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3、物位及阻力测量仪表
在空分设备的物位及阻力测量中，主要采用的测量元件为法兰液位变送器、差压变送器、翻板液位计和浮球液位控制器等。
⑴法兰液位变送器测量物位的原理一样，均是采用差压法，只是与过程介质连接的方式不同。差压法测量物位的原理为：
△p=p2 - p1=Hρg （11-6）
△p
H=——
ρg
式中：
△p ： 测得差压，Pa
ρ： 介质密度，kg/m3
H ： 液位高度，m
g ： 重力加速度，9.81m/s2
在空分设备的液位测量中，主要有空气预冷系统水液位的测量、精馏塔内低温液体液位的测量。
空气预冷系统中空气冷却塔、水冷却塔的容器底部往往会有一些杂质，为了防止容器中的杂质直接进入差压变送器，所以一般底部水液位的测量采用法兰液位变送器，液位正相侧采用盲法兰；液位负相侧测量的是冷却塔操作压力。由于冷却塔上部喷淋的水容易进入负相管从而引起测量误差，所以以前通常将负相管灌充水，同时对变送器进行100%的负迁移。但在北方，由于环境温度比较低，负相管中的水容易冻结，所以现在通常使用隔膜密封型液位变送器。它与变送器之间是靠注满流体的毛细管连接起来的，毛细管中的注入液可以根据使用的环境温度进行选择，一般最低可以耐-40℃的环境温度。
对低温液位测量，要特别注意液相引压管的敷设，液相引压管应以5%的斜度向上倾斜，并在尽可能地贴近冷箱内壁处敷设。为了防止液位正相侧在以5%斜度向上倾斜的引压管路中存在气、液两相的现象，导致液位测量不稳定和误差，所以在正相引压管路上的拐点处设置一低温液位加热块用来对引压管路上的低温液体进行加热，使液体完全汽化。每一个低温液位加热块有两个加热元件，加热元件通过放在冷箱壁外的低温液位加热器来供电，供电电压分别为5V、7V、9V，现场一般采用7V供电。引压管路必须用托架或角钢保护，使它不受外力影响，并要采取绑扎或其他有效的办法，防止笾系不稳定。
⑵翻板液位计
翻板液位计是利用阿基米德定律的连通器原理。装有永久磁钢的浮子随容器内液体的升降而上下移动。经磁耦合吸引指示装置中的翻板转动，现场指示出液面的位置。空气冷却塔、水冷却塔的现场液面指示就是用翻板液位计。
4、温度测量仪表
在空分设备的温度测量中，主要采用的测量元件有铂电阻、双金属温度计等。
⑴铂电阻
所有导电物质的电阻几乎都随温度的变化而变化。由于铂的稳定性好，又可得到纯的铂丝，所以均采用铂热电阻。国际实用温标中规定从-259.29(13.81K)～670.74℃之间均采用铂热电阻作为基准温度。
工业用一般采用Pt100分度号的铂电阻，即温度为0℃时的阻值为100Ω。国内采用铂电阻的精度等级一般分A和B级，A级允许的误差为±（0.15+0.002∣t∣），B级允许的误差为±（0.3+0.005∣t∣）。空分设备上通常采用装配式或铠装式铂电阻。装配式铂电阻热响应时间为30s左右，一般采用陶瓷骨架以提高防振性能。铠装式铂电阻在感温元件和保护管之间填充了绝缘材料，因而能耐强振动和冲击；一般外形尺寸小，热惯性小，一般热响应时间为10s左右。
⑵双金属温度计
双金属温度计的工作原理：利用两种热膨胀系数不同的金属焊在一起做成双金属片，当温度升高时，它会产生弯曲变形，温度愈高则弯曲愈大；双金属片的自由端偏转角度将带动指针指示出相应的温度。双金属温度计是一种用作现场指示的温度计。在空分设备中主要用于机组就地温度的指示。
5、转速测量仪表
空分设备中，膨胀机的转速一般采用磁电式转速仪测量，国外也有采用涡电流原理测量转速的。磁电式转速仪利用电磁感应原理，将角位移转换成电信号，供频率——电流转换器计数,并输出4-20mA信号.磁电式转速仪由三部分组成:探头、频率——电流转换器和二次显示表。频率——电流转换器一般内装在转速显示仪表中，也可以单独使用。空分设备膨胀机采用的转速探头规格通常为M22*1，转速探头铁蕊与被测齿顶间隙δ为0.5mm。
6、振动位移测量仪表
空分设备的振动位移测量一般采用涡电流传感器。其基本原理是：如果有一个很高频的电流从振荡器流入传感器线圈中，那么传感器线圈就产生一个高频磁场。如果有一片金属接近这个磁场，那么在此金属的表面上就会产生电涡流，电涡流的强弱随着传感器线圈与金属之间的距离而变化。
目前振动位移检测形式有两种，见表10-1。
表10-1 振动位移检测形式对照表
方法
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探头
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前置器/前置变送器
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框架式监视器
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采用前置器
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有
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前置器：输出正负电压信号
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需要
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采用前置变送器
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有
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前置变送器：输出4～20mA信号直接进DCS
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不需要
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探头测得涡电流的信号，在前置器里被转换成与位移振动成比例的非标准电压信号。该信号需经过框架式监视器处理后，输出标准的模拟量和开关量信号；前置变送器则直接将涡电流的信号转换成标准模拟量和开关量信号，可以直接送至DCS。
7、气体分析仪表
用于空分设备的气体分析仪主要有：空气出分子筛纯化系统二氧化碳含量分析仪(＜1×10-6CO2),增压气体含水分析仪(＜10*10-6H2O),产品氧纯度分析仪(≥99.6%O2),产品氮中微量氧分析仪(＜10×10-6O2),氩馏分氩含量分析仪(7%～9%Ar),粗氩Ｉ塔顶部粗氩氧含量分析仪(～1.5%O2),粗氩II塔顶部粗氩氩含量分析仪(98%～99%Ar),粗氩II塔顶部粗氩中微量氧分析(＜2×10-6O2)，粗氩中微量氮分析(＜3×10-6N2),在线式碳氢化合物分析仪(CnHm≤100mg/L,C2H2≤0.1×10-6),离线式氩纯度色谱仪(N2≤5×10-6、O2≤2×10-6、H2≤1×10-6、CH4≤2×10-6)。上述各气体组分的含量值均为体积分数。
10.1.2 显示仪表
把检测仪表传送过来的信号输入至显示仪表，通过数字、光柱或指针指示，以工程单位的方式显示过程的测量值。显示仪表一般有1个或多个模拟量输入，1个或多个模拟量输出，一个或多个开关量输出。主要用于机旁柜的盘装二次显示。空分设备上用到的显示仪表主要有数字显示仪表、监视器两类。
1、数字显示仪
数字显示仪在空分设备上主要用于温度压力及转速的二次显示。
温度数字显示仪输入信号一般为RTD（St：Pt100）；盘面指示有数字及光柱两种形式，通常用数字显示；输出有4～20mA模拟量及无源开关量。数显仪有单点显示和多点显示。由于温度显仪一般成本较低、结构简单，相对稳定性及可靠性不高，所以空分设备仪控系统中主要用于机旁显示，其信号不参与任何控制及联锁。
转速数字显示仪用于膨胀机的转速显示及联锁报警信号的输出，比较重要。转速仪采用单片机技术，由单片微处理器做控制器，可靠性相对较高。一般输出1路与转速对应的4～20mA电流信号，进DCS，用于中控室显示和记录；1路转速过高的开关量输出直接用于机旁的联锁停车回路，保证运行的可靠性。
2、振动位移监视器
将探头测得的涡电流信号经前置器进行信号处理后，得到电压信号输出，该信号输入至振动位移监视器。振动位移监视器对电压信号进行信号处理后，可以得到4～20mA的输出以及用于报警和联锁的开关输出。监视器还一些远程辅助功能输入，如远程倍乘信号输入、远程复位信号输入等。监视器面板上可以显示振动位移值或状态指示。
10.1.3 控制仪表
对过程检测的被控参数进行PID运算以后，输出控制值去控制执行器，从而实现对过程操纵量的调节。以前通常用常规模拟仪表来实现控制功能，现在通常用DCS或PLC来完成PID控制、逻辑运算和顺序控制等功能，具有显示和控制仪表的双重功能。
10.1.4 执行器
空分设备中的控制阀基本构成：
控制阀是空分设备最常用的终端控制元件，如压缩机的导叶、膨胀机的喷嘴等。控制阀由阀体、阀内件、提供阀门驱动力的执行机构以及各种各样的阀门附件所组成。典型的阀门附件由电气阀门定位器、电磁阀、限位开关和过滤减压阀等组成，为了控制阀门的响应时间，有的还需加上增速器、阻尼器和快速排放阀等附件。
控制仪表输出的控制信号输入至电气阀门定位器，电气阀门定位器把4～20mA的信号转换成气信号来自动调整执行机构的行程，经过反馈系统作用使行程与信号按比例变化，从而实现阀门的正确定位。控制阀的分类结构如图10-3所示。
在控制阀的附件中，一般电气阀门定位器主要用于完成阀门的连续调节，在需要安全联锁的情况下，电磁阀可以实现阀门的全开或全关。所带的附件根据控制系统对阀门的控制要求不同而不同。一般分3种情况来说明控制要求与DCS控制信号、阀门所带附件（电气阀门定位器，电磁阀）之间的关系：
1、阀门仅要求参与连续调节（例如液空进上塔调节阀V1），其DCS控制信号（4～20mA）与控制阀之间的连接关系如图10-4所示。
图片丢失10-4
2、当阀门仅要求作全开、全关两位式开关时（例如分子筛纯化系统的切换阀），其DCS控制信号（ON—OFF）与控制之间的连续关系如图10-5所示。
这里需要说明一下，阀门按整机作用方式可分为气开、气闭（气关）两种。气开即随着信号压力的增加而开度加大，无气信号时，阀处于全关状态；气闭阀随着气信号压力的增加，阀逐渐关闭,无气信号时,阀处于全开状态.执行机构按推杆位移的方向可分为正作用和反作用两种.信号压力增加,推杆向下移动的为正作用;反之,则称反作用.直行程单座气开阀采用反作用的执行机构,气闭阀采用正作用的执行机构。
图片丢失10-5
阀门气开或气关作用方式是由生产工艺要求来决定。当阀门带上电磁阀附件时，在电磁阀失电状态下（即控制信号为OFF时），执行机构膜头或汽缸放气，气开阀全关，气闭阀全开。
3、当阀门不仅要参与连续调节，而且在故障情况下要实现紧急地全开（要求阀门是气闭阀，例如空压机防喘振阀）或全关（要求阀门是气开阀，例如膨胀机紧急切断阀）动作，即⑴与⑵要求的结合，其DCS控制信号（4～20mA和ON——OFF）与控制阀之间的连接关系如图10-6所示。
图片丢失10-6
10.2 仪表的性能指标
根据工业自动化仪表的特点，对它的品质一般用几个主要的性能指标来反应。
10.2.1 精确度
精确度ε1为测量值与实际值的差异程度，表示测量误差的大小：
最大测量误差
ε1=×100% （11-15）
量程
去掉式（11-15）中相对百分比误差的“%”，称为仪表的精确度。精确度是表征仪表性能的主要指标。现在较好的仪表，其精确度一般都能达到零点几级以下。
10.2.2 灵敏度
灵敏度Ks为仪表稳态时输出变化对变化的比值，表示仪表对被测参数变化的灵敏程度：
仪表指示值（输出值）变化
Ks= （11-16）被测参数变化
灵敏度越高，可检测出的过程变化量的值就越小。
10.2.3 迟滞（回差，滞环）
迟滞（回差，滞环）ε2指对应于同一输入信号，仪表正反行程的输出信号大小不等的程度：
输出值在正反行程间的最大差值
ε2= ±×100% 2×量程 （11-17）
10.2.4 重复性
重复性ε3表示当输入量按同一方向变化，多次做全行程实验，测得的静态特性曲线的不一致程度：
±输出值在多次行程间的最大差值
ε3= ×100% （11-18）
量程
重复性反映出仪表的离散性。
10.2.5 量程比
量程比Rm为最大量程与最小可测量量程的比值：
最大可测量量程
Rm= （11-19）
最小可测量量程
量程比越宽，表明仪表可测量的范围越大。好的仪表量程比可以做得很大，10：1甚至100：1，但超过10：1的量程比，仪表的测量精确度会有所下降。可根据每一种仪表的具体情况做相应的计算。
10.2.6响应时间
响应时间是指当输入量产生阶跃变化时，仪表输出变化至相当于该变化量的x%所需要的时间。不同类型的仪表x值不同，例如铂电阻为50，分析仪为90等。响应时间越短检测的纯滞后越小，对过程控制和监视就越有利。
10.3 空分设备上典型仪表的回路构成
10.3.1 温度显示回路、压力显示回路
例如空气进冷箱温度（TIA101）显示回路如图10-7所示。
图11-19 温度显示回路
TE101：检测仪表——铂电阻，一般采用M27×2的螺纹（螺纹规格可选）连接，将铂电阻直接拧在工艺管道的接头上（内螺纹接头，随设备带）。铂电阻测量温度的原理是：所有导电物质的电阻都随温度的变化而变化。当温度变化时，铂电阻的阻值也相应地变化。目前空分设备上一般采用Pt100、DIN标准的铂电阻。铂电阻的引线为三线制，目的是为了消除由于引线电阻引起的测量误差。
TIA101：将上述铂电阻的信号输入至DCS的模拟量输入卡件（RTD类型），通过电桥测出电阻值，并将电阻值转换成相应的温度值。同时在DCS的输入处理单元完成温度的报警处理功能，在操作站显示具体的温度值，并事进行报警事件和历史数据的记录。
10.3.2 压力显示回路
例如空气进冷箱压力（PI101）显示回路如图10-8所示。
图10-8 压力显示回路
PT101：检测仪表——变送器，在工艺管道上引出Ф12mm×1mm引压测量管，连至变送器的输入端。压力变送器将被测介质的实际压力线性地转换成4～20mA的信号。变送器的主要测量方法在第1节已做了具体的说明。
PI101：把变送器变送的4～20mA的信号通过电缆输入至DCS，在DCS里显示过程的压力值，并进行历史数据的记录。
10.3.3 流量显示控制回路
例如空气进冷箱流量（FIQC101）显示控制回路如图10-9所示。
图10-9 流量显示控制回路
FE101：检测仪表——孔板，通过法兰与工艺管道连接。采用环室角接取压测量出被测介质经过孔板节流后前后环室的静压降，高低压侧分别有引压管引至差压变送器正负端。
FT101：检测仪表——差压变送器，检测出节流装置前后的静压差值。
FIQC101：把差压变送器变送的4～20mA信号通过电缆输入至DCS，进行差压的开方运算，并进行流量的温度压力（TIA101、PI101）补偿后，显示出流量的标态值（0℃，101.3kPa状态下的值）FIQC101.PV。
过程流量值FIQC101.PV与设定值FIQC101.SV（控制值）比较以后产生偏差X，经控制器的PID运算以后输出控制值FIQC101.MV去控制空压机导叶的开度。流量的单回路闭环控制回路如图10-11所示。
10.4 智能仪表
目前空分设备上已用到两种类型的智能仪表：智能变送器和智能电气阀门定位器。智能仪表主要有三方面的特征：
⑴具有微处理器；
⑵利用FSK频移键控技术，DE或BRAIN或HART协议加载在4～20mA DC信号上，实现了模拟信号和数字信号的兼容；
⑶可以完成零点、量程和特性参数等的远程设定及传输、故障的诊断等功能。
10.5 集散控制系统（DCS）
10.5.1 集散控制系统的基本概念
集散控制系统（Total Distributed control system）是以微处理器为基础的集中分散型控制系统。自70年代中期第一套集散控制系统TDC-2000问世以来，集散控制系统已经在工业控制领域得到了广泛的应用，越来越多的人已经认识到集散控制系统必将成为过程工业自动控制的主流。
集散控制系统的主要特性是它的集中管理和其分散控制。计算机网络技术已使集散控制系统从分散控制向集成管理的方向发展，系统的开放性使不同制造商的集散控制系统产品可以相互连接，并方便地进行数据交换。
1、集散控制系统的基本结构
（1）分散过程控制装置 分散过程控制装置集散控制系统生产过程提的界面，生产过程的各种过程变量通过分散过程控制装置转化为操作监视的数据，而操作的各种信息也通过分散过程控制装置送到执得机构。在分散过程控制装置内，进行模拟量与数字量的相互转换，完成控制算法的各种运算，对输入与输出量进行有关的软件滤波及其他的一些运算。
（2）操作管理装置（操作站） 操作管理装置是操作人员与集散控制系统间的界面，操作人员通过操作管理装置了解生产过程的运行状况，并通过它发出操作指令给生产过程。生产过程的各种参数在操作管理装置上显示，以便于操作人员监视和操作。
（3）通信系统 分散过程控制装置和操作管理装置之间需要有一个桥梁来完成数据之间的传递和交换，这就是通信系统。最新的集散控制系统的通信系统已是企业管控一体化计算机网络。
2、集散控制系统的特点
集散控制系统能被广泛应用的原因是它具有优良的特性。与模拟电动仪表比较，它具有连接方便、采用连接的方法容易更改、显示方式灵活、显示内容多样、数据存储大等优点；与计算机集中控制系统比较，它具有操作监督方便、危险分散、功能分散等优点。因此，在各行各业各个领域得到了应用。
（1）分级递阶控制 集散控制系统是分级递阶控制系统。它在水平方向和垂直方向都是分级的。最简单的集散控制系统至少在垂直方向分为二级，即操作管理级和过程控制级。集散控制系统的规模越大，系统的垂直和水平分级的范围也越广。与模拟电动仪表相比，模拟电动仪表相互间的协调和制约较难解决，系统控制方案的更新也较为困难，各级的相互联系虽然可通过信号的串联或并联来完成，但是它受到输出阻抗和输出功率的限制，并且联系的更改十分困难。
（2）分散控制 分散控制是集散控制系统的另一特点，分散是针对集中而言的。在计算机控制系统的应用初期，一台计算机完成全部的操作监督和过程控制，其控制是较为集中的，系统的危险性也较为集中，一旦计算机发生故障，将造成过程操作和过程控制的全线瘫痪，为此，危险分散的想法就提出来了。
而随着生产过程规模的扩大，设备的安装位置也越来越分散，将大范围内的各个设备的过程参数集中到一个控制室里显然是不经济的，而且操作也不方便，这便提出了地域分散和人员分散等等；如此这些，使集散控制系统成为过程控制领域的主流，而国外对集散控制系统常称为分散系统，即DCS。其分散的意义不单是控制分散、也包含了人员分散，地域分散、功能分散、危险分散、设备分散、操作分散等等。而分散的目的是为了危险分散，提高设备的可利用率。分级正是分散的真实体现 。
10.5.2 集散控制系统的硬件构成
1、集散控制系统的基本硬件构成
DCS控制系统基本上是由过程控制单元，人机接口单元，通信网络、历史单元、计算单元构成。
过程控制单元 用来完成现场控制信号的采集、处理以及各种控制功能。
（2） 人机接口单元 用于完成对现场装置控制参数的显示，以便于操作人员监视和操作。
（3） 通信网络单元 DCS是分布式计算机系统，故使用通信网络将各个单元连接起来。
（4） 历史单元 用于各种历史数据的存储，各种报表的生成。
（5） 计算单元 用于装置的优化控制以及各种高级软件的开发和应用。
例如：TDC-3000集散控制系统是美国霍尼威尔公司生产的产品，以万能控制网为通信系统的第三代产品主要由操作站US、网络接口NIM、历史站HM、现场控制站HPM/PM以及就地控制网LCN和万能控制网UCN等构成，如图10-12所示。
图10-12 TDC-3000集散控制系统基本结构
①US操作站 US操作站主要由显示器CRT、键盘、触摸屏、电子模件等组成，并可接处围设备；软盘、硬盘驱动器、打印机等。US为操作员、组态工程师、维修工程师提供不同的画面以供其操作、组态、维修。完成人与机器之间的联系。
②网络接口NIM（Net Interface Module）主要用于LCN与UCN间的连接，完成LCN网和UCN网间的数据交换。
③历史站HM（History Module）是为TDC-3000系统提供大容量存储器的一个模件。它可以记录连续的过程历史、事件历史、可装载的数据库、系统软件、用户应用软件等等。比如说：显示的图形画面文件就存储在HM中。
④应用模件AM（Application Module）提供了高一级控制和计算方法，其是LCN上的模件，是UCN上APM的功能的升级，其控制算法十分灵活。
⑤过程管理器（PM/APM）是一种新型过程控制和数据采集设备。它由过程管理器模件（PMM/APMM）和I/O子系统两部分组成，其可靠性高、扫描处理速率快、网络通信速率高等等。
2、集散控制系统输入输出回路
