SITRANS SL

SITRANS SL 是一种基于不同气体成分特定光吸收测量原理的二极管激光气体分析仪。SITRANS SL 适合过程气体或废气气体浓度的快速、非接触式测量。分析仪由变送器和接收器（传感器）组成，用于每个测量点。用于将所测信号进一步处理成浓度值的硬件以及监控、控制和通讯功能集成在这两个主模块中。传感器在设计上适合在恶劣环境条件下工作。

 

原位 SITRANS SL 气体分析仪以高操作可用性、独特分析选择性和应用广泛为特色。SITRANS SL 分析仪可实现气体成分在过程中的直接测量：

• 具有较高含尘量
• 在炽热、潮湿、腐蚀性、爆炸性或有毒气体中
• 在呈现气体成分显著变化的应用中
• 在测量点的恶劣环境条件下
• 高选择性，即几乎无交叉敏感性

SITRANS SL 的专有功能：

• 安装非常容易
• *低维护要求
• 极其强固的设计
• 借助内置的、免维修的参比气室，可以达到较高的长期稳定性
• 可实现实时测量

此外，分析仪还可提供报警及故障消息：

• 需要维修时
  • 基准信号有较大变化
  • 信号质量较差
• 如果传输超出或低于上限或下限

 

应用

• 控制燃烧过程
• 过程优化
• 生产设备和操作者安全
• 在各种电厂及燃烧装置中进行的过程测量
• 过程控制
• 防爆
• 在腐蚀性和有毒气体中进行测量
• 质量控制

领域

• 化工和石化工厂
• 电厂
• 垃圾焚烧炉
• 钢铁行业

 

SITRANS SL 气体分析仪由一对交叉管传感器（一个发送器和一个接收器）组成，二者具有相同尺寸。整个分析仪集成在这两个外壳中。发送器装置含有激光源，其光线通过测量路径发射到接收器中。检测器含有一个光检测器，包括电子电路以及参比池。检测器通过一根传感器电缆连接到发射器。接收器上的另一根电缆用于连接电源和通信接口。接收器外壳含有一个带 LC 显示屏的本地用户界面 (LUI)，可通过盖板中的视窗读取。

发射器和检测器

发送器和接收器的特点：

• 原位交叉管传感器，设计为发送器和检测器，通过传感器电缆进行连接
• 带粉末涂层的铝；不锈钢
• 防护等级 IP65
• 可调过程连接板
• 法兰规格（由客户提供）：DN50/PN25、ANSI 4''/150 lbs
• 吹扫气接头（参见“吹扫”）
• 可选：防爆型，符合
  • Ex II 2G Ex de op is IIC T6
    Ex II 2D Ex tD A21 IP65 T85°C

SITRANS SL，检测器

与工艺气体相接触的部件

只有带硼硅酸盐窗口和 FFKM 密封的传感器的不锈钢法兰与工艺气体相接触。该法兰配有用于通过相应的气体介质对工艺气体侧进行吹扫的可选接头。

显示和控制面板

检测器的特性

• 用于同时输出结果和设备状态的显示屏
• 显示屏 LED 背光照明
• 通过红外接口进行遥控，简化了配置和操作，可在危险区域内安全实施
• 通过菜单操作进行参数设置和诊断

接收器中具有 SITRANS SL 的本地用户界面 (LUI)（显示测量值）

SITRANS SL 的远程控制键盘

连接电缆

SITRANS SL 的标准配置中不含连接电缆。连接电缆必须由客户提供或作为附件提供。例外：标准 ATEX 型预安装有电缆。

传感器电缆将分析仪的发送器和检测器连接在一起。

传感器连接电缆可作为 ATEX 型的标准电缆套件和非防爆型应用的可选电缆套件，电缆长度为 5、10 或 25 m。此（可选）电缆套件还可固定式安装维修和维护用的以太网电缆。

应使用坚固的防紫外线电缆套管，以便安装在常开的电缆导管或电缆槽中。

在危险环境中安装时，必须遵守相关法规。

对于 ATEX 型 SITRANS SL，必须在固定在发送器和接收器上的两个 Ex-e 接线盒之间连接传感器连接电缆。

输入/输出

• 2 点模拟量输入 (4 - 20 mA)，用于工艺气体温度和压力
• 2 点模拟量输出 (4 - 20 mA)，用于气体浓度或浓度及传输
• 1 个可配置的数字量输入
• 2 点可自由组态的数字量输出（故障显示、维护要求、功能监控、测量值或传输超出限值时的报警）
• 1 个以太网 10Base-TX 端口，仅用于维修和维护

