽,槽中活动地插入两块旋片6。当转子旋转时,带动旋片6旋转并借离心力和旋片弹簧5的弹力紧贴缸壁,把进、排气口分隔开来,并使进气腔容积周期性地扩大而吸气,排气腔容积周期性的缩小而压缩气体,借压缩气体的压力和油推开排气阀片11而排气,从而获得真空。图72中气镇阀15的作用是向排气腔充入一定量空气,以降低排气压力中的蒸汽分压强。当其低于泵温下的饱和蒸汽压时,即可随充入空气排出泵外,从而避免凝结在泵油中,具有延长泵油使用时间和防止泵油混水的作用,但气镇阀打开时,极限真空将有所下降,温升也有升高 。 1.进气咀; 2.滤网; 3.挡油板; 4. 进气咀

6、O型密封圈;5.旋片弹簧;6. 旋片;7.转子;8.泵身;9.油箱;10.1号真空泵油;11.排气阀片;12.放油螺塞;13.油标;14. 加油螺塞;15.气镇阀;16.减雾器;17.手柄;18.软接器。图72 真空泵的结构 二、真空泵的维护保养二、真空泵的维护保养 真空泵的维护保养应从以下几个方面进行： （1）添油 长期工作的泵,应经常注意是否有足够的油量,油量不足会影响泵的性能甚至损坏机件,若发现油面低于油标中心,则应加油。 （2）换油 泵经使用,泵油可能掺入灰尘、水份或其它污物,为保证泵的性能,泵应定期换油。换油顺序为：由放油孔处放尽污油；从吸气口注少量清洁泵油,然后启动泵运转稍许,再放

7、油,如油仍不清洁,可再重复注入数次,直至泵腔内的油清洁为止。 （3）调整皮带 工作日久,皮带将松驰,影响拖动效果,此时应调整电机位置,使皮带松紧适宜。使用中皮带应避免与油接触,以免打滑和损坏皮带。 （4）更换密封圈 密封圈长期使用磨损，可能使泵漏油,此时应更换。 （5）清洗过滤网 泵长期使用，过滤网会有许多颗粒杂物附着影响抽速，故应经常清洗。 三、真空泵常见故障的排除三、真空泵常见故障的排除 真空泵常见故障、产生的原因及排除方法见表72. 第三节第三节 氢气发生器氢气发生器 气体发生器以其安全性好,性能稳定,使用方便，所得气体纯度高等特点,得到了越来越多的应用。尤其是在气相色谱分析中，逐步取代

8、高压气瓶作为气相色谱仪的气源。同类产品的结构、原理及维护情况基本相同。 一、氢气发生器的结构、原理一、氢气发生器的结构、原理 常用的GCD300B型全自动高纯度氢气发生器如图73所示。 该仪器具有如下特点： (1)程序控制：仪器的全部工作过程均由程序控制完成,氢气流量可根据用量实现全自动调节,程序控制系统自动显示压力、流量、自动恒压、恒流及故障显示。 (2)产氢湿度低：采用了膜分离技术及有效的除湿装置,因而降低了原始湿度,持高了氢气的纯度。 图73 GCD300B型氢气发生器 (3)操作方便：使用时只需按动开关,即可产氢,可连续使用,也可间断使用,产气量稳定,不衰减。 (4)安全可靠：配有安全

9、装置,灵敏可靠。 仪器各部位名称及功能如图74所示。 仪器的工作原理是以电解法产生氢气,用氢氧化钠水溶液为电解液,以贵金属做电极,采用膜分离技术将氢气和氧气彻底分离,并在电解池中采用了过渡族金属催化技术,使产氢纯度含氧量小于3ppm。 仪器程序控制采用了高灵敏度、模糊控制自动跟踪系统,取消了稳压阀,实现了自动恒压、恒流,使压力稳定性小于0.001MPa,并可根据色谱仪所需氢气用量的大小实现氢气流量的全自动调节,当停止用气时,仪器自动停止产氢,因此杜绝了系统超压的现象,以保证安全。 仪器正面示意图 仪器背面示意图1.电源开关;2.排空阀;3.工作压力指示表; 4.氢气数字流量指示;5.电源指示灯

