環(huán)境空氣氮氧化物自動監(jiān)測儀器的維修方法研究

單丞斌，金 亮

（紹興市環(huán)保科技服務(wù)中心，浙江 紹興 312000）

當前大氣污染問題越來越嚴峻，使生態(tài)環(huán)境遭受嚴重破壞，同時，給人類社會可持續(xù)發(fā)展帶來了警示。現(xiàn)階段很多城市都設(shè)置了環(huán)境監(jiān)測中心，利用智能化的電子設(shè)備對環(huán)境空氣進行自動監(jiān)測，從而根據(jù)環(huán)境空氣質(zhì)量提出有針對性的防護措施，遏制大氣污染的蔓延。為了保障監(jiān)測結(jié)果的可靠性，必須確保各項自動監(jiān)測儀器的實效性，因此，有必要對環(huán)境空氣氮氧化物自動監(jiān)測儀器的維修方法進行研究。

1 原理分析

環(huán)境空氣氮氧化物自動監(jiān)測儀器主要利用的是化學發(fā)光的原理，當儀器監(jiān)測到空氣中含有氮氧化物、一氧化氮、二氧化氮等氣體時就會產(chǎn)生反應(yīng)，但是這些有害氣體在空氣中的濃度必須達到一定的比例。具體來看，自動儀器監(jiān)測到的氣體會出現(xiàn)以下反應(yīng)：①監(jiān)測氣體中的一氧化氮和臭氧會發(fā)生化學反應(yīng)，并且產(chǎn)生激發(fā)態(tài)的二氧化氮，生成的二氧化氮會將多余的能量通過發(fā)射光子釋放出來，然后回歸到低能態(tài)的狀態(tài)。在這一反應(yīng)中，發(fā)射光譜的范圍在600～3 200 nm，而二氧化氮在回歸低能態(tài)的過程中會被自動監(jiān)測儀器中的光電倍增管檢測出來，從而得到二氧化氮的發(fā)光強度，以此得到一氧化氮的檢測結(jié)果，并判斷其濃度。②自動監(jiān)測儀器中的電磁閥門會對氣路進行轉(zhuǎn)換，被測氣體會在通過鉬爐的過程中與鉬元素發(fā)生反應(yīng)。在315℃的高溫環(huán)境下，二氧化氮會被還原成一氧化氮，并且與原本的一氧化氮共存，同時，與臭氧發(fā)生反應(yīng)，因此，最終會檢測到氮氧化物的濃度。③將得到的氮氧化物濃度與一氧化氮濃度相減，最后會得到一氧化氮的濃度。

從運行的原理和反應(yīng)的過程來看，氮氧化物自動監(jiān)測儀器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對比較復雜，而且每一環(huán)節(jié)的反應(yīng)都環(huán)環(huán)相扣。在氮氧化物自動監(jiān)測儀器中主要有臭氧發(fā)生器、氣路、濾光片、鉬爐等設(shè)備，一旦某一設(shè)備發(fā)生故障，就會對整個監(jiān)測儀器的系統(tǒng)運行造成影響，從而制約監(jiān)測儀器的精準度。因此，必須對氮氧化物自動監(jiān)測儀器的常見故障和維修方法進行全面研究，從而保障儀器應(yīng)用的可靠性。

2 常見故障及維修方法分析

2.1 常見故障

2.1.1 臭氧發(fā)生器故障

臭氧發(fā)生器是氮氧化物自動監(jiān)測儀器中的關(guān)鍵部分，但是也是很容易出現(xiàn)故障的部分之一。當臭氧發(fā)生器出現(xiàn)故障時，會導致儀器的相關(guān)氣路發(fā)生連帶故障，從而使儀器的監(jiān)測數(shù)據(jù)失真，極端趨近于0.構(gòu)成臭氧發(fā)生器的零部件主要有以下幾種，分別是流速計、干燥管、電源、高壓管等，自動監(jiān)測儀器在應(yīng)用期間，一氧化氮會與臭氧發(fā)生反應(yīng)，從而檢測到一氧化氮和氮氧化物的濃度。但是臭氧發(fā)生器出現(xiàn)故障后，一氧化氮就無法與臭氧正常發(fā)生反應(yīng)，這就導致儀器無法監(jiān)測到反應(yīng)數(shù)值，從而出現(xiàn)濃度為0或者趨向于0的情況。從實踐應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，這一故障發(fā)生的原因主要有2種：①自動檢測儀器中的干燥管、高壓管等零部件出現(xiàn)故障；②儀器出現(xiàn)氣路故障，因此，臭氧無法順利進入反應(yīng)室，并且與一氧化氮發(fā)生反應(yīng)。

2.1.2 鉬爐轉(zhuǎn)化率故障

在監(jiān)測過程中，鉬爐的理想轉(zhuǎn)化率應(yīng)該是100%，在鉬爐轉(zhuǎn)化率偏低的情況下，就會導致二氧化氮與臭氧反應(yīng)不充分，造成氮氧化物和一氧化氮的監(jiān)測濃度偏低，但是氣體中本身含有的一氧化氮數(shù)量是不變的，仍舊會與反應(yīng)室中的臭氧發(fā)生充分反應(yīng)，導致二氧化氮的測量值無法達到標準的測量值。

就發(fā)生故障的原因來看，主要有2個方面：①鉬爐中的溫度存在異常情況；②鉬爐中的鉬元素消耗過大。造成這2個現(xiàn)象發(fā)生的主要因素為自動監(jiān)測儀器使用時間過長。