（1）模拟输入回路 型号为MU-TAIH12的高电平模拟量输入卡，可接收的信号为1-5V、0-5V、4-20mA、10-50mA，每卡有16点输入，提供24VDC变送器电源，可进行工程单位的转换，对输入信号进行滤波处理，检测输入信号，并产生报警标志，变量报警死区在量程的0。5%-5%之间，支持冗余。
（2）模拟输出回路 每个模件有独立8个4-20mA的输出，输出有正反反作用，对故障后输出的选择（保持输出和清除输出），可进行5段输出特性，输出电流的限定到22.5mA,支持冗余等等。
（3）数字输入回路 数字输入卡有许多类型，有24V DC电源的卡和120V AC电源的卡等。
（4）数字输出点 每模块为16点，提供下面的各种输出支持：3-30V DC大功率三极管输出2A；31-200V DC大功率三极管输出2A；120-240V AC大功率三极管输出2A；24V DC大功率 三极管输出，不独立，100mA；120V AC继电器/125V DC继电器输出；240V AC继电器/125V DC继电器输出。
继电器输出的常开（NO）、常闭（NC）由FTA上的跳线决定，其输出有状态、锁存、脉宽三种选择等等。
（5）脉冲输入回路 接收矩形或正弦波输入信号，8点输入通道，输入频率可达到20kHZ（根据电缆的长度）。
脉冲的限位：低-0.5～+1.9V,高+3.5～+2.4V。
传感器的输入信号：
①自供电的二线制；
②PM供电的二或三线制；
③脉冲电压或触点信号；
④传感器的电源可由卡来供，由FTA的Jumper来定；
⑤PV的更新间隔是500ms；
⑥正负30V的电压不会损坏卡件。
3、DCS/PLC系统电源
一般采用220V AC或24V DC电源作为DCS/PLC的外部供电。原则上DCS/PLC的供电由电气专业的UPS供电。要求UPS当外部电源断电时能提供30min的供电时间，以用于全系统的应急处理和安全停车。
10.5.3 集散控制系统的控制功能
集散控制系统的控制功能十分强大，就TDC-3000系统来说，在其UCN网上的PM/APM,或LM就有很多控制功能。
逻辑管理器（LM）主要用于逻辑控制，它具有可编程逻辑控制器的优点，同时，由于LM挂在UCN网上，因此，它可方便地与网络上的其他模件进行通信。实际上LM就是挂在UCN上的PIC。
过程管理器（PM/APM）是一种新型过程控制和数据采集设备，它由过程管理模件（PMM/APMM）和I/O子系统两大部分组成。
在过程管理器中有很多控制功能和算法，其中包括各种I/O处理器的各种内部I/O算法：模拟量输入点、模拟量输出点、数字量输入点、数字量输出点、脉冲输入点等，以及数字组合点（Digcomp）、逻辑点（Logic）、过程模块（ProcMod）、常规PV控制点（RegCtl）等等。下面就其各种算法进行简要介绍。
1、数字组合点
数字组合点是一个多输入/多输出的点，它为两位或三位式的装置，诸如对马达、泵、电磁阀和马达控制阀等不连续（控制）的设备提供接口。这些点提供了内建的结构，以处理联锁，支持组显示、详细显示、图形显示上显示联锁条件。此外，数字组合点还能用于逻辑点和其他数字点履行复杂的联锁机钩。
（1）联锁 在数字组合点的输出部分，可以提供两种联锁：允许联锁和跨接联锁。联锁状态通常被一个逻辑点相连的输出所控制。该逻辑点灯输出连接应用P0——P2允许联锁参数和I0——I2跨接联锁参数。
联锁旁路即对允许联锁和跨接联锁进行旁路，使其不起作用。
（2）输出 输出类型：数字输出、锁存输出和脉冲输出。
输出目标种类：数字输出点——锁存输出；数字输出点——脉冲输出；逻辑点FLAG；PMFLAG。
2、逻辑点
逻辑点提供了逻辑能力，其与数字组合点配合，提供了组合逻辑功能。逻辑点有逻辑块、FLAG、数字、输入连接和输出连接等组成。逻辑点最多有12个输入，16个逻辑块，12个输出 连接。
3、常规控制点（REGCTL）
常规控制点 其被用来实现标准控制功能，它通用执行某种算法实现其控制功能。每个控制算法都包括一个很宽范围的可选择项。如，对互相连接的点提供初始化功能，PV跟踪，同样逐渐改变给定值的能力也是可以的（通过人为输入的目标值和斜坡时间来完成）。这些标准功能有效简化了执行和多回路控制的应用。
（1）常规控制点的PV源。测量值的来源可分为：AUTO直接从现场或其他算法中来；MAN通过控制站得操作人员人为输入；SUB来自程序。
（2）控制点的四种操作方式如下
手动（MAN） 由操作员直接控制数据输出值。
自动（AUTO）由所组态的常规控制点算法计算输出值。其设定值可来自内部设定值、操作员或一个不连续程序。
串级（CAS） 设定值来自另一个回路的输出。
后备串级（BCAS） 当AM或NIM被诊断为故障状态时，控制器的设定值由后备串级组态确定的SPC、DdcRSP或RSP给出。
（3）PV跟踪。当控制方式为手动时，SP（给定值）自动跟踪PV（测量值），可实现无扰动切换。
第十一章 制氧分析
11.1 气体分析
11.1.1 产品氧的分析
1、分析方法
分析方法主要采用铜氨溶液吸收法。
2、技术要求
工业用氧的质量应符合表11-1的要求
表 11-1
项 目
|
指 标
|
优等品
|
一等品
|
合格品
|
氧含量（体积分数）
|
10-2≥
|
99.7
|
99.5
|
99.2
|
3、原理
取一定量氧气和吸收液接触，在有氨气存在下铜被氧所氧化，生成氧化铜和氧化亚铜。氧化物再与氢氧化铵、氯化铵作用，生成可溶性的高价铜盐和低价铜盐，低价铜盐吸收氧转为高价铜盐，高价铜盐又被铜还原成低价铜盐，低价铜盐又和氧反应。如此循环作用，达到吸收氧的目的，根据气体体积的减少就可以测出氧的含量。
4、试剂和仪器装置
⑴氯化铵
⑵25%-28%氨水
⑶真空活塞脂
⑷铜丝圈
⑸仪器装置:水准瓶、吸收瓶、量气管、乳胶管。
5、测定步骤
⑴准备工作
①用铜丝圈装满吸收瓶。用小橡皮管把分析器的各部件连接起来，三通活塞涂擦少量真空活塞脂。
②往水准瓶里注入混合液，转动三通活塞，使量气管与吸收瓶相通，用水准瓶的升降使量气管、毛细管、吸收瓶及所有管道充满混合液，共需混合液约550ml。
③调节液封瓶中的液面至适当位置，关闭活塞，放低水准瓶，若量气管里液位不降低说明仪器不漏气。
⑵测定
①转动三通活塞，使量气管与大气相通，用水准瓶调节液面至活塞支管最高点，关闭三通活塞。
②通过连有橡皮管的取样阀取样，先用大气流吹除阀门及管道0.5min，再调至分析所需流量吹洗1min。
③将连在取样阀上的橡皮管连接于三通活塞支管上，迅速打开三通活塞使样品气进入量气管，当稍微超过100ml时，压紧连接水准瓶与量气管的橡皮管，迅速拆除取样用橡皮管。升高水准瓶使其液面略高于量气管中液面，微松橡皮管，使量气管中之液面至零点刻度时再压紧。
④转动三通活塞，使量气管与吸收瓶相通，慢慢举起水准瓶，使气样全部进入吸收瓶，关闭三通活塞。
⑤小心而充分地摇动仪器，经3min后，打开三通活塞，将气体缓慢返回量气管，当吸收液刚进入量气管时，关闭活塞举起水准瓶，使其中的液面与量气管液面对齐，这时量气管里液面相应的刻度即为试样中氧气的含量（体积分数），10-2（V/V）。
⑥使量气管中未被吸收的气体再次进入吸收瓶重新吸收，直到相临两次分析结果之差不超过0.05%时，本次分析结束。
6、分析注意事项
⑴因量气管和水准瓶装入氧气吸收剂，取样时必须迅速。
⑵吸收瓶和水准瓶中禁止放液体石蜡或油类物质以免影响吸收效率和玷污仪器。
⑶水准瓶将气体返回量气管时，速度不能过快以避免空气漏入分析器。
⑷读数时必须使水准瓶中的液面和量气管中的液面保持在同一水平面上，才能使读数准确。
⑸取样时气样流速不能过大，并要有一段时间吹洗管道，然后再与量气管相接。
⑹必须经常注意铜丝的消耗，使铜丝经常保持在吸收瓶容量的4/5左右。
⑺吸收液在吸收数拾个样品后失效，发黄时立即更换，更换时要留旧溶液1/5左右。
⑻分析器连接管中不能有残气，以免产生分析误差。
7、取样要求
空气装置内取样阀在正常生产时要常开，流速调节在取样胶管另一头放在水中连续鼓泡为宜。管道和球罐等容器内取样时要先打开取样阀大流速吹除1-2分钟后再取样，一定要做到试样和被分析的产品相同。
注：①引用GB/T3863-1995 《工业用氧》国家标准
11.1.2 产品氮的分析
1、采用方法
分析方法主要采用铜氨溶液比色法
2、技术要求
纯氮技术指标应符合表11-2的要求
表11-2
项 目
|
指 标
|
优等品
|
一等品
|
合格品
|
氮气纯度，10-2（V/V）≥
|
99.996
|
99.99
|
99.95
|
氧含量，10-6（V/V）≤
|
10
|
50
|
500
|
3、原理
比色法是根据1价的铜氨复盐（无色）被气体中的氧所氧化生成2价的铜氨复盐呈蓝色，深浅与气体中氧的含量成正比。将获得的颜色与标准硫酸铜的氨性溶液颜色进行比色求出氧的含量。
4、分析装置
氧分析器是玻璃制品，它的体积大小由气体中氧含量大小来决定。见表11-3
表11-3
氧含量
|
＜0.001%
|
0.001-0.01%
|
0.01-0.05%
|
0.05-0.1%
|
氧分析器
|
＜10PPm
|
10-100PPm
|
100-500PPm
|
500-1000PPm
|
体积
|
3000-4000
|
2000-3000
|
1000-2000
|
500-1000
|
5、反应液的制备
取直径1-2mm左右的纯铜丝缠于直径5mm棒上制成铜丝卷，剪成20-50mm长的螺旋圈,用氨水洗净后装入10升下口瓶中和还原柱中。
称取12.5克分析硫酸铜，加入5000毫升分析纯氯化铵饱和溶液和5000毫升25%氨水进行摇晃。硫酸铜全部溶解后，用双连球将溶液全部压入装满铜丝的下口瓶和还原柱，使溶液与空气隔绝，待蓝色溶液还原至无色后方可使用。
6、材料、试剂及溶液
⑴ 冰乙酸
⑵ 10%碘化钾
⑶ 氨水
⑷ 氯化铵
⑸ 0.5%可溶性淀粉溶液
⑹ 1：1盐酸
⑺ 0.05N硫酸铜溶液
⑻ 0.05N重铬酸钾溶液
⑼ 0.05N硫代硫酸钠标准溶液
7、标准色价的配制
⑴ A液：用分析纯硫酸铜配制标准0.05N硫酸铜水溶液,每毫升A液相当于标准状态下0.300毫升氧。
⑵ B液：用饱和氯化铵水溶液和25%氨水按1：1配制而成。
⑶ 将20支用相同质量，相同体积的干净的比色管，用微量滴定管分别加入下表中硫酸铜溶液（即A稀释液）；用B液稀释到标线，混合均匀，分别移入各根比色管中并封死。
⑷ 此标准系列比色管与氧分析器中比色管的玻璃质量和尺寸大小均一样。
标准比色阶的配制详见本节操作规程。
8、测定方法
⑴ 将分析器依次用蒸馏水和酒精洗净，然后用纯氮气吹干，并将分析器内空气置换干净，关闭活塞。
⑵ 把取好样的分析器放在架子上，接好取液管路。先排掉管路中被空气氧化的蓝色比色液，至管路口充满无色比色液时转动三通活塞，使比色液进入分析器至刻度线。关闭活塞，进行零点比色。
⑶ 将分析器充分摇荡10-15分钟，然后与标准系列比色管比较，看分析器溶液颜色与哪一号标准比色颜色接近。当比色结果界于两个标准色阶之间时,此时所相当的氧量为该二标准色阶相当氧量的平均值.
计算公式
O2（PPm）=加入CuSO4毫升数×0.300/V（样品体积）标态×102
换算成氮的含量100—O2（PPm）=N2（PPm）
9、注意事项
⑴ 取样时气体压力不宜过大，以免取样不准，或造成氧分析器破裂。
⑵ 零点比色所得比色管号码超过4号，需重新取样。
⑶ 氧分析器密封性要好，以免分析结果偏高。
⑷ 分析溶液加入量需准确。
⑸ 分析时需要充分摇荡氧分析器，使氧和分析溶液反应完全，一般摇荡至溶液颜色不变为止，以免分析结果偏低。
注：②引用GB5831-86 《气体中微量氧的测定 比色法》国家标准
11.1.3 污氮含氧量的分析
1、采用方法
分析方法主要采用焦性没食子酸碱性溶液吸收法。
2、测定原理
取一定量氮气通入焦性没食子酸碱性溶液,氧和焦性没食子酸碱性溶液发生反应,氧被吸收,根据体积的减少就可以得出氮气中的氧含量。
3、试剂和仪器
⑴ 焦性没食子酸
⑵ 氢氧化钾
⑶ 硫酸
⑷ 甲基橙
⑸ 液体石蜡
⑹ 氯化钠
⑺ 仪器：奥氏气体分析器
4、分析步骤
⑴ 严格检查分析装置是否漏气。
⑵ 举起水准瓶使量气管内充满封闭液,旋转三通活塞使量气管与取样口相通,缓慢下降水准瓶,在量气管内吸入分析气样,然后旋转三通活塞使量气管与大气相通.举起水准瓶,使量气管内气体排出。如此置换数次,再与量气管中吸入稍多于100毫升的分析气样,旋转三通活塞使量气管与大气相通,同时举起水准瓶排出多余气样,将液面准确调整至零刻度，关闭三通活塞。
⑶ 打开第一个吸收瓶上的二通活塞,缓缓举起水准瓶将量气管中分析气样压入吸收瓶中,再缓缓下降水准瓶,使分析气样回到量气管,如此反复数次。
⑷ 同样将气体送入第二个吸收瓶吸收数次至气体体积不变为止。
⑸ 将残气送回量气管,量取残气量即为氮气的百分含量。
5、分析注意事项
⑴ 分析装置气密性要好,以免影响分析的准确度。
⑵ 当活塞不易旋转时应立即将活塞洗净,用干净的布或滤纸将活塞擦干,涂上少量活塞油。
⑶ 量气管和吸收瓶中须保持清洁,当有活塞油或污物时须立即除去。
⑷ 为保证分析结果的准确,可采用两个吸收瓶,首先用旧的吸收液,然后用较新的吸收液吸收至体积恒定,当旧的吸收液吸收氧量小于分析气中氧含量的50%时,应立即更换吸收液,并将两个吸收瓶位置调换或用记号标明新旧。
⑸ 吸收液需与空气隔绝,用石蜡油封闭,以免降低吸收效率。
⑹ 封闭液显色用甲基橙指示剂,不得使用甲基红指示剂。
⑺ 测量量气管中气体体积时,水准瓶和量气管内的液面必须在同一水平面上,以免造成误差。
⑻ 水准瓶的升降不宜太快,以免焦性没食子酸溶液或封闭液进入梳形管。
⑼ 吸收瓶中吸收液的液面必须保持在三通活塞下的一定位置。
注：③引用 GB/T 3864-1996国家标准
11.1.4 液氧中乙炔的分析
深冷法分离空气是目前工业生产氧气的主要方法。制氧机在实际运行过程中,由于空分主冷凝蒸发器中液氧不断沸腾、蒸发,可燃物在此得以浓缩积聚,且摩擦冲击最强烈,所以容易在主冷中形成爆炸。与其它碳氢化合物相比,过剩的乙炔就会析出,以固体颗粒悬浮在液氧中.而乙炔又具有很高的化学活性,极易发生爆炸.因此,乙炔是最危险的物质,必须严格控制其在液氧中的含量.液氧中乙炔含量一般低于0.01PPm,不能超过0.1PPm。
1、原理
借助于液氧的温度将试样中蒸发出的乙炔冻结（当760mmHg时，乙炔的沸点-83℃，液氧的沸点-183℃）。被冻结的乙炔在常温下可用干氮吹入乙炔吸收剂。在乙炔吸收剂的胶体溶液中，乙炔与氯化亚铜作用生成了均匀的紫红色溶液。与标准比色管比较，可确定乙炔的含量。
2、乙炔吸收剂的配制
⑴ 硝酸铜
⑵ 10%氨水
⑶ 1N H2SO4溶液
⑷ 1NNaOH溶液
⑸ 盐酸羟胺
⑹ 2%白明胶溶液
⑺ 100mL乙炔吸收剂的配法
在100mL容量瓶中装入15mL硝酸铜溶液，加入10%氨水，使氨含量正好为0.53克，再加入40mL盐酸羟胺溶液（不要马上震荡）。待溶液还原成无色后再加入2%白明胶4.5mL，95%无水乙醇（C2H5OH）28mL，然后用蒸馏水稀释至刻度，震荡均匀。震荡过程中要把反应生成的氮气及时释放，以免容量瓶爆破。配制好的溶液放暗处保存。
3、乙炔标准色价的配制
标准色价用硝酸钴[Co(NO3)2·6H2O]及硝酸铬[Cr(NO3)3·9H2O]的水溶液配制。配制方法如下：
⑴ 比重为1.096硝酸钴标准溶液
⑵ 比重为1.046硝酸铬标准溶液
⑶ 标准色价的配制
选用12支（内径10—11mm，长140—150mm）无色玻璃管，洗净后按下表依次加硝酸钴，硝酸铬与蒸馏水，封闭比色管，充分混合，制成标准色价。溶液的颜色相当于0.0012——0.12mL乙炔/10mL溶液。
测定乙炔含量的色阶所示见表11-4
表11-4
管号
|
硝酸钴溶液（mL）
|
硝酸铬溶液（mL）
|
蒸馏水（mL）
|
相当乙炔含量m1/10mL溶液
|
1
|
----
|
-----
|
-----
|
0.0012
|
2
|
----
|
----
|
-----
|
0.0024
|
3
|
---
|
-----
|
----
|
0.0036
|
4
|
----
|
-----
|
-----
|
0.0048
|
5
|
0.40
|
0.25
|
9.35
|
0.01
|
6
|
0.98
|
0.47
|
3.55
|
0.02
|
7
|
12.55
|
0.68
|
7.77
|
0.03
|
8
|
2.15
|
0.88
|
6.97
|
0.04
|
9
|
2.80
|
12.06
|
6.14
|
0.05
|
10
|
4.20
|
12.40
|
4.44
|
0.07
|
11
|
5.70
|
12.70
|
2.60
|
0.09
|
12
|
7.95
|
2.05
|
-----
|
0.12
|
表中11—4号标准色价是用5号标准色价按比例稀释制成。
4、分析步骤
⑴ 用500mL烧瓶——液氧蒸发瓶准确取液氧500mL。将洗净干燥的蛇形冷凝管慢慢浸入装有液氧的保温瓶中，迅速地与蒸发瓶相接，使试样在常温下自然蒸发。
⑵ 所有试样蒸发完之后，用缓慢的氮气吹洗15分钟，赶走残余气体。关闭氮气阀门及蒸发瓶进口的螺旋夹，将冷凝管接于装有10mL乙炔吸收剂的吸收瓶上。吸收瓶个数由乙炔含量多少而定，一般用1—2个。从保温瓶中缓慢地拿出冷凝管，使气体通过吸收瓶的速度须一个气泡接一个气泡，不宜太快，以免造成乙炔吸收不完全。
⑶ 当蒸发结束后，再缓慢通入氮气，吹洗至吸收瓶中吸收剂的颜色不再变深，冷凝管外面的霜全部化尽为止。
⑷ 将吸收瓶中的吸收液倒入洁净的比色管中与标准色阶进行比较。如果吸收液呈蓝紫色，说明已吸收了氧，不能比色需重新取样分析。
5、注意事项
⑴ 当取液氧或保温瓶添加液氧时，必须戴上棉手套，注意液氧的飞溅，以免触及人身而冻伤。
⑵ 液氧取样瓶必须保持清洁干燥，以防取液氧时发生破裂。
⑶ 紫铜的蛇形冷凝管在测定前必须烘干，用时再浸入液氧，不可长期浸在液氧中，以免空气中水分吸入堵塞管路。接蒸发瓶前必须用干氮吹洗，蒸发时不宜过于激烈或管中有水被冻结，以免压力增高，引起蒸发瓶爆炸。
⑷ 氧能使乙炔吸收剂中低价铜氧化成高价铜显蓝色，以致难以比色，所以吹洗时必须用干氮。
⑸ 保温瓶中的乙炔冷冻剂不能用液空而要用液氧，以免使氧气在冷凝管中冷凝为液体而难以分析。
⑹ 液氧全部蒸发完以后，乙炔全部留于冷凝管中，因此用干氮吹出时气体的速度不宜过快，以免乙炔吸收不完全。
⑺ 试样蒸发和吹洗时，保温瓶中，液氧不得低于冷凝管。
⑻ 乙炔吸收剂的配制必须按规定量。过多的氨水过少的盐酸羟胺会使吸收剂变黄，过多的盐酸羟胺过少的氨水回使吸收剂变紫，都难以比色。
⑼ 用干氮吹出乙炔时，乳胶管接头要接牢，严防漏气。
⑽ 乙炔含量高时，必须增加吸收瓶，保证最后一个吸收瓶中吸收液的颜色比1号标准色阶的颜色浅。
⑾ 如乙炔吸收剂发黄，可在乙炔吸收瓶前加粒状石棉碱洗气。
11.1.5 气体中CO2含量的分析
1、方法原理
利用CO2能与氢氧化钡溶液作用生成碳酸钡沉淀，使含有二氧化碳的定量气体通过Ba(OH)2，然后用酚酞作指示剂，以盐酸来滴定过剩的Ba(OH)2，由标准盐酸的消耗而计算CO2含量。
2、试剂的配制
⑴ 0.02N Ba(OH)2—BaCl2溶液
⑵ 0.02N HCl标准溶液
⑶ 1%酚酞溶液
3、分析步骤
⑴ 往两个吸收瓶中，分别加入0.02N（Ba(OH)2—BaCl2）混合液20mL，加入1%酚酞指示剂2—3滴迅速盖好。打开采样阀门，进行气体置换后关闭，将吸收瓶按缓冲瓶→气体流量计→吸收瓶连接。
⑵ 微微打开采样阀门,调节气体流速，保持每小时10立升/小时。 当取样时间到2—3小时后，关闭取气阀门，记录通气量和时间。
⑶ 将吸收瓶取下，迅速将溶液倒入300mL三角瓶中并用蒸馏水洗涤吸收瓶1—2次，洗液也倒入三角瓶内，然后立即以0.02NHCl溶液滴定至红色消失为止。
⑷ 同时取40mL Ba(OH)2—BaCl2溶液，用0.02NHCL标准溶液滴定，做空白试验。
⑸ 计算公式
CO2mL/m3=（A-B）×K×0.224×1000/V·t
=（A-B）×K×224/V·t
式中 A——空白滴定消耗HCL毫升数
B——通过气体吸收液滴定消耗0.02NHCL毫升数
K——0.02N溶液校正系数。等于1
0.224——1毫升0.02NHCL相当于CO2之毫升数
V——气体通过吸收液之平均流速L/h
t——气体通过吸收液之平均流速的时间。
换算成PPmCO2mL/m3=1000×1000/106=PPm
11.1.6 液氧中碳氢化合物的分析
当液氧沸腾时，碳氢化合物杂质可能从溶液中析出，并沉积在热交换管道表面，当沉淀层达到一定厚度，就具有爆炸危险性。因此，测定液氧中碳氢化合物含量对空分设备安全运行具有重要意义。液氧中碳氢化合物含量一般应低于100PPm。
1、仪器
HZT-03型痕量总烃分析仪；SPH-IV型全自动超纯氢气发生器；DHP-2000色谱工作站。
2、工作原理
HZT-03型痕量总烃分析仪是以气体作为流动相(载气)。当样品被送入进样器后由载气携带进入色谱柱。由于样品中各组份在色谱柱中的流动相（气相）和固定相（液相或固相）间分配或吸附系数的差异。在载气的冲洗下，各组份在两相间作反复多次分配，使各组份在色谱柱中得到分离，然后由接在柱后的检测器根据组份的物理化学特性，将各组份按顺序检测出来。最后由色谱工作站将各组份的色谱图记录下来。色谱工作站还可以直接给出样品的分析报告。
