AMETEK4200型中文说明书要点.docx
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AMETEK4200型中文说明书要点
使用手册
Model4200烟尘浓度/不透明度监测仪
出版号770.026
燃烧和环境监测
公司
目录
1.0操作原理
1.1原理
1.2比尔（Beer-Lambert）定律
1.3测量路径校正系数（PLCF）
1.4不同的测量路径校正系数例子（PLCF’S）
2.0系统说明
2.1系统
2.2键盘功能
2.3显示面板发光二极管
3.0安装
3.1预备安装系统事项
3.2安装指导要点
3.3支撑管安装
3.4对准工具
4.0电气安装
4.1电缆考虑事项
4.2插座和插头
4.3电气和信号接线
5.0调整
5.1初步调整
5.2最后调整
6.0组态
6.1显示模式
6.2基本显示流动图表
6.3显示说明
7.0标定
7.1标定检查
7.2线性过滤
7.3方法1—实际标定（不透明性）
7.4方法2—交替再标定（不透明性）
7.5等动力取样灰尘测量
8.0维护
8.1例行维护周期
8.2清洁光学表面
8.3推荐备件
8.4可用的选项
9.0故障消缺
9.1故障代码
9.2小数点闪烁
9.3优先维修
10.0规格说明
10.14200型灰尘和不透明度监测
1.0操作原理
1.1原理
当一柱光穿过含有烟气和灰尘颗粒的介质时，一部分光传输过去而另一部分光因为散射而损失掉。
传输过去的部分我们称之为透明性，损失的部分我们称之为不透明性。
历史上烟囱口烟的不透明度测量是用林格曼（Ringelman）方式，这种方法是用训练有素的观察员给出一个烟气外形的估算值。
现代的不透明度测量还使用烟囱气体的黑度（不透明度），来测量当前烟气的量。
Land4200型使用一个高强度的发光二极管（LED）射出一柱光穿进烟囱，在穿过烟囱的过程中损失的光是不透明度，不透明度与当前灰尘和烟量的关系见1.2节所描述的内容。
1.2比尔（Beer-Lambert）原理
一束光穿过介质，其与已知的介质所含污染物的量的数量关系，根据比尔（Beer-Lambert）原理，如下：
τ=I/I0=e-acl
其中：
τ=透光度（传导度）（见下图1）
I0=进入介质的光强度（见下图2）
I=穿过介质的光强度
a=衰减系数
c=灰尘浓度
l=光穿过介质的距离（见下图3）
因为不透明度（Op）=1-τ，上面的方程式可以转换成：
（1-Op）=e-aclorOp=1-e-acl
c是测量光路中的灰尘浓度，于是消光度为：
OD=-log10τ=-acl/2.303
或者c=K×OD，其中K=-2.303/al
通过比较同时测量的光密度和灰尘重量，可以得到K的值。
1.3测量长度校正系数
不透明度监视仪表不总是安装在烟囱出口。
因为林格曼（Ringelman）观察员总是观察烟囱出口处的不透明度，所以提供一个换算系数以便把测量距离换算成烟囱出口处的直径。
同时要指出的是：
Land4200型烟尘仪是双路径仪表。
这表示测量光柱穿过介质两次。
因此有两倍路径的损失光量。
如下图举例，这个也要在系统中被修正。
测量长度校正系数只是与不透明度测量有关（PLCF），它是烟囱出口处的直径和仪表安装点的直径的比率。
对于直筒式的烟囱，PLCF是1.0,对于出口处比底部小的烟囱，PLCF小于1.0。
光学长度比率（OPLR）是烟囱出口处的直径和测量光穿过烟气的长度的比率。
对于双路经仪表，如Model4200,OPLR等于PLCF的一半。
OPLR=PLCF/2
4200型使用的是OPLR参数，一个默认的值为0.5，对应圆筒式烟囱，早期的仪表参数选用PLCF。
