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ABB AO2000‑LS25 激光气体分析仪
时间: 2026-10-28浏览次数：
ABB AO2000‑LS25 激光气体分析仪
ABB AO2000‑LS25 激光气体分析仪
测量原理与整机概述
TDLAS 可调谐二极管激光吸收光谱技术：激光器扫描目标气体特征吸收谱线，采用波长调制，提取二次谐波信号计算气体浓度；可补偿压力、温度带来的谱线展宽影响。
仅测量自由气态分子，对吸附在粉尘、液滴内的物质无响应，和抽取式分析仪做数据对比时需要注意偏差。
激光安全等级：氧气测量为 1M 类；其余被测气体为 1 类，激光为不可见红外光，禁止通电状态拆开外壳，禁止光学器具直视光束。
硬件组成
发射单元 TU：带温控二极管激光器、准直光学、主控 CPU、LCD 本地显示屏；
接收单元 RU：聚焦透镜、光电探测器、接收信号处理板；
供电单元：AC100‑240V 输入，输出 DC18‑36V 供给 TU；
吹扫气路：法兰吹扫、可选 TU/RU 本体吹扫，保护光学窗口防粉尘污染。
光程适用范围：0.5‑6m；法兰标准 DN50‑PN10。
通讯接口：RS‑232 隔离串口、RJ45 以太网；模拟输入支持多路 4‑20mA（温度、压力、流量外部传感器）。
安装前期准备
2.1 测点位置要求
管道上游≥5 倍管径直管段，下游≥2 倍管径直管；避开涡流、死区。
安装操作空间：接收侧向外至少 1000mm，上下≥500mm 维护空间。
2.2 法兰开孔与安装公差
管道两侧法兰必须对向安装；法兰端面与管道中心线垂直度公差±1.5°；法兰中心对中偏差满足 DN50 最小 δ=40mm。
可选带截止阀法兰，实现不停工艺拆装维护；高危 / 腐蚀性工况需要隔离法兰。
2.3 电缆规格与最大长度
表格
线缆类型 最大允许长度
TU‑RU 接收通信电缆 150 m
供电单元到发射单元电源电缆 100 m
PC 调试 RS‑232 线缆 10 m
以太网 LAN 线缆 100 m
未经 ABB 许可，不允许私自改线缆长度，会改变标定精度。
2.4 吹扫气源要求
法兰吹扫（保护窗口）：仪表压缩空气，ISO8573‑1 Class2‑3；典型流量 20‑50L/min；经验值吹扫气流初速度取管道工艺气体流速的 1/10。氧气测量等部分工况需要氮气吹扫。
TU/RU 本体吹扫（可选）：必须高纯氮气，流量＜0.5L/min，防止内部器件油水污染。
现场安装、对光、上电投运
完整投运步骤手册提供简明检查表。
将吹扫‑调节单元固定到管道两侧 DN50 法兰；所有螺纹涂抹润滑脂；拧紧 M16 螺栓压紧 O 型圈。
接好吹扫管路，先开启吹扫气。
安装窗口转接环，装好 O‑圈；分别安装发射、接收主机。
接线：TU‑RU 信号电缆、外部 4‑20mA 温压探头、供电单元电源。
上电：供电单元输出 DC18‑36V 给到 TU，设备进入启动自检；完整启动约 3‑5 分钟，激光器温控稳定。
刚上电 LCD 通常报Laser line‑up error、Low transmission，属于正常，代表光束未对准。
粗对光：红色激光对光工装
分别在发射、接收侧安装红光校准工装；调节法兰 M16 调节螺栓，将红光光斑对准对面装置开孔中心，锁紧定位螺丝。
精细对光（电压法）使用电池型浮地万用表，接设备的对齐测试插孔；调节两侧调节螺钉，使对齐电压最大化（典型‑3V 对应 100% 透光）；反复迭代收发两端，锁紧螺钉。
洁净工况透光率目标90‑100%。
PC 调试连接：RS‑232（9600，8N1）或者以太网；默认 IP：192.168.1.237，端口 5001。
PC 端 Service 服务软件
软件运行 Windows 平台，无需安装，直接运行；分用户模式（日常调试，权限受限）、高级模式（密码，全部参数、标定），支持 Demo 演示模式。
主要菜单功能
Measurement 测量菜单：实时显示瞬时浓度、平均浓度、透光率、二次谐波幅值、激光温度、气体温压、内部器件温度等全部实时变量。
Plot readings 绘图：浓度、透光率时序曲线。
Second harmonic signal 二次谐波：查看吸收光谱波形，故障诊断核心工具，可保存波形文件。
Log readings 数据记录：按自定义周期记录数据，输出 ASCII 日志文件。
View error log 错误日志：读取、清除故障日志与系统日志，故障分析发给 ABB 技术支持。
Measurement configuration 测量配置（最重要）
气体压力、温度来源：固定值 / 4‑20mA 外部探头 / 内部传感器；压力单位必须是bar 绝对压力；支持温压单位换算。
光路参数：气体光程长度、法兰光程、TU/RU 内部光程（工厂预设，不建议修改）。
浓度平均滤波、仪器系统时钟；湿基转干基转换配置（需要 H₂O 输入）。
