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(cè)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(cè)量。來(lái)自最多三個(gè)測(cè)量點(diǎn)的一個(gè)或兩個(gè)信號(hào)由分析儀裝置同時(shí)進(jìn)行處理。通過(guò)使用光纜，每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的原位交叉管傳感器到中心裝置的距離最長(zhǎng)可達(dá) 700m。傳感器適合在惡劣環(huán)境條件下運(yùn)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(diǎn)，并且應(yīng)用范圍非常廣。LDS 6可實(shí)現(xiàn)一個(gè)或兩個(gè)氣體成分的測(cè)量或 －如若期望，能夠直接在以下過(guò)程中測(cè)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(cè)量點(diǎn)的惡劣環(huán)境條件下
• 高選擇性，即幾乎無(wú)交叉敏感性

LDS 6氣體分析儀的特色：

• 安裝非常容易
• 維護(hù)要求
• 極其強(qiáng)固的設(shè)計(jì)
• 通過(guò)內(nèi)置、免維護(hù)參比氣體槽的高長(zhǎng)期穩(wěn)定性，無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定。
• 可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量

此外，該儀表在以下情況下可提供報(bào)警和故障信息：

• 在維護(hù)所需要時(shí)
  • 錯(cuò)誤參比功能
  • 不良信號(hào)質(zhì)量
• 所測(cè)變量超過(guò)下限或上限報(bào)警水平
• 超過(guò)上限和下限的光信號(hào)的透射量

應(yīng)用

• 過(guò)程優(yōu)化
• 所有種類(lèi)燃料（燃油、燃?xì)?、燃煤等）的連續(xù)排放監(jiān)測(cè)
• 電力設(shè)施和任何種類(lèi)焚燒爐中的過(guò)程測(cè)量
• 過(guò)程控制
• 防爆
• 在腐蝕性和有毒氣體中進(jìn)行測(cè)量
• 質(zhì)量控制
• 環(huán)境保護(hù)
• 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(chē)工業(yè)
• 垃圾焚燒爐
• 玻璃和陶瓷生產(chǎn)
• 研究與開(kāi)發(fā)
• 半導(dǎo)體和計(jì)算機(jī)芯片生產(chǎn)

特殊應(yīng)用

除標(biāo)準(zhǔn)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(cè)量其它種類(lèi)的氣體。

氣體分析儀 LDS 6由一個(gè)單元和最多三個(gè)原位傳感器組成。通過(guò)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(lái)。

單元

單元處于一個(gè) 19" 機(jī)架式外殼中，有 4 個(gè)固定點(diǎn)。

• 在鉸鏈框內(nèi)
• 在帶有或不帶有伸縮導(dǎo)軌的機(jī)架上

顯示屏和操作面板

• 用于同時(shí)顯示測(cè)量結(jié)果和裝置狀態(tài)的大型液晶顯示屏
• 可通過(guò)菜單調(diào)節(jié)液晶顯示屏的對(duì)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(guò)菜單操作進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和診斷
• 純文本操作支持

輸入和輸出

• 與測(cè)量點(diǎn)傳感器混合連接相連接的一個(gè)到三個(gè)測(cè)量通道
• 每個(gè)通道2個(gè)工藝氣體溫度和壓力的模擬量輸入點(diǎn)。
• 每個(gè)通路有 2 個(gè)模擬輸出（用于氣體濃度）。對(duì)于某些型號(hào)，也可以讀取透射率。
• 每個(gè)通道有 6 個(gè)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(hù)申請(qǐng)信號(hào)或長(zhǎng)安其吹掃故障信號(hào)。
• 每個(gè)通道 6 個(gè)可自由配置的數(shù)字量輸出（用于發(fā)出故障信號(hào)、維護(hù)申請(qǐng)、功能控制、傳輸限制報(bào)警、濃度限制報(bào)警、存儲(chǔ)模擬輸出）