3、气源要求见表11-5
表11-5
气 体
|
入口压力
|
纯 度
|
经稳压阀后压力
|
载气(氮气)
|
0.40MPa
|
99.995%
|
0.294MPa
|
助燃气(空气)
|
0.40MPa
|
无油无烃,呼吸用水平
|
0.147MPa
|
燃气(氢气)
|
0.40MPa
|
99.995%
|
0.098MPa
|
4、操作规程
⑴ 开机
① 检查气路、电路正常无误。
② 开载气调节阀，将载气入口压力调至0.40MPa，载气气路经稳压阀稳压后,压力表稳定在0.294MPa。
③ 开空气调节阀，将空气入口压力调至0.40MPa，空气气路经稳压阀稳压后，压力表稳定在0.147MPa。
④ 开总电源,再开痕量总烃分析仪电源。
⑵ 工作条件设置
① 设置柱箱温度为50℃。
② 设置检测器温度为120℃。
③ 设置检测器量程为10。
④ 设置检测器衰减为0。
⑶ 点火操作
① 开氢气发生器,压力表逐渐上升至0.40MPa。氢气气路经稳压阀稳压后，压力表稳定在0.098MPa。
② 待仪器达到设置条件后,按“点火”键约5秒,松开键，FID检测器自动点火。点火成功后,屏幕显示基流数值有明显突跃。仪器稳定至少半小时。
⑷ 打开电脑,打开色谱工作站程序,点击“数据采集”，调节坐标起点，坐标起点与标准样品谱图坐标起点一致，一般在3—4mv之间，待基线稳定后，可进行分析。
⑸ 样品分析
对被分析样品组分定性,定量,可分为直接进样和浓缩进样。
① 直接进样
接上被分析气体，调节流量40～60ml/min，吹扫数分钟后，快速旋转六通阀至进样位置，同时按电脑键盘上的“F1”键，待0.05分钟后旋回取样位置。待色谱峰出完后，按“结束”键，再按“峰检测”进行峰处理，按“打印”键查看分析结果。
② 浓缩进样
关闭截止阀，将六通阀转回取样位置。取100ml液氧，插入浓缩入口，用装有液氮的保温杯套到浓缩柱上，用液氮反复冷凝吸附十次，每次解吸时间不能超过1分钟，最后一次解吸时间不能超过1.5分钟。取下装有液氮的保温杯，待浓缩柱上的霜自然溶解后，打开截止阀，将100℃开水套上浓缩柱1.5分钟，转动六通阀进样，同时按下色谱工作站的F1，0.05分钟后旋至取样位置。待色谱峰出完后，按“结束”键，再按“峰检测”进行峰处理，按“打印”键查看分析结果。浓缩进样法用于空分设备主冷液氧中乙炔含量的定量分析。
⑹ 关机
先关氢气，关空气，关电源，最后关载气。
5、维护规程
⑴ 仪器应放在室内无腐蚀气体，不得有强烈机械振动和强磁场干扰的房间内，氢气瓶应远离火种。
⑵ 仪器应严格地在规定的条件下工作,在某些条件不符合时,必须采取相应措施。
⑶ 严格按照操作规程进行工作，严禁油污，有机物及其它物质进入检测器及管道，以免造成管道堵塞或仪器性能恶化。
⑷ 仪器开机时应先通载气后升温，使用FID检测器时，应待FID超过100℃方能点火。
⑸ 仪器关机时应先灭火后降温,然后才能关断载气。
⑹ 应定期对痕量总烃分析仪及其配套仪器、设备进行吹灰、除尘。
⑺ 每半年用标准气体校对仪器。
⑻ 往氢气发生器内定期添加二次蒸馏水，及时干燥硅胶。
11.1.7 工艺氩中微量氧、氮的分析
1、仪器名称及结构
DHP-05A型高纯氩气分析仪；DHP—2000色谱工作站；
DHP-05A型高纯氩气分析仪主要是由载气净化单元、分析检测系统和进样系统三大系统组成。
2、工作原理
DHP-05A型高纯氩气分析仪中采用双柱、双阀切换流程，仪器的检测主要靠一个改性的氩离子化检测器（M-ArID）,它的工作原理很类似于电子捕获检测器，经过净化的高纯氩载气（>99.9999%）在Ni放射源照射下，经高压电离，基流趋于饱和，同时产生大量激发的亚稳态氩离子。
当系统中加入一定量的有机物时，亚稳态的氩离子与有机分子发生碰撞，产生稳定的电子，这些分离出来的电子在电场的加速下迅速获得能量，再次与其他有机分子发生碰撞，而产生更多的电子，这种“雪嘣”式的链锁反应产生大量电子，从而获得很高的基流。在高基流下，当被分析的氩气中含有电离势大于112.6ev的气体杂质量，它们不仅不能被电离，反而会阻碍有机分子的电离，或者产生其他形式的阻碍作用，因而会降低基流。从而产生了信号（即杂质的组分峰），信号通过色谱工作站，即可测得其组分含量。
3、分析条件
载气流量：40～50ml/min
载气纯度：≥99.99%
炉温:700℃
极化电压:-380℃～-500℃
有机罐压力:0.02MPa～0.03 MPa
样品气流量：50～100ml/min
样品气压力：0.02 MPa ～0.1 MPa
衰减：1/4或1/8
4、氩气分析仪调试前准备
⑴ 检查气路和电路,主机接地是否良好,要确保正常。
⑵ 选择纯度不低于99.99%的钢瓶氩气。
⑶ 钢瓶嘴不得有油污和灰尘，接减压阀前要对瓶嘴进行吹除。
⑷ 安装上减压阀，并以反复开关气瓶和减压阀的排除减压阀腔内的空气，然后用内径为3mm的铜管按照载气瓶减压阀、稳压阀—分子筛干燥管脱氢管—净化管的顺序连接起来。
⑸ 把载气瓶出口压力开到0.3 MPa,堵塞净化管尾端用皂沫检漏,如无漏气,放开系统尾端,并调节流量为50～100ml/min.2～3小时后,把净化器的管式电炉升温至900℃,并保持1小时,然后降至700℃,把载气出口接到仪器载气入口上,调节载气流量在40～50ml/min.为确保仪器的性能,这时仍然要严格检查各系统的气密性,不允许有一点微小漏气。
⑹ 打开有机物罐开关阀，调节稳压阀（看压力表）到0.05～0.1MPa后关闭,放空,反复3～4次,以置换管道及阀件中的空气,然后调到所需工作压力(一般为0.02～0.03MPa),此步操作应在开机通载气同时进行。
⑺ 操作完以上步骤，一般需保持2～3小时后，彻底置换，使检测器内有机物达到平衡状态，才可进行下面操作。
⑻ 打开放大器和直流稳压开关，把放大器衰减调到1/4或1/8。在恒定柱温，有机物压力和载气流量稳定的条件下缓慢加大极化电压。极化电压一般-380～-500V之间。
5、日常分析操作
⑴ 化验三班人员应按照有关产品质量检验相关规定及指令，方可分析。
⑵ 旋转四通阀，打开待测气体，调节到一定流量（50～100ml/min）,置换后接到仪器样气入口处。顺时针调节背压阀旋柄，使进样系统表压显示在0.02～0.1MPa之间。
⑶ 置切换阀于柱1（柱2不用，可不动），进样阀于取样位置。
⑷ 分析前，充分置换管路内的气体2～3分钟，方可进样。
⑸ 打开电脑中色谱工作站程序，点击“操作”——“数据采集”。
⑹ 调节极化电压，使输出电压（坐标起点）为10mv左右。
⑺ 按F1键，运行0.1分钟时旋转平面六通阀至进样位置,待到0.15分钟时,将平面六通阀打回取样位置,则色谱工作站可记录下氩气中氢、氧、氮、甲烷和一氧化碳五种杂质峰。
⑻ 待杂质峰出完后，按“结束”键，再按“峰检测”进行峰处理，按“打印”键看分析报告。
⑼ 当班人员及时、准确记录分析结果。
6、氩气分析仪维护
⑴ 仪器应放在无腐蚀性气体，周围不应有强烈的电磁场干扰的房间内，工作台不得有强烈的机械振动，室内温度无剧烈变化，空气无大的对流存在。
⑵ 当班人员应严格按照仪器的操作规程进行分析，并做好各项记录。
⑶ 日常分析过程中，载气流量、载气压力、衰减、辅助气压力、基补粗调和基补细调一经调试好，不允许擅自改动，只需对极化电压进行调节，来调整坐标起点。
⑷ 当班人员应每小时检查一下仪器各项技术参数有无变化，其中包括载气流量、辅助气压力、极化电压、衰减、炉温等，特别注意观察载气瓶的压力以及载气流量（40～50ml/min）,若载气瓶压力低于5MPa，应及时更换载气瓶。
⑸ 更换载气瓶前，切记将炉温降至300℃以下，并关断极化单元和放大器单元电源。更换时，动作要迅速，要尽可能减少把空气引入系统内来。
⑹ 仪器暂时不用时，将极化电压调至-150V以下，以免发生突然停电对仪器造成损坏，也可关闭极化单元电源，但不要停载气，如果停机时间较长，适当地调小载气流量以节约载气。
⑺ 检测器的拆卸和放射源的更换，必须由专门技术人在具有放射性防护的条件下进行，它人不得擅自操作。
11.2 试油的分析
11.2.1 粘度的测定
粘度是液体的内摩擦,是一层液体对另一层液体作相对运动的阻力。粘度分绝对粘度、运动粘度、相对粘度及条件粘度4种。粘度随温度变化，故应注明温度。
1、条件粘度的测定
⑴ 原理
条件粘度是在指定温度下，在指定的粘度计中，一定量液体流出的时间，以秒为单位；或者将此时间与指定温度下同体积水流出的时间之比。
⑵ 仪器名称：恩格勒氏粘度计。
⑶ 测定方法
① 水值的测定
水值是指在20℃时，200mL蒸馏水流出的时间，此值应为50～52s。
粘度计用蒸馏水洗净，把木棒塞 入孔管中，试液筒中充蒸馏水至尖梢，调节螺丝使3个尖梢尖刚刚露出水面，表示已调好水平。调整筒内水温略高于20℃，加少许蒸馏水，使水面比尖梢稍高，水浴槽中加入21～22℃的水，然后将木棒稍微抬起放出少量水，使之充满出口管；再用移液管吸出少量水，使尖梢尖刚刚露出水面。
在流出管下面放好接受瓶，盖上盖子，观察温度计，在正好20℃时，迅速提起木棒，同时按动秒表，当接受瓶中水面达到标线时按停秒表，读数。连续重复进行6次，取平均值作为水值T20H2O。测量误差不可超过0.5s，水值若超出50～52s，此粘度计不宜使用。
② 试油条件粘度的测定
试液筒洗净、干燥后，出口用木棒塞紧。将试油预热至50～53℃，注入试液筒至液面比尖梢稍高，勿使其中产生气泡。在水浴槽中注入52～53℃的水，使试油温度正好50℃，使保持5min，再将木棒稍提起使过量试液流入烧杯中，使尖梢尖刚刚露出液面，立即将木棒插紧。
盖好上盖，出口管下放好接受瓶，正好50℃时，将木棒迅速提起，同时按动秒表，当试液到达接受瓶标线时，按停秒表，读取流出时间。 重复2次取平均值。
⑷ 计算公式
试油在某种温度时的恩格拉粘度为Ex按下式计算：
2、运动粘度的测定
⑴原理
不同液体自同一直立的毛细管中，以完全湿润管壁的状态流下，其运动粘度ν与流出的时间τ成正比：
ν1/ν2 = τ1/τ2
用已知运动粘度的液体（常以20℃时新蒸馏的蒸馏水为标准液体，其运动粘度为1.0067沲）作标准，测量其从毛细管粘度计流出的时间，在测量试液自同一粘度计流出的时间，应用上式可计算出液体的运动粘度。测量时记录各试液的温度。
⑵仪器
（1）毛细管粘度计（常用的毛细管粘度计分为品氏、伏氏两种）
（2）恒温器
（3）水银温度计
（4）秒表
⑶测定方法
详见运动粘度计使用说明书
⑷计算公式
欲测样品试液的运动粘度为
式中 K ——粘度计常数；
——20℃时水的运动粘度，1.0067×10-4m2/s；
——20℃时水自粘度计流出的时间；
——20℃时样品试液自粘度计流出的时间。
注：恩氏粘度与运动粘度的换算：
运动粘度u(mm2/s)=7.310E-6.31/0E
0E —恩氏粘度单位
11.2.2 开口杯法测定闪点
闪点是在规定的条件下，石油产品或有机溶剂被加热到它们的蒸气与空气的混合气接触火焰时，发生闪火的最低温度。闪点是一个重要的产品质量指标，闪点过高表明产品不能适当燃烧，而闪点过低表明产品会过早着火。
测定闪点的方法有闭口杯法、克利夫兰开口杯法和开口杯法（适用于测定闪点在100～300℃之间的润滑油和深色石油产品）。本节着重讲述开口杯法测定闪点。
1、仪器名称
开口杯闪点测定器。
2、准备工作
⑴ 试油含水量大于0.1%时，必须脱水。闪点低于100℃的油品脱水时不必加热，其他试油允许在加热至50～80℃时用脱水剂脱水。
⑵ 内坩埚用无铅汽油洗涤后，在燃气灯上加热除去遗留的溶剂油，待内坩埚冷却至室温时，放入装有细砂的外坩埚中。油品试样应小心注入内坩埚，不应溅出，对闪点在210℃以下的试样，液面装到距离坩埚口部边缘12mm处（即内坩埚的内上刻线）；对闪点高于210℃的油品，液面装到距离口部边缘18mm处（即内坩埚的内下刻线）。应注意在液面以上的坩埚内壁上不应沾有试样。将装好试样的坩埚平稳放置在支架铁环中（即坩埚托），再按要求装好温度计。测定装置应放在避风和较暗的地方，并用防护屏风围好，以便清楚地观察到闪燃现象。
3、闪点测定方法
加热坩埚使试油逐渐升温，当试油温度达到预计闪点前60℃时，调整加热速度，使试油温度达闪点前40℃时能控制升温速度为每分钟升高4±1℃。
当试油温度达到预计闪点前10℃时，预先将点火器的火焰长度调至3～4mm，将点火器的火焰放到距离试油液面10～14mm处。然后在该处水平面上沿着坩埚内径作直线运动，从坩埚的一边移至另一边所经过的时间为2～3s。试油温度每升高2℃应重复一次点火试验。当试油液面上方最初出现蓝色火焰时，立即从温度计读出闪点的温度。
4、 注意事项
⑴ 该测定装置放置在试验室中空气流动较慢，光线较暗的地方。
⑵ 重复二次测定时须另外取一份试油。
11.2.3 油品酸值的测定
1、方法原理
中和1g矿物油所需的KOH毫升数，称为酸值。
本方法采用沸腾酒精抽出油中的酸性成份，再用氢氧化钾乙醇溶液滴定之。
2、仪器及试剂准备
⑴ 锥形瓶250—300mL。
⑵ 球性回流冷凝器，长度300mm。
⑶ 微量滴定管2mL分度0.02mL。
⑷ 电热板或水浴。
3、试剂
⑴ 氢氧化钾
⑵ 95%乙醇。
⑶ 碱兰6B指示剂
⑷ 标准0.0203N草酸溶液
⑸ 0.02N KOH—乙醇溶液
4、分析步骤
1、用清洁干燥的锥形瓶称取试油8—10g，称准至0.2g。在另一清洁无水的锥形瓶中加入95%乙醇50mL，接上回流冷凝器，在不断摇动下，将乙醇煮沸5分钟，以除去溶解于乙醇内的二氧化碳。在煮沸过的乙醇中加0.5mL碱性兰溶液，趁热用0.02NKOH乙醇溶液滴定直至溶液由蓝色变成浅红色为止。
2、将中和过的95%乙醇注入装有已称好样的锥形烧瓶中，并装上回流冷凝器，在不断摇动下，煮沸5min。在煮沸过的混合液中，加入0.5mL的碱性蓝6B溶液，趁热用0.05NKOH乙醇溶液滴定，直到95%的乙醇层由蓝色变成浅红色为止。有些试油在滴定终点不能呈现浅红色，就滴定到混合液的原有颜色开始明显地改变作为终点。
在每次滴定过程中，自锥形瓶停止加热到滴定达到终点所经过的时间不应超过3分钟。
5、计算公式：
试油的酸值X，用mgKOH/g的数值表示：
依照下列公式计算酸值=V.T/G=（V-V1）×56.1×N/G
式中V1——空白值。
V——滴定时所消耗0.02NKOH—乙醇溶液的体积mL。
T——氢氧化钾乙醇溶液的滴定度，单位mgKOH/mL。
G——试油的重量g。
56.1——KOH的克当量。
N——KOH—乙醇液的当量浓度。
11.2.4 油中水分的测定
1、原理
试油中加入低沸点的溶剂加热回流时，水分即随溶剂带出，由带的水分的体积，即可求得试样中的含水量。
2、材料、仪器
圆底烧瓶500mL 冷凝器 水分承受器 小磁片等仪器 规定使用苯。
3、分析步骤
⑴ 将试样混合均匀，如粘度较大的油，则需预先加热至40—50℃。
⑵ 称取混合均匀的试油100g（精确至0.2g）放在预先洗净并烘干的玻璃烧瓶中。
⑶ 用量筒量取100mL的无水甲苯，加入烧瓶中，并小心的摇匀烧瓶的内容物，并加入几片小磁片。
⑷ 在烧瓶里把清洁而干燥的水分承受器的弯曲支管插入软木塞，紧密的安置于烧瓶上，另用软木塞使水分承受器与用棉花擦净的冷凝管相连，使冷凝管末端的斜切口底边正对着回流管的中央，注意软木塞必须严格不漏气，若不严密时，可涂上石棉胶，又当室温与通入冷凝管的水温度相差很大时，需用棉花把冷凝管上端塞住，以免空气的水分在冷凝管口凝结。
⑸ 烧瓶在砂浴上加热并调节温度，使油滴以每秒2—4滴的速度进入水分承受器。
⑹ 在接近蒸馏终了时，如发现冷凝器内附着有水滴，可在短时间内增加沸腾强度。
⑺ 在水分承受器内体积停止增加，而溶剂上层完全明时即停止蒸馏。蒸馏时间应不超过一小时。
⑻ 待烧瓶冷却时即可卸下仪器。
⑼ 如果水分承受器内水分很少（0.3ml以下），而与溶剂混合时，可将水分承受器放入热水中20～30分钟，使溶剂呈透明再冷却至室温后读取体积。
附表11-5：
中华人民共和国国家标准GB11120-89
L—TSA汽轮机油
附表11-6：
中华人民共和国石油化工行业标准
11.3 水质指标的测定
11.3.1 PH值测定
1、原理
利用酸度计(又称pH计)测定溶液pH值的方法是一种电位测定法，pH值由测量电池的电动势而得。该电池通常由饱和甘汞电极为参比电极,玻璃电极为指示电极,在25℃时,溶液每变化1个pH单位,电位差改变59.16mV,据此在酸度计直接以pH的读数表示。
2、适用范围
本方法适用于循环冷却水，天然水及污水中PH值的测定。
3、pH标准缓冲溶液
pH标准缓冲溶液是pH值测定的基准,按GB76-89<<pH值测量用缓冲溶液制备方法>>配制出的标准缓冲溶液的pH值均匀地分布在0～13范围内。一般化验室常用的标准缓冲物质配制方法如表11-7所示。
pH值标准缓冲溶液的配制方法（用蒸馏水配制） 表11-7
试剂名称
|
分子式
|
浓度/
mol/L
|
试剂的干燥与处理
|
配制方法
|
邻苯二甲
酸氢钾
|
KHC8H4O4
|
0.05
|
(110+5)℃干燥至质量恒定
|
10.2112g KHC8H4O溶于水,并稀释
至1L
|
磷酸二氢
钾和磷酸
氢二钠
|
KH2PO4+
Na2HPO4
|
0.025
|
KH2PO4在(110+5)℃下干燥
至质量恒定Na2HP4在(120+
5)℃下干燥至质量恒定
|
3.4021 g KH2PO4和3.5490 g
Na2HPO4溶于水,并稀释至1L
|
四硼酸钠
|
Na2B4O7
·10H2O
|
0.01
|
Na2B4O7 ·10H2O放在含有
NaCl和蔗糖饱和液的干燥
器中
|
3.7173 g Na2B4O7. 10H2O溶于已
除去CO2的蒸馏水中,并稀释
至1L,储存于聚乙烯瓶中
|
4、不同温度时标准缓冲溶液的PH值(表11-8)
表11-8
温度（℃）
|
标 准 缓 冲 溶 液
|
KHC8H4O4
|
KH2PO4+Na2HPO4
|
Na2B4O7
|
0
|
4.01
|
6.98
|
9.46
|
5
|
4.01
|
6.95
|
9.39
|
10
|
4.00
|
6.92
|
9.33
|
15
|
4.00
|
6.90
|
9.27
|
20
|
4.00
|
6.88
|
9.22
|
25
|
4.01
|
6.86
|
9.18
|
30
|
4.01
|
6.85
|
9.14
|
35
|
4.02
|
6.84
|
9.10
|
40
|
4.03
|
6.84
|
9.07
|
KHC8H4O4——邻苯二甲酸氢钾
KH2PO4——磷酸二氢钾
Na2HPO4——磷酸氢二钠
Na2B4O7-——硼酸钠
5、仪器及设备
⑴ 酸度计：0～14pH单位，最小分度值≤0.1pH单位。
⑵ 饱和甘汞电极
⑶ PH玻璃电极。
6、试验步骤
⑴ 按酸度计说明书调试仪器，并预热半小时。
⑵ 定位。
7、注意事项：
⑴ 初次使用或长期不用的玻璃电极，一定要先在蒸馏水中浸泡48小时以上。每次用毕应浸泡在蒸馏水中。玻璃电极壁薄易碎，操作应仔细。
⑵ 甘汞电极使用时要注意电极内是否充满KCL溶液，里面应无气泡，防止断路，在使用时应将电极下端的橡皮帽取下，并拨去电极上部的小橡皮塞。
⑶ 玻璃电极受污染时,可用稀盐酸或丙酮清洗,禁用乙醇、洗涤剂清洗，清洗后的电极用水浸泡24小时。
8、允许差：平行测定两结果之差不大于0.1pH单位。
11.3.2 总硬度测定方法
1、测定总硬度为配位滴定法
配位滴定法：利用形成配合物反应为基础的滴定分析方法称配位滴定法，又称络合滴定法。
⑴作为配位滴定的反应必须符合以下条件：
①生成的配合物要有确定的组成，即中心离子与配位剂严格按一定比例化合；
②生成的配合物要有足够的稳定性；
③配合反应要足够快；
④有适当的反映化学计量点到达的指示剂或其它方法。
⑵目前最常用的有机配位剂是氨羧配位剂，其中以EDTA应用最广泛。
EDTA与金属离子配合的特点
①EDTA所以适用于作配位滴定剂是由它本身所具有的特点结构决定的。
②无色金属离子与EDTA生成的配合物无色，有色金属离子与EDTA生成的配合物都有色。
③EDTA与金属离子生成的配合物，易溶于水，大多反应迅速，所以，配位滴定可以在水溶液中进行。
④EDTA与金属离子的配合能力与溶液酸度密切相关。
⑤EDTA与金属离子配合的特点是不论金属离子是几价的，它们多是以1:1的关系配合，同时释放出2个H+。
2、总硬度测定原理
在PH=10时，乙二胺四乙酸二钠（简称EDTA）和水中的钙镁离子生成稳定络合物，指示剂铬黑T也能与钙镁离子生成葡萄酒红色络合物，其稳定性不如EDTA与钙镁子所生成的络合物，当用EDTA滴定接近终点时，EDTA自铬黑T的葡萄酒红色络合物中夺取钙镁离子而使铬黑T指示剂游离，溶液由红色变为蓝色，即为终点。
3、试剂
⑴ 0.02N EDTA—Na2标准溶液
⑵ 缓冲溶液
⑶ 盐酸羟铵溶液
⑷ 三乙醇胺
⑸ 铬黑T指示剂
4、仪器:25ml酸式滴定管.