这个参数不能由用户修改。
我们可以用前面提供的等式计算烟囱出口处的不透明度，如果我们使用测量长度修正因素（PLCF）：
PLCF=Ie/Im
其中：
Ie=出口处直径
Im=测量处直径
OPLR=PLCF/2
OPe=1-10-OD×PLCF
双路径系统
1光源
2检测器
3光柱穿过介质的路径（l）
4反射器
5分光器
1.4不同的测量路径校正系数举例
例子一直桶式烟囱
测量路径和烟囱出口路径相等
PLCF=1.00,OPLR=0.5
例子二直桶式烟囱
监视仪安装在狭窄的烟道上
测量路径小于烟囱出口路径
PLCF＞1.00,OPLR＞0.5
例子三烟囱出口处狭窄
测量路径大于烟囱出口路径
PLCF＜1.00,OPLR＜0.5
2.系统说明
2.1系统
Land4200型烟尘和不透明度检测仪由两个主要部分组成：
发收器（发射头）和安装在烟囱或烟道对面的反射器（反射头）。
这两个部分组成已知的双路经混浊度仪。
混浊度仪信号的模拟量输出到用户的数据采集系统。
可选净化空气单元可提供清洁空气，保护光学表面免受烟尘的污染。
没有净化空气单元，烟尘会很快粘附在光学表面，引起超高不透明度读数，并且最后导致仪表完全损坏。
可选件，自动关断装置。
正确安装时，在净化空气供应失败时，可以保护光学表面，不受烟气的腐蚀。
重点
自动关断装置是提供临时性的保护，如果净化空气长时间不好，需要另外的保护措施。
可选件防雨罩可以为浊度仪提供额外的保护浊度仪。
见可选件说明。
2.1.1混浊度仪
LAND4200型已经开发成最精确和经济实用的不透明度/烟尘仪之一。
它使用高亮度的LED光源，非常低的电子干扰和高级的恢复系统使标定偏差减到最小。
LED灯被调成3KHZ频率以减少干扰和消除由于背景光而引起的误差。
电子调制消除了必需的机械消波器，以使仪表用没有运动部件。
4位数字，7段LED显示，带保护面板，由4个单元键组成，可直接使用界面进行调整和设置。
图1.1为仪表带有可选件故障保护器的示意图。
从LED1发出的光穿过扩散器，到达50/50分光器上。
射出部分的光到一个透镜上，通过透镜射出明确的、平行校准光穿过测量路径到达远端的反射器上。
光从反射器返回并由透镜聚焦到测量检测器Dm上。
最初由分光器反射的一部分光射到一个凹镜上，并被聚焦到参考检测器Dr上。
不透明度可由这两个检测器的信号比率计算出。
只有当检测器和它们相关的电子元件保持稳定时，检测才正确。
实际上，温度的变化和元件的老化，使得这样的情况不可能实现。
4200型用一个有专利的技术，用第二个LED灯（LED2）的灯光泛照两个检测器Dm和Dr来补偿这种变化。
因为它使用不聚焦的光学系统，没有失调的可能。
因此，检测器Dm和Dr之间任何光敏度相对的改变，都导致从LED2检测到的信号按比率改变。
通过大约每秒一次交替对LED1和LED2进行检测和校正模式操作，校正就有效持续下去。
仪表由完善的微处理器电子系统控制，执行计算和必要的校正。
1.测量单元8.满度标定滤光器
2.反射头9.零点反射器
3.安全关断装置10.反射器
4.分光器11.LED1灯
5.检测器（测量）12.LED2灯
6.检测器（参考）13.镜子
7.平行校准镜头
图1.1
2.1.2反射头
反射头是一个小型无源盒子。
IP65/NEMA4保护等级，可拆卸反射镜（特别容易清洁），反射镜由一组嵌入式三面直角棱镜组成，它把光直接按传输过来的路径反射回去。
制造厂根据客户需要的测量路径选择光圈，使仪表在使用场所不需要进一步校正。
一对调整观察部件也在设备中。
2.1.3检测仪防雨罩（可选）
玻璃纤维防雨罩也有提供，可以给仪表在使用环境中提供额外的保护。