10、;6.压力指示灯;7.电解指示灯;8.过滤器盖;9. 电解液储液桶;10. 电解液上限水位线;11. 电解液下限水位线;12. 氢气出口;13. 电源线;14.4A保险管座;15.机箱螺钉。图74 GCD300B型氢气发生器各部位名称及功能示意图 二、氢气发生器的维护及使用注意点二、氢气发生器的维护及使用注意点 1.仪器的维护及使用注意点 （1）仪器使用前的自检、空载时间不宜过长（510分钟）。 （2）仪器使用前应检查各部位是否正常并将排空阀(见图7)拧紧。 （3）仪器工作完毕应及时关闭电源开关,打开排空阀,使压力表降至为“0”； （4）定期检查过滤器中的硅胶是否变色,如变色应及时更换或再生。

11、其方法为：拧开过滤器上盖,取出内桶更换硅胶。然后用脱脂棉将内桶口塞紧,将其放入过滤器内,拧紧上盖,并检查是否漏气。 （5）仪器使用一段时间后,电解液会逐渐减少,当电解液位接近下限时,应及时补水,每次只需加入二次蒸馏水即可,加液或加水时液位不要超过上限,也不能低于下限。 （6）当电解液变浑时应更换电解液。 （7）仪器切勿在压力为“0”时空载运行。 （8）仪器如需搬运时应将储液桶中的电解液用洗耳球吸出,装好内盖后将上盖拧紧,以免在运输时电解液外溢,对仪器造成损坏。 2氢气发生器常见故障的排除 氢气发生器的常见故障、产生原因及排除方法如表73所示。 第四节第四节 氮气发生器氮气发生器 一、氮气发生器

12、的结构、原理一、氮气发生器的结构、原理 常用的GCN1300全自动氮气发生器如图75所示。 该仪器具有如下特点： （1）程序控制：仪器的控制系统采用专用芯片，使全部工作过程均由程序控制完成，氮气流量可根据使用量的大小实现0300ml/min全自动调节，仪器可通过程序控制自动恒压、恒流及故障显示。 （2）工艺先进：电解池采用立式单液面双阴极，最新膜分离技术，催化层使用PCNA载体及贵金属催化物，使电解池催化能力强、效率高、产气量大、氮气纯度高，电解池经100小时以上高压、大电流老化试验，使电解池性能和工作状态极为稳定，解决了其它型号氮气发生器间断电解，氮气出口直排空气的现象。 图75 GCN13

13、00型氮气发生器 （3）强制循环：电解液强制循环，工作时电解池散热良好，停机后电解液全部回至储液桶内，因此有效地杜绝了过液现象 （4）操作简单：只需启动电源开关，仪器即可正常工作。 （5）使用方便、寿命长：使用时只需二次蒸馏水即可，免除运输、搬运钢瓶之累；仪器可连续使用，也可间断使用，产气纯度稳定，产气量稳定，不衰减。 （6）安全可靠：配有安全装置，灵敏可靠。 （7）降低湿度：采用了超高式量渗透膜分离技术,有效地降低了原始湿度,并能在停机后自动排出水分。采用了金属聚合物除湿及两极吸附,使氮气纯度大大提高。 （8）三极催化：除电解池中两极催化外另配有第三极催化，催化剂选用新型贵金属，使含氧量低于

14、使用标准。 仪器各部位名称及功能如图7-6 所示。 仪器的工作原理是以纯净的空气为原料, 以氢氧化钾或氢氧化钠溶液为介质，电解池采用PCNA载体和贵金属催化物，利用电解水进行脱氧。空气中的氧进入电解池中分离，在阴极经物理化学催化吸附，最后从阳极析出，这样电解池阴极侧剩下的只是氮气。 洁净的空气在电解池阴极侧的物理化学吸附作用下，氧气不断通过分离隔膜进阳极侧，氧气随电解液流入储液桶，并放空。经过两级电解池处理，阴极侧只剩下氮气。氮气从电解池流出后，进入催化器脱除残余氧，在通过超高式量渗透膜、金属聚合物、两极吸附，除去氧气中的杂气、水分等杂质，经氮气出口即可提供纯净、可靠的氮气气源。 仪器正面示意

