MANUALE D’ISTRUZIONE MODELLO 200E ANALIZZATORE DI OSSIDI D’AZOTO © TELEDYNE INSTRUMENTS ADVANCED POLLUTION INSTRUMENTATION DIVISION (T-API) 6565 NANCY RIDGE DRIVE SAN DIEGO, CA 92121-2251 PROJECT AUTOMATION S.p.A. Viale Elvezia 42 20052 MONZA (MI) TEL: WEB SITE: Copyright 2001 T-API Inc. Copyright 2003 Project Automation S.p.A. 039 28061 www.projectautomation.it 044100102 REV. A MARZO 2003 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A AVVERTENZE DI SICUREZZA In questo manuale abbiamo inserito avvertenze di sicurezza molto importanti, utili per voi e per tutti gli altri. Vi raccomandiamo di leggerle con la massima attenzione. Un’avvertenza di sicurezza vi segnala i pericoli potenziali che potrebbero causare lesioni a voi o ad altri. Ad ogni avvertenza è associate un simbolo che evidenzia un problema di sicurezza: AVVERTIMENTO/AMMONIMENTO DI CARATTERE GENERALE: Fare riferimento alle istruzioni per i dettagli sul pericolo specifico. ATTENZIONE: Avvertimento di superficie ad alta temperatura ATTENZIONE: Pericolo di scossa elettrica Simbolo di intervento tecnico: Tutte le operazioni contrassegnate con questo simbolo devono essere eseguite solo da personale di assistenza tecnica qualificato. ATTENZIONE L’analizzatore deve essere utilizzato solo per gli impieghi e con le modalità descritte in questo manuale. Un impiego dell’analizzatore diverso da quello per cui è stato progettato, potrebbe causare un funzionamento anomalo con possibili situazioni di pericolosità. Questo analizzatore è previsto per il solo uso interno e ad una altitudine massima di 2000 m (6500 ft) ii Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A INDICE DEI CONTENUTI AVVERTENZE DI SICUREZZA........................................................................... ii 1. DOCUMENTAZIONE DI M200E .................................................................. 1 1.1. 1.2. 1.3. 2. CARATTERISTICHE TECNICHE, OMOLOGAZIONI EPA, GARANZIA ............. 5 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 3. Documentazione disponibile..............................................................................1 Struttura del manuale......................................................................................1 Come usare il manuale ....................................................................................3 Caratteristiche tecniche....................................................................................5 Condizioni di omologazione EPA ........................................................................6 Conformità con la marcatura CE ........................................................................7 Garanzia ........................................................................................................7 PER INIZIARE .......................................................................................... 9 3.1. Apertura dell’imballo e configurazione iniziale......................................................9 3.2. Layout di M200E ........................................................................................... 11 3.3. Connessioni pneumatiche ............................................................................... 13 3.3.1. Definizione di Span Gas ........................................................................... 14 3.3.2. Definizione di Zero Gas ............................................................................ 15 3.4. Connessioni elettriche .................................................................................... 17 3.4.1. Connessione dell’alimentazione ................................................................. 17 3.4.2. Connessioni delle uscite analogiche ........................................................... 17 3.4.3. Connessione Ethernet e Configurazione...................................................... 20 3.5. Operazioni iniziali .......................................................................................... 20 3.5.1. Avviamento............................................................................................ 20 3.5.2. Preriscaldamento .................................................................................... 21 3.5.3. Messaggi di avvertimento......................................................................... 21 3.5.4. Controlli funzionali .................................................................................. 23 3.6. Prima calibrazione ......................................................................................... 26 3.6.1. Procedura di calibrazione base .................................................................. 26 3.6.2. Interferenze nelle misurazioni NOX............................................................ 27 4. DOMANDE RICORRENTI E GLOSSARIO ................................................... 29 4.1. 4.2. 5. DOMANDE RICORRENTI ................................................................................. 29 Glossario ..................................................................................................... 30 HARDWARE E SOFTWARE OPZIONALI .................................................... 33 5.1. Pompe esterne (Opzione 10)........................................................................... 33 5.2. Kit di montaggio a rack (Opzione 20-23) .......................................................... 33 5.3. Uscite analogiche in loop di corrente (Opzione 41) ............................................. 33 5.4. Kit Filtro a particelle (Opzione 42A) ................................................................. 34 5.5. Opzioni per valvole di calibrazione ................................................................... 34 5.5.1. Valvole di Zero/Span (Opzione 50) ............................................................ 34 5.5.2. Internal Zero/Span (IZS) (Opzione 51) ...................................................... 35 5.5.3. Tubi di permeazione (Opzioni 53 & 55) ...................................................... 36 5.6. Scrubber e Materiali di consumo...................................................................... 37 5.6.1. Scrubber a carbone (Opzione 64A) ............................................................ 37 5.6.2. Kit di ricambio carbone (codice 00596) ...................................................... 37 5.6.3. Zero Air Scrubber (Opzione 64B)............................................................... 37 5.6.4. Kit di manutenzione per Zero Air Scrubber (Opzione 43)............................... 37 5.6.5. Kit consumabili per M200E (Opzione 42) .................................................... 38 iii Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 5.6.6. Kit di parti di scorta per M200E (Opzione 43).............................................. 38 5.7. Opzioni di comunicazione ............................................................................... 38 5.7.1. Cavi RS232 per Modem (Opzioni 60 e 60A) ............................................... 38 5.7.2. Multidrop RS-232 (Opzione 62)................................................................. 38 5.7.3. Ethernet (Opzione 63) ............................................................................. 38 5.8. Condizionatori per Gas Campione (Opzioni 86 & 88)........................................... 39 5.9. Manuale su CD (codice 044100200)................................................................. 40 5.10. Estensione Garanzia (Opzioni 92 & 93) ............................................................ 