Gas specific parameters 气体参数：选择被测气体，配置 4‑20mA 输出量程、报警限值、吸收线窗口、标定常数；可选择多种浓度单位：%、ppm、ppb、g/Nm³ 等。
Calibrate instrument 仪器标定，两种标定模式
PROPORTIONAL 比例标定（常用）：只修改比例系数；可直接在工艺现场做，不需要严格受控标气条件。
GLOBAL 全局标定（需要密码，专业人员）：同时修改标定常数、谱线展宽参数；仅在更换激光模块、重大维修后，使用标定池 + 标准标气，受控条件下执行，不允许直接工艺管道标定。
TCP/IP & modem 网络配置：修改 IP、子网掩码、网关、端口。
File download/upload 文件上下载：备份 / 恢复整套仪器参数配置（.set 文件），下载测量记录（.rea）；维修前务必备份配置。
Manual instrument control 手动控制：休眠、硬件复位、4‑20mA 回路测试等维护功能。
AO2000 中央单元组态：分析仪也可以通过 AO2000 主机面板完成基础参数设置。
重要：参数修改后，必须点击Update instrument，参数才写入设备非易失存储器。
运行、维护与标定
5.1 设备运行模式
启动模式 Startup：上电自检，激光器温控预热；
测量模式 Measuring：正常运行，分 Normal 正常、Zero 零点校验、Span 量程校验；该仪器无硬件零点，不做零点标定；依靠光谱基线。
故障模式 Fault：严重故障停止测量，一小时自动尝试重启。
5.2 日常维护
仪器无运动部件，消耗件少；常规维护周期≥3 个月。
日常监视透光率Transmission；透光率下降触发Low transmission告警，需要清洁光学窗口。
窗口清洁：用无研磨清洁剂；不能划伤窗口，窗口安装方向不能颠倒，会破坏对准。
透光率下降同时报Laser line‑up error，说明机械位移，需要重新执行整套对光操作。
吹扫流量优化方法：提供两套现场测试方法，保证法兰内部被吹扫气完全置换。
5.3 标定校验要点
出厂已经完成标定，到货不需要立刻标定；建议每年使用标气 + 标定池做校验。
不同气体推荐的标气浓度范围文档给出表格；腐蚀性气体（HF）需要 PTFE 材质标定池。
标定前仪器至少连续运行1 小时；标气通入标定池等待读数稳定；记录温压；标定完成务必把光路参数恢复成现场工况数值，保存配置文件。
高吸附性气体（NH₃、HCl、H₂S、HF），管路要短，大流量冲洗标定池，防止吸附造成读数不准。
5.4 故障排查
手册提供 LCD 全部故障信息表：Low transmission透光低、Laser line‑up error光束丢失、PT/PLC T‑read error 温压输入故障、激光温度异常、EEPROM 故障、无吸收谱线No absorption line、信号饱和等，给出故障原因与处理对策。
发生复杂故障，下载Error log + System log发送 ABB 技术支持。
电气接线
发射单元 TU 接口：
Receiver：TU‑RU 通信电缆（供电、调制信号、二次谐波、温度、对齐电压）；
Main power：DC18‑36V 供电，多路并联；同时接入多路 4‑20mA 外部模拟输入（温度、压力、流量探头，支持有源 / 无源探头，板卡内置 100Ω 采样电阻，可串接多台仪表）；
RS‑232 隔离调试口；
RJ45 以太网。
供电单元：AC100‑240V 转 DC24V；供电单元不能放在防爆危险区（除防爆版本特殊要求）。
AO2000 中央系统组网：单台、多台分析仪组网拓扑；区分 AO2000 软件 V3/V4 版本和 V5.00 以上版本不同以太网接线方案；跨交换机组网要求交换机至少 6 口 10/100M。
板卡有保险丝、状态 LED，用于快速判断供电故障。
量程 / 零点校验选件
三种硬件选件用于在线校验，不需要拆下分析仪：
流通式校验池：非腐蚀性气体，通入标气做 Span 校验。
外接独立 Span 池：用于腐蚀性气体。
内置密封标准气室（带伺服电机）：电机将密封参考气室切入激光光路，同时做 Zero + Span 校验。
校验时设备会扣除工艺本身吸收，得到校验池内气体读数，用于判断漂移。
防爆版本专项说明
CSA Class I Division2；ATEX Zone2 防爆机型
防爆版本硬件变化：增加接线转接盒；AC 供电电源单元必须布置在非危险安全区，不可放置在防爆区域。
电缆格兰、密封接头必须符合防爆规范；禁止随意替换器件，会破坏防爆认证。
PC 调试电脑必须放在安全区域，优先以太网远程调试，不建议现场 RS232 直连。
完整给出防爆版全部端子接线表，电缆长度限制同普通版本。
废弃处理
设备属于 WEEE 指令管控电子电气废弃物，不能当做生活垃圾丢弃，交由专业回收；也可付费由 ABB 上门回收处置。