通信

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

LDS 6 裝置、薄膜型鍵盤(pán)和圖形顯示

交管傳感器

CD 6傳感器，變送器或檢測(cè)器單元

• 原位交管傳感器，配置成變送器和檢測(cè)器單元，通過(guò)傳感器電纜連接
• 通過(guò)長(zhǎng)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(zhǎng)度：在危險(xiǎn)區(qū) Ex Zone 0 和危險(xiǎn)區(qū) Ex Zone 1 中最長(zhǎng) 250 m）
• 不銹鋼，某些為涂漆鋁
• 傳感器具有 IP65 防護(hù)等級(jí)
• 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(dāng)要求時(shí)可提供其它過(guò)程接口。
• 過(guò)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(xiàng)的吹掃氣體連接：
  • 儀表空氣
  • 吹掃鼓風(fēng)機(jī)
  • 蒸氣
  • 氮?dú)?/span>
  • 過(guò)程氣符合壓力設(shè)備指令類(lèi)別。2 不適用
• 與高壓窗口法蘭配合使用時(shí)，可以使用儀器空氣或氮?dú)庠诠に噦?cè)進(jìn)行吹掃
• 用于清洗測(cè)量開(kāi)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(biāo)準(zhǔn)
• 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(guò)程側(cè)采用氣體介質(zhì)進(jìn)行吹掃，因此，傳感器通常不會(huì)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(méi)到工藝氣體中，從而限制吹掃體積。當(dāng)要求時(shí)，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(cè)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(duì)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(biāo)準(zhǔn)，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(chǎng)或磁場(chǎng)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(shí)，必須采用使它們無(wú)法產(chǎn)生電場(chǎng)或磁場(chǎng)的方式，例如，將它們卷成多個(gè)電纜環(huán)路。為了保證良好的信號(hào)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(zhǎng)度應(yīng)盡可能短。

• 單元和測(cè)量點(diǎn)之間的距離可以為
  • 在 Zone 0 和 Zone 1 中使用時(shí)，對(duì)于防爆設(shè)備，最長(zhǎng)為 250 m（混合型和傳感器連接電纜的總長(zhǎng)度）
  • 對(duì)于在 Zone 2 中使用的防爆單元，最長(zhǎng) 700 m，對(duì)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(cè)得信號(hào)
  • 雙芯銅電纜，雙絞線板，用于檢測(cè)器電子元件的 +24V 供電（對(duì)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(jiān)固耐用的電纜護(hù)套，用于敷設(shè)在開(kāi)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(gè)二極管激光器發(fā)射近紅外光束，該光束穿過(guò)工藝氣體，并由一個(gè)接收器單元進(jìn)行檢測(cè)。激光二極管輸出的波長(zhǎng)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(dú)分子線，可根據(jù)吸收強(qiáng)度和線形對(duì)該分析線進(jìn)行分析。交叉靈敏度對(duì)測(cè)量的影響可以忽略，因?yàn)闇?zhǔn)單色激光會(huì)在掃描的整個(gè)光譜范圍按一個(gè)特定分子吸收譜線被吸收。

LDS 6 的基本設(shè)計(jì)

配置示例

原位分析操作程序的一個(gè)特點(diǎn)是直接在工藝氣體流中進(jìn)行測(cè)量，通常也可直接在實(shí)際工藝氣體管線中進(jìn)行測(cè)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(huì)影響 LDS 6 的測(cè)量性能，因此必須針對(duì)每個(gè)新應(yīng)用進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)查。

LDS 6 的訂貨數(shù)據(jù)中所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用的一個(gè)特點(diǎn)是，典型工藝條件應(yīng)已且有記載，所保證的測(cè)量性能可通過(guò)參考裝置來(lái)驗(yàn)證。如果您無(wú)法在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用中查找到適合自己的應(yīng)用，請(qǐng)聯(lián)系西門(mén)子公司。我們?cè)夂藢?shí) LDS 6 適合您的可能具體應(yīng)用。用戶可在西門(mén)子網(wǎng)站查找 LDS 6 產(chǎn)品的應(yīng)用調(diào)查問(wèn)卷：
/insituquestionnaire

