西门子分析仪在山东海化纯碱厂的成功应用
一、概述
在山东海化集团新建60万吨纯碱厂项目中，二氧化碳分析仪采用了西门子公司的分析仪---ULTRAMAT 6F型。本文着重介绍了它的主要特点以及与其它厂家红外分析器作了比较，如：MaihaK、Rosemount、HаB、Servomex等产品。
二、红外线气体分析器基本工作原理
不分光红外线气体分析器（NDIR）有非常高的选择性和抗干扰能力，横向灵敏度（非测量组分产生的影响）一般在几万比一或几十万比一，较热导体8:1，磁氧200:1高的多。在多组分背景气情况可以不考虑背景气的影响，并可以作到非常小的量程。如0~5PpmCO2由于双原子分子和惰性气体在红外线波段不吸收能量，常用来做参比气或零点气。由于多原子分子气体在红外线进行选择性吸收，红外线气体分析具有单一选择性（一台仪器只对一种组分敏感），分析一种气体需要一台分析仪器，或者一台仪器装几个检测器进行多组分分析。在一个检测器中充多种气体来进行多组分析或总量分析这种方法效果不好，因为不同气体吸收灵感度不一样，例如CO2 比CO大十三倍反靠充入检测器气体浓度差异，不好兼顾，而且每种气体的温度系数不一样，不好进行温度补偿。Maihak和Rosemount采用这一方法。
水在整个红外波段都有吸收，抗水份干扰是仪器性能的一个标志。
有机物分析在选用这一方法要慎重。烃类吸收峰集中在3.4μ很窄的频段，一定要求根据量程查看每一种气体的吸收峰。无机物中的有机物分析用这一方法没有影响。
对于微量组分分析，考虑背景气影响是必要的，几十个ppm的CO、CO2 在烃类中的分析十分困难或不可行，最小量程是说明仪器性能的代表性指标，因为仪器的每一项指标都是在最小量程下测定的。可以说在相同指标下量程越小的产品所有性能越好。
三、西门子ULTRAMAT 6F型分析仪
我厂所用的 西门子ULTRAMAT 6F型分析仪的最小量程是0~5ppm，在同类产品中做到最小，是最好的产品，在结构上有以下特点：
红外气体分析器在结构上采用全对称原理，使非测量组分的信号相互抵消，整个结构设计上贯穿这一思想。
1、光源采用单光源双光束。
单光源避免了双光源能量不平衡，HаB采用双光源，光源电流可在面板设定，不同测量气体或不同量程电流可不一样，这样U6量程范围宽1:20，Maihak1:10。
光源上加了窄带滤光片，测不同气体选用不同的滤光波。 分光器作用一是分成两路能量相同的光线，二是作为滤波气室，滤波气室充对测量组分影响较大的气体。Maihak和HаB的产品没有这一功能。 切光器频率可调，这样不同气体切光频率可以不一样，有利于测量。Maihak和HаB无此功能。
2、气室
U6有防锈铝、不锈钢和钽三种材质，最大的好处是测量气室可拆卸，便于清洗，这一优点很受用户欢迎。Maihak和HаB气室不可拆。
3、检测器采用串并联检测器，Maihak采用串联检测器， HаB捎么⒘觳馄鳌?
4、U6采用专利技术，微流量传感器体积非常小，灵敏度高，不怕振动，Maihak和HаB采用电容式传感器，体积大，灵敏度低，在有振动的场合不能使用。
5、U6具有抗干扰，提高横向灵敏度比（达几十万比一）的调节单元，这是U6独有的技术。提高抗干扰能力是微量分析的必要条件，采用这一技术能对水份吸收峰相近的气体产生的干扰能达到最小，特别是NH3、SO2、烃类这样水份影响较大的测量效果尤为明显。
串联检测器工作原理是：红外光线经过检测室的前室、后室、调节器、后室的另一部分。参比、分析前室相通，参比、分析后室相同，前、后之前通过毛细管相连，并在毛细管上装有微量传感器。毛细管的作用是切光周期压力平衡（复位），产生交变信号。检测器前室吸收中心波长（较易吸收）的信号，后室光程较长吸收两边拖尾信号（不易吸收），很明显分析信号主要在前室产生干扰信号（峰交叉部分，水份吸收峰）在后室产生。通过调节挡光板，后室的吸收信号，干扰的影响就会发生变化。实际操作过程是：在仪器调好后通入干扰气体，调节挡光板使读数最小。增加干扰调节单元提高检测器的加工难度，工艺要求很高。抗干扰调节单元的作用同一般的光路平衡调节（U6没画出）作用完全不同。后者前后室吸收光线同时调整，起不到提高抗干扰的作用。
对半导体检测器原理的仪器（servomex产品）它的最小量程，抗干扰能力都很差。Servomex最小量程0~100ppm，温度漂移，预热时间很大，可认为是低档次仪器。
四、西门子ULTRAMAT 6F 的优点
1、最小量程 0~5 ppm。
2、响应时间 1~3 S。
3、气室可拆毁清洗，可工作在130℃。
4、测量器采用微流量传感器灵敏度高，不怕振动。
5、有抗干扰调节单元。
6、技术指标最好。
7、智能化仪器，带记录功能。
8、量程比宽1:20。
9、防爆。
五、结束语：
我厂采用的西门子CO2分析仪，自投用近3年来，在线状况良好，测量准确及时；对于操作人员维护量少，经济实用！