PROFIBUS DP 协议提供 DPV0 循环数据。测量值配有附加质量数据。

可选

• 1 个 Modbus 接口
  • 以循环数据形式输出浓度
  • 报警输出、报警分类
  • 用于温度和/或压力的输入
• 1 个 PROFIBUS DP 接口：
  • 以循环数据形式输出浓度
  • 报警输出、报警分类
  • 用于温度和/或压力的输入

注：

与其它接口不同的是，只有拆下检测器装置盖板，才能触及标准非防爆设备上的以太网插入式连接器。借助传感器连接电缆套件（对于非防爆型设备为选件），可通过传感器连接电缆的端子盒永久安装以太网电缆。通过传感器连接电缆建立的以太网连接只能用于临时性维修和维护。

注意：

在防爆环境中，只有经工厂操作人员同意，方可进行以太网连接或拆卸！

 

工作原理

SITRANS SL 是一种采用单线分子吸收光谱原理的气体分析仪。二极管激光器发射红外光束，该光束穿过工艺气体并由检测器接收。激光二极管输出的波长微调到一种气体专用吸收线。该激光器以非常高的光谱分辨率连续扫描此单吸收线。吸收程度和线形用于进行分析。

SITRANS SL 的基本设计

SITRANS SL 原位气体分析仪的现场设计由一个发射器和一个检测器组成。未被试样吸收的光在接收器中被检测。将根据吸收大小来测定气体组分的浓度。

SITRANS SL 分析仪利用一条单独全分辨分子吸收线的吸收能力来测量单个气体组分。

SITRANS SL 的测量信号和参比信号的吸收光谱

SITRANS SL 适合测量高灵敏度的氧 (O₂) 。

典型应用规格：

氧气浓度	0 ... 100 vol %
过程压力/温度条件（O2 应用）	700 ... 5000 hPa（绝压）/0 ... 200 °C 900 ... 1 100 hPa (绝压)/0 ... 600 °C

实际上，SITRANS SL 的测量性能还取决于与浓度范围、压力和温度相关的具体过程条件。

一个内部参比池用于持续检查光谱仪的稳定性。

因此，分析仪的自校准至少在一年内有效，无需使用校准气体进行外部重新校准。

配置

原位分析程序的特点是：直接在工艺气体流和实际工艺气体管线中进行测量。所有工艺参数（如气体基体、压力、温度、水分、含尘量、流量和安装方向）均会影响 SITRANS SL 的测量性能，因此必须针对每个新应用进行调查。

SITRANS SL 订货数据中列出的标准应用的突出特点是典型工艺条件已众所周知并有记载。如果您无法在相关标准应用中查找到适合自己的应用，请联系西门子公司。我们原意核实 SITRANS SL 适合您的可能具体应用。您可以在 SITRANS SL 的网站上找到应用调查表：
http://www.siemens.com/insituquestionnaire

SITRANS SL 的典型交叉管布置

使用合适的吹扫气体，可在工艺侧对 SITRANS SL 进行吹扫，以防止工艺侧传感器光学器件受到污染。传感头上的吹扫管略微延伸到工艺气体流中，用于确定有效测量路径长度。

对测量的影响

含尘量

只要激光束能够产生适宜检测器信号，工艺气体中的含尘量就不会影响分析结果。通过采用动态背景校正，可在没有任何负面影响的情况下进行测量。在*佳条件下，SITRANS SL 可以应对高*高 20 g/Nm³ 的含尘量和*长 8 m 的测量路径。高含尘量的影响非常复杂，取决于光路长度和颗粒大小。随着光路变长，光学衰减会呈指数性增加。较小的颗粒也对光学衰减有很大影响。对于含尘量很高、路径很长且颗粒很小的情况，请咨询西门子技术支持部门。

