美国RLGA拉曼激光气体分析仪介绍

美国RLGA拉曼激光气体分析仪

概述

拉曼激光分析系统可以检测高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气、天然气或者混合煤气的成分和热值，该点检测的工艺目的是为了测量混合煤气热值从而实现工艺优化、安全控制和燃烧控制。常规热值分析采用燃烧式分析，很不安全，也不准确。北京神创公司应用美国ARI公司生产的拉曼激光气体分析仪实现成分法热值分析系统，可检测各种气体含量，计算热值则更安全，更准确，更可靠。

“成份分析法”是一种对混合可燃气体内各种主要可燃气体成份进行在线连续检测，根据每种气体成份的标准热值含量(KJ/Nm3)以及在混合气体中所占的百分比数，通过计算机数模计算，消除气体间的相互影响，实现对可燃气体热值的直接检测的方法。

1 气体分析仪介绍

1.1 气体分析仪简介

美国ARI公司研制生产的拉曼激光气体分析仪RLGA是世界上唯一利用拉曼光谱来检测气体成分的仪器。它能够同时分析8种组分，比如常见CO、CO2、O2、H2、N2、CH4、CxHy、H2O，一台RLGA就能全部检测。根据用户需求，它还可以检测其他气体，比如H2S、SO2、NH3、C2H6等共300多种。任何气体的检测量程都是十几个PPM到100%。它的响应时间在1秒以内，真正做到了实时在线。且体积小(仅家用微波炉大小)，重量轻，便于集成。RLGA是所有拉曼激光集成气体分析系统的核心设备。选择不同的8个组分，RLGA就可以应用到不同的工业领域中。在RLGA为核心设备的基础上，我们开发了RLGA-4800四通路成套系统，成份热值分析系统，转炉烟气分析系统，干熄焦循环气分析系统、综合录井分析系统等集成系统。因此，这款设备受到了多行业用户或集成厂家的好评。图1-图3是RLGA的检测腔和外形图：

图1：核心部分图2：激光分析仪前面板图3：激光分析仪后面板

1.2 气体分析仪简介

1928年印度物理学家C·V·拉曼(RAMAN)证明当一束单频谱光通过某种物质时会发生扩散并产生一种唯一对应于那种物质的频谱。拉曼发现频谱中的谱段可以准确地辨别被照射物质的化学成分。自1960 年以来，用激光产生的准确单一频谱光，使得众多的基于拉曼原理的科学与工业的频谱研究变为可能，用来检测和量化物质中的化学成分。但大部分为检测固体和液体的光谱分析仪。

美国ARI公司研制生产RLGA型拉曼激光气体分析仪，是世界上唯一利用拉曼散射原理用于气体测量的分析仪器。拉曼激光气体分析仪的核心部分是一个激光检测装置，其中的氦氖激光器可以发射一种安全的低功率单波激光到一个气体测试腔内。由于激光能量微弱，装置内部通过检测腔两端的反射镜不断进行反射，将能量放大1000倍左右。光子与气体分子发生碰撞后发生散射，产生一种不同于激光频谱的光谱，而且不同分子散射出来的光谱是特定不相同的，这就是我们所称的“拉曼散射光谱”。检测腔内壁装有8个光学滤波器和光电传感器，用来吸收和检测不同分子的特定光谱频率，从而得到8种不同待测气体成分含量。根据这种原理，每种待测组分的含量都是通过直接测量得到，不需要任何的导算。同时，RLGA内置高性能工控机，配有信号转换板卡，使得信号能够直接输出。

1.3 内部构造及操作软件

RLGA内部主要由激光检测装置和一台集成PC组成，如图4显示。检测装置将原始光电信号通过I/O板卡转换并传输到PC中进行处理，最后将经过处理的检测结果等数据通过监控软件显示并保存起来，这些数据文件能在Execl等数据处理软件中打开; RLGA的监控软件由Think & Do组态软件搭建，主界面上会显示RLGA的工作状态和检测结果等信息。进入相应的界面，还能对RLGA的各种运行参数进行修改设置。其功能包括：气体分析、零气标定、气体量程标定、各种气体的趋势记录、手动操作界面、I/O板的通道状态等。

1.4 分析仪内部组成部分：激光检测装置：它是分析仪的心脏，主要由氦-氖激光发生器、反光镜、激光对准摇摆盘、滤光片、加热元件、雪崩光敏二极管模块、电源、干燥剂等组成(见图4);

流量控制组合：包括采样泵、气体控制电路路板(流量和压力传感器)、滤波器等;

前面板：包括采样气入口和排气装置(见图2);

电源组合：包括电源滤波器、电源分配器;

基于Windows平台的PC机，输出包括串、并口 、网络、USB等等(见图4);

一套完整监控软件(见图5);

1.5主要特点

能检测300多种过程气体;

一台分析仪可同时测量8个组分;

响应时间在1秒以内;

量程从十几个PPM到100%;

内置采样泵，连续采样连续分析;

体积小，便于安装或移动操作;

维护简单，只需定期清洗光学器件表面以及更换过滤器和干燥剂(周期十二个月);

使用寿命长，光学器件寿命在5年以上，一般7-8年;

样气流量要求小：200-300ml/分钟，减少了有害样气的排放;

使用简单，连接显示器、键盘、鼠标就可以开机工作;