德國MRU公司Vario Plus紅外煙氣分析儀流量異常故障維修一例

(攀鋼集團研究院有限公司，釩鈦資源綜合利用國家重點實驗室，攀枝花 617000)

Vario Plus紅外煙氣分析儀是德國MRU公司74172NSU-Obereisesheim生產制造的的一種氣體分析設備，這款分析儀設計用于半連續自動測量煙氣中的氣體成分，比如SO2, CO, NO, NO2等[1]。其外觀如圖1所示。

1 故障表現、檢查、分析及處理

1.1 氣體流量過大故障報警

1.1.1故障現象

儀器通電后，首先顯示儀器型號，電池電壓，傳感器溫度等參數，按“電源鍵①”開機后，可正常進入自檢過程(自動)，然后進行零點校準(自動)，校準完成后(或按ESC以低精度方式提前測量)，開始進入自動測量狀態，并顯示儀器的主測量菜單，但是緊接著就出現報警信息畫面：“Warning! Gas Flow is too high! ”，提示氣體流量過大。

圖1 Vario Plus紅外煙氣分析儀外觀圖

1.1.2檢查分析處理

打開設備的左側面蓋板，可以看到該機內部氣路結構(圖2)，依照氣路部分元件和管路連接圖(圖3)[1]，繪成氣路基本結構方框圖(圖4)。根據氣路結構從原理上分析，該機氣體流量測量是采用一個壓力(差壓)傳感器，通過測量節流管前后的壓力差經過換算最后得出氣體流量實際值的，其具體結構見圖5。

查閱本機操作手冊(Operation Maintenance Instruction)[1]，先從F4進入“擴展菜單”，然后進入第三項“儀器設置”子菜單 (Analyzer settings) 中，再從F4進入“設置流量閥值”項目 (flow limit) 中，這時可以看到，在“Sample gas flow measure”菜單中的氣體流量(Current value l/h)值已達1000多！這明顯不對，而本機設置的氣體流量的上下限分別是：Lower threshold 20L/h，Upper threshold 120L/h。現在這個值已大大超出了上限120L/h的設置，因此肯定會出現報警提示。

本機氣體進樣口(機子后部GAS端)當時沒有接外部測量設備，也沒有接任何附加裝置，是直接通大氣。為進一步確認問題的范圍，將節流管接在壓力傳感器上的兩根采樣氣管全部取下(圖6)，開機進入自動測量仍然出現報警畫面，這說明不是氣體流量本身的問題，而應該是測量電路或傳感器方面的問題。

圖2 氣路部分實際結構圖

圖3 氣路部分詳細結構示意圖

圖4 氣路部分基本原理方框圖

圖5 壓力傳感器和金屬節流管組成的流量測量圖

圖6 取下流量測量導氣管圖

通過在網上查詢，得知這種傳感器叫“RLOH010D補償精度低壓力傳感器(圖7)，屬于一種差壓測量傳感器，其內部等效結構主要是由多個電阻構成的測量橋路組成(圖8)[2],。

通過在線測量壓力傳感器6個端子的工作電壓(不通氣狀態)作分析判斷，它們分別是：

1：空，2：+4.96V，3：-0.31V，4：-5.05V，5：-0.772V，6：空。

圖7 RLOH010D壓力傳感器外觀圖

圖8 RLOH010D補償精度低壓力傳感器等效原理圖

參照圖8的等效電路可以得知，這種傳感器的3腳(+Vout)，和5腳(-Vout)是橋路的兩個輸出端[2]，按照電橋平衡原理，在無壓力(差)輸入的情況下，兩個輸出的電壓值應當非常接近，并且都應在0 V左右。可是這個傳感器的兩個輸出端電壓明顯不相等，差值達0.462V，而且都偏離0V，說明這個傳感器本身或所連接的外電路工作可能不正常。

為進一步確認，只有將傳感器從電路板上拆下來，通過測量其內部電阻值來判斷，并與其技術指標中 (圖9)的輸入阻抗(13k)輸出阻抗(1.5k)對照[2]，結果測量發現各腳間的電阻值明顯不對(3-5：196k，2-4：19.6k)，這說明內部可能已經損壞。同時，在無壓力傳感器安裝在電路板的情況下開機檢測，結果流量顯示值(Current value l/h)為零，而報警畫面不再出現，這也進一步說明這個傳感器確實有問題。

圖9 RLOH010D壓力傳感器主要參數

在購到同型號傳感器新備件之后，測量其輸入阻抗(13k)輸出阻抗(1.75k)都在正常范圍，換上試用，開機顯示正常，進入測量狀態下氣體流量值顯示也在正常范圍里，靜態無氣流時測量新傳感器6個端子電壓，各參數也達到正常狀態(1：空，2：+4.97V，3：-0.016V，4：-5.05V，5：-0.016V，6：空)，尤其是3腳(+Vout)，和5腳(-Vout)基本相等(-0.016V)且接近于0V。經過試用，本機工作恢復正常。

2 結論

(1)該儀器只有一本操作手冊，維修方面的技術資料很少，因此在查找故障時有一定難度，需要細心。因氣路部分結構較復雜，所涉及的元件和管路也較多，圖4只是基本氣路結構框圖，是為了便于分析基本原理，僅作參考。

(2) 這次出現的流量檢測故障較明顯，因此查找過程比較順利，但是傳感器的安裝位置附近表面安裝元件較多，6根引出線間距很小，而且需要將整個電路板取下翻過來才能焊接，在拆缷時比較費事，應小心操作，另外新器件安裝完成后要反復確認各焊點間是否有粘連。

(3)流量傳感器的損壞原因還不清楚，但在使用時要注意，該傳感器承受的實際工作壓力不要過高，另外該傳感器是專用器件，價格較高，內部為陶瓷片的厚膜電路結構，注意不要摔到地上，為保證維修質量，最好用該公司同型號及編碼的正規器件代換。