防雨罩安全关断装置
2.1.4自动安全关断装置（可选）
发射头和反射头都可以选用自动关断装置，从而在清洁空气失效时得到更深一级的保护。
关断器在任何清洁空气供应，如风机、鼓风机失效时动作，自动遮蔽仪表精密的光学部件和进口处烟、灰尘的接触。
自动关断装置（动作时）不能长期起保护作用，只能起临时保护作用直到问题得到解决。
仪表安装在烟道上时送风机要一直运行，否则可能损坏仪表。
参考送风机安装说明。
2.1.5标定滤光器（可选）
两个标定滤光器（可选）可供，用于手动标定检查或线性度标定检查。
2.2键盘功能
键盘在发射头的显示面扳上，有四个键。
见图4.3。
操作键操作和显示说明
Mode（模式键）连续按，可以进入下列功能：
—标准的不透明度/烟尘显示
—标定检查
—烟尘
—设置报警
—设置输出范围。
电流输出回路，输出不透明度可调整在10～100%（5%一次可调），烟尘范围在10～1000mg/m3（一次可调10mg/m3）。
—阻尼时间设置在0～999之间
—设置电流回路低电流值（0，2或4mA）
—设置调节模式
注意：
把键按下10秒，也可以进入标定模式。
F1保存键，主要功能把修改的参数保存到存储器中。
F2改变由模式键选择的参数，相当于向上键改变参数。
在不透明度/灰尘选项时，可轮回翻转。
F3改变由模式键选择的参数，相当于向下键改变参数。
在不透明度/灰尘选项时，可轮回翻转。
图4.3
2.3显示面板发光二极管指示灯（LEDs）
+5V-发光表示5V电压提供给了电路板。
Alarm-发光表示高不透明度/烟尘浓度报警条件发生。
Systomok-发光表示没有故障，仪表运行正常（不在标定或调整模式）。
2.3.1继电器
两对继电器接点接线端子在发射头的信号插座上，它提供了报警和系统好提示。
见第6章更多的详细内容。
2.3.2信号电流输出回路
信号电流回路
1.电流回路输出，可以组态低电流0、2或4mA三种选择，高电流限制是20mA。
2.当选择不透明度时，电流输出量程可在10～100%之间，每5%一步调整。
3.当选择烟尘浓度时，电流输出量程在10～1000mg/m3之间，每10mg/m3一步调整。
注意：
由于显示限制，1000mg/m3显示成999mg/m3
RS232接口只是Land在服务使时用的。
3.0安装
3.1预备考虑事项
仪表安装在烟囱或烟道的地点，其直径应能典型检测穿过烟道的烟尘浓度。
对于新的设备系统，仪表安装位置在设计阶段需要考虑。
对于老厂，最佳地点要求比较严。
如果显示器受规章限制，安装地点要被专门机构确认。
安装地点尽可能在负压的地方，例如，烟囱的上升气体段。
安装区域要有足够大的安全平台（见图3.1）。
如果仪表安装在强烈振动或烟囱/烟道改变形状而使烟气温度改变的地方，会引起测量误差。
如果这个问题不可避免，可安装一个振动消除装置。
仪表国际部按用户需要推荐振动消除装置。
仪表使用环境温度在-20℃～+55℃（-4℉和131℉）之间，如果必要时使用加热、通风或隔离措施，使仪表的使用环境温度不超限。
侧视图顶视图
图3.1测量区域平台
Model4200仪表安装尺寸要求
仪表安装尺寸
1发射头
2安全关断装置
3反射头
4发兰与发兰之间路径
3.2安装指导要点
1.从安装发兰算起，带有自动安全关断装置的发射头
（1）需大约400mm（16″）的最小安装距离，不带自动安全关断装置的发射头需大约250mm的最小安装距离（另外，要为操作要留有适当的空间）。
2.从安装法兰算起，带有自动安全装置的反射头（3）需大约300mm（12″）的最小安装距离，不带自动安全关断装置的反射需大约165mm（7″）的最小安装距离。