2.1.3 濾光片受到污染

濾光鏡的主要作用是接收光電倍增管的光信號，從而保證監(jiān)測結(jié)果的精準度，但是在濾光片受到污染的情況下，其透光性能就會大大下降，影響光信號的接收，造成監(jiān)測數(shù)值偏低，同時，還對儀器反應(yīng)的靈敏度造成影響，因此，必須采取有針對性的措施解決這一故障。自動監(jiān)測儀器中氮氧化物正常的校準斜率范圍為0.7～1.3，如果在標準氣體、零點、狀態(tài)參數(shù)都正常的情況下發(fā)現(xiàn)斜率過大，就說明濾光片受到污染。

2.2 維修方法

2.2.1 臭氧發(fā)生器維修方法

根據(jù)臭氧發(fā)生器出現(xiàn)故障的原因分析可知，要解決臭氧發(fā)生器的故障，必須注重零部件和氣路的完好無損。具體來看，可以從以下幾個方面進行維修：①操作人員應(yīng)該對控制面板中的OZONE FL參數(shù)進行分析，并用電力流量計對臭氧的氣路流量進行檢測，從而判斷儀器氣路運行是否正常，并對這一故障進行排除。儀器中臭氧氣路的正常范圍為65～95 CC/min，如果氣路流量不在這一范圍內(nèi)，就說明臭氧氣路存在故障，而產(chǎn)生故障的原因為氣路阻塞，因此，需要清潔氣路設(shè)施。②判斷存在阻塞故障的氣路范圍，然后拆卸清潔。發(fā)生故障的部分一般是臭氧進入反應(yīng)器的氣路部分，因此，可以用吸球吸取甲醇溶液對設(shè)備進行三四次的反復清洗，并且用零空氣干燥。③更換老化設(shè)備。對于部分使用期限較長的氣路設(shè)備應(yīng)該及時更換，從而保障監(jiān)測效果。④對儀器中的限流孔、過濾器等設(shè)備進行清洗，在清洗時采用超聲波方法，利用甲醇溶液進行30 min的清潔，同時，對O形圈、彈簧、金屬連接頭等部分也要進行清洗，清洗后還原設(shè)備并進行檢測。如果故障仍然存在，就要切斷電源檢查臭氧發(fā)生器，更換存在故障的設(shè)備。

2.2.2 鉬爐轉(zhuǎn)化率維修方法

在對鉬爐的轉(zhuǎn)化率故障進行維修時，可以采用以下幾種方法：①操作人員應(yīng)該對控制面板中的MOLYTEMP參數(shù)進行觀察和分析，從而判斷鉬爐是否存在溫度異常情況，正常鉬爐的溫度應(yīng)該在310～320℃，如果不在這一溫度范圍內(nèi)，就需要對加熱電阻進行檢查，可以采用萬能電表對加熱電阻的阻值進行測量，如果出現(xiàn)阻值趨向于無窮大的情況，就需要對加熱電阻進行更換；操作人員可以通過氣相滴定的方式對二氧化氮進行校準，一般鉬爐的正常轉(zhuǎn)化率范圍在96%～102%，如果在溫度正常的情況下仍然達不到這一范圍，就要更換老化的鉬爐設(shè)備。

2.2.3 濾光片的維修方法

在解決濾光污染造成的故障時，可以從以下幾方面著手：①操作人員要用甲醇清洗濾光片，用綿紙擦拭濾光片后，再用零空氣進行干燥處理；②要對臭氧發(fā)生器與反應(yīng)室之間的氣路進行定期清潔，因為濾光片安裝在反應(yīng)室中，一旦氣路被硝酸鹽或其他衍生化學元素污染，就會使濾光片的清潔度受到影響，因此，必須參照氣路維修方式清潔氣路；③操作人員應(yīng)該注重光電倍增管的保護，避免設(shè)備受到陽光直射，從而保障設(shè)備的使用壽命。

2.3 其他說明

自動監(jiān)測儀器中一般會顯示出SPAN提示，但是在跨度校準存在故障的情況下，儀器就無法顯示提示信息，從而導致校準斜率無法確定，造成這一故障發(fā)生的主要原因在于儀器預(yù)設(shè)的氣體濃度值不合理，因此，實際監(jiān)測到的氣體濃度與預(yù)測濃度之間差異過大。

在對這一故障進行處理時，操作人員應(yīng)對標準氣體的質(zhì)量進行對比，利用同型號的測量儀器，對氣源、校準器等設(shè)備進行檢查。如果確定設(shè)備正常，就在儀器中通入標準氣體，然后設(shè)置期望濃度；操作人員要對儀器進行電學測試和光學測試，并且通入零空氣確定氮氧化物的零點，在濃度值穩(wěn)定

的情況下調(diào)節(jié)高壓，使顯示器中的濃度值達到標準值的2倍；操作人員應(yīng)該在儀器的校準菜單中分析SPAN提示，并對斜率進行確認。經(jīng)過反復的調(diào)試操作后，確定校準的斜率值達到正常范圍。

3 結(jié)論

綜上所述，針對環(huán)境空氣氮氧化物自動監(jiān)測儀器維修方法的探究是非常必要的。現(xiàn)如今環(huán)境空氣自動監(jiān)測儀器在環(huán)境治理和防護中得到有效應(yīng)用，極大地提高了空氣質(zhì)量，保障了生態(tài)安全，但是在實際應(yīng)用中，自動監(jiān)測儀器往往會出現(xiàn)一些故障，進而影響監(jiān)測效果。因此，必須樹立定期維修保養(yǎng)的意識，不斷提升儀器維修的水平，對各項故障進行全面分析。希望本文能夠為研究這一課題的相關(guān)人員提供參考。