典型的 LDS 6 透射光設(shè)置，在原位

為避免過(guò)程側(cè)的傳感器光學(xué)器件變臟，應(yīng)使用清潔氣體吹掃介質(zhì)（如儀表空氣、氮?dú)?/span>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(cè)量路徑長(zhǎng)度。

LDS 6 可在工藝氣流的橫行和縱向方向上進(jìn)行測(cè)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(duì)旁路管線中的樣氣流進(jìn)行調(diào)節(jié)。通常不需要進(jìn)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(mén)針對(duì)與 LDS 6 及其透射光傳感器一起使用在處理和測(cè)量性能方面進(jìn)行了優(yōu)化。其在設(shè)計(jì)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(cè)量配置

常規(guī)信息

LDS 6 通過(guò)光纖與測(cè)量點(diǎn)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(gè)變送器和一個(gè)檢測(cè)器組成。變送器和檢測(cè)器之間的距離確定了測(cè)量路徑。在接收器盒中，光線聚焦到一個(gè)適合檢測(cè)器中。然后，檢測(cè)器信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)光學(xué)信號(hào)，并通過(guò)第二根光纖傳輸?shù)絾卧?，在這里，將根據(jù)所檢測(cè)的吸收信號(hào)來(lái)確定氣體成分的濃度。

LDS 6 通常會(huì)借助于一個(gè)高分辨分子吸收譜線來(lái)測(cè)量單個(gè)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(gè)組分的吸收譜線彼此接近，以至于可通過(guò)一次單獨(dú)掃描在激光譜范圍內(nèi)同時(shí)檢測(cè)到它們（例如，水 (H2O) 和氨水 (NH3)），則可以同時(shí)測(cè)量這兩個(gè)組分。

水和氨水的吸收光譜

LDS 6的典型可測(cè)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(guò)使用通常充有被測(cè)氣體的內(nèi)部參比池，將在參比通道中對(duì)光譜儀的穩(wěn)定性進(jìn)行性檢查。

這樣即可確保校準(zhǔn)連續(xù)有效，無(wú)需再使用校準(zhǔn)氣鋼瓶或參比氣池進(jìn)行外部重新校準(zhǔn)。

與激光的帶寬相比，吸收譜線具有典型的光譜帶寬。

對(duì)測(cè)量的影響

含塵量

只要激光光束能夠產(chǎn)生適宜的檢測(cè)器信號(hào)，工藝氣體的含塵量就不會(huì)影響分析結(jié)果。通過(guò)采用動(dòng)態(tài)背景校正，可在沒(méi)有任何負(fù)面影響的情況下進(jìn)行測(cè)量。在良好的條件下，LDS 6 可以處理 100 g/Nm3 的顆粒密度。通過(guò)掃描整個(gè)氣體吸收線和當(dāng)前背景，可以補(bǔ)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(zhǎng)度和顆粒大小。隨著路徑變長(zhǎng)，光學(xué)衰減會(huì)增加。較小的顆粒也對(duì)光學(xué)衰減有很大影響。在含塵量很高、光程較長(zhǎng)且灰塵顆粒很小的情況下，影響向西門(mén)子技術(shù)支持部門(mén)進(jìn)行咨詢。

溫度

可以通過(guò)校正因子來(lái)補(bǔ)償溫度對(duì)分析譜線吸收強(qiáng)度的影響?？蓪囟刃盘?hào)從外部溫度傳感器輸送給一個(gè)模擬儀表。然后，該信號(hào)被用于校正溫度對(duì)所觀測(cè)的譜線強(qiáng)度的影響。如果樣氣溫度保持不變，則也可使用預(yù)置值來(lái)進(jìn)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(huì)產(chǎn)生明顯的寬帶紅外輻射，或者測(cè)量通路中偶爾會(huì)存在火焰。可以在檢測(cè)器上游設(shè)置一個(gè)附加光學(xué)帶通濾光片（對(duì)于測(cè)量 O2 的 LDS 6），以對(duì)其進(jìn)行保護(hù)并防止因過(guò)強(qiáng)的背景輻射而飽和。

