磁压式气体分析仪的构造与维护

1、西门子OXYMAT 6型气体分析仪的构造与维护黄健(新余钢铁有限责任公司气体厂，江西省新余市团结西路338001)摘要：介绍了0XYMAT 6型气体分析仪的测量原理，内部构造及维护特点，以及在空分制氧行业的应用。关键词：磁氧、常量氧分析、应用一、前言：气体中氧气含量的分析被广泛的应用于各个行业，而测量氧气含量的方法也多种多样。 例如：磁式、氧化锆式、燃料池式、赫兹电池式等。前两种一般用来测量常量氧，而后两者 一般用来测量微量氧。具体使用的方法取决于被测气中氧的含量，及背景气的组成成份。有 时可能两种方法进行交叉使用，以达到一个最佳的测量效果。二、测量原理：在常量氧分析中，使用最多的还是磁式分析

2、原理。氧是顺磁性气体，利用氧具有极高 的顺磁性来进行分析，且在已知所有气体当中氧的磁化率是最高的。绝大多数气体都属弱磁 性气体，弱磁性气体当中又分为顺磁性和抗磁性气体。弱磁性气体的磁化强度与磁场强度存 在以下关系：M=XxH (M:磁化强度，H:磁场强度，X:磁化率)。当XV0时,属抗磁性气体，如:CH4，N20, C02，C3H8等；当X0时，属顺磁性气体， 如:02，N0，N02，H2，He等。如若将氧气的磁化率定义为100(0C)，那么除NO2(36.3),NO(6.16) 外，其它所有气体的相对磁化率均在1之间。由此可见氧气的顺磁性在所有的气体当中具 有非常独特的特殊性，因而利用该性质

3、对氧气进行分析，具有极高的选择性和灵敏性的特点。三、仪器构造：与其它几乎所有气体不同，氧气具有顺磁性。西门子OXYMAT 6型气体分析仪(以下简 称OXYMAT 6)正是利用氧气的这一特性来进行氧气浓度测量的。在不均匀磁场中，氧分子 由于其顺磁性，会朝着磁场增强的方向移动。其移动轨迹如下图1所示：氧、氮、氯在不同磁场区域的分布霸气分子 蕊气分子 氯气分子根据上图可知，在无磁场的区域里，空气中的各组分（氧气、氮气、氩气）会均匀的分 布在相关区域里，但当产生磁场时，氧气分子明显的被吸引吸过去，密集的分布在两个磁极 周围。而氮气和氩气分子毫无变化。如若有氧气浓度不同的两种气体在同一磁场中相遇时，它们

4、之间将会产生一个压力差。 对于OXYMAT 6通道，一种气体是参比气（N2, O2或者是空气），另外一种气体就是样气。 参比气从双通道进入到样气室中。其中一路参比气在磁场区域内与样气中的氧气相遇，另一 路参比气不与氧气相遇（或者仅仅遇到极少量氧气），这样两路参比气的含氧气量将不同。 因为双通道是连在一起的，所以与氧气浓度成比列关系的压力将会产生一个气流通过微流量 传感器。微流量传感器测得该气流并将它转变为一个电信号。其个具体结构如下图2所示：套比气入口限流黑参比气通道用于测量的微瞭量傕感器祥气入口样品池顺磁效应可调的电磁场律气制参比气出口补借系统中的做流量传感器（无流量）微流量传感器包含有两个

5、被加热到大约120C的镍格栅，这两格镍格栅与两个补充电阻 一起构成一个惠斯通电桥。脉冲气流会导致镍格栅电阻发生改变，这就会导致在电桥中生成 一个取决于样气中氧气浓度大小的偏移量。因为微流量传感器是位于参比气路中的，不直接接触样气，所以样气的热导率、比热或 内部磨擦不会对测量造成任何影响。同时，这也避免了样气对微流量传感器的腐蚀，使得微 流量传感器的抗腐性能大大提高。微流量传感器具体结构如下图3所示：而且通过改变磁场的强度来使微流量传感器的背景气流作用不被检测到，因此仪器摆放 的方向也就对测量没有影响。因为样气室是直接置于样气路中并且体积小，所以OXYMAT 通道的响应时间非常短。如果测量地点出

6、现频繁的振动，则就会使测量信号出现错误（噪 音)。所以就应使用另外一个无气体流过的微流量传感器。该传感器被用作振动传感器并且 它的信号与测量信号相连以对测量信号进行补偿。如果样气密度与参比气密度之差超过参 比气密度的50 %，那么用于补偿的微流量传感器(就像用于测量的微流量传感器一样用参 比气进行吹扫)。四、维护：西门子OXYMAT 6型气体分析仪除应用广泛外，功能也非常强大。对于一般的故障均能 进自我诊断。以下表1为故障相关代码及排除方法。序号故障信息可能的起因补救措施备注W2OXYMAT 6E/F零点调节时，信号电压太 高零气体包含了太多的氧气检查零气零气和参比气必须要一样参比气包含有太多

7、的 氧气检查参比气W3OXYMAT 6E/F灵敏度调节 时，信号电压太低标定气包含太少的氧 气检查标定气标定气的流量太低检查标定气的流量并在需要情况校正流量为标定选择了一个不正确的量程选择正确的量程W4设置时钟分析仪被关闭输入新的数据和时间W5LCD的温度太高或太低环境温度超出了技术数据中所规定的范围：50C. 450S3微流量传感器故障一半的栅极已经被损 坏替换检测器(ULTRAMAT 6)或测量头(OXYMAT 6) 或者联系维修部门五、结束语：西门子OXYMAT 6型气体分析仪是一种专门应用于常量分析的仪器，是目前氧气含量分 析比较成功的产品之一。只要选择合适的参比气，它可应用于含氧量在0100%之间所有气 体的分析，例如空分制氧机中的产品氧纯度，富氧液空中的含氧量，粗氩塔I顶部的含量氧 及原料空气中的氧含量。只要合理的操作，精心的维护，其精度可达测量范围的0.5%，