LDS 6，典型裝置帶有透射光傳感器

LDS 6 是一種二極管激光氣體分析儀，其測量原理基于不同氣體組分具有特定的光吸收。LDS 6 適合工藝氣體或煙氣中氣體濃度的快速、非接觸測量。來自最多三個測量點的一個或兩個信號由分析儀裝置同時進行處理。通過使用光纜，每個測量點的原位交叉管傳感器到中心裝置的距離最長可達 700m。傳感器適合在惡劣環(huán)境條件下運行，并含有很少電氣組件。

原位氣體分析儀 LDS 6 具有可靠性高、分析選擇性的特點，并且應(yīng)用范圍非常廣。LDS 6可實現(xiàn)一個或兩個氣體成分的測量或 －如若期望，能夠直接在以下過程中測量氣體溫度：

• 具有較高含塵量
• 在熾熱、潮濕、腐蝕性、爆炸性或有毒氣體中
• 在呈現(xiàn)氣體成分顯著變化的應(yīng)用中
• 在測量點的惡劣環(huán)境條件下
• 高選擇性，即幾乎無交叉敏感性

LDS 6氣體分析儀的特色：

• 安裝非常容易
• 維護要求
• 極其強固的設(shè)計
• 通過內(nèi)置、免維護參比氣體槽的高長期穩(wěn)定性，無需現(xiàn)場標定。
• 可實現(xiàn)實時測量

此外，該儀表在以下情況下可提供報警和故障信息：

• 在維護所需要時
  • 錯誤參比功能
  • 不良信號質(zhì)量
• 所測變量超過下限或上限報警水平
• 超過上限和下限的光信號的透射量

應(yīng)用

• 過程優(yōu)化
• 所有種類燃料（燃油、燃氣、燃煤等）的連續(xù)排放監(jiān)測
• 電力設(shè)施和任何種類焚燒爐中的過程測量
• 過程控制
• 防爆
• 在腐蝕性和有毒氣體中進行測量
• 質(zhì)量控制
• 環(huán)境保護
• 生產(chǎn)設(shè)備和操作者安全

領(lǐng)域

• 電廠
• 煉鋼廠
• 水泥工業(yè)
• 化工和石化廠
• 汽車工業(yè)
• 垃圾焚燒爐
• 玻璃和陶瓷生產(chǎn)
• 研究與開發(fā)
• 半導(dǎo)體和計算機芯片生產(chǎn)

特殊應(yīng)用

除標準應(yīng)用外，根據(jù)要求，我們還可提供適合特殊應(yīng)用的產(chǎn)品。這些產(chǎn)品具有更大的溫度和壓力范圍以及濃度量程。而且，使用特殊應(yīng)用產(chǎn)品，還可測量其它種類的氣體。

氣體分析儀 LDS 6由一個單元和最多三個原位傳感器組成。通過一根所謂的混合電纜（該電纜含有光纖和銅導(dǎo)線）建立單元和傳感器之間的連接。由一根附加電纜把交管傳感器的發(fā)送和接受部分連接起來。

單元

單元處于一個 19" 機架式外殼中，有 4 個固定點。

• 在鉸鏈框內(nèi)
• 在帶有或不帶有伸縮導(dǎo)軌的機架上

顯示屏和操作面板

• 用于同時顯示測量結(jié)果和裝置狀態(tài)的大型液晶顯示屏
• 可通過菜單調(diào)節(jié)液晶顯示屏的對比度
• 具有節(jié)能功能的顯示LED 背景照明
• 帶軟鍵的清洗便捷型薄膜型觸摸墊
• 通過菜單操作進行參數(shù)設(shè)置和診斷
• 純文本操作支持

輸入和輸出

• 與測量點傳感器混合連接相連接的一個到三個測量通道
• 每個通道2個工藝氣體溫度和壓力的模擬量輸入點。
• 每個通路有 2 個模擬輸出（用于氣體濃度）。對于某些型號，也可以讀取透射率。
• 每個通道有 6 個可自由配置的數(shù)字量輸入，用于接收外部溫度或壓力變送器的故障或維護申請信號或長安其吹掃故障信號。
• 每個通道 6 個可自由配置的數(shù)字量輸出（用于發(fā)出故障信號、維護申請、功能控制、傳輸限制報警、濃度限制報警、存儲模擬輸出）