壓力

壓力對(duì)吸收譜線（從而對(duì)被測(cè)濃度）的影響可通過(guò)一個(gè)校正因子來(lái)補(bǔ)償。氣體壓力會(huì)影響分子吸收譜線的形狀。模擬量壓力信號(hào)可從外部壓力傳感器發(fā)送到裝置以*補(bǔ)償壓力的影響（包括密度影響）。

光路長(zhǎng)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(zhǎng)度。因此，過(guò)程中有效光路長(zhǎng)度的測(cè)定精度可能會(huì)限制測(cè)量的總體精度。
由于通常需要對(duì)過(guò)程側(cè)的傳感器光學(xué)部件進(jìn)行吹掃以使其長(zhǎng)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(gè)具有幾米長(zhǎng)光路的典型現(xiàn)場(chǎng)裝置中，吹掃氣體對(duì)有效光路長(zhǎng)度的影響可忽略不計(jì)。
光路長(zhǎng)度和含塵量將會(huì)相互影響：過(guò)程中的含塵量越高，允許光路程度就越短。對(duì)于 ≤ 0.3 m 范圍內(nèi)的短光路長(zhǎng)度，請(qǐng)與西門(mén)子技術(shù)支持部門(mén)聯(lián)系。

維護(hù)和故障消息

LDS 6 通過(guò)繼電器輸出不同警告：

• 需要維護(hù)（測(cè)量值不受影響）
• 操作錯(cuò)誤（可能會(huì)影響測(cè)得值）

注：

測(cè)量點(diǎn)的單獨(dú)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?dú)饣蛘羝?/span>
• 過(guò)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(guò)內(nèi)部參比池進(jìn)行集成式校準(zhǔn)調(diào)節(jié)
• 可忽略的零點(diǎn)和滿量程長(zhǎng)期漂移
• 變化的含塵量的動(dòng)態(tài)背景校正
• 隔離信號(hào)輸出，4 - 20mA
• 用戶友好的菜單操作
• 可選的時(shí)間常數(shù)（響應(yīng)時(shí)間）
• 兩個(gè)具有單獨(dú)訪問(wèn)代碼的用戶控制級(jí)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(xué)傳輸
• 通過(guò)以太網(wǎng)/調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行遠(yuǎn)程預(yù)防性維護(hù)和維修
• 由于便于拆卸接頭，可簡(jiǎn)單更換單元
• 傳感器和單元外殼無(wú)磨損和腐蝕
• 通過(guò)數(shù)字鍵盤(pán)和菜單提示進(jìn)行簡(jiǎn)便操作

適用于排放監(jiān)測(cè)的認(rèn)證型號(hào)

LDS 6 是作為一種經(jīng)認(rèn)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(cè)。證書(shū)由德國(guó)的 TüV 以及英國(guó)的 MCERTS 頒發(fā)。應(yīng)使用適用于氨氣、水和 HCl 的測(cè)試套件在現(xiàn)場(chǎng)定期執(zhí)行校準(zhǔn)和檢查線性度。這些套件可以作為儀器附件單獨(dú)訂購(gòu)。對(duì)于新分析儀訂單，必須訂購(gòu) 名稱為“Version 2”的 NH3、NH3/H2O 和 H2O 套件。對(duì)于已安裝好的分析儀，請(qǐng)聯(lián)系西門(mén)子技術(shù)支持部門(mén)以確定正確的測(cè)試套件類(lèi)型，或參閱手冊(cè)。

校準(zhǔn)的驗(yàn)證

組件包含經(jīng)過(guò)認(rèn)證的免維護(hù)校準(zhǔn)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(cè)器模塊的接頭。它們用于在沒(méi)有壓縮氣體瓶和流通池的情況下，在現(xiàn)場(chǎng)快速驗(yàn)證工廠校準(zhǔn)。

提供了用于以下樣氣的校準(zhǔn)驗(yàn)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(duì)具體應(yīng)用還提供了“零點(diǎn)氣體測(cè)試套件”（請(qǐng)見(jiàn)“附加單元”）。

校準(zhǔn)驗(yàn)證的組件示例