高频红外碳硫仪、氧氮氢分析仪器的故障类型及排除方法

王中泰

高频红外碳硫仪、氧氮氢分析仪器的故障类型及排除方法

            

随着检测技术的发展，目前部分客户对材料成分的纯净度要求较高或者对材料中碳硫氧氮氢成分的特殊要求，直读光谱仪、X 荧光分析仪等快速分析仪器检测精度和检测能力不能完全满足检测分析要求，红外碳硫、氧氮氢分析仪已是必备的主要分析仪器。由于检测任务不断增加以及在线快速分析的特殊性，需要及时确认该类设备故障并进行处理，保证在线分析结果及时、准确的报出，是设备操作、维护、点检、维修人员必备的专业技能。

            

    本文简单介绍了红外碳硫、氧氮氢分析仪器的基本原理，将该类设备的故障进行分类汇总，并对故障产生的原因以及如何排查、修复进行了简单的归纳。

一、仪器原理
高频红外碳硫仪：将准确称量的试样和钨助熔剂置于高频感应炉中，在氧气的氛围中燃烧，试样中的 C、S 元素和氧反应生成 CO2和 SO2。分析气体随载气进入气路系统，先后经过红外检测池进行碳和硫的检测。氧氮氢分析仪：利用脉冲炉作热源，在高温条件下，样品在惰性气氛的石墨坩埚中熔融，气体元素的化合物被还原分解，样品中的 O，N，H分别以 CO，N2，H2的形式释放，通过氧化铜炉将CO转化为CO2，由载气(高纯 He)携带经过滤、除尘和除水装置后，O以CO2的形式进入红外检测器进行检测，N2，H2进入热导池检测。

            

二、分析仪器故障类型及排除方法

2.1 通讯故障及排除方法  

通讯故障主要分为计算机通讯故障和仪器设备通讯故障两方面。

            

  计算机通讯故障可在日常管理过程中重点要做好电脑系统及软件备份，系统损坏重新安装软件后，需要对分析方法、仪器参数进行重新设置而影响设备的正常使用，可通过恢复系统备份以及拷贝软件数据库等方式快速排除软件故障。

            

  仪器设备通讯故障检查时重点检查通讯线路有没有异常脱落、接头氧化等问题，偶尔会出现由于装配问题导致通讯线路接触到高温或者旋转部位导致通讯线路过热保护层熔化、磨损短路、断路问题的发生。其次检查各板卡是否有明显烧损、过热、水渍等异常痕迹，最后也可通过查看软件中各个功能模块固件是否丢失来进行辅助判断。

            

2.2 气路故障及排除方法

  无论是碳硫分析仪还是氧氮氢分析仪，分析原理都是将试样中待分析元素转化为气体，然后经载气携带后流进检测器后检测待分析元素的含量，由于气体流经的管路和原件比较多，很多部位都需要经常拆卸维护保养，所以气体管路容易出现故障，气路故障分为两类：

漏气和堵塞。

漏气：

是红外碳硫、氧氮氢分析仪器常见的故障，目前分析仪器中软件基本都配备了漏气检查的功能，通过给气体管路加入较高压力的分析载气，然后关闭气体管路进口、出口以及各个模块之间的气路电磁阀，通过压力传感器检测每一段管路气体压力变化情况，就可以清楚的了解系统管路以及每一段气路的保压情况，判断气体管路是否漏气，根据漏气检查的结果也能快速的对漏气部位进行检查和故障排除。

            

  根据常年故障排查的结果也能发现，漏气的问题主要集中在供气压力调节是否合理、各个部位密封圈是否破损、进出口以及模块间电磁阀是否老化污染、管路接头是否老化破损、试剂管、炉头等经常拆卸部位是否安装规范等方面，只要我们细心检查这些部位，并借助软件漏气检查的强大功能，漏气问题基本都能很快被排查并解决。

堵塞：

在日常分析中，由于分析样品在高温下融化，难免产生灰尘，为了保证进入检测器的气体的纯净度，就需要在气体管路中加入一些必要的过滤装置进行过滤，如果忽略了对这些过滤装置的维护或更换，气路堵塞的问题在所难免，轻微的影响我们检测的及时性和准确度，严重的直接导致分析仪器的停机。

            

  碳硫分析仪气路堵塞主要集中在炉头部位，特别是分析一些生铁、合金、矿粉类物料，由于物料中非金属含量较高，产生烟尘量较大，炉头过滤网、排灰管、集尘盒以及试剂管都需要经常清理和维护。氧氮氢分析仪分析样品灰尘相对较小，只需要定期更换过滤片、试剂管中试剂器基本就能杜绝气路的堵塞。

            

2.3 功率故障及排除方法

  在日常分析过程中，红外碳硫、氧氮氢分析仪经常出现样品不融化或者熔融效果不好的问题，样品不融化故障比较明显，也比较好判断，而样品熔融不好的问题经常会被忽视，且很容易造成分析结果的波动或错误，必需引起足够的重视。

            

2.3.1 不融样故障及排除方法

  仪器设备不融样，主要是炉头部位功率没加载上，一般都是电气线路、电气元件出现故障导致。另外，仪器设备为了保证安全稳定，还会设置一些连锁条件，例如分析载气压力是否达到规定要求，氧氮氢分析仪分析的前提条件是内循坏水必需足够并且压力达到设定要求，防止炉头过热造成设备的损坏。在开始分析前对仪器状态进行全面确认，确认无误后方可进行分析操作。

            

2.3.2 融样效果不好故障及排除方法

融样效果不好经常容易被我们忽略，这个分析结果异常的一个主要原因。融样效果不好原因比较复杂，可能包含仪器外部问题，也可能是仪器内部问题，需要综合进行判断。一旦出现这类问题，首先我们先对仪器外部条件进行排查。

            

  碳硫分析仪首先检查分析载气氧气压力、纯度是否达到规定要求，氧气流量是否达到规定要求，助熔剂是否满足分析要求，加入量是否足够，动力气是否压力满足要求，炉头是否漏气导致载气泄露等。碳硫分析仪内部原因主要有坩埚偏离高频线圈中心位置、真空电容老化、高频振荡管等元件老化的情况，可通过调整高频

            

  氧氮氢分析仪主要检查动力气、载气压力设置是否合理，载气压力过大容易造成炉头关闭不到位，上下电极与分析坩埚接触不良，功率加载不良导致融样效果不好。排除仪器外部故障可能性后再进行内部的排查。线圈或者坩埚位置，更换真空电容、高频振荡管等老化元件进行解决。氧氮氢分析仪内部原因主要有上下电极污染、老化、烧损，功率输出电缆存在断股等情况，可通过清理上下电极或者更换电极片、功率输出电缆的方式进行解决。

  

            

三、结论

  本文通过对红外碳硫、氧氮氢分析仪器工作原理的了解，结合日常维护、点检、检修过程中的经验，指导和帮助相关人员快速掌握相关设备的故障类型及排除方法，为相关人员保障该类设备的稳定运行提供一些帮助。