通信

網(wǎng)絡(luò)連接：用于遠程故障診斷和維護的以太網(wǎng)（T-Base-10）。

LDS 6 裝置、薄膜型鍵盤和圖形顯示

交管傳感器

CD 6傳感器，變送器或檢測器單元

• 原位交管傳感器，配置成變送器和檢測器單元，通過傳感器電纜連接
• 通過長度為 700 m 的所謂混合型電纜連接到 LDS 6 單元（混合型和傳感器連接電纜的總長度：在危險區(qū) Ex Zone 0 和危險區(qū) Ex Zone 1 中最長 250 m）
• 不銹鋼，某些為涂漆鋁
• 傳感器具有 IP65 防護等級
• 配有法蘭連接的可調(diào)節(jié)法蘭
• DN 65/PN 6，ANSI 4"/150 磅
• 可選防火窗口法蘭，其外形尺寸為：DN 65/PN 6，DN 80/PN 16，ANSI 4"/150 磅，當要求時可提供其它過程接口。
• 過程側(cè)和傳感器側(cè)上的吹掃設(shè)施，可組態(tài)應(yīng)用，配有適合以下各項的吹掃氣體連接：
  • 儀表空氣
  • 吹掃鼓風機
  • 蒸氣
  • 氮氣
  • 過程氣符合壓力設(shè)備指令類別。2 不適用
• 與高壓窗口法蘭配合使用時，可以使用儀器空氣或氮氣在工藝側(cè)進行吹掃
• 用于清洗測量開口和傳感器窗口的快速釋放緊固件
• 可選：防爆型，符合 ATEX / IEC Ex ia 標準
• CD6 型傳感器符合壓力設(shè)備指令

與工藝氣體相接觸的部件

由于在過程側(cè)采用氣體介質(zhì)進行吹掃，因此，傳感器通常不會與工藝氣體相接觸。傳感器窗口前面的不銹鋼吹掃氣體管略微浸沒到工藝氣體中，從而限制吹掃體積。當要求時，我們可提供哈司特鎳合金、塑料（PP）等特殊材料。

混合電纜和傳感器電纜

使用光纜和銅雙絞線組合把傳感器連接到中心裝置上。使用混合電纜把中心裝置連接到傳感器的檢測器單元上，使用傳感器電纜連接傳感器的變送器和接收器單元。

對于防爆環(huán)境中的安裝，必須遵守法律規(guī)定，如將本質(zhì)安全型電纜與非本質(zhì)安全型電纜空間分離。

按照 EN IEC 60079-14 標準，必須安裝帶有本質(zhì)安全電路的系統(tǒng)，從而使其內(nèi)在的安全性不受電場或磁場的損害。因此，敷設(shè)防爆應(yīng)用中的 LDS 6 的混合和傳感器電纜時，必須采用使它們無法產(chǎn)生電場或磁場的方式，例如，將它們卷成多個電纜環(huán)路。為了保證良好的信號質(zhì)量以及避免不允許的電感環(huán)路，混合和傳感器電纜的長度應(yīng)盡可能短。

• 單元和測量點之間的距離可以為
  • 在 Zone 0 和 Zone 1 中使用時，對于防爆設(shè)備，最長為 250 m（混合型和傳感器連接電纜的總長度）
  • 對于在 Zone 2 中使用的防爆單元，最長 700 m，對于非防爆單元，
• 混合電纜和傳感器電纜
  • 多模光纜，配有 SMA 連接件，用于傳輸測得信號
  • 雙芯銅電纜，雙絞線板，用于檢測器電子元件的 +24V 供電（對于適用于爆炸性氣體的儀器為 +12V）
• 另外適合混合電纜：
  • 單模光纜，雙側(cè)配置 E2000 連接器用于傳輸激光
• 堅固耐用的電纜護套，用于敷設(shè)在開放的電纜槽或管道系統(tǒng)中
• 包皮層材料：耐油聚氨酯

混合電纜的連接

工作原理

LDS 6是一種采用單線分子吸收光譜的氣體分析儀。一個二極管激光器發(fā)射近紅外光束，該光束穿過工藝氣體，并由一個接收器單元進行檢測。激光二極管輸出的波長微調(diào)到一種氣體專用吸收線。該激光器以非常高的光譜分辨率連續(xù)掃描此單吸收線。結(jié)果得到全分辨單獨分子線，可根據(jù)吸收強度和線形對該分析線進行分析。交叉靈敏度對測量的影響可以忽略，因為準單色激光會在掃描的整個光譜范圍按一個特定分子吸收譜線被吸收。