5、测定步骤
⑴ 吸取过滤后的水样50毫升，于150毫升三角瓶内。
⑵ 加缓冲液5毫升，此时水样PH应为10，加指示剂约0.1g立即用EDTA—Na2标准溶液滴定。滴定将近终点时，因反应较慢，要充分摇荡，滴至溶液由葡萄酒红色转变为蓝色时，表示滴定已达终点。
6、分析结果的计算
总硬度（毫克/升以CaCO3计）=V1×N×1000/V×50
V1—EDTA—Na2 标准溶液消耗的毫升数
N—EDTA—Na2 标准溶液的当量浓度。
V—水样体积。（毫升）
50-CaCO3的克当量.
7、允许差
水中总硬度在300mg/L(以CaCO3计)时，平行测定两结果差不大于3.5mg/L。
11.3.3 钙离子测定方法
1、方法提要
水样中钙、镁等金属离子均可和EDTA起络合作用，但pH值为12～13时，镁形成沉淀，钙的指示剂紫脲酸铵形成络合物，用EDTA滴定到紫脲酸铵呈游离态，此时溶液由红色转变为紫色。
2、试剂
⑴ EDTA—Na2标准溶液：配同总硬。
⑵ 1：1盐酸
⑶ 1：2三乙醇胺
⑷ 1N氢氧化钠
⑸ 紫脲酸铵指示剂
3、仪器
⑴滴定管:25ml;
⑵移液管:5ml。
4、测定步骤
吸取50毫升滤后水样于150毫升三角瓶内，加2毫升氢氧化钠溶液，此时水样PH应为12—13，加指示剂0.1克，为防止沉淀形成，应立即用EDTA—Na2标液滴定，滴定时要不断摇荡，将近终点时，滴定要慢，滴至溶液由粉红色变为淡紫色。
5、计算
钙（毫克/升以CaCO3计）=V1 x N x 1000/V x 50
V1—EDTA—Na2标准溶液消耗的毫升数
N—EDTA—Na2的当量浓度。
V—水样体积（毫升）
11.3.4 镁离子测定（计算法）
镁（毫克/升）＝总硬度（毫克/升）—钙（毫克/升）
注：（毫克/升以CaCO3计）
11.3.5 碱度测定法
1、方法提要
水中碱度的存在，主要是由于碳酸盐，重碳酸盐及氢氧化物测定时，在水样中加入适当的指示剂，用标准盐酸溶液滴定，使其达到一定程度的pH值，指示剂甲基橙就发生变色作用，因而可分别测出水样中的各种碱度。
2、反应原理
⑴ 氢氧化物 OH-+H+→H2O
⑵ 碳酸盐 CO32-+H+→HCO3-
⑶ 重碳酸盐 HCO3-+H+→H2O+CO2↑
一般用酚酞作指示剂由品红色，经过酸液滴定，变为无色（PH=8.3）P代表此变化，再用甲基橙做指示剂；经酸液滴定，由桔红色（PH=4.4）此变化用M表示，T是P与M的和。代表所滴酸液总量。（表11-9）
表11-9
滴定的结果
|
氢 氧 化 物
（OH－）
|
碳 酸 盐
（CO32-）
|
重 碳 酸 盐
（HCO3-）
|
P=T
|
P
|
0
|
0
|
P>1/2T
|
2P—T
|
2（T—P）
|
0
|
P=1/2T
|
0
|
2P
|
0
|
P<1/2T
|
0
|
2P
|
T—2P
|
P=0
|
0
|
0
|
T
|
3、试剂
⑴ 0.1000N盐酸
⑵ 酚酞指示剂
⑶ 甲基橙指示剂
4、测定步骤：
⑴ 吸取100毫升水样，置于250毫升三角瓶内,每瓶加入4滴酚酞溶液。
⑵ 如果瓶内产生品红色，即自滴定管加入0.1000N盐酸至品红色刚好褪去，记录用量为P（毫升）。
⑶ 于每瓶加入3滴甲基橙溶液。
⑷ 如产生桔黄色，即自滴定管加入0.1000N盐酸至开始变成淡桔红色为止；记录用量为M（毫升）。
⑸ 滴定消耗盐酸标准液总量T=P+M(毫升)。
5、计算
酚酞碱度（毫克当量/升）＝（P× N × 1000）/V
碳酸盐碱度（毫克当量/升）=（2P×N×1000）/V
酸盐结果（毫克.当量/升）除2乘10-3（mol/L）
重碳酸盐碱度（毫克.当量/升）={（T-2P）×N×1000}/V
碳酸盐结果（毫克.当量/升）乘10-3（mol/L）
式中：
N——盐酸溶液的当量浓度
V——水样体积（毫升）
总之氢氧化物碱度、碳酸盐碱度和重碳酸盐碱度都要参阅《碱度组成表》根据不同情况计算。
6、允许差
碱度在25-250mg/L（以CaCO3计）的范围内，平行测定定两结果差不大于2.5mg/L.
11.3.6 氯离子测定法
1、原理
硝酸银与氯化物生成氯化银沉淀，用铬酸钾指示剂，当水样含的氯化物与全部硝酸银作用后，则多加入的硝酸银既与铬酸钾生成红色铬酸银（因氯化银的溶解度要比铬酸银低，表示作用已到达终点。）
由于必须有微量硝酸银和铬酸钾反应能指示终点，因此需同时取蒸馏水做空白滴定来减去误差。
此反应需在PH值6.3—10之间进行，可用酚酞作指示剂调其PH值。
2、试剂
⑴ 0.01N氯化钠标准溶液
⑵ 硝酸银标准溶液
⑶ 铬酸钾溶液
⑷ 酚酞溶液
⑸ 0.05N硝酸。
⑹ 0.05N氢氧化钠。
3、测定步骤：
（1) 吸取过滤后的水样50毫升于250毫升三角瓶内。
（2) 加4滴酚酞，用0.05N氢氧化钠或0.05N硝酸调节水样PH值，使红色刚变为无色。
（3) 另取一个三角瓶加50毫升蒸馏水。
（4) 于水样及蒸馏水的三角瓶内各加1毫升铬酸钾溶液。
（5) 分别自滴定管加入硝酸银标液，至出现淡砖红色为止，分别记录用量。
4、计算：
氯化物（毫克/升）={（V1—V0）×N×35.45}/V×1000
式中：V1—水样消耗硝酸银体积
V0—空白消耗硝酸银体积
V—水样体积
N—硝酸银标准液当量浓度
35.45—氯的原子量
11.3.7 悬浮物测定法
1、原理
悬浮物是指水中不能通过滤纸的固体物，既将滤纸滤渣烘干而得。
2、仪器
⑴ 玻璃漏斗。
⑵ 定量滤纸。
⑶ 称量瓶。
⑷ 镊子。
3、测定步骤
⑴ 将称量瓶放在105℃—110℃烘箱中烘120分钟放入干燥器中冷却30分钟，在分析天平上称其重量（W1）。
⑵ 用量筒快速量取刚刚充分振荡的水样100毫升,用装好的玻璃漏斗和滤纸过滤，滤完后用蒸馏水反复冲洗量筒，直至无任何颗粒状固体。
⑶ 用镊子取下滤纸，放入称好的称量瓶中，放入105—110℃烘箱中烘120分钟，置于干燥器冷却30分钟，取出放在分析天平上称重。（W2）
4、计算
悬浮物固体（毫克/升）=（W2—W1）×106/V
W1—空称量瓶+未过滤的滤纸（克）
W2—称量瓶＋已滤滤纸重（克）
V—取样体积。
11.3.8 正磷酸盐、总磷酸盐、总铁和浊度测定
1、分光光度计介绍
比色分析法是根据试样溶液颜色深浅的程度与已知标准浓度比较,来确定物质含量的方法。随着近代测试仪器的发展，用分光光度计代替比色计，出现了分光光度法。
⑴ 分光光度计的工作原理：
光电比色计和分光光度计都是利用某一范围波长的束射到有色溶液后，使透过溶液的那一部分光射到光电池上，由光电池所产生电流的强弱来表示溶液浓度的大小，以达到比色测定的目的---即表示出物质的含量，故称光电比色法。
⑵ 分光光度计的主要部件包括光源、单色器、吸收池、检测器及测量系统等。
⑶ 紫外可见分光光度计有多种型号及性能，我厂水质分析选用的是波长为330～800nm722型光栅分光光度计。
⑷ 分光光度计的保养和维护方法
① 不使用时不要开光源灯。
② 色散器是仪器的核心部分，装在密封的盒内，一般不宜拆开。要经常更换单色器盒的干燥剂，防止色散元件受潮生霉。
③ 吸收池在使用后应立即洗净，为防止其光学窗面被擦伤，必须用擦镜纸或柔软的织物擦去水分。
④ 电器件应避免强光照射或受潮积尘。
⑤ 仪器的工作电源一般允许220V±10%的电压波动。
2、工业循环冷却水中正磷酸盐测定方法：
⑴原理
酸性介质中磷酸盐与钼酸钠生成磷钼杂多酸，再被氯化亚锡还原成磷钼兰后，进行比色测定，本法使用于0—3毫克/升正磷酸盐的测定。
⑵仪器、材料与试剂
① 分光光度计。
② 定性滤纸。
③ 10%氨磺酸
④ 钼酸钠—硫酸溶液
⑤ 氯化亚锡—甘油
⑶ 测定步骤
① 标准曲线的绘制
50毫升比色管6支，用移液管分别加入1毫升=0.01毫克，0、0.5、1.0、3.0、5.0、7.0毫升，用蒸馏水稀至40毫升左右，然后向各比色管中加入7毫升钼酸钠—硫酸溶液，用蒸馏水稀至刻度，摇匀，加5滴氯化亚锡—甘油溶液，摇匀，放置10分钟后立即用1厘米比色皿，在波长为660nm处进行比色，用PO43-为O的试剂空白为对照，以吸光度为纵坐标，磷酸盐毫克为横坐标，绘制标准曲线。
② 吸取过滤后的水样25毫升于50毫升比色管中，加入氨磺酸4毫升，放置1分钟用蒸馏水稀至40毫升左右，其余手续同标准曲线绘制。
注：· 显色时要求温度控制在30℃左右。
· 酸度要求控制在0.40—0.60N范围内。
· 放置时间要求尽可能一致。
· 取水样量可根据含量适当量取。
⑷ 计算
PO43-（毫克/升）=a×1000×0.01/V
a——从标准曲线查出相应PO43-的量（毫克）
V——取样体积（毫升）
3、工业循环冷却水中总无机磷酸盐测定方法
磷钼兰分光光度法
本方法适用于磷系循环冷却水和磷——锌预膜液中50mg/L以下的总无机磷酸盐（正磷酸盐和聚磷酸盐）的测定。
⑴方法提要
在煮沸情况下聚磷酸盐逐步水解，与钼酸钠生成磷钼黄杂多酸、再被硫酸肼还原成磷钼兰后以分光光度法进行测定。
⑵仪器与试剂
①仪器分光光度计（660nm）。
②试剂
· 钼酸钠-硫酸溶液
· 0.15%硫酸肼
· 亚硫酸钠:分析纯;
· 磷酸二氢钾（KH2PO4）
⑶ 准备工作
① 贮备液:称取0.7165g于105℃干燥过的磷酸二氢钾,溶于水中,转入1升容量瓶,稀释至刻度,摇匀,此溶液1ml=0.5mgpo43-。
② 标准液:吸取100ml贮备液于500ml容量瓶中，稀释至刻度摇匀，此溶液1ml=0.1mgPO43-。
③ 标准曲线的绘制
· 取50ml比色管6支，用移液管分别加入1毫升=0.01毫克标液PO4-30，0.5，1，1.5，2，2.5毫升用蒸馏水稀至15毫升。
· 向所有各管中加入固体亚硫酸钠30-60毫克及钼酸钠--硫酸溶液4毫升混匀，在已沸的水浴中煮沸10分钟，取出加入硫酸肼溶液1毫升，混匀后继续煮沸10分钟，取出，流水冷却，用蒸馏水稀至刻度，混匀，放置10分钟后立即用1厘米比色皿，在波长为660毫米处进行比色，用po4-3为O的试剂空白为对照，以吸光度为纵坐标，磷酸盐毫克为横坐标，绘制标准曲线。
⑷ 测定步骤：
①用移液管吸取10毫升过滤后水样于100毫升三角瓶中,加入1毫升1个当量硫酸及50毫克过硫酸铵分解剂，将三角瓶放置在有石棉网的电炉上均匀加热煮至溶液恰好干涸并刚冒浓厚白烟为止。
②稍冷，加入10毫升蒸馏水，加40-50毫克亚硫酸钠粉末，再在电炉上微沸30-60秒，取下，将溶液小心转到50毫升比色管中，并用少量蒸馏水冲洗三角瓶几次，洗液并入比色管中，用蒸馏水稀至25毫升左右。
③加入4毫升钼酸钠--硫酸溶液及1毫升硫酸肼溶液，放入已煮沸的水浴中10分钟后取出，流水冷却，用蒸馏水稀至刻度，混匀，放置10分钟后立即用1厘米比色皿，在波长为660nm处进行比色，用po43-为O的试剂空白为对照，测其吸光度，从标准曲线上查得相应总磷酸盐的含量。
⑸ 计算
总磷（毫克/升）=a×1000/V
a-从标准曲线上查得相应po43-毫克
V-水样体积。
4、总铁测定法
⑴ 原理：Fe2+在PH=3-9的水溶液中与邻菲绕啉生成桔红色至红色的Fe离子，本方法可测出0.05毫克/升Fe，颜色可保持6个月，可将铁用盐酸羟胺还原为Fe2+，以测出总铁。
⑵ 仪器：
① 比色管（50毫升）
② 分光光度计
③ 可调式电炉
⑶ 试剂
① 邻菲绕啉
② 盐酸羟胺
③ 醋酸铵缓冲液
④ 0.01毫克/毫升铁标液
⑤ 2N盐酸溶液
⑷绘制标准曲线：
分别吸取铁离子标液（0.01毫克/毫升），0，0.5，1.0，1.5，2.0，3.0毫升于6只50毫升比色管中，各加2N盐酸5毫升，用蒸馏水稀至刻度，各管中加盐酸羟胺1毫升，邻菲绕啉2毫升，混匀后加入缓冲液5毫升，再混匀，在分光光度计，波长510nm，3厘米比色皿，以含铁量为零的空白溶液为对照进行比色，绘制标准曲线。
⑸ 测定步骤：
吸取25毫升水样于三角瓶，加2N盐酸5毫升，盐酸羟胺2毫升加热煮沸10分钟，冷却后移入50毫升比色管中。用蒸馏水稀至刻度，其余步骤同标准曲线绘制。
⑹ 计算：
Fe（毫克/升）=a×1000×0.01/V
a-从标准曲线查得的Fe离子毫克数；
V-水样体积（毫升）。
5、工业循环冷却水中浊度测定方法
本方法适用于测定10mg/L以下的低浊度循环冷却水。
⑴ 原理：
六次甲基四胺与硫酸肼二者之间能定量地缔合为不溶于水的大分子盐类混悬物。
⑵ 试剂：
① 标准浊度贮备液
· 溶液A：溶解1.00g硫酸肼[(NH2)2H2SO4]于水中，移入100mL容量瓶中，稀释至刻度。
· 溶液B：溶解10.00g六次甲胺四胺[(CH2)6N4]于水中，移入100mL容量瓶中，稀释至刻度。
· 吸取5.0mLA溶液和5.0mL溶液B，移入100mL容量瓶中，摇匀后，在25±3℃静置24小时然后稀至刻度，再摇匀。此混悬液的浊度为400mg/L，此溶液可使用1个月。
② 标准浊度混悬液
吸取10.00mL贮存悬液100mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，混匀，此混悬液的浊度为40mg/L
⑶ 仪器：分光光度计。
⑷分析步骤
① 标准曲线的绘制
分别取40mg/L标准浊度的混悬液5、10、15、20、25、30mL于100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。以上各液的浊度分别为2、4、6、8、10、12mg/L。在分光光度计上于420nm处，用3cm比色血，以蒸馏水作对照，测定上述各液的吸光度，以吸光度为纵坐标，以浊度为横坐标，绘制标准曲线。
② 水样的测定
取摇匀未经过滤的水样，置于3cm比色皿中，以蒸馏水作对照，测其吸光度，在标准曲线上查得相应的水样。
⑸ 注意事项：
色度较大的水样，可将该水样用定量慢速滤纸过滤作为对照，测定未过滤后水样的吸光度，在标准曲线上查的相应的水样浊度。
⑹ 允许差
① 浊度在5—8mg/L范围内，平行测定两个结果的差数，不应超过0.6mg/L。
② 取两次平行测定结果的平均值表示水样的浊度。
第十二章 水泵
泵的作用：泵的形式很多，通常将抽吸、输送液体和使液体压力增加的机器统称为泵。把原动机的机械能转化为被输送液体的能量，使液体动能和压力能增加。也就是在生产工艺过程中起到输送液体，提供所需压力，流量的作用。
12.1 常用泵的分类
常用泵按其工作原理可分三大类。
12.1.1 叶片泵
利用安装在泵轴的叶轮高速旋转，叶片与被输送液体发生力的相互作用，使液体获得能量，以达到输送液体的目的。叶片泵按叶轮对液体作用原理，又分为离心泵、混流泵、轴流泵三种类型。叶片泵具有效率高、启动迅速、工作稳定、性能可靠、容易调节等优点。
12.1.2 容积泵
利用泵内机械运动的作用，使泵内工作室的容积发生周期性的变化，对液体产生吸入和压出的作用，使液体获得能量，以达到输送液体的目的。这类泵多应用于加药、计量和设备的液压系统中。
12.1.3 其它类型泵
其它类型泵。如射流泵，水锤泵，水环式真空泵等。
以上各类泵是供水企业和其它行业经常使用的一些主要泵型，本单位主要使用离心泵。
叶片泵又分为多级泵和单级泵，多级泵是在同一根泵轴上安装一个以上的叶轮，水在泵内依次流过各个叶轮，以获得较高的能量（扬程）。按照使用特点分为井用长轴泵，潜水泵等。按照泵轴位置不同，分为立式泵，卧式泵等。按照叶轮进水情况，分为单吸泵、双吸泵。按照泵的出口压力分为低压泵、中压泵、高压泵。
各种类型的泵使用范围不相同。活塞泵使用侧重于高扬程，小流量。轴流泵和混流泵侧重于低扬程，大流量。而离心泵使用范围介于两者之间。
12.1.4 泵的型号表示方法：
例1：IS150－125－250
IS－国际标准单级单吸清水离心泵
150－泵入口直径mm
125－泵出口直径mm
250－泵叶轮名义直径mm
例2：10SH—9A
10－泵吸入口直径 inch
SH—单级双吸中开式离心清水泵。
9－泵的比转数除以10的整数值。
A－泵的叶轮外径经过第一次切削。
12.2 离心泵的工作原理
12.2.1 物体产生离心力
任何物体围绕一个中心做圆周运动都会产生离心力。这个力的大小与旋转速度，旋转半径，物体质量成正比。
12.2.2 泵利用离心力出水和吸水
充满水的叶轮在泵壳内高速旋转时，水在离心力的作用下以很高速度被甩出叶轮，飞向泵壳蜗室的汇流槽中，这时的水具有很高的能量，由于蜗室汇流槽断面积是逐渐扩大的，汇集在这里的水流速度逐渐减低，压力逐渐增高。由于泵内水流的压力高于泵出水管路的压力，水永远由高压区流向低压区，所以水通过水泵获得能量后源源不断地流出管路。
离心泵的出水压力的高低与叶轮直径的大小和叶轮转速的高低有着直接关系，叶轮直径大、转速高、水泵的出水压力也高，叶轮直径小、转速低、水泵的出水压力也低。
叶轮中的水受离心力的作用而流向出水管路，同样，由于叶轮中的水受离心力的作用使叶轮中心区域形成低压区而使水泵吸水。
离心泵在启动前，一定要将水泵蜗壳内充满水，如果叶轮在空气中旋转，由于空气的质量远远小于水的质量，故空气所获得的离心力不足以在叶轮中心部位形成所需要的真空值，吸水池中的水也不会进入到泵内，水泵将无法工作。值得提出的是：离心泵在启动前，一定要向蜗壳内充满水以后方可启动，否则泵体将发热振动，而造成事故。
12.3 离心泵的分类
12.3.1 按叶轮的吸入方式分
1、单吸式离心泵：液体从一侧进入叶轮。单吸式离心泵构造简单，制造容易，但叶轮两边所受液体的总压力不同，产生了轴向力，轴向力则对水泵安全经济运行不利。
2、双吸式离心泵：液体从两侧进入叶轮，双吸式离心泵构造上比单吸式离心泵相对复杂，制造工艺要求高一些。优点是流量大，并且平衡了轴向推力。其不足之处，由于叶轮两面吸入液体，液体在叶轮出口汇合处有冲击现象，产生噪音或振动。
12.3.2 按叶轮数目分
1、单级离心泵：只有一个叶轮，扬程低，构造简单。
2、多级离心泵：具有两个或两个以上叶轮串联工作，可以产生高的扬程，但构造相对复杂。
12.3.3 按叶轮结构分
1、开式叶轮离心泵
2、半开式叶轮离心泵
3、闭式叶轮离心泵
12.3.4 按工作压力分
1、低压离心泵： 其扬程低于100m水柱