3.另外，需要大约1m（39″）距离用于安装和更换仪表工作。
4.在仪表的下面，清洁空气和电缆接线需要最小200mm（8″）的距离。
5.风机和仪表之间最长的空气管7m（23英尺）。
安装风机时不要超过这个距离。
6.测量长度由制造厂设置,用户不能更改。
7.参考运风机或鼓风机安装说明。
图3.2支撑管发兰尺寸
图3.3支撑管发兰
1.3个螺栓100（2.54″）PCD4.橡胶密封圈
2.球形垫圈5.M10螺帽
3.碟形弹簧垫片
3.3支撑管安装
LAND4200型提供两个带有短管的法兰，把仪表安装到烟囱或烟道上。
短管长128mm[5.24″]（见图3.2/3.3）。
如果需要，在安装时可以缩短或接长短管以便获得合适的测量路径。
安装地点不稳固，如很薄的金属壁，需要加装加强筋（图3.4）。
重点：
法兰必须安装,以使发射头穿过烟道中心直接对着反射头。
因为大多数应用在垂直的烟囱，所以两个法兰的轴线必须水平或垂直对准烟气流向。
两法兰必须对准，在安装时偏差不能超过1°。
在烟道上精确地给每个法兰中心作好标记，用冲头划好短管在烟道上位置线。
沿着线割一个孔，孔的直径要足够大以使焊接法兰短管直接穿过去。
发射头侧按划线位置割好了孔。
这时在烟道的反射头一边，根据定位标记割一个6mm到12mm[0.25″to0.50″]引导孔。
确保安装法兰位置标记在12点的位置，并把法兰点焊。
安装法兰面要与烟道壁平行，要仔细地确保调节到位。
图3.4带有加强筋的安装发兰
1安装位子标记2加强筋（用户提供）
沿反射头的引导孔割一个孔，孔要足够大，使焊接法兰直接穿进烟道。
安装法兰面要与烟道壁平行。
重点：
Land4200型不透明度仪由制造厂设定法兰与法兰之间的测量长度，长度由客户在订购时确认。
在焊接和调整时，确信法兰与法兰之间的测量长度不要超过1%的订购长度误差。
如果测量路径很容易接近或足够短，法兰调节可以用一个调整管（图3.5）。
首先把调整管穿过两个法兰。
接着，确认法兰之间的距离小于1%订购距离，点焊反射头安装法兰定位。
作必要的调整和焊接发射头法兰，最后作必要的调整并焊接反射头法兰。
发兰与发兰之间的距离
图3.5
3.4调整工具
当测量长度太长,以至于不能使用调整管，LAND公司也可以提供调整工具，来辅助调整发兰。
如果需要调整工具，联系LAND公司或代理商。
法兰调整工具由两块金属板组成，安装在法兰上（图3.6A）,其中一块配有光源，另外一块中心配有一个光学图标。
当法兰正确定位时，光点一定在中心的光学图标上（图3.6A）。
使用调整工具，按下列方法进行：
重点:
在焊接和调整工序时,确信发兰与发兰之间的距离保持精确。
确保发兰的方向准确。
1.把法兰短管点焊在烟囱直径的位置。
2.把3个防松螺母和24个碟形垫片取下来，并保存好。
3.用普通螺母代替防松螺母配调整工具。
4.根据图3.6B安装调节工具，打开灯光。
5.调节第一个法兰短管，通过观察调整工具光点应在中心图标上的方法。
焊接第一个法兰短管。
6.对换法兰调整工具。
7.调整第二个法兰，观察调整工具光点，焊接第二个法兰短管。
8.把碟形垫片和防松螺母装回原处（图3.2/3.3）。
带有光源的发兰调整工具带有光学图标的发兰调整工具
图3.6A
光源支撑管2支撑管1
图3.6B
4.0电气安装
警告：
在执行任何电气工作前,一定要切断电源。
4.1电缆考虑事项
1．仪表电源和配线——85～264V、50～60HZ，最大额定功率10VA。
2．报警和信号接线从仪表到用户的数据采集系统。
注意：
信号线用屏蔽电缆。
最大回路电阻600Ω。
概要说明
参考风机使用手册和风机安装的指导。
系统必须有隔离的功能，一个合适的电流断路器或保险丝必须安装在电流回路中。