温度

通过校正文件补偿温度对吸收线的影响。可将温度信号从外部温度传感器送到仪表。随后，该信号件用于对温度对浓度强度的影响进行数学校正。如果工艺气体温度保持恒定，则也可以执行静态校正。若不进行温度补偿，则气体温度变化所带来的相对误差对测量有广泛的影响（例如，对于 O₂ 应用，高达 0.24 %/K ）。因此，在大多数情况下，建议采用外部温度信号。

压力

除温度信号外，还可将外部压力信号送入仪表中，以对压力影响（包括密度影响）进行完全数学补偿。若不进行补偿，则工艺气体压力变化所引起的相对误差为大约为 0.1 %/hPa。因此，在大多数情况下，建议采用外部压力信号。

有效光路长度：

根据朗伯-比尔吸收定律，激光的吸收取决于样气内的光路长度。因此，有效光路长度测量的精度影响总体测量精度。

由于通常为了长期保持清洁而必须对工艺侧传感器光学器件进行吹扫，必须考虑吹扫介质和工艺气体之间混合区的范围以及工艺气体的浓度分布。在具有几米光路长度的典型原位装置中，吹扫气体对有效光路长度的影响可忽略不计。

*大可能光路长度和含尘量会相互影响：过程中的含尘量越高，*大允许光路程度就越短。

非防爆版本 SITRANS SL 系统的设计

ATEX 版本 SITRANS SL 系统的设计

FM 版本 SITRANS SL 系统的设计

变送器和检测器安装在客户提供的工艺法兰上。必须确保这些法兰正确对齐，例如，通过使用可选的传感器对齐套件。

传感器对的对齐

SITRANS SL 的法兰连接板（过程接口）与客户侧的工艺法兰必须正确对齐，以便变送器产生的激光束能够到达检测器中的光检测器。由于变送器和检测器均具有与法兰板成为一体的弯曲表面，可确保满足此要求。可通过让法兰在这些表面上移动进行调节，对称轴通过该表面进行进行对齐。该轴可偏移 ±1 度，这意味着工艺法兰必须焊接到工艺壁上，并具有至少此精度 - 请参见下图。

交叉管传感器对的安装/调节要求

吹扫

避免传感器窗口上发生冷凝和尘土聚积或窗口和密封材料以及传感器电子元件上产生过高热负荷的*方便的方法对它们进行吹扫（对于 O₂ 应用：氮气）。必须根据具体应用来选择吹扫方式。因此，可针对相应情况配置透射光传感器。应用参考表给出了标准应用的适宜吹扫建议。

如果需要使用 SITRANS SL 测量氧气，而环境空气中也存在可测量数量的氧气，则必须使用不含氧气的吹扫气体，如氮气。由于必须还要从光束通路中置换出环境空气，同样必须吹扫传感头内部。因此，工艺侧的吹扫与传感器侧的吹扫之间存在差异。

SITRANS SL 的传感器侧的吹扫布置

工艺侧的吹扫

对于工艺侧的吹扫，可使用针阀（在供货范围内）在 0 和大约 50 l/min 之间调节每个传感头处的吹扫气体流量。

传感器侧的吹扫

如果需要，这种吹扫可与工艺侧的吹扫配合进行。对于 O₂ 应用，几乎总是需要在传感器侧使用氮气进行吹扫，以避免由装置中的空气中存在的氧气造成的偏移。随后使用氮气连续吹扫传感头中的流通池。尤其是在启动（重启）SITRANS SL O₂ 时，必须以 3 至 5 l/min 左右的流量提供几分钟充分的高气流吹扫，以确保移除所有残留氧气。然后可使用针阀（在供货范围之内）将传感器吹扫气流设为较低的值。

注意：
对于工艺侧的吹扫，可能需要使用单向阀，以确保在吹扫气源发生故障时，工艺气体不会进入吹扫气体管线。采用串级工艺和传感器吹扫时尤其是这种情况，在这两种情况下，不采取这种方式，腐蚀性工艺气体可能进入到传感器外壳内。

吹扫管

在工艺侧使用的吹扫介质经吹扫管流入工艺气体流。吹扫管伸入工艺区几厘米，通常垂直于工艺气体流。这意味着应通过样气来确定**的光路长度。因此，工艺气体中的有效测量路径定义为两个吹扫管端部之间的距离。吹扫管的标准长度为 340 mm。要对发射器和接收器进行**校准，工艺壁的*大厚度应为 150 mm。