2、中压离心泵： 其扬程在100～650m水柱
3、高压离心泵： 其扬程在650m水柱以上
12.3.5 按泵轴位置分
1、卧式离心泵： 泵轴处于水平位置
2、立式离心泵： 泵轴处于垂直位置
12.4 离心泵的构造及主要部件
12.4.1 叶轮
叶轮是水泵过流部件的核心部分，它转速高、出力大，所以叶轮的材质具有高强度、抗汽蚀、耐冲刷的性能，一般采用铸铁、铸钢、不锈钢等材料，同时，要求叶轮的质量分布均匀，以减少由于高速旋转而产生振动，叶轮的内外表面要求光滑，以减少水流的磨擦损失。
12.4.2 密封环
密封环一般装在与叶轮水流进口处相配合的泵壳上，作用是保持叶轮进口外缘与泵壳间有适宜的转动间隙，以减少液体由高压区至低压区的泄漏。
12.4.3 泵壳
水泵的外壳有三个作用
1、把水流平稳地、均匀地引向叶轮吸入口，这部分称为吸入室。
2、减慢水流从叶轮甩出的速度，把高速水流的动能转变成压力能，以增加水流的压力，这部分称为压出室。
3、把水泵所有部件固定在泵壳上，而联成一体。离心泵的壳体由泵盖和泵体两部分组成。
12.4.4 泵轴
泵轴的作用是借联轴器和原动机相联接，将原动机的转矩传给叶轮，它是传递机械能的主要部件。
12.4.5 轴封装置（含填料套、填料、填料环、填料压盖）
为防止泵内液体流出泵外或外部空气流入泵内，在泵轴和泵壳之间设置轴封。
12.4.6 轴承体
轴承体是一个组合件，它包含轴承座和轴承两大部分，轴承安装在轴承座内作为转动体的支撑部分。
12.4.7 联轴器
联轴器用于联接电机和泵的两个轴，使它们一起转动，以传递功率。
12.5 离心泵的主要技术参数
主要技术参数：流量（Q）、扬程（H）、轴功率（N）、转速（n）、效率（η）、允许吸上真空高度（HS）、比转速等。
(1)流量 水泵在单位时间所输送液体的体积。
(2)扬程 单位质量的液体通过水泵以后所获得的能量。
(3)功率 水泵在单位时间所做的功称为功率。
(4)效率 水泵的有效功率和轴功率之比值。
(5)转速 指水泵叶轮在每分钟内的转动次数。
(6)允许吸上真空高度 指水泵在标准状况下水温为20℃，表面压力为一个标准大气压下运转时，水泵允许的最大吸上真空高度。
(7)比转速 它是表示水泵特性的一个综合性数据。
12.6 离心泵的能量损失
有机械损失,容积损失,水力损失。
12.6.1机械损失：是指泵的轴封、轴承、叶轮、圆盘摩擦等损失所消耗的功率。
12.6.2容积损失： 泵在运行时泵体内各处的压力不等,有高压区也有低压区,泵体内有很多间隙,当间隙前后压力不等时液体就要由高压区流向低压区,这部分液体,虽然在流经叶轮时获得了能量,但未被有效利用,而在泵内循环流动,因克服间隙阻力等又消耗了一部分能量。
12.6.3水力损失：在离心泵工作时,液体与流道壁面有磨擦损失，液体运动有内部磨擦损失，当在液体运动速度的大小和方向变化时，有旋涡损失，冲击损失等。这些损失都消耗一部分能量，通常把这部分能量损失称为水力损失。
12.7 离心泵的运行
12.7.1 运行前的准备工作
1、电动机运行前的准备
（1）检测三相电源电压是否合乎规定。
（2）检查启动装置是否位置正确无误。
2、水泵运行前的准备
（1）检查水池水位是否适于开机。
（2）检查进水阀门是否开启，出水阀是否关闭。
（3）检查水泵是否排空气。
（4）按出水旋转方向盘车，检查泵内是否有异物及阻滞现象。
（5）检查防护罩是否牢固，各部位螺丝松紧程度。
（6）启动前最好先将泵口处压力表关闭，启动后再慢慢开启，以避免冲击损坏。
12.7.2 机组启动及检查
1、在完成水泵运行前的检查准备工作后，即向相关负责人报告，在得到明确指令后，方可启动水泵。
（1）启动按钮开关时要沉着、果断、眼睛应注视电流表的变化。
（2）注意电动机水泵声音是否正常。
（3）缓慢打开泵口压力表阀门，观测压力是否正常。
（4）达到额定转速时开启出水阀门。
（5）观察电流表电流是否正常。
（6）检查轴承是否正常。
（7）检查填料室滴水是否正常，过大、过小时应调节。
（8）检查电机、水泵管路振动是否正常。
（9）出水量是否正常。
（10）启动时如有下列情况之一时应立即停车检查。
① 启泵后压力表不起或压力过低、证明泵未出水，泵腔有空气需重新排气后再启动。
② 电机电流及声音不正常，电源有故障或有扫膛情况时。
③ 电机或水泵振动过大，可能电机或水泵移位，或泵内有杂物。
④ 开启出水阀后压力仍过高，出水阀门损坏，打不开。
2、机组正常运行监控要求
(1)按时巡点检。
(2)检查水位是否符合规定。
(3)检查轴承温度（滚动轴承75℃、滑动轴承70℃）和电机温度。
(4)检查电机水泵有无异常声音或振动过大。
(5)做好水泵的各项运行记录。
3、水泵在运行中出现下列情况之一者，先开启备用泵而后停机
（1）电机水泵产生较大振动或噪音；
（2）轴承温度过高或轴承松动；
（3）填料经调整无效，仍发生过热或大量漏水；
（4）电机及控制系统发生打火，或冒烟；
（5）电机发生缺相运行；
（6）泵内发生堵塞。
4、停止运行
(1)关闭出水阀门。
(2)切断电机电源，停止水泵运行。
(3)切断进口阀门。
(4)填写停机记录。
12.8 离心泵的常见故障及处理方法
故障及排除方法（见表11-10 ）
故障
|
产生原因
|
排除方法
|
启动后水泵
不出水或
出水不足
|
1、泵壳内有空气
2、吸水管路及填料漏气
3、水泵转向不对
4、叶轮进水吸流道堵塞
5、叶轮磨损
6、阀门开度不够
|
1、排除气体
2、适当压紧填料，堵塞漏气
3、对换一对接线，改变转向
4、揭开泵盖，清除杂物
5、更换备件
6、检查阀门开关位置
|
水泵振动
噪声过大
|
1、地脚螺丝松动
2、联轴器不同心或轴弯曲
3、轴承损坏
4、泵内有严重磨擦
|
1、拧紧
2、矫正或换轴
3、更换
4、开盖检查
|
轴承发热
|
1、轴承损坏
2 轴承缺油或油太多
3、油质不良
4、轴弯曲或联轴器错位
|
1、更换
2、加油、去掉多余油
3、更换合格油质
4、矫正、更换泵轴
|
填料处发热
渗水少或
没有水渗出
|
1、填料压得太紧
2、填料环装的位置不对
3、填料盒与轴不同心
|
1、调整松紧度，使水呈滴状渗出
2、调整填料环位置
3、调整矫正
|
第十三章 风机
13.1 L47风机技术性能及结构
13.1.1技术性能参数见表11-11：
表11-11
性 能 名 称
|
性 能 参 数
|
叶轮直径
|
直径4700mm
|
叶轮转数
|
200r∕min
|
叶轮最高线速度
|
49.6m∕min
|
叶轮安装角调节范围
|
18.5°～21.5°
|
叶轮数量
|
8片
|
传动比
|
1:4.675
|
重量（不包括电机）
|
952㎏
|
风量
|
56.5万m3∕h
|
全压
|
12.84mmH2O
|
效 率
|
77.4℅
|
轴功率
|
25.5KW
|
电机型号
|
JB3—200M—6B2dD2型
|
电机
|
转速975r∕min 重量200㎏
|
联轴器
|
转速：975r∕min 重量35㎏
|
齿轮箱
|
传动比：1:4.765 重量502㎏
|
叶轮
|
转速200r∕min 重量400㎏
|
轴向力
|
257㎏
|
13.1.2 结构
其结构由电动机、联轴器、齿轮箱、叶轮四部分组成。
13.2 操作规程
13.2.1启动前的准备
1、检查现场，保持无杂物。
2、检查各紧固件联接件是否松动。油路是否畅通、油位是否在规定位置。
3、用手空盘联轴器，应运转轻重均匀。
13.2.2 启动
1、启动电机，检查叶片旋转方向是否正确。
2、每小时记录一次电机电流值，检查一次齿轮箱是否有不正常响声和其它异常现象。
13.2.3 停止
1、按下停止按扭，停止风机。
2、如停机时间较长，拉下配电刀闸，做好记录。
13.3 维护规程
13.3.1 每班交接班时必须检查一次油位及风机、风叶紧固情况，发现问题及时汇报。
13.3.2 L47风机使用时，定时巡检，察看油位，倾听声响。
13.3.3 每6个月更换一次润滑油，冬天不用时齿轮箱内应加满润滑油。
13.3.4 齿轮箱润滑油要采用22～28#双曲线齿轮油或90～120#工业齿轮油（夏季用粘度较高的润滑油，冬季用粘度较低的润滑油）。
13.3.5 使用风机过程中，如发现油温显著升高超过80℃，油的质量变坏，应停机换油。
13.3.6 使用风机过程中，产生不正常噪音等现象时，应停机检查，排除故障后再用。
13.3.7 风机更换新齿轮油后，运转10～15天，应进行清洗，另加润滑油。每次加油或放油时，要注意油标（玻璃管）刻度，最高油位170mm，最低油位150mm。
13.3.8 冬季要做好凉水塔的防冻工作，确保正常使用。
13.3.9 每班要到凉水塔顶部检查各密封部位是否漏油。
13.3.10 塔内充填物每周要观察1次，有无损坏，必须保证喷淋冷却效果。冬季破冰管水路必须保持畅通，尽量减少结冰状况。
13.3.11 春秋季定期到凉水池底部排污水0.2m3。
13.3.12 风机常见故障的原因及消除方法见表11-12
表11-12
故障
|
原 因
|
消 除
|
风机
震动
|
传动轴弯曲，不平衡
|
校直，重新检测动平衡
|
叶轮轴孔与轴配合锥度不符
|
刮研轴孔保证紧密配合
|
齿轮箱与电机中心线不重合
|
重新找正
|
叶片不平衡
|
重新校正平衡
|
机组基础刚度不够
|
补强加固
|
紧固件松动
|
拧紧紧固件
|
齿轮严重损坏
|
更换新齿轮
|
轴承
温度 超高
|
润滑油油路堵塞
|
疏通油路
|
油位过低，飞溅量过少
|
加油到规定油位
|
滚珠严重磨损，油封严重磨损
|
更换新件
|
安装错误
|
重新安装
|
第十四章 制氧电气
14.1制氧系统用电情况
14.1.1 制氧供电意义
众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既便于由其他形式的能量转换而来，又便于转换为其他形式的能量以供应用，它的输送和分配既简单经济。又便于控制，调节和测量。有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代化工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。
在制氧系统里，电能是制氧生产的主要能源和动力，它在产品成本中所占的比重不小。在制氧行业中，电费开支占产品成本的60-80％左右。电能在制氧行业生产中的重要性，不全在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，更在于制氧生产实现电气化以后，可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，制氧系统的电能供应突然中断，则对钢铁生产造成严重的后果。对于供电可靠性要求高的制氧系统，即使是短时间的停电，也会引起重大的设备停运，引起大量产品报废，甚至可能发生重大的人身事故，给国家和人民带来经济上的重大损失。
因此，搞好制氧系统供电工作对于发展制氧生产，实现钢铁工业产量翻番，具有十分重要的意义。
14.1.2 制氧配电系统
1、制氧系统电源选用6kV或10kV电压等级供电.长钢制氧旧区选用的是6kV供电，采用LGJ 240mm2 LGJ 300mm2架空钢绞线,从长钢110KV钢北站(一站) 引自制氧区内，再由电缆引自相应配电室。新区制氧选用的是10kV供电,从长钢220KV变电站(三站)由电缆引自制氧配电室。
2、上级变电站(一站)为110KV，由三台变压器供电，供电容量83000KVA。变电站(三站)为220KV，由二台变压器供电，供电容量90000KVA。电源基本参数及波动范围：
电压：高压：6kV ±10% /±5% 三相三线制，中性点不接地
低压：380V/220V±10% 三相四线制，中性点直接接地
频率：50Hz ±0.5Hz/±1.0Hz
电压：高压：10kV ± 10% /±5% 三相三线制，中性点不接地
低压：380V/220V±10% 三相四线制，中性点直接
频率：50Hz±0.5Hz/±1.0Hz
14.1.3 制氧供电方案
1、为满足制氧系统每套空分装置长期运行的要求，每套空分的6kV或10kV高压电源为双路供电，单母线分段，带母联开关，正常工作为分段运行，当一路电源失电时，手动合上母联开关，能满足全部设备供电。
2、制氧系统每套空分装置设置两台电力变压器（6000Nm3/h空分装置变压器容量选用800kVA/台；6500Nm3/h空分装置变压器容量选用1000kVA/台 ; 20000Nm3/h空分装置变压器容量选用2000kVA/台），分别挂在每套空分的两段6kV或10kV母线上，为系统提供两路380V低压电源。设置母联开关，正常工作为分段运行，当一路电源失电时，手动合上母联开关，能满足全部设备供电。
3、6kV或10kV高压以电缆下进线方式引至高压配电柜；380V低压为母排引至低压配电柜。
（1）.根据制氧系统空分装置各系统布置，中、低压用电设备均由配电室以放射式方式供电.厂区照明电源由配电室直接供电，空冷塔、纯化器场地、循环水系统、贮存系统、分馏塔系统、纯化系统的照明电源分别引自压缩系统、空气预冷系统的照明配电箱。检修箱应每机组旁设置一个，冷箱一层、二层、五层各一个,储槽区一个。包括检修用三相电源、单相电源。行灯变压器不小于500W。
（2）节电措施采用节能型变压器和灯具。灯具选型应符合防爆规范要求。走道、墙壁灯高度小于3m。走道、路灯照明、空分塔照明、预冷场地照明、在一些制氧系统采用手动开关开关控制和采用光控和时钟控制器双重控制。配电室设置壁灯照明。夹层地下室及电缆沟照明采用安全电压。
（3）桥架采用镀锌。高低压分开、控制与动力分开、最大高度小于100mm。
4、防雷、防静电措施
（1）装置的防雷及接地均利用新建建筑物基础及构造柱内主筋，所有设备均做可靠接地并与接地系统可靠连接。接地线采用螺栓连接，以便分段检查。电气装置的外露可导电部分、电缆铠装层、金属桥架、支架、配电钢管等均做可靠接地。
（2）所有管架、贮罐、盛有易燃液体和气体能产生静电的容器都连接起来并接到接地系统。容器接地采用双点接地。
（3）计算机接地、防雷接地、保护和工作接地各用一套接地系统。
（4）新建装置的各种金属上下水管道、工艺设备、管线、支架、土建金属构件以及电气装置等均做等电位连结。
（5）高层建筑（主厂房、凉水塔）采用避雷针形式。
5、电气设备使用环境：
使用场所：配置的高、低压开关柜、直流电源屏、 就地控制柜（箱）等为户内。
环境温度： -10℃— +40 ℃
相对湿度： 80%
海拔高度： ≤1000m
地震烈度： 8度
14.1.4 制氧高压配电系统概况
1、制氧系统高压配电控制一般采用双电源或三电源，正常情况下，高压配电系统两段母线分列运行，在任一路电源故障时，通过母线分段断路器，可以与另一路母线相联。每个线路都可承担两端母线的负荷。根据生产需求,也可采用单回路运行.以制氧车间为例。
（1）1＃2#高压配电系统分两个回路供电，供电回路为650#线路,640#线路电源电压为6KV，引自长钢动力厂11万变电站，架空线路引自制氧车间北院,此系统主要完成1#2＃机组各个6KV用电设备的配电任务。正常情况下，高压配电系统两段母线分列运行，在任一路电源故障时，通过母线分段断路器，可以与另一路母线相联。每个线路都可承担两端母线的负荷。全系统分13个开关柜，采用隔离开关和断路器控制。
(2)3＃高压配电系统分两个回路供电，供电回路为650#线路,640#线路电源电压为6KV，引自长钢动力厂11万变电站，架空线路引自制氧车间北院,此系统主要完成3＃机组各个6KV用电设备的配电任务。正常情况下，高压配电系统两段母线分列运行，在任一路电源故障时，通过母线分段断路器，可以与另一路母线相联。每个线路都可承担两端母线的负荷。全系统分12个开关柜，采用JYN3-10系列高压开关柜,选用ZN28-10断路器和氧化锌避雷器,本柜装有设有JNA-10型接地开关。
(3)4＃高压配电系统分两个回路供电，供电回路为645#线路,605#线路电源电压为6KV，引自长钢动力厂11万变电站，架空线路引自制氧车间南院, 然后由电缆引入配电室,此系统主要完成4＃机组各个6KV用电设备的配电任务。正常情况下，高压配电系统两段母线分列运行，在任一路电源故障时，通过母线分段断路器，可以与另一路母线相联。每个线路都可承担两端母线的负荷。全系统分13个开关柜，采用隔离开关和断路器控制。
(4)5＃高压配电系统分两个回路供电，供电回路为648#线路,640#线路电源电压为6KV，引自长钢动力厂11万变电站，架空线路引自制氧车间南院,然后由电缆引入配电室,此系统主要完成5＃机组各个6KV用电设备的配电任务。正常情况下，高压配电系统两段母线分列运行，在任一路电源故障时，通过母线分段断路器，可以与另一路母线相联。每个线路都可承担两端母线的负荷。全系统分11个开关柜，采用KYN3-10系列高压开关柜,选用ZN28-10断路器和氧化锌避雷器,本柜装有设有JNA-10型接地开关.。
(5)氮压机组高压配电系统分两个回路供电，供电回路为605#线路,639#线路电源电压为6KV，引自长钢动力厂11万变电站，架空线路引自制氧车间南院,然后由电缆引入配电室,此系统主要完成氮压机组机组各个6KV用电设备的配电任务。正常情况下，高压配电系统两段母线分列运行，在任一路电源故障时，通过母线分段断路器，可以与另一路母线相联。每个线路都可承担两端母线的负荷。全系统分13个开关柜，采用断路器控制。
(6)新区两万高压配电系统分三个回路供电，供电回路为一段510#线路,二段546#线路，三段548＃线路。电源电压为10KV，引自长钢动力厂22万变电站，电缆线路引自制氧车间两万配电室,此系统主要完成两万机组各个10KV用电设备的配电任务。正常情况下，高压配电系统三段进线中，一段和三段进线分列运行，二段进线在任一路电源故障时，通过母线分段断路器，可以与另一路母线相联。每个线路都不可承担两端母线的负荷。全系统分16个开关柜，采用KYN3-10系列高压开关柜,选用ZN28-10断路器和氧化锌避雷器,本柜装有设有JNA-10型接地开关.