LDS 6 的基本設(shè)計

配置示例

原位分析操作程序的一個特點是直接在工藝氣體流中進行測量，通常也可直接在實際工藝氣體管線中進行測量。所有工藝參數(shù)（如氣體基體、壓力、溫度、水分、含塵量、流量和安裝方向）均會影響 LDS 6 的測量性能，因此必須針對每個新應(yīng)用進行系統(tǒng)調(diào)查。

LDS 6 的訂貨數(shù)據(jù)中所規(guī)定的標準應(yīng)用的一個特點是，典型工藝條件應(yīng)已且有記載，所保證的測量性能可通過參考裝置來驗證。如果您無法在相關(guān)標準應(yīng)用中查找到適合自己的應(yīng)用，請聯(lián)系西門子公司。我們原意核實 LDS 6 適合您的可能具體應(yīng)用。用戶可在西門子網(wǎng)站查找 LDS 6 產(chǎn)品的應(yīng)用調(diào)查問卷：
/insituquestionnaire

典型的 LDS 6 透射光設(shè)置，在原位

為避免過程側(cè)的傳感器光學器件變臟，應(yīng)使用清潔氣體吹掃介質(zhì)（如儀表空氣、氮氣或蒸汽）。傳感器頭上的吹掃空氣管（其略微伸入工藝氣體流中）決定了有效測量路徑長度。

LDS 6 可在工藝氣流的橫行和縱向方向上進行測量。某些情況下，由于具體工藝條條件，需要根據(jù)工藝溫度、壓力和/或光程對旁路管線中的樣氣流進行調(diào)節(jié)。通常不需要進一步處理工藝氣體，如干燥或除塵。

典型的 LDS 6 透射光設(shè)置，在旁路中

提供了適合 LDS 6 的特殊應(yīng)用的流通池，其專門針對與 LDS 6 及其透射光傳感器一起使用在處理和測量性能方面進行了優(yōu)化。其在設(shè)計上可降低表面效應(yīng)，因此也非常適合氨水等極性氣體。這種流通池分為加熱型和非加熱型。提供有輪裝式和壁裝式。

配有加熱型流通池的 LDS 6 測量配置

常規(guī)信息

LDS 6 通過光纖與測量點相連。激光由單模光纖從核心設(shè)備引導(dǎo)到原位傳感器的發(fā)射裝置上。該傳感器由一個變送器和一個檢測器組成。變送器和檢測器之間的距離確定了測量路徑。在接收器盒中，光線聚焦到一個適合檢測器中。然后，檢測器信號轉(zhuǎn)換成一個光學信號，并通過第二根光纖傳輸?shù)絾卧谶@里，將根據(jù)所檢測的吸收信號來確定氣體成分的濃度。

LDS 6 通常會借助于一個高分辨分子吸收譜線來測量單個氣體組分。吸收是因激光輻射能轉(zhuǎn)換為分子內(nèi)能而產(chǎn)生的。

在某些特定情況下，如果兩個組分的吸收譜線彼此接近，以至于可通過一次單獨掃描在激光譜范圍內(nèi)同時檢測到它們（例如，水 (H2O) 和氨水 (NH3)），則可以同時測量這兩個組分。

水和氨水的吸收光譜

LDS 6的典型可測量氣體是：

• 低壓范圍的氧 (O2)
• 氟化氫（HF）+ 水
• (HCl) + 水
• 氨水 (NH3) + 水
• 水蒸汽 (H2O)
• 一氧化碳 (CO)
• 二氧化碳 (CO2)
• CO + CO2

通過使用通常充有被測氣體的內(nèi)部參比池，將在參比通道中對光譜儀的穩(wěn)定性進行性檢查。

這樣即可確保校準連續(xù)有效，無需再使用校準氣鋼瓶或參比氣池進行外部重新校準。

與激光的帶寬相比，吸收譜線具有典型的光譜帶寬。

對測量的影響

含塵量

只要激光光束能夠產(chǎn)生適宜的檢測器信號，工藝氣體的含塵量就不會影響分析結(jié)果。通過采用動態(tài)背景校正，可在沒有任何負面影響的情況下進行測量。在良好的條件下，LDS 6 可以處理 100 g/Nm3 的顆粒密度。通過掃描整個氣體吸收線和當前背景，可以補償變化的含塵量。
高含塵量的影響非常復(fù)雜，取決于路徑長度和顆粒大小。隨著路徑變長，光學衰減會增加。較小的顆粒也對光學衰減有很大影響。在含塵量很高、光程較長且灰塵顆粒很小的情況下，影響向西門子技術(shù)支持部門進行咨詢。