连接可以用电缆软管。
4.2插座和插头
仪表有两个雄插头，由拧紧的密封罩保护。
只要设备断开，在连接和更换时插头必须取下以保护终端。
单独包装由两部分组成：
1.九针插座用于信号电缆，有波纹形状的接头，可以接24/28AWG线（0.1～0.2mm2）。
2.电源插座，有3路，并有接地螺丝端子。
见4.3节关于终端接线的部分。
4.2.1软管尺寸
插座带有PG9螺纹，可以直接连接到软管上。
PG是欧洲的管螺纹尺寸，广泛应用于欧洲大陆电力系统。
4.3电气和信号接线
信号电缆插座/插头针脚端子
插头针脚编号
说明
正常的终端状态
接线盒
1蓝
系统好
开
2白
系统好
关
3灰
系统好
公共断
4绿
高报警
开
5黄
高报警
关
6综
高报警
公共断
7红
信号电流输出
+
11
8黑
信号电流输出
-
10
9接地
信号电流输出
屏蔽层
1
电源电缆插座/插头针脚端子
插头针脚编号
正常的终端状态
接线盒
1
火线
2
2
零线
3
3
不用
接地
1
注意：
正常的继电器状态，当系统好时，报警不动作。
5.0调整
5.1初步调整
正确的安装和精确的调整，是LANDModel4200型仪表正确地运行和满足设计要求的必要条件。
重点：
在安装前，首先要确保空气净化装置，风机/风扇已经运行，并把风送进发射头和反射头。
安装发射头和反射头，需要把3个M10的螺母（315.044）和球形垫圈（703.022）从安装螺栓上拆下来，把蝶型垫片留在上面。
把发射头的安装法兰装到安装发兰的螺栓上，把球形垫片和M10螺母装回去。
拧紧螺母直到仪表的法兰和安装法兰之间间隙为13.5±0.5mm（0.53″±0.02″）。
不要过分拧紧螺母，要给碟型垫片留有足够的余量给最后的调整用。
在仪表法兰和安装法兰之间用橡胶密封圈来密封，不过要在调整后装上。
图5.1
1.3个螺栓100（2.54″）PCD4.橡胶密封圈
2.球形垫圈5.M10螺帽
3.碟形弹簧垫片
接上电源线并送上电。
5.2最终调整
危险：
当看热的烟气时一定要戴上眼镜和脸护具。
按下列步骤调整执行最终调整:
5.2.1反射头调整
1.仪表必须安装好并且已被初步调整，调整螺母不要太紧
2.风机和净化空气系统完全运行。
3.发射头送上电。
4.把反射头顶部的两个保护面板螺丝拆下，从反射头上向上提起面板。
注意：
察看保护在面板后面的两个调整观察管。
5.第一级——从反射头前面的孔看过去，并且调节X和Y向的螺母（如图7.1），直到发射头发射过来的闪光中心对准（见注意）。
X螺母调节水平方向，Y螺母调节垂直方向。
第三个螺母只用来调整紧度，确保弹簧垫圈在中等的松紧度。
如果弹簧垫圈太紧，很有可能第三个螺母拧过头或安装法兰没有正确安装好。
6.第二级——从盖板上取下两个调整显观察管中短的一个。
按上面的方法，通过观看短的观察管，重新检查并改进调整精度。
把短的调整管放回反射头盖板上。
7.第三级——从盖板上取下两个调整显像管中长的一个。
按上面的方法，通过观看长的观察管，重新检查并进一步改进调整精度。
把长的调整管放回反射头盖板上。
把反射头盖板装回反射头上。
8.检查调整螺母松紧度。
反射头现在调整好了。
注意：
如果看不到闪烁的光，可能发射头很偏或仪表故障。
5.2.2发射头
反射头调整好以后，按同样的方法调整发射头。
调整目标在观察窗上清晰可见并不动，简单地通过调整发射头的X和Y螺母，把反射的闪烁光点调整到目标中心。
方法如下：
1.把发射头上的前盖板取下（图5.2）。
可以看到观察孔、显示发光二极管（LEDs）和键盘。
通过在电路板上的孔，可以观察到光亮的圆形目标，清晰地位于仪表电路板后面的铸件上。