14.2制氧系统用电负荷的选配
14.2.1 电控系统设计原则：
1、制氧系统空分装置的电控设计，在满足设计条件和工艺要求的前提下，要力求做到安全可靠、操作维护方便。电气设备编号与工艺设备编号相一致。
2、所有的电动机和用电设备的控制、计量、保护和信号等均按国家有关规程和规范设置。2000kW以上的电机设置差动保护。
3、 空压机、氧压机和中、低压氮压机可选用有刷励磁同步电机、无刷励磁同步电机或异步电机驱动，可采用自耦变压器降压起动、串电抗降压起动或水阻软启动.在上一变电站提供的短路容量许可的情况下, 空压机、氧压机和中、低压氮压机可直接启动。氧压机和中、低压氮压机为同步电机驱动时，采用进口或国产励磁柜和自耦变压器起动或水阻软启动.电动机起动时，6kV或10kV母线压降不大于15%。
4、制氧空分系统设置6kV或10kV高压配电室、0.4 kV低压配电室及变压器室，分别放置高压开关柜；启动装置、低压开关柜及变压器，并设置控制室一个，放置直流电源屏、模拟显示屏和配电自动化监控系统。高压进出线和低压出线采用电缆下进线，设电缆夹层。
5、主要电气参数和用电设备的运行状态进DCS系统显示，DCS系统可以实现对用电设备的联锁控制。
6、制氧系统空分装置电控系统基本相似，采用配电室集散控制与就地操作相结合的控制及操作方式或采用配电室集中控制与就地操作相结合的控制及操作方式，并增设PSA配电自动化监控系统。
14.2.2 高压系统：
1、所有6kV或10kV进、出线柜均能在高压柜上进行试合闸及试分闸操作。
2、除6kV或10kV电机的配电柜以外，其它6kV或10kV进、出线柜的分、合闸操作均可在高压柜上进行。
3、空压机、氧压机及氮压机分别挂在两段6kV或10kV高压母线下，在机旁控制柜上实现主电机及辅机的开、停机操作。
4、6kV或10kV高压系统的控制及操作电源采用DC220V电源。
5、6kV或10kV高压系统的继电保护，均选用继电器型安装在6kV或10kV开关柜的面板上或高压柜内。或智能型综合保护器，嵌入式安装在6kV或10kV开关柜的面板上。
14.2.3 低压系统：
1、0.4 kV低压柜内设置了所有低压用电负荷的控制回路。并在就地设置机旁操作柜（箱），实现低压用电设备的开、停机操作。
2、0.4 kV低压柜设计留有25%的备用回路，并均为重要负荷的针对性备用。考虑今后负荷的增加。
3、采用可控硅调功装置实现对分子筛电加热器的恒温加热控制。
4、采用变频装置实现对低温液体泵的调速控制。
5、水泵动力箱与检修箱分别设置。
14.2.4 PSA配电自动化监控系统：
1、6kV或10kV系统间隔层控制、保护装置采用进口微机保护装置，嵌入式安装在6kV或10kV开关柜低压室内。间隔层控制、保护装置应实现就地控制、保护、测量和数据采集功能，通过RS232接口实现在线定值整定，并能通过RS485接口，采用光缆或485专用双绞电缆（传送距离小于1000m）联接，将采集到的控制、保护、测量信号传送到站控层的配电、保护自动化上位计算机监控系统，实现站内控制、保护、测量、显示。
2、设置双机热备PSA配电、保护自动化监控系统，实现站内控制、保护、测量、显示。所供配电自动化系统应具有性能安全可靠，运行稳定，功能完备，组态灵活，扩展容易，界面友好，使用和维护简单方便等特点。同时配电、保护自动化监控系统具备以下主要功能：
(1)实时数据采集与处理；
(2)控制操作（包括远方及就地对断路器分/合闸操作，并具有多级操作权限的防误闭锁功能）。
(3)运行监视（包括测量值及越限报警显示，事件及事故报警显示，变电站电器设备运行状态及操作监视等）。
(4)事件顺序记录（事件记录分辩率1毫秒）。
(5)实时画面显示（画面调用时间≤2秒，要求向业主提供画面编辑工具软件）。
(6)制表打印（要求向业主提供报表编辑工具软件）。
(7)系统自诊断（包括综合保护单元及通信的诊断）。
(8)维护功能（包括从站级系统对数据库及对各综合保护单元参数修改等维护，以及远程对微机监控系统的在线诊断等）。
(9)能实现与直流屏、低压主要配电回路的通讯。
3、考虑新建的制氧系统空分装置与旧的制氧系统空分装置组成统一的PSA配电自动化监控系统。应留有一定的选配空间和兼容性.
4、高低压开关柜设备厂家的选用须经制氧系统主管认可。
14.2.5 设备选型
1、6kV或10kV高压开关柜
选用KYN系列6kV或10kV金属铠装中置式高压开关柜，并具有五防性能，防护等级IP40。断路器选用进口或国产系列真空断路器，（暂定进线、母联及空压机断路器为2500A/31.5kA；其它馈线为1250A/31.5KA）配其专用操作机构。进线及空压机增设接线柜，采用智能型综合保护器，能监控系统运行状态，实现相应的过流、速断、单相接地、低电压、差动等保护，并具有事故信号及预告信号报警，和保护器的自检功能，带有常规的通讯接口。
2、PSA配电自动化监控系统
要考虑新建的制氧系统空分装置与旧得制氧系统空分装置组成统一的PSA配电自动化监控系统，设置双机热备PSA配电、保护自动化监控系统，实现站内控制、保护、测量、显示。所供配电自动化系统具有性能安全可靠，运行稳定，功能完备，组态灵活，扩展容易，界面友好，使用和维护简单方便等特点。能实现与直流屏、低压主要配电回路的通讯。 配置选型如下：系统主机：进口或国产系列工控机 2台
3、UPS电源 1台
4、编程、调试用移动PC机（内装WIN2000或NT操作系统及调试软件） 1台
5、A3喷墨打印机 2台
6、PSA配电自动化系统软件 2套
7、四路数字示波器及附件（探头、采集线、存储卡、读卡器、数字设备） 1套
8、频率发生器 1台
9、0.4kV低压开关柜
可选用开启式柜门式开关柜或选用GMS系列的抽出式开关柜，防护等级IP40，其中630A以上的回路选用框架式断路器，进线及母联为四段保护，并带通讯接口。630A以下的回路选用塑壳式断路器，采用热磁脱扣。考虑25%重要用电负荷的针对性备用，低压母线采用密集母线。
10、微机控制高频开关电源 1×2套
11、直流屏选用PK-10屏，防护等级IP20；采用微机控制以提高充/放电精度，配以进口或国产阀控式铅酸免维护蓄电池，容量暂定为100Ah。
12、分子筛电加热器配用可控硅调功器 3×1台
采用微机控制可控硅调功装置,具有位式和连续两种控制方能实现恒温和恒功率运行，选配进口全数字式温度调节器。温控仪带有4～20mA遥控给定控制接口，以接收来自DCS仪控的温度给定信号。并作为纯化系统能实现恒温和恒功率运行，选配进口全数字式温度调节器。温控仪带有4～20mA遥控给定控制接口，以接收来自DCS仪控的温度给定信号。并作为纯化系统的就地控制柜。
13、电抗器起动装置和水阻软启动装置 1×2套
起动时6kV或10kV母线压降不超过15%。
14、就地操作控制柜（箱） 20台
设置空压机、氧压机机旁柜，膨胀机、水泵、低温液体泵就地操作箱，防护等级为IP54其中低温液体泵的就地控制箱内根据工艺需要选配变频器。
15、动力照明配电箱 1套
16、就地控制柜.6000Nm3/h空分装置变压器容量选用800kVA/台 ; 6500Nm3/h空分装置变压器容量选用1000kVA/台 ; 20000Nm3/h空分装置变压器容量选用2000kVA/台、(6kV/0.4kV或 10kV/0.4kV电力变压器 ) 选用S系列全密封油浸式变压器或干式变压器。 2台/套
17、计算机室设置紧急分断开关空压机;氧压机,氮压机(红灯运行，绿灯停止)。
14.3 制氧系统用电控制原理及操作步骤
14.3.1 励磁装置结构
1、主要技术性能及指标
本装置除很好地满足常规励磁装置所各项合理技术性能以外，还独创性地具备以下多项特别突出的技术性能优点：
(1)本装置采用了独创的“整机运行可靠性技术”，使本装置具有：全部控制插件，冷却风机单元，灭磁单元等部件如出现故障就能自动发出声光报警、指示、运行人员进行不停机在线更换有故障的部件，且更换勿需调试即能自动恢复正常运行，从而大大提高了装置的“整机运行可靠性”；并对运行维护人员提供了方便。
(2)本装置根据SBZ技术原理，采取了一系列专门技术措施，使装置具备了引导电机实现自动再整步的独特性能。当电机失步对，本装置将自动地对电机进行全过程控制，使之平稳、可靠，迅速地实观再整步，勿需人去操作，勿需减载，更不必跳闸，不中断生产，从而大大提高了电机的运行连续性。
(3)本装置采用新颖无续流二极管型半控桥式整流主电路和控制电路设计，选用优质器件，能满足长周期连续运行的要求，在正确使用及维护条件下，不停机连续运行时间不少于一万小时。
(4)本装置设计中针对常规励磁中主回路电力半导体器件失效率高，故障多的根本原因，采用专门的设计计算条件和相应技术措施，使其年失效率大为降低。
(5)本装置中主桥可控硅的触发脉冲采用“高前沿陡度尖脉冲加宽脉冲”触发可靠不丢波。
(6)本装置采用新颖启动控制电路设计，达到启动无脉振，投励无冲击，牵入同步可靠，整个过程平稳、迅速，并可适应电机全压或降压启动要求。
(7)本装置设有无触点快速灭磁系统，动作速度快，可靠性高。在电机失步，故障跳闸和正常停机时，快速灭磁系统都会自动关断主桥，接入灭磁电阻，关桥时间不小于500微秒．与传统的方式相比，具有无触点，关桥快，可靠性高．便于检测．能更好地确保电机设备的安全等优点。
(8)本装置设有专用失步保护。动对准确、可靠，无死区，确保电机的失步安全．并自动转入再整步暂态过程，以实现再整步，保持电机的连续运行。
(9)本装置能与本公司的“DSB型断电失步防冲击保护装置”相配合，实现在ZCH或BZT动作时的断电失步再整步。整个过程平稳、快速、工艺参数波动小，达到提高电机运行连续性的目的。
(10)本装置在DSB型保护装置的配合协同下，还能同侧母线上所带的异步电动机以及复合机群进行快速灭磁，使异步电机及机群免遭非同期冲击而损坏，并帮助异步电机或机群成功地实现自启动和综合自整步，以提高工艺生产的连续性。
(11)本装置针对常规励磁装置中控控制插件接触不良现象的根源，采取了专门的针对性措施，从根本上消除了问题产生的根源，消除了运行中出现的“接触不良现象”。
(12)本装置的励磁电压(电流)输出可在额定值的30％一120％范。围内连续平滑地调节。当系统电压在一10％--+20％范围内波动时，励磁电压波动值不超过8％。
(13)本装置采用专门设计，达到励磁调节范围全程不出现“失控”，且三相整流电压波形始终保持对称平衡，消除了丢波，失控和波形不对称等现象。
(14)本装置还能根据用户要求，配置“功率因数型”自动励磁调节器，对系统进行无功功率的自动补偿，达到改善电压质量，减少无功损耗，提高电机的运行稳定性等作用(根据订货要求配置)。
(15)本装置励磁电源变压器参数匹配合理，励磁装置本身的功率因数高，高次波少，能耗低。
2、结构
BKL—I系列同步电动机可控硅励磁装置为高可靠、高性能励磁装置，能很好地满足安全连续生产运行的要求。风机单元，灭磁单元均为抽屉式结构，控制插件为铝合金盒式结构，强力插头座，结构可靠，插、拨更换方便。
14.3.2 保护、信号、仪表及操作控制系统
1、本装置具有下列保护系统：整流变压器的过负荷及短路保护，在进线电源侧采带复式脱扣器的自动空气开关进行保护；整流桥直流侧的短路保护，采用快速熔断器保护；整流桥交流侧的过电压保护：采用RC电路或压敏保护；整流桥换向过电压保护，采用RC电路保护；同步电动机带功失步保护，采用专利产品LSB继电器组合型或LSB一30集成电路型失步保护装置保护；电动启动时间过长或长期失励保护，由电路逻辑构成实现；励磁装置交流电源消失保护，采用低压继电器实现；同步电动机带载自动再整步不成功或过早投励保护，由电路逻辑构成实现。
2、信号系统:在下列情况下，本装置励磁故障灯亮并电铃报警；供本装置的控制保护用的直流电源消失； 风机保险熔断；灭磁电熔充电电压不足；整流桥输出失控波形(因触发脉冲消失等原因造成)。在电机发生带励失步故障时,1Xl信号继电器中的指示灯亮,人工复位后才会熄灭；在仪表板上装有交流电源，直流电源，电机运行，降压启动，励磁工作，后备电源的信号灯监视。
3、仪表系统：装置的仪表板上装有电机的定子电流．功率因数，励磁电压，励磁电流及电容电压的指针式仪表。
4、控制和操作系统：在仪表板上装有励磁调节电位器(SW)用以手动调节电机的励磁电流、电压；万能型控制开关(WHK)：有调试位、零位、工作位三档，分别对应励磁装置处于调试、退出、工作三种工作状态。投励按钮(2LA)，灭磁按钮(2MA)：在装置调试时作手动投励和灭磁用。更换插件按钮开关(XK)：有“更换”和“复位”二档，正常时置于“复位”位，要更换有故障的控制插件时，旋至“更换”位，此时即可对控制插件进行不停机更换，更换完毕再将该旋钮开关复至“复位”位。复位按钮(FA)：作音响讯号解除及失步信号继电器(1XJ)灯的复归用。
14.3.3 励磁装置原理
1、给定插件作用、组成及原理
由给定插件输出Vsc2供触发插件， Vsc2增大，触发脉冲提前，向同步机提供的励磁电压(流)增大，反之亦然。 Vsc2值用5W手动调节。
(1)-15～电源：由三相半波整流、滤波、稳压构成，供给运放器负电源。
(2)+15V电源及给定电压和强励电压：由三相半波整流、滤波稳压得+15V电压
①供运放正电源
②经分压电路后向运放器输入给定电压VE或强励电压Vq
(3)电网电压负反馈电压VFl，由三相半波整流、滤波、稳压成-19V，经分压电路取VFl为-2V。
(4)运放器：采用FC-52型高增益低漂移运放器
主要参数：电源±15V，开环增益倍数≥lOOdB
输入阻抗≥500KΩ，输出阻抗≤200 Ω
最大输出幅值≥±llV
由上可知：
①高输入阻抗：故由Vg，VFl输入运放器的电流很小。
②低输出阻抗：使运放器相当于一恒压源，以保持在调节触发插件时以及在正常工作时给定输出电压Vsc2的稳定性。
③有最大输出限值，BKL励磁装置中在强励时运放器输出为最大限幅值，保证励磁装置输出不会超过强励值。
（5）给定输出及停止：由1KG开通或关断来控制，当投励时，1KG开通，提供+15V电源，状态插件中的QLJ继电器动作，使给定插件提供VQ强励电压，当经强励延续时间后，状态插件中的QLJ返回，给定插件提供Vg电压， Vg电压由励磁调节电位器5W事先调整到所需数值，为防止TLJ不返回造成强励不返回，在VQ输出回路的QLJ接点中串入了2LZJ接点，1KG的开通一般情况都是由投励插件发出投励脉冲来开通。在仪表板、插件板上设有手动投励钮。仪表板上的手动投励经过TLJ继电器隔离作为防误投励的措施。1KG的停止一般是由灭磁继电器HcJ动作来实现。在失步保护动作或停机时停1KG，在仪表板及插件板上设有手动灭磁钮。
（6）电网电压负反馈
VFl作为电网电压负反馈电压输入运放器，运放器输入为Vg+(-VF1)，输出为-VscI＝ K(Vg+(-VFl))，K为放大倍数，由于Vg由15V电源分压得来，而+15V调节至深饱和状态，而供VFl的-19V电源调节至稳压管的拐点处，当得电网电压上下波动时， VFl也相应波动。如电网电压下降，则VFl下降，而Vg不变，于是运放器输入电压上升，α角提前，励磁电压Uf增大，以补偿由于电网电压下降而引起的Uf的下降。
（7）反向器、射极跟随器及Vsc2输出
因运放器为正相输入接法，运放器输出Vscl经分压电路分压，并经反相器T2倒相，再经射极跟随器T3输出Vsc2供触发插件，加一级射极跟随器是为了减小运放器输出电流使其更接近于一恒压源。为了使各个插件具有良好之互换性，在给定插件为最小输出时规定Vsc2=2v，强励时Vsc2=5.2v。在主桥己工作的情况下，当Vsc2=ov时，整流桥转入失控运行。在更换插件或投励后KQ未关断时，有关接点短接给定输出使Vsc2=Ov。
2、触发插件作用、组成及原理
(1)A、B、C三个触发插件分别给其相应相的可控硅以触发脉冲，并根据给定插件提供的给定输出电压vsc2的大小，提前或延后发出触发脉冲。
(2)电源：插件电源TB、TBB、BC三个同步变压器提供，同步变压器接成Δ／Y一11，与励磁变压器同组别。
(3)梯形波及锯齿波电路
TBA(B、C)的～45V经6D整流成单相半波再经1WY削波成梯顶为19V左右的梯形波，梯形波电压作为弛张振荡器中的2T单晶管的电源，由于梯形波只有在正半周时才有，所以2T
也只有在交流正半周时才能开通，梯形波电源同时向1C充电，由于3D的隔离作用，使1C能充电至19V左右，该19V电源并作为给定插件中的2T、3T的电源。1T、2T及其相应R、C构成锯齿波发生器，2c的充电电流大小随Vsc2大小而变化，当2C充电电压达单晶管2T的开通电压时，2c向脉冲变压器放电，发出脉冲。
（4） 强脉冲形成电路
BKL的强脉冲是由前沿很陡又有相当幅值的尖脉冲并迭加有一定宽度的正弦波脉冲组成，其特点是陡高宽。它可大大提高可控硅触发的可靠性，以防止脉冲丢失，提高运行的稳定性，同时由于提高了可控硅导通的扩展速度缩短了门极开放时间，从而提高了可控硅的寿命。由同步变压器12V及24V两个绕组作为脉冲形成电路的电源。
①尖脉冲的形成
(12+24)V电压经单相整流稳压为20V左右，在同步电源为负半周时电源向3C充电至20V左右，此时弛张振荡器中的2T因负半周时无梯形波电源不会发出脉冲。当同步变压器二次侧为正半周，弛张振荡器发出脉冲时，3T可控硅导通，在负半周时已充好电的3C立即经9D、4C／／6R，可控硅控制极，11D、4WY放电．形成很陡的尖脉冲，11D、4WY组成无感放电回路，其作用是提高尖脉冲的陡度.