吹扫气体管两端之间光路长度的测量

维护和故障消息

SITRANS SL 执行连续自监控，并输出报警和警告以指示维护要求或系统故障。信息以纯文本形式在本地用户界面 (LUI) 显示屏上输出，其中的符号标识出故障类别和严重性。

报警类别：

• 维护（必须对系统进行清洁或维修）
• 工艺值（与外部传感器或超出 SITRANS SL 的允许范围的工艺条件相关的问题）
• 配置（SITRANS SL 的配置不正确）

严重程度

• 故障（无法执行测量）
• 警告（测量值可能不准确，或在未干预的ing狂下系统很快关闭）
• 高级警告/通知（执行测量）

可真丢报警输出任意组态这两点数字量（继电器）输出。

可以组态发生报警时模拟量输出的响应；可能的动作如下：

• 关闭（显示当前测量值）
• *后的测得值（冻结显示的*后一个值）
• 标准级别（设置到预定义的值）
• 3 mA（NAMUR NE43 故障状态）

此外，透射率也可作为输出变量。

注意

为满足测量点的特定要求，需要使用专用传感器设备。传感器的调整方式如下：

• 吹扫管的特殊材料（根据请求）
• 各种类型/规格的传感器法兰
• 防爆型传感器配置

基本特性

• 通过使用内部参比池获得长期稳定性；校准间隔至少为 1 年
• 变化的含尘量的动态背景校正
• 4 - 20 mA 隔离信号输出
• 用户友好的菜单操作
• 可选的时间常数（响应时间）
• 密码保护的用户界面
• 根据 NAMUR 建议进行 I/O 操作
• 监控总体光学传输
• 传感器外壳抗磨损和腐蚀
• 使用远程控制装置（带数字键盘和菜单提示）实现简单本地操作

标准应用

以下表格列出了标准应用的测量条件。所列出的量程和检测限值仅为近似值。各自测量点的**值取决于所有影响变量之和，并可由西门子根据特定情况确定。请注意，检测限值和*大量程基于 1 m 光路长度。更长的光路长度可改善检测限，但不呈线性。这是由于含尘量等因素的限制作用。只有在过程条件（如含尘量）允许时，才能使用*大适用量程。

标准应用 有效光路长度：0.3 … 8 m 含尘量2)：< 50 g/Nm3			工艺气体温度 Tmin … Tmax	工艺气体压力 pmin …pmax	*小量程 （1 m 有效光路长度）	*大量程 （也取决于有效光路长度：请见下列）	*大量程 x 光路长度	DL x 光路长度 （标准条件下1) ，不存在其它气体的交叉干扰）	可重复性3)	吹扫气体介质
样气组分	气体代码	应用代码
O2	A	B	0 … 600 °C	900 … 1 100 hPa	0 … 1 vol%	0 … 100 vol%	75 vol%*m	200 ppmv*m	2%	N2
O2	A	C	0 … 200 °C	700 … 5 000 hPa	0 … 1 vol%	0 … 100 vol%	75 vol%*m	200 ppmv*m	2%	N2

参考表：标准应用。指定压力为**压力。

DL = 检测限

¹⁾该技术规格在 20 °C 和 1013 hPa 的氮气环境适用。在很少情况下，发生偏差的工艺气体基体或工艺条件可能对性能产生负面影响。请联系西门子以确定工艺条件对性能的具体影响。

²⁾ 效光路长度为 0.3 m
粉尘颗粒的平均直径：15 µm
粉尘颗粒的比重：650 kg/m³
含尘量的影响非常复杂，取决于光路长度和颗粒大小。随着光路变长，光学衰减会呈指数性增加。较小的颗粒也对光学衰减有很大影响。对于含尘量很高、路径很长且颗粒很小的情况，请咨询西门子技术支持部门。

³⁾ 基于量程。具有稳定的外部测量和软件补偿的工艺气体温度和压力条件。

特殊应用

	除标准应用外，根据要求，我们还可提供适合特殊应用的产品。若工艺条件偏离标准应用的技术规格，则西门子也可根据要求提供满足特殊应用要求的产品。请在以下网址填写应用调查表：http://www.siemens.de/insitufragebogen。

 

 