2.按左手边MODE键-直到显示器显示器左边显示
。
3.调节发射头上X和Y螺母直到光点在目标的中心。
在调节模式光是连续的（不闪烁）。
在显示器右边的读数显示一个大约500任意数。
现在仪表调整好了。
图5.2
1前盖板3反射头顶部盖板
2发射头顶部盖板4观察孔
6.0组态
有几个参数由用户设置，并且必须在调试Model4200前设置。
通过键盘可以操作并在显示器上显示。
6.1显示模式
显示器上第一位的符号说明正在显示的模式，除了SET、OUTPUT。
模式第一位符号显示
OPACITY（不透明度）oXXX
DUST（灰尘浓度）dXXX
DUSTGAINFACTOR（灰尘浓度增益系数）FXXX
CALCHECK（标定检查）cXXX
SETALARMLIMIT（设置报警限值）AXXX
SETOUTPUTRANG（设置输出范围）rXXX
SETOUTPUT（设置输出电流）0-20,2-20,4-20XXX
TIMECONSTANT（时间常数）tXXX
INTENSITY（强度）iXXX
6.2基本显示流程表
空白显示
OPACITY（不透明度）oDUST（灰尘浓度）d
CALCHECK（标定检查）cc
SELECTUNITS（选择设备）OPACdust
DUSTGAIN（灰尘浓度增益）F
SETALARM（设置报警）AA
SETO/PRANG（设置量程）rr
SETOUTPUT（设置输出电流）4-20mA4-20mA
TIMECONSTANT（时间常数）tt
INTENSITY（强度）ii
上面的表格说明两个显示路径：
根据显示需要选择OPACITY（不透明度）或者DUST（灰尘浓度）。
流动路径从空百显示开始，可以用Mode键操作，也可以在没有键操作10分钟后自动返回空白显示。
注意：
正常的运行/操作显示不透明度（OPACITY）或灰尘浓度之一。
6.3显示说明
按Mode键可以选择显示。
OPACITY（不透明度）/DUST（灰尘浓度）显示-通常不透明度显示为%值，灰尘浓度显示为mg/m3值。
根据选择的显示，不通明度在00.0%～100%之间，灰尘浓度在0～999mg/m3之间。
注意：
如果数值超出显示范围，小数点会闪烁。
要是发生严重故障，显示器显示出错信息。
第一个符号为Er后面显示出错代码。
请联系Land仪表服务部门或代理商。
CALCHECK（标定检查）显示‘c’-总是显示不透明度。
这个显示用来标定检查（检查零点和量程）。
SELECTUNITS（选择设备）显示OPAC-‘dust’可按F2或F3键选择，不透明度或灰尘浓度读数被选择显示和输出。
DUSTGAINFACTOR（灰尘浓度增益系数）‘F’-只有选择灰尘浓度才可以进入这个显示。
增益系数可以在1-9999之间设置。
在显示器上代表0.001-9.99。
SETALARM（设置报警）‘A’-高报警限值对于不透明度在1.0-99%之间被设置。
对于灰尘浓度在1～999mg/m3之间被设置。
注意：
如果输出改变了，如从灰尘浓度改成不透明度，这个限值需要重新设置。
SETRANGE（设置量程）‘r’-设置电流输出回路满量程20mA对应的值。
对于不透明度在10%到100%之间，每调一步5%，灰尘浓度在10～1000mg/m3之间。
每调一步10mg/m3。
注意：
由于显示的局限，电流输出1000时，显示为999。
TIMECONSTANT（时间常数）‘t’-信号阻尼功能，在0～999秒计之间可调。
设置值应使仪表能很好的反应信号的变化，但又不会产生尖峰和
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