溫度

可以通過校正因子來補償溫度對分析譜線吸收強度的影響。可將溫度信號從外部溫度傳感器輸送給一個模擬儀表。然后，該信號被用于校正溫度對所觀測的譜線強度的影響。如果樣氣溫度保持不變，則也可使用預(yù)置值來進行靜態(tài)修正。
在較高工藝氣體溫度下（通常在大約 1000 °C 以上），氣體和塵土可能會產(chǎn)生明顯的寬帶紅外輻射，或者測量通路中偶爾會存在火焰。可以在檢測器上游設(shè)置一個附加光學帶通濾光片（對于測量 O2 的 LDS 6），以對其進行保護并防止因過強的背景輻射而飽和。

壓力

壓力對吸收譜線（從而對被測濃度）的影響可通過一個校正因子來補償。氣體壓力會影響分子吸收譜線的形狀。模擬量壓力信號可從外部壓力傳感器發(fā)送到裝置以*補償壓力的影響（包括密度影響）。

光路長度

LDS 6 所分析的吸收值通常很小。根據(jù)朗伯-比爾吸收定律，激光的吸收取決于氣體內(nèi)的光路長度。因此，過程中有效光路長度的測定精度可能會限制測量的總體精度。
由于通常需要對過程側(cè)的傳感器光學部件進行吹掃以使其長期保持清潔，需要考慮吹掃介質(zhì)與工藝氣體之間的混和區(qū)的厚度及其濃度分布。在一個具有幾米長光路的典型現(xiàn)場裝置中，吹掃氣體對有效光路長度的影響可忽略不計。
光路長度和含塵量將會相互影響：過程中的含塵量越高，允許光路程度就越短。對于 ≤ 0.3 m 范圍內(nèi)的短光路長度，請與西門子技術(shù)支持部門聯(lián)系。

維護和故障消息

LDS 6 通過繼電器輸出不同警告：

• 需要維護（測量值不受影響）
• 操作錯誤（可能會影響測得值）

注：

測量點的單獨要求可能需要采用專用傳感器設(shè)備。傳感器的調(diào)整方式如下：

• 不同吹掃介質(zhì)（如儀表空氣、環(huán)境空氣、氮氣或蒸汽）
• 過程側(cè)和傳感器側(cè)采用不同吹掃模式
• 吹掃管和/或傳感器法蘭采用特殊材料
• 傳感器的冷卻或加熱
• 防爆型傳感器配置

基本特性

• 通過內(nèi)部參比池進行集成式校準調(diào)節(jié)
• 可忽略的零點和滿量程長期漂移
• 變化的含塵量的動態(tài)背景校正
• 隔離信號輸出，4 - 20mA
• 用戶友好的菜單操作
• 可選的時間常數(shù)（響應(yīng)時間）
• 兩個具有單獨訪問代碼的用戶控制級別，用于防止意外和擅自操作。
• 根據(jù) NAMUR 的建議執(zhí)行操作
• 監(jiān)控總體光學傳輸
• 通過以太網(wǎng)/調(diào)制解調(diào)器進行遠程預(yù)防性維護和維修
• 由于便于拆卸接頭，可簡單更換單元
• 傳感器和單元外殼無磨損和腐蝕
• 通過數(shù)字鍵盤和菜單提示進行簡便操作

適用于排放監(jiān)測的認證型號

LDS 6 是作為一種經(jīng)認證的儀器提供的，用于 NH3、NH3/H2O、H2O、HCl、HCl/H2O 等氣體的排放監(jiān)測。證書由德國的 TüV 以及英國的 MCERTS 頒發(fā)。應(yīng)使用適用于氨氣、水和 HCl 的測試套件在現(xiàn)場定期執(zhí)行校準和檢查線性度。這些套件可以作為儀器附件單獨訂購。對于新分析儀訂單，必須訂購 名稱為“Version 2”的 NH3、NH3/H2O 和 H2O 套件。對于已安裝好的分析儀，請聯(lián)系西門子技術(shù)支持部門以確定正確的測試套件類型，或參閱手冊。

校準的驗證

組件包含經(jīng)過認證的免維護校準氣體池，帶有用于連接激光光纖導(dǎo)體和跨截面?zhèn)鞲衅鞯臋z測器模塊的接頭。它們用于在沒有壓縮氣體瓶和流通池的情況下，在現(xiàn)場快速驗證工廠校準。

提供了用于以下樣氣的校準驗證套件：
氧氣、氨氣、一氧化碳、二氧化碳、一氧化碳/二氧化碳。針對具體應(yīng)用還提供了“零點氣體測試套件”（請見“附加單元”）。

校準驗證的組件示例