②正弦波的叠加
随着3C的放电，5端电位下降而点电位为～12V正弦波电位，当两端电位小于4WY开通电压时，11D、4WY回路关断，～12V正弦波电压经8D、3T、9D、4c／／RC,可控硅控制极及10D形成正弦波迭加回路。
3、投励插件作用、组成及原理
（1）电源及信号引入：由DBB供电经整流滤波稳压成24V，DBB只有在LZK合上后才得电。WHK在“工作”或“调试”时，信号引自电机励磁绕组两端(经2R降压电阻)。
（2）投全压电路
①电机降压启动时，由投全压环节合投全压开关(由用户加中间继电器扩大容量)。
②由投全压环节去起动计时投励。投全压环节：由4C充电条件控制，当4C充至单晶管开通电压时投全压环节动作。4C充电条件:(状态插件)2T、3T、7T截止作为4C充电的与门条件后,QYJ动作.7T、8T组成双稳态电路。电路设计中使8T优先导通。8T导通时，7T的基极电位被25D及8T的饱和压降钳位在低电平因而7T静止。该状态—直维持到QYJ动作。QYJ动作后双稳态翻转成8T截止7T开通。因QYJ动作后，8T基极受21D钳位8T截止。7T因不再受8T饱和压降的钳位而导通，7T导通后其饱和压降(经23D)又钳住8T的基极电位，使其不再能导通。此状态—直维持到QYJ返回及投励后，QYJ返回解除了经QYJ及21D对8T基极的钳位；投励后由于状态插件中3T的导通通过24D使7T基极钳位在低电平，使7T关断解除了经23D的7T饱和压降对8T基极的钳位，于是8T导通。
③QYJ的延时返回电路:在QYJ动作前即6T可控硅未导通前的状况：6C与5C都为10 u电容，6C充电回路的电阻为19R／3K而5C充电回路的电阻为20R／51K，枚6C充电速度>>5C，当6C充电至24V时，5C上的电位b≈0。在QYJ动作时，即6T可控硅导通的状况：6C经22R／100Ω及6T迅速放电使V6C≈0。此时5C经20R／51K及6T回路开始充电，充至5T单晶管导通电压时(该时间即为投全压持续时间，一般在1秒左右，保证投全压开关可靠合上)，5T开通，5C的正极经5T的ebl极及6C(因6C放电后电压≈ 0，相当于6C短接)施反压于可控硅6T，同时有向6C的充电电流趋向于反向流过6T，迫使6T快速关断，这个回路在装置中多次用到。
④计时投励:为解决对GD2较小的电机空载起动时，电机未经整定的滑差投励力矩拉入同步而设置。计时投励是在投全压动作后经过整定的延时时间后自动投励，延时时间足由8R，1W，2C的延时电路组成。当投全压动作后，81截止，开放计时投励电路，当2C充电至3T单晶管的开通值时．2C向脉冲变压器MB放电，发出投励脉冲。
⑤整步(滑差)投励:在电机起动过程中，励磁绕组两端呈现正负交变的感应电势，具频率为sfc。所以我们可以利用测取感应电势几周的时间t2作为投励滑差量Sz。tz与Sz的关系如下：T2=1/S2%如我们要求在S2＝5％(即转速n＝95％)时投励，则整定200毫秒，即当励磁绕组两端出现正感应电势的时间等于0.2秒时，则滑差投励动作。滑差投励环节由13R／33K、2W／220K、3C／3.3 u的RC电路构成，当3C电容充电至3T苹晶管的开通电压时，3C经单晶管的EB2极向脉冲变压器放电，发出脉冲.
⑥投励后的闭锁:有状态插件中的3T来实现投励闭锁。投励后3T导通，将投励插件中的2C、3C、4C短接，以保证投励只能动作一次。如滑差投励动作后，则计时投励不会再动作。
⑦整定范围:投全压降压起动时tQyj-80—100ms,无降压起动且GD2较小时tQyj＝60∽70ms,整步投励 Sw≤Sz≤S1式中Sw稳态滑差Sl为临界滑差Sz为整步投励滑差，计时投励中小电机2-2.5秒,大型电机3～5秒.
4、灭磁插件作用、组成及原理：
（1） 阻容灭磁是给灭磁可控硅KM (在电容箱内)提供触发脉冲，KM开通后由灭磁电容器CM1去关断主桥可控硅。阻容灭磁插件的电源由给定插件中的15V电源提供并从励磁绕组两端引入信号(经13R降压电阻)。阻容灭磁动作要同时满足以下三个条件。
① MCJ动作(由于失步保护动作或电机油开关跳闸联动灭磁，人工按灭磁按钮等)。
② +15V从有到无(投励后出现MCJ动作，或给定插件故障等)。
③励磁绕组两端电压过零60度处，目的是使转子电压为0 时，由CMl去关主桥可控硅，使可控硅易于关断。
由上述条件可见：当给定插件故障时仅满足了条件②、③，放不会误发灭磁脉冲，在更换插件时仅满足了条件②、③同时又有XA更换插件旋钮开关及MCJ的两重闭锁，也不会误发灭磁脉冲。
（2）在给定插件有+15V时：由＋15V向7C／220 u，5C／10u充电，7C为储能电容，当15V消失后提供6C充电及单晶管6T的工作电源；5C作脉冲放大用，即当7T可控硅开通后，在5C 上储存的电能经7T向脉冲变压器放电。在有+15V时5T导通，6C被其短接，故单晶管6T不可能导通，K2为阻容灭磁解除开K2合上时，6C也被短接。在MCJ动作使给定插件+15V从有到无时。在有+15V时,7C、5C都已充好电，处于准备状态。当MCJ动作十15V消失，同时转子电压过0时，5T截止，已储好能的7C、220 u向6C／0.22 u充电，6C充电3.3ms即达6T的开通值，于是可控硅7T开通，发出灭磁脉冲。由MCJ动作+15V消失至发生灭磁脉冲的波形。
（3）阻容灭磁的调整:把K1开关打在调试位，从调试孔输入失控信号(引自失控插件中的“失控信号”孔及地)，双踪示波器—路接失控信号孔和地孔，一路接3.3ms孔及地孔，调3W电位器使在失控信号过零120度处出现两个锯齿波即可。
5、状态插件作用、组成及原理:电源由DBA引来经整流滤波稳压为24V作本插件电源。状态插件主要是根据有无+15V(即有无投励)来实现各种逻辑功能，故信号源引自给定插件的+15V。各环节的动作情况及逻辑功能分述如下：
（1)+15V状态：有+15V时 3T通、无+15V时 3T止3T通。
①起动励磁状态延时电路(使6T截止，3C开始充电)。
②因4T截止，解除对触发插件的脉冲封闭使2C电容能接受充电。
③对投励插件实现投励闭锁即闭锁投励环节和投全压环节。
（2)强励及励磁状态:有+15V后，1T、2T导通，QLJ动作，使给定插件提供VQ电压，实现强励。强励在8T导通即状态继电器LZJ动作后返回。
(3)脉冲封闭:在灭磁关断主桥可控硅后，为防止由于触发插件中2C的剩余电荷再发一次脉冲，使主桥可控硅再次开通而设置。+15V消失→4T导通→短接触发插件2C。
（4)励磁状态的各点电位:第一次投运时以及插件出现不正常时一般都应检查状态插件各孔的电位。见表14－1
表14－1
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投 励 后
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灭 磁 后
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励磁状态孔
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约1秒为24V后一直为0
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24V
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强 励 ?L
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约1秒为0V后一直为24V
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24V
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投励闭锁孔
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0V
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24V
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脉冲封闭孔
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24V
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0V
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给定状态孔
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15V
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0V
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6、失控插件作用、组成及原理：
电源由DBB引来，在LZK合上后本插件才有工作电源。失控插件含有下列部分：
（1)主桥出现失控波形时，本插件的SKJ继电器动作，启动信号回路发出声光信号。
（2)整步闭锁环节：在投励后该环节中的1ZJ继电器动作并自保5～10秒，作为再整步不成功(即投励后电机未能进入同步)跳闸的启动环节。
7、调试需用的正弦波、失控波电源。
（1）失控信号电路信号源引自主桥两端经R2降压电阻引入。延时出口环节，延时电路由13R、3W、4C组成，延时时间按躲过电机起动时间整定。延时整定要求并不十分严格，一般在10-15秒左右。当4C经延时时间后其充电电压即达单晶管4T的开通电压，发出脉冲，开通K1可控硅，使SKJ动作。当按下插件上的解除按钮时，SKJ返回。欲使4C能在10～15秒时间内一直能处于充电状态，则要求前级的3T在该时间内—直处于截止状态。下面我们分别来看一下失控情况及正常情况时20ms环节(3T)及6ms环节(1T、2T)的工作情况。
（2）20ms环节:由9R、2W、3C及3T组成。9R、2W、3C为20ms延时电路，延时时间为20ms。就是说3C充电时间必须达到20ms才能使3T导通，欲使3T总是处于截止态，只要使3C Sq充q时间达不到20ms即可，而3C充电条件为2T截止。我们来看—下当出现失控波形时3C的充电时间。
（3）6ms环节:由1T、2T、6R、IW、2C组成，6R／15K、1W／15 9、2C／0.47 u为6ms延时电路。失控波形的一个周期为20ms。在该周期内，2T有0.7ms的导通时间，故3C充电时间为19．3ms<20ms，于是3T一直处于截止态。失控出口延时电路就能动作发出信号。该电路特性总结：在一个≤20ms的时间周期内，如负(零)电压出现的时间大于6ms (120度电角度)且该时间大于失控整定的延时时间时，则失控动作；在一个时间周期内，如正电压出现的时间>20ms，随后又出现零(负)电压，失控不会动作。
14.3.4 整机的调试、检验及步骤
1、作用及要求
整机的调试、检验是对整机的技术性能及动作逻辑进行全面的检验考核，其项目包括信号、操作、控制、调节、保护、灭磁起动单元，插件更换等。
2、准备条件
（1） 高低压直流电塬信号电源及相应的外部连线均接好。
（2） 电机断路器均置试验位(即隔离触头或隔离刀闸断开)．全压启动，电机断路器置“合”位。对降压启动，降压断路器置“合”位，投全压断路器置“断”位。
（3） 为避免断路器频繁跳合闸，将本装置中的TCJ继电器出口与断路器跳闸回路临时解开，接入小喇叭最后统试一下TCJ与断路器联动即可。
（4） 电机励磁绕组接入(通电时间勿超过5分钟)。
（5） 有条件的场合对继电器单元中的继电器定值复测一遍．无条件的可按继电器上的刻度值与整定表相核对无误即可。
（6） WHK置“0”位，电容灭磁单元无旋钮“工作”位．“更换插件”旋钮在“复位”。
（7） 励磁调节电位器SW置最小值。
3、调试检验步骤
（1） 信号检验先后送入直流电源和低压交流电源，应直交流电源及后备电源指示灯亮，电压继电器YJ吸合。
（2）联动试验
①WHK打“工作”位，电机运行灯亮(降压起动时为将压起动灯 亮)，LZK“联动跳断路器回路”启动，使TCJ动作；
②立即合LZK，风机启动，风向向上，励磁工作灯亮，TCJ返回，按下快熔报警器下面的微动开关．TCJ动作，说明快熔联动跳闸回路正确，在合LZK后，失励延时继电器SJ开始启动，达整定的延时值后TCJ动作，说明失励延时跳闸回路正常。
（3）励磁故障信号系统检验
①手动投励将电容灭磁单元上旋钮占“工作”位旋至“检查”位，电容容电压下降，励磁故障灯亮，电铃报警，将旋钮回复至“工作”位，充电至正常；
②将仪表板上“更换插件”旋钮出“复位”打至“更换”位，同时励磁电流自动达失控值(约额定值的70％左后)且不可调。经10秒左后延时，故障灯亮，铃响，将更换钮回至“复位”位。励磁电流又会自动回复至原定值；
③拨松一下风机单元上的风机保险，灯、铃信号同前。
④以上说明励磁故障信号回路正常。每项检查完毕，按仪表板上的“音响解除’’钮使电铃信号复归。
4、失步保护检验：在端子排上用导线反复短接失步保护继电器出：SBJ接点，MCL继电器应动作，l、2LZJ继电器应返回，同时电容电压表指示迅速下降至o，励磁电压电流降至。值，IXJ信号继电器内灯亮，按仪表板上的“音响解除”钮使之复归，这说明失步保护系统正常。
5、控制插件更换检验
(1)励磁调节电位器SW置最小位，手动投励，将更换旋钮置“更换”位，灭磁插件上的小开关置“阻容解除”位，此时可将全部控制插件拔出，励磁电流电压不可调，其值约为额定值的70％左后，随后再推入各控制插件，灭磁插件开关并恢复至“阻容投入”位，更换旋钮旋至“复位”位，励磁电流电压又恢复至原定值。
(2)在某些情况下，当推入给定插件时+15V灯不亮时，此时可按一下该插件上的“投励钮”。
6、励磁调节范围，阻容灭磁，自动投全压，投励，启动回路及直流维持电源检验。
(1)将励磁调节电位器SW由最小位缓慢旋至最大位，励磁电流(压)也随之平稳上升，应无跳动现象。随后将励磁电流调至电机所需值或额定值，手按仪表板上的灭磁钮，电容电压表迅速下降至0，励磁电压电流亦降至0，说明在该电流值下，阻容灭磁可靠。
(2)将SW旋至最小值位，待电容电压再充电至正常后(320V一340V左后)，用导线短接投励插件上的“+24V"孔与“调试信号”之．拧全压出口QYJ继电器动作，由它通过中间继电器去接通处于试验位的投全压断路器，使由“断”转“合”，仪表板上的“降压起动”灯灭，“电机运行”灯亮(对有降压起动的电机而言)，随后自动投励，给定插件上的“+15V'灯亮，三个触发插件上的发光二极管亮，励磁电流短时强励后又自动回复至定值，说明自动投励正常，手按仪表板上低值通值检测钮QZA(双柜体励磁柜QZA在起动单元上)，因起动可控硅KQ导通，故励磁电压表指示为0，励磁电流仍正常，说明在该励磁电压下能可靠导通低通值正常，必要时可按本说明书中附录进行调试。
(3)直流维持电源检验，先观察仪表板上的“后备电源”指示灯亮(对双柜体，该指示灯是在盘后的后备电源电路板上)，说明后备电源正常。在已拨励的情况下，DLJ、ILZJ、2LZJ继电器应保持吸合，在端子排上拨下供直流电源的IRD、2RD保险端子，上述继电器的吸合状态应维持不变，此时，“励磁故障”灯亮，电铃响，“直流电源”指示灯熄灭，以上说明直流维持电源正常。
7、启动单元高低通值的检验:高通值出厂时均已整定好，用户不需专门调试，只要送入励磁KQ不开通即为合格(KQ开通的标志是励磁电流表有指示，但励磁电压表为0)，在十分必要情况下可按附录进行调试。
8、交流失压延时跳闸回路检验:将TCJ出口与电机断路器跳闸回路接通，励磁装置处于投励情况下，SW为最小值位，切断低压交流电源，YT继电器返回，经SJ时间继电器延时后，TCJ出口动作跳电机断路器，劝磁装置自动灭磁，同时LZK空气开关联动跳开。
9、经过本节所述各项检验合格后，一台新安装的励磁装置即具备正式投运条件。
10、功能：本单元作为励磁装置过电压保护之用，同时，使同步电动机在起动过程中，起动可控硅触发导通电压采用低定值，保证同步电机直到投励并转入正常励磁前都具有较高起动转矩特性，有利于整步投励牵入同步。
11、插件的调试方法
（1） 调试仪器设备
双综示波器:1台;702毫秒计1台;TB自耦调压器：3KVA220／250V;R调节电阻器：30／10A;2个整流二极管：ZP一20A 800V;K刀闸：1SA; V交流电压表：300V;RD熔断器：10A
（2）调试前的准备工作
断开励磁装置交直流电源，将示波器电源插头专用地线断开，将励磁电压表接线解开，励磁柜与电机转子不连接。
（3）过电压保护定值整定
① 接入交流电源后，调整调压器TB，使副边电压升到250V，电阻器电阻30。用示波器观察起动可控硅KQ两极的电压波形。
② 继续接通刀闸K，每次接通约3—4秒，先将调节电位器lWQ顺时针转到终端，此时，可控硅未导通，显示为半波整流形，随后，又时针转调节电位器Q，直到出现在90相角导通的波形，即峰值电压导通后，继续顺时针微调电位器1WQ使该波形为半波整流波形，即可控硅处于临界不导通，调好后，锁紧1WQ电位器。此时，过电压保护主笙约为2X250＝350V以上。
③ 这种方法适于一般励磁装置，特殊情况整定电压数值参见装置整定单。起动过程导通电压校核。 将调压器副边电压调为0。 按下检查按钮QZA，缓慢升高调压器副边电压，从示波器上观察起动可控硅KQ刚好在900导通时，记录交流电压表数值，乘以即为导通电压值，一般为15－30V控制插件的调试方法左右后，如果该值偏高，更换电阻IRQ。
(4)、给定插件
① 运放器调零：调零开关打“调零”位，输出开关打“断”位，投励后测Vscl对地孔电位，调“调零电位器’使Vscl＝O：
②饱和整定：调零开关打“工作”位，输出开关打“断”位，测Vc孔(负笔)对地孔电位，调“饱和整定电位器”使Vc刚好饱和，其值约为-19v，随后调Vc值，至临近饱和值处。
③ 电压负反馈：开关位置同2，测VFI(负笔)对地孔电位调“电压反馈电位器”，使VFl＝-2V。
④．调整步强励：调零开关打“工作”位，输出开关打“通”位，投励用导线短接Vg， VQ，测Vscl对地孔电位，调“整步强励电位器”，使Vscl饱和，其值约为+11-+14V。测Vsc2对+19V孔电位，调“调节电位器”，使Vsc2=5.2V，此时触发插件的一个梯形波内应有3.5～4个锯齿波
⑤．调极小值：开关位置同4，“励磁调节电位器”在最小位，测Vsc2对+19V孔电位，调“极小值电位器”，使Vsc2=2V，此时触发插件的一个梯形波内有一个锯齿波。图14－1
（5）触发插件
①本插件与给定插件联调，用双踪示波器观察梯形波及锯齿波，调“幅值”及“移相电位器”使图14－1，14－2，14－3。
②调励磁调节电位器从最小至最大，观察梯形波及锯齿波，随后用示波器观察触发脉冲波形(严禁接地)。
③调节触发插件时必须注意三个触发插件波形的一致性。
(6)状态插件
① 强励延续时间： 702毫秒计打“正脉冲宽度”档， I路“入”端接24V孔，地端接强励孔，手动投励测，用“强励搬电位器”调定值。
②测各孔电位值，按调试说明· ．
(7)投励插件
①投全压时间：702毫秒计I路打‘正跃变”， “入”端接调试孔，地端接地孔，Ⅱ路打“负跃变”，“入”端接全压孔，地端接地孔，用导线将调试孔与24V孔相触时测，调“全压整定电位器“。
②计时投励时间：K开关打“调试”位，702毫秒计I路打“负跃变”，“入”端接全压孔，地端接地孔，Ⅱ路打“正跃变”，“入”端接<给定>+15孔，用导线触调试孔与24V孔测，调“凸极电位器”。(注：K开关打“调试”位后进行)。
③整步投励时间：K开关打“工作”位，I路打“正跃变”，“入”端接调试孔，地端接地孔，II路打“正跃变”，“入”端接<给定>+15V孔，地端接地孔，用导线触24V孔与调试孔测，调“整步电位器”。
(8)失控插件
①测6ms及20ms：将“失控信号”；L与“输入信号”孔相连，双踪示波器分别接“失控信号”孔及6ms孔,调“6ms电位器”使波形如图14-4(b)后，示波器再观察20ms控调20ms电位器，使凹坑刚好消失成一直线，如图14-4(c)。
②测5－15秒时间：将24V孔与输入信号IL用导线相连，702毫秒计I路打“负跃变”，“入”端接输入信号孔，地端接地孔，II路打“负跃变”，“入”端接“5～15s”孔，地端接地孔，拔输入孔导线测，调“归复时间电位器”。
③测6T截止时间(300—500ms)：利用接插件将本插件外接，702毫秒计打“正脉冲宽度”，I路打“入”端、接6TC极，地端接地孔，手动投励测。
④测1ZJ自保时间：同上，但“入”端接24V孔，地端接K2阳极，手动投励测。
(9)灭磁插件
测3.3ms：K1打“调试”位，阻容灭磁开关“投入”位，将<失控>的失控信号孔与本插件调试孔连，示波器接3.3ms孔及调试孔，调“阻容灭磁电位器”使波形如图14－5。
注意!