15、图 仪器背面示意图1.电源开关; 2.排空阀; 3.工作压力指示表; 4.氮气数字流量指示; 5.电源指示灯（红）; 6.电解液循环指示灯（黄）; 7.电解指示灯（绿）; 8.电解液储液桶; 9.电解液上限水位线; 10.电解液下限水位线; 11.空气进气口; 12.氮气出气口;13.电源线; 14.4A保险管座; 15.机箱螺钉;图76 GCN1300型氮气发生器各部位名称及功能示意图 程序控制系统可根据氮气使用量的大小实现氮气流量的全自动调节，氮气纯度、流量、压力极为稳定。工作结束后，关闭仪器电源开关，电解液全部自动回至储液桶，渗透膜将杂质自动排出，下次工作时只须打开电源开关即可重复以上全

16、部过程。 二、氮气发生器的维护及使用注意点二、氮气发生器的维护及使用注意点 1仪器的维护及使用注意点 (1)仪器使用前应检查各部位是否正常。 (2)仪器工作完毕应及时关闭电源开关，打开排空阀，使压力表降至为“”。 (3)定期检查过滤器中的硅胶是否变色，如变色应及时更换或再生。其方法为：拧开过滤器上盖，取出内桶更换硅胶，然后用脱脂棉将内桶口塞紧，将其放入过滤器内，拧紧上盖，并检查是否漏气。 (4)仪器使用一段时间后，电解液会逐渐减少，当电解液接近下限时，应及时补水，每次只需二次蒸馏水即可，加液或加水时液位不要超过上限，也不能低于下限。 (5)当电解液变浑时应更换电解液。 (6)仪器切勿在压力为“

17、0”时空载运行。 (7)仪器如需搬运时应将储液桶中的电解液用洗耳球吸出，装好内盖后将上盖拧紧，以免在运输时电解液外溢，对仪器造成损坏。 2.氮气发生器常见故障的排除 氮气发生器的常见故障、产生原因及排除方法如表7-4 所示。 第五节第五节 稳压电源稳压电源 一、稳压电源的分类一、稳压电源的分类 在电网电压波动或负载变化时，分析仪器通常要求电源电压的变化要限制在一定范围内，否则会造成仪器性能不稳定，甚至不能正常工作,这时就应当采用稳压电源。 稳压电源的种类繁多，各种稳压电源的电路实例更是不胜枚举。与分析仪器配套使用的稳压电源大多是串联型晶体管直流稳压电源。其典型电路如图77所示。由图可见，典型的

18、串联型稳压电源中，除整流、滤波电路外,主要由调整环节、比较放大器、基准电压和取样分压器四个基本部分组成。 图77 典型的串联型稳压电源 当负载电流IL或输入电压Ud变化使输出电压U0增加时，则取样电压相应增加，与基准电压U的差值随之相应增加，这个直流信号经放大后使增大，=下降，调整管T1的基极电位下降，使减小，使减小，显著减小() 而使调整管的 管压降增大，于是输出电压U0下降，从而保持稳定。上述自动调整的稳压过程可简单表示如下： 同理，当IL或Ud变化引起U0减小时，通过自动调整将使减小，从而保持U0稳定。 应该指出，上述电路还不够完善。因为在串联型晶体管稳压电源中，全部负载电流都流过调整管, 如果由于使用不慎使输出短路或者过电流时, 调整管将流过很大的电流，而且几乎全部整流电压Ud都加在调整管ce之间, 很容易使管子损坏。 为此在许多情况下要考虑过载保护问题。过载保护的原理是：当负载电流超过规定数值时，会自动地限制输出电流的大小