SITRANS SL 传感器对齐套件

SITRANS SL 传感器对齐套件包括电池供电的灯、带十字准线的对中辅助工具以及两个用于从法兰连接板上打开传感器的钩头扳手。

请注意：
SITRANS SL 传感器对齐套件为非防爆型！因此，未经工厂操作人员批准，不得在危险区域中使用！

校准测试套件

SITRANS SL 已在工厂中进行校准。如果需要检查校准，请在卸下发送器和检测器后，使用外部校准测试套件完成此操作。由于法兰连接板安装在客户的法兰上，所以此程序对该单元的光调节没有影响。O₂ 校准测试套件由一个不锈钢校准管和一只温度计组成。要进行校准，应将该套件安装在发送器和接收器之间。随后可将 O₂ 校准管充空气或校准气体。

SITRANS SL O₂ 的校准验证配置

 

注

SITRANS SL 传感器必须可从侧面触及。为方便维护和维修，SITRANS SL 发送器和检测器单元周围必须留出至少 60 cm 空间。

为满足安全要求，SITRANS SL 周围必须留出至少 10 cm 空间，以便于冷却。

SITRANS SL，发送器/检测器单元（DN50/PN25 过程接口型的相同外壳），尺寸以 mm 为单位

由客户 DN50/PN25 和 ANSI 4''/150 lbs 提供的过程法兰的接口尺寸

 

电气连接

非危险区域版本连接电缆 - 客户接口

接收器外壳中的接线盒			功能/电压	以太网电缆
1	+		电源 19 … 30.2 V, 10 VA1)
2	-
3	带电情况下常闭4)		数字量输出 0 (继电器) 30 V, 0.5 A3)
4
5	带电情况下常闭4)		数字量输出 1 (继电器) 30 V, 0.5 A3)
6
7	+		数字量输入 0 0 … 30 V2)
8	-
9	+		模拟量输出 0（测量） 30 V, 24 mA3)
10	-
11	+		模拟量输出 0（测量） 30 V, 24 mA3)
12	-
13	PROFIBUS A 线路（RxD/TxD_N - 数据反向）	Modbus D1（RxD/TxD_N - 数据反向）	RS 485 (PROFIBUS/Modbus) -7 ... +12 V DC
14	PROFIBUS B 线路（RxD/TxD_P - 数据未转换）	Modbus D0（RxD/TxD_P - 数据未转换）
15	PROFIBUS/Modbus 屏蔽
16	Tx+		以太网5)	白色/桔黄色
17	Tx-			橙色
18	Rx+			白色/绿色
19	Rx-			绿色
20	+		模拟量输入 0（温度） 0 … 30 mA2), 120 Ω
21	-
22	+		模拟量输入 1（压力） 0 … 30 mA2), 120 Ω
23	-
24			接地
25			接地
地线			接地
地线			接地	屏蔽方式

¹⁾ 这是 SITRANS SL 的*大功耗

²⁾ 这些是*大输入值

³⁾ 这些是*大输出值

⁴⁾ 注意事项：
"Normal operation”（正常运行）代表分析仪的正常运行。将该系统连接到电压源，并且正常运行；没有产生错误消息或显示。
“Normal under power”（带电正常运行）指继电器处于上述正常运行状态。报警信号的继电器触点闭合。

⁵⁾ 我们建议不要通过探测器单元内的以太网终端电缆进行以太网连接。相反，应通过可用于探测器单元的传感器电缆连接套件进行以太网连接。

数字量输出和模拟量输出举例

注意

请注意可能需要一个外部隔离电源!

数字量输出 0 举例

模拟量输出 0 的示例

接收器侧的传感器电缆接线盒（ATEX 型）

端子盒中的端子排		功能	色码
1	+	24 V DC 电源 用于变送器单元	红色
2	-		蓝色
3	Com +	与变送器通讯	粉色
4	Com -		灰色
5	Sync +	与变送器同步	白色
6	Sync -		棕色
7	NC	未用	-
8	Tx+	以太网	灰色/粉红
9	Tx-		红色/蓝色
10	Rx+		黑色
11	Rx-		紫色
PE 端子	-	接地	绿色
PE 端子		接地	黄色
轴端		接地	屏蔽方式

西门子销售热线;1376150920 罗经理（微信同号） QQ：1985288127