电位器整定好后，应予锁紧、锁紧后再复测一次。
图14－4
图14－5
14.3.5 可控硅调功柜原理及操作步骤
1、概述
本系统为大功率温度控制柜，其控制部分采用KTY3Z全数字纯过零可控硅控制器，它大大降低了可控硅在工作时产生的高次谐波；控制柜设置了内控/外控, 自动／手动，报警消音等功能;可以很好地和DCS系统接口，组成自动化程度高,功能齐全的全数字控制系统．本调功器柜还具有过流、SCR过热、输入断相、负载断相、超温报警、超温连锁等多种保护功能。
2、主要技术参数
(1) 输入电压：3～AC380V±15％，50HZ
(2) 主输入控制信号：4—20mA(o—10V)自动(手动)给定
(3) 额定输出电流：1500A
(4) 额定输出电压：AC380V
(5) 额定负载：675KW
3.工作原理
SKTWII-1500型可控硅调功(调温)控制柜专为工业现场实现恒温自动化控制设计，它与目前最先的温度控制仪相结合，温度控制精度可达到正负0.5度．整个系统由热电阻作为温度反馈，反馈信号到温度控制仪8、10端子，作为温度控制仪的实际显示值和内部处理数据；DCS送4至20MA信号到温度控制仪6、7端子，作为温度控制仪的设定值，此时温度控制仪应在模拟遥控状态下，即温度控制仪PEM灯点亮，温度控制仪根据设定进行P、I、D调节，处理完后送出4至20MA信号，这一信号经控制柜面板上手动／自动选择后给予调功器的C1-MI端子．此时调功器并不会马上响应工作，还有一起动信号应到调功器的LOC-M端子，这一起动信号由两路给出，即DCS和面板起停按钮，由面板内控／外控选择开关进行选择， 当调功器得到此信号后马上采集C1-MI端子上的信号，调功器运行，散热风机运行．
4、操作使用步骤
(1)温度控制仪调节
① 面板、按键说明：
口DISP绿灯：全部窗口显示方式
口MAN绿灯：手动调节输出方式
口PEM绿灯：模拟遥控工作方式(选件)
口COM绿灯：数字通讯工作方式(选件)
口FRG绿灯：程序工作方式时灯亮.
口AT绿灯： 自整定动作时灯亮.
口EVI、EV2、EV3／HD事件和加热器断线红灯：继电器吸合时灯OUT调节输出灯亮;SSR或继电器通电或线性亮度输出值的指示.
口RET键：连续两次(2秒内有效)将从任意操作窗口返回［0: 0］窗口.
口MODE键：水平移动0-7窗口，按该键可返回首窗口．
口PARA键：垂直向下方向移动每个子窗口．
口∧、∨键：数字型参数增减和字符型参数的选择。
口键：数字型参数位数的快移位铤
口ENT 键：参数修改后的确认键，SV设定值字符闪烁，表示参数正在被修改；按确认ENT键，Sv设定值字符停止闪烁，表示修改被重新确认．以下为按着上挡SHIFT键，选上挡名称键的操作。
口上挡+DISP键：全部参数窗口(DISPLAY灯壳)／部分窗口两种方式选择
口上挡+EXEC键：定值控制／脱机或程序控制执行(闪烁)
口上挡+REM键：模拟遥控方式／机内设定方式
口上挡+MAN键： 自动／手动调节输出或程序运行的保持／继续
口上挡+AT键： 自整定功能执行／解除或程序运行的跳步
口上挡+LOCK锁定键：窗口群和窗口参数的锁定(禁止修改)和非锁定(容许修改),当PV测量值显示窗口参数闪烁时，表示窗口参数被锁定，禁止修改：按锁定键后，停止闪烁，表示锁定解除，允许修改．当参数修改后，按FND键确认，可再次接上挡LOCK键后，整个窗口群或子窗口被重新锁定(闪烁)
② 参数设置：本系统参数设置如下见表14－2，其余参数设置请勿自行修改，如有改动请与厂家联系，否则有造成控制紊乱的可能．
表14－2
热电偶测量范围选择
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SV
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PANG
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PV
|
PI 8 (根据现场所用的铂热电阻类型选择)
|
温度报警类型选择,首先应回到0-0窗口,任意一状态下RET键连续按两次即可，此时是实际值SV和设定值PV的显示，1按上挡+EXEC键SV、PV参数闪烁，OUT灯应由高亮变暗，温度控制仪停止工作，即可对参数进行设定：2按上挡+DISP键全部参数窗口(DISP灯亮)，可对全局参数进行浏览；3按MODE键水平移动0-7窗口，选中“MD-4”窗口；4按PARA键垂直向下方向移动每个子窗口，选中“PANG”窗，5按∨、∧键即可对温度报警类型选择(下表14－3是热电偶测量范围代码)修改成所要参数后，按ENT 键即完成对温度报警类型选择．如要使温度控制仪工作，就再次按下上挡+EXEC键使SV、PV”参数停止闪烁，OUT再次变为高亮．
热电偶类型机量程选择代码 表14－3
输入类型
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代码
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测量范围 单位:℃
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铂
热
电
阻
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B 双铂铑
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1 B
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0-1800
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R 铂铑13-铂
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2 R
|
0-1700
|
S 铂铑10-铂
|
3 S
|
0-1700
|
K1
|
4 K1
|
-100-400
|
K2
|
5 K2
|
0-800
|
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6 K3
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0-1200
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E镍铬－铜镍
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7 E
|
0-700
|
J
|
8 J
|
-100-400
|
T
|
9 T
|
-199.9-200
|
N
|
10 N
|
0-1300
|
|
11 L
|
0-1300
|
|
120r
|
0-2300
|
U(DIN4371 0)N
|
130
|
-199.9-200
|
L(DIN43710)
|
14 L
|
0-600
|
表14－4
温度报警类型选择
|
|
SV
|
E1-M
|
PV
|
DH (根据现场所需报警类型选择)
|
温度报警类型选择,首先应回到0-0窗口,任意一状态下RET键连续按两次即可，此时是实际值SV和设定值PV的显示，1按上挡+EXEC键SV、PV参数闪烁，OUT灯应由高亮变暗，温度控制仪停止工作，即可对参数进行设定：2按上挡+DISP键全部参数窗口(DISP灯亮)，可对全局参数进行浏览；3按MODE键水平移动0-7窗口，选中“MD-6”窗口；4按PARA键垂直向下方向移动每个子窗口，选中“E1-M”窗(“E1-M”表14－5)，5按∨、∧键即可对温度报警类型选择(下表14－5是温度报警类型代码)修改成所要参数后，按ENT 键即完成对温度报警类型选择．如要使温度控制仪工作，就再次按下上挡+EXEC键使SV、PV”参数停止闪烁，OUT再次变为高亮．
表14－5
代码
|
报警方式
|
代码
|
报警方式
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PHL
|
测量值上限绝对值报警
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PLL
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测量值下限绝对值报警
|
DH
|
测量值上限偏差值报警
|
DL
|
测量值下限偏差值报警
|
L-H
|
测量值上下限偏差值内
|
-HL-
|
测量值上下限偏差值外
|
SHL
|
设定值上限绝对值报警
|
SLL
|
设定值下限绝对值报警
|
表14－6
温度报警类型选择
|
|
SV
|
E2-M
|
PV
|
DH (根据现场所需报警类型选择)
|
温度报警类型选择,首先应回到0-0窗口,任意一状态下RET键连续按两次即可，此时是实际值SV和设定值PV的显示，1按上挡+EXEC键SV、PV参数闪烁，OUT灯应由高亮变暗，温度控制仪停止工作，即可对参数进行设定：2按上挡+DISP键全部参数窗口(DISP灯亮)，可对全局参数进行浏览；3按MODE键水平移动0-7窗口，选中“MD-6”窗口；4按PARA键垂直向下方向移动每个子窗口，选中“E2-M”窗((“E2-M”表14－11)，5按∨、∧键即可对温度报警类型选择(上表14－6是温度报警类型代码)修改成所要参数后，按ENT 键即完成对温度报警类型选择．如要使温度控制仪工作，就再次按下上挡+EXEC键使SV、PV”参数停止闪烁，OUT再次变为高亮．
表14－7
温度报警范围设定1
|
|
SV
|
EV-1(超温报警)
|
PV
|
DH (根据现场所需报警范围选择)
|
温度报警范围设定1,首先应回到0-0窗口,任意一状态下RET键连续按两次即可，此时是实际值SV和设定值PV的显示，按PARA键垂直向下方向移动每个子窗口，选中“EV-1”窗(“EV-1”表14－7)，按∨、∧键即可对温度报警范围设定,修改成所要参数后，按ENT 键即完成对温度报警范围设定．
表14－8
温度报警范围设定2
|
|
SV
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EV-2(超温联锁)
|
PV
|
***.* (根据现场所需报警范围选择)
|
温度报警范围设定,首先应回到0-0窗口,任意一状态下RET键连续按两次即可，此时是实际值SV和设定值PV的显示，按PARA键垂直向下方向移动每个子窗口，选中“EV-1”窗(“EV-2”表14－8)，按∨、∧键即可对温度报警范围设定,修改成所要参数后，按ENT 键即完成对温度报警范围设定．
表14－9
温度设定
|
|
SV
|
***.*
|
PV
|
***.* (根据现场所需温度选择)
|
温度报警范围设定(表14－9),首先应回到0-0窗口,任意一状态下RET键连续按两次即可，此时是实际值SV和设定值PV的显示，按∨、∧键即可对温度报警范围设定,修改成所要参数后，按ENT 键即完成对温度报警范围设定．
模拟遥控方式是DCS系统的—个必要的控制过程，此控制方式下可由DCS系统随意对温度控制仪PV值进行设定，要求现场温度控制仪上PV值设定请勿模拟遥控方式
表14－10
模拟遥控方式设定
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(根据现场所需温度选择)
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SV
|
***.*
|
PV
|
***.*
|
模拟遥控方式设定（表14－10）, 首先应回到0-0窗口,任意一状态下RET键连续按两次即可，此时是实际值SV和设定值PV的显示，按上档+REM键AT灯应点亮,模拟遥控方式选中.
自整定是对整个系统的加热曲线做一次识别过程，第一次正常运行设备时请勿必自整定，加热曲线重新设定后请勿必自整定，设备正常运转后请勿自整定．模拟遥控方式是DCS系统的—个必要的控制过程，此控制方式下可由DCS系统随意对自整定设定
表14－11
自整定设定(表14－11), 首先应回到0-0窗口,任意一状态下RET键连续按两次即可，此时是实际值SV和设定值PV的显示，按上档+AT键AT灯应点亮, 自整定开始,自整定自动完成无需操作调功器.
(2)面板/按键说明:见表14－12a表14－12b
表14－12a
表14－12b
浏览,返回上一层按 。
（3）内控／外控
本机在“内控／外控”开关打向“内控’’时为本机工作状态，“内控” 为在控制柜上进行KTY3Z的启停控制。按下控制柜上的“调功器启动”按钮，柜内起动继电器吸合，KTY3Z
控制板上的LOC、M端子接通，调功器LED应显示“G――*”即输入电位计或温度控制仪给定值，调功器工作，散热风机运行，可通过上下键进行浏览“U――*” 、“R――*”、“S――*”、 “T――*”、“P――*”、“C――*”即电压显示值、R 相电流显示值、S相电流显示值、T相电流显值、功率显示值、输入给定值显示。按下“调功器停止”按钮，柜内起动继电器释放,KTY3Z控制板上的LOC、M端子断开，调功器LED应显示“STOP”控制器停止工作，散热风机延时停机。
外控：在“内控／外控”开关打向“外控”时为外控工作状态，由外部DCS信号控制KTY 32的起停，当DCS信号触点闭合时，柜内起动继电器吸合,KTY32控制板上的LOC、M端子接通(调功器LED面板上应有相应的显示)调功器工作，散热风机运行；当DCS信号触点断开时，柜内起动继电器释放，KTY3Z控制板上的LOC、M端子断开(调功器LED面板上应有相应的显示)控制器停止工作，散热风机延时停机。
（4）自动／手动
自动：在“自动／手动’’开关打向“自动”时为自动工作状态,自动工作时KTY3Z调
功器的输入信号来自温度控制仪，调节温度控制仪LED面板SV行应显示“***.*”实际温度，高于800度无小数点；PV行应显示“***．*”设定温度即由DCS4至20MA决定，高于800度无小数点,14、15端子输出4至20MA电流信号，其输出功率调节由温度控制仪决定，调功器LED面板上应有相应的显示“G——*”。
手动：在“自动／手动”开关打向“手动’’时为手动工作状态，手动工作时KTY3Z调
功器的输入信号来自控制柜面板上的电位器，其输出功率调节由电位器给定决定(LED面板上应有相应的显示)
5、通电前检查、运行检查电源输入输出端是否正确，接地是否可靠，确认无误即可供电运行。按下合闸按钮开启主电源空气开关，控制柜主回路上电，温度控制仪上电自检，电源电压表有相应的电压指示，电源指示灯亮，此时，按工艺要求对温度控制仪进行参数设置(设置步骤见：温度控制仪调节)。设置好参数后，开启控制回路电源空气开关QF2，柜内条功柜上电自检并停在STOP状态下，调功柜上停止指灯亮， 此时，对调功器设置参数(设置步骤见： 调功器调节)，配套产品出厂时已设置好。设置好参数后，可运行调功柜，运行前应检查面板电位时是否停留在最小位置，将选择开关分别置于“手动、本地’’确认无误后可运行调功柜，按下启动按钮，停止指示灯灭，启动指示亮，风机运行，柜内调功器显示(G――*’’调功柜输出，三相电流表应有指示且三相平衡(注：G――*’’等于零时电流表无电流指示)，此时“G――*’’值应随电位计改变而改变。一切正常后可停下调功装置¨即按下停止按钮)，将选择开关分别置于“外控、自动”面上启动、停止按钮失效，可通过远程端口对调功装置进行启动、停止控制， 同时DCS4—20MA信号输入有效。
6、安装调试实例
20000M／ｈ空分现场SKTW可控硅调功(调温)控制柜调试。现场工艺要求如下：温度180℃±1℃，DCS有一无源触点信号，4—20MA模似信号，作为整个加热系统的启停控制和温度给定。接通电源前检测三相输入阻值，正常阻值应不为0欧，三相输出阻值(不接负载)常阻值应为∞大，所有端子信号应联接可靠。接通电源后可进行首次上电运行，运行前检测三相输入电源应为380V±5％，接好假负载。投入主回路空气开关，温度控制仪上电、电源指示灯、电压表指示，检测空气开关QF2上端220V电源，正常可合上此空气开关，柜内控制回路上电，调功器上电并指示STOP，停止指示灯指示。将选择开关分别置于本机和手动位置，确定电位计在逆时针方向最小，准备就续后可启动，启动后启动指示灯指示，风机运行，停止指示灯熄灭，调功器指示“G――*”此时“*”应等于0，调功器不会的输出，顺时针旋转电位计“*’’值应跟随变化，当顺时针旋转电位计最大时“*”应等于100，输出也跟随其值大小变化，肉眼观测，当“*’’值小于100时假负载灯泡闪烁。运行过程可能出现E011、E012、E013此现象由于假负载电流过小而引起。到此为止整个系统已基本正常，断开假负载接上系统所需负载。重复上一步骤。当“*”值从0慢慢增大时电流表应和假负载灯泡一样有相应的变化，如三相负载平衡，三相电流表指示应一致，以上无异常后可自动运行。自动运行应在整个空分系统联机运行时进行，将选择开关分别置于外控、自动位置并且温度控制仪应在模拟遥控状态，即PV值应应随DCS给定变化，如DCS系统上给定180℃，温度控制仪应为180℃，当DCS系统要求启动调功器应自行启动，首次自动运行由于分子筛内温度较低调功器会急剧加温，电流表会指示目一值不变，温度急剧上升，当温度到70％时，温度控制仪需自整（注：下一次运行不能整定)这一过程将会引响加热曲线，并出现三次超凋后，自正定自行完成．这一过程如超温报警“EV—1”、超温联锁锁“EV—2”设定过小会引起系统报警和停机，这一观象可不进行处理，当系统二度正常后，会自行运行在180℃左右进行功率调节，系统正常运行．整个调试过程完毕系统温度恒定在180C土1℃。
14.4 制氧电气系统常见故障的判断及处理
14.4.1 励磁装置出现的故障机处理方法
1、开机后可能出现的不正常情况
（1）启动后不投励。现象：启动后十15V灯不亮，定子电流大于正常值，cosΦ滞后严重，励磁电压(流)无指示，电机经10～20秒自动跳闸。
处理；①检查引自投励插件的引入电阻2R是否断线。
②检查投全压时间．整步投勖，计时投励时间是否整定不当。
③检查投励插件7T、8T双稳电路是否正常翻转。
④检查投全压继电器是否动作(QYJ)。
⑤检查投励插件脉冲变压器的二极管是否击穿。
⑥检查给定插件1KG是否故障。
（2）.启动时立即跳闸
处理：①电机速断保护定值是否配合不当
②快熔动开关是否误接触
（3）启动跳闸并伴有LZK跳闸
处理：①绝缘是否良好，有无短路现象
②更换瞬时脱扣整定值较高的LZK
（4）启动后励磁电流居高不下。现象：电机启动正常，励磁电流(压)偏大不下，调励磁调节电位器无作用。
处理：①检查状态插件中的强励孔电位，如为0V，则为强励未返回，更换状态插件。
②检查给定插件Usc2输出及Uscl，如Usc2大于5 2V，则更换给定插件，并检查给定插件中的2T、3T是否损坏。
（5）投励后发出励磁故障信号
处理：在检查风机单元，风机故障灯不亮，失控灯不亮，直流电源指示正常后，检查灭磁单元中的CJJ是否故障。
2、运行中的故障
（1）灭磁单元电压表指示偏低，小于300V
处理：检查DBC输出电压～150V、一250V正常，应即将电容箱开关打检查位，检查灭磁单元中的整流桥二极管有无击穿。
（2）运行中励磁电流偏移正常值，未失控， 5W可调，测Usc2偏移正常值。
处理：检查给定插件中的2T、3T是否故障。
（3）失控灯亮但并未失控， 5W仍调节良好
处理：检查失控引入电阻13R是否断线。
（4）几种运行情况下的分析：
① 当正常运行，在额定励磁时，无电压时间仅5度，故失控不会动作，在最小励磁时，无电压时间约为65度 ，失控也不会动作。
② 在电动机起动过程中，在s=l～0 5时，转子中感应的正电压时间<20ms，失控会启动。为避免失控误发信号，靠失控动作延时宋躲过：当s<0．5时，感应正电压时间将>20ms，失控也不会启动。
③LZK合后在经过失控延时时间后如仍未投励，则失控也会发出信号。
14.4.2 TY3Z可控硅调功柜故障处理
KTY3Z调功柜具有多种故障保护功能。出现故障时，调功柜会自动保护，同时显示故障代码，维护人员可以根据故障代码确定故障范围，作相应出理对策。如显示板无显示，首先检查仅限电源保险FU1是否熔断，再检查控制板之间的连接线缆。见表14－13、14－14
HHHH
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热电偶断线，铂电阻输入A端断线，直流输入测量值超出量程上限10％
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LLLL
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盲流输入测量值低于量程下限10％
|
CJHH
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执申，偶冷端超出+80℃
|
CJLL
|
执电偶冷端低于—20℃
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B---
|
铂电阻输入B端断线、或A和B端都断线
|
HBHH
|
加执黑拾测申：流倌超寸量程上限10％
|
HBLL
|
加执果枪测电流值低于量程下限10％
|
----
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短坐招警临测设置窗口设置为OFF时出现，不作为错误信息
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调功柜面板温度控制仪显示 表14－13
调功柜柜内显示 表14－14
故障代码
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故障名称
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故障情况
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处理办法
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E－02
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电源断相
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进线电源断相
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(1J输入三相电源是否断相；
(2)输入三相电源是否平衡；
(3)接插件是否接触良好。
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E－05
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过流
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负载短路或过载
|
(1)输出侧有无短路(相间短路及对地短路)；
(2)所选型号是否与负载匹配。
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E－07
|
过热
|
散热系统故障
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(1)散热风机是否正常，控制板上FU2是否熔断，风道是否堵塞；
(2)环境温度是否过高；
(3)负载电流是否过大。
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E－011
|
负载断线
(R线)
|
R输出断线
|
(1)JH线负载是否断线； (2)插件是否良好；
(3)断线值是否设置适当；
(4)所选机型功率是否与负载匹配。
|
E－012
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负载断线(S线)
|
S输出断线
|
同E011故障。
|
E－013
|
负载断线(T线)
|
T输出断线
|
同E011故障。
|
|