40 6. ISTRUZIONI OPERATIVE ........................................................................ 41 6.1. Panoramica dei modi operativi ........................................................................ 41 6.2. Modo Sample ............................................................................................... 42 6.2.1. Funzioni di Test ...................................................................................... 42 6.2.2. Messaggi di avvertenza ........................................................................... 44 6.2.3. Funzioni di calibrazione............................................................................ 44 6.3. Modo Calibrazione......................................................................................... 45 6.4. Modo Setup ................................................................................................. 45 6.4.1. Password (PASS) .................................................................................... 45 6.4.2. Informazioni di configurazione (CFG) ......................................................... 47 6.4.3. Clock (CLK) ........................................................................................... 47 6.5. Setup – Configurazione del Range (RNGE) ........................................................ 48 6.5.1. Gamme fisiche e di uscita analogica .......................................................... 49 6.5.2. Modi di range per report .......................................................................... 49 6.5.3. Modo Single Range (SNGL) ...................................................................... 50 6.5.4. Modo Independent Range (IND)................................................................ 50 6.5.5. Modo Auto Range (AUTO) ........................................................................ 52 6.5.6. Unità di misura di Range.......................................................................... 52 6.5.7. Rapporto di diluizione.............................................................................. 53 6.6. Setup – Variabili interne (VARS) ..................................................................... 55 6.7. Setup - Diagnostiche (DIAG) .......................................................................... 57 6.7.1. Signal I/O.............................................................................................. 58 6.7.2. Test a passi dell’uscita analogica............................................................... 59 6.7.3. Configurazione degli I/O analogici ............................................................. 60 6.7.3.1. Selezione del tipo di segnale Analog Output e del Range....................... 61 6.7.3.2. Modo Analog Output Calibration ......................................................... 62 6.7.3.3. Calibrazione manaule uscita analigica ................................................. 64 6.7.3.4. Regolazione dell’offset su uscita analogica ........................................... 65 6.7.3.5. Regolazione dell’uscita in Current Loop .............................................. 66 6.7.3.6. Calibrazione AIN .............................................................................. 68 6.7.4. Uscita del canale di test ........................................................................... 68 6.7.5. Test dell’ottica........................................................................................ 70 6.7.6. Test elettrico.......................................................................................... 70 6.7.7. Forzatura del Generatore di Ozono ............................................................ 71 6.7.8. Calibrazione del flusso ............................................................................. 72 6.8. Ingressi e Uscite digitali ................................................................................. 72 6.8.1. Uscite di stato ........................................................................................ 72 6.8.2. Ingressi di controllo ................................................................................ 73 6.9. Setup – Porte di comunicazione (COMM) .......................................................... 74 6.9.1. Identificativo dell’analizzatore................................................................... 75 6.9.2. Configurazione di default della porta COM .................................................. 75 6.9.3. ConnessionI del cavo per la porta COM ...................................................... 76 6.9.4. Configurazione di COM2.......................................................................... 76 6.9.5. Comunicazione DTE e DCE ....................................................................... 77 6.9.6. Modi di comunicazione per la porta COM .................................................... 77 6.9.7. Velocità in baud rate per le porte COM....................................................... 80 6.9.8. Test sulle porte COM ............................................................................... 80 6.9.9. Configurazione della porta Ethernet........................................................... 81 iv Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 6.9.10. Configurazione della modalità Hessen ........................................................ 84 6.10. Setup - Data Acquisition System (DAS) ............................................................ 85 6.10.1. Struttura di iDAS .................................................................................... 86 6.10.1.1. I canali iDAS ................................................................................... 86 6.10.1.2. Parametri iDAS ................................................................................ 87 6.10.1.3. Eventi di trigger di iDAS .................................................................... 88 6.10.2. Configurazione di iDAS ............................................................................ 89 6.10.2.1. Configurazione di default iDAS su M200E............................................. 89 6.10.2.2. Visualizzazione delle impostazioni e dei dati IDAS ................................. 91 6.10.2.3. Modifica dei canali dati iDAS .............................................................. 92 6.10.2.4. Eventi di Trigger .............................................................................. 93 6.10.2.5. Modifica dei parametri iDAS............................................................... 94 6.10.2.6. Sample Period e Report Period ........................................................... 95 6.10.2.7. Numero di Record ............................................................................ 97 6.10.2.8. Funzione Report su RS-232 ............................................................... 98 6.10.2.9. Report compatto .............................................................................. 99 6.10.2.10. Data di inizio ................................................................................... 99 6.10.2.11. Disabilitazione/Abilitazione dei canali dati ............................................ 99 6.10.2.12. Funzione HOLDOFF......................................................................... 100 6.10.3. Configurazione remota di iDAS................................................................ 101 6.11. Funzionamento remoto dell’analizzatore ......................................................... 102 6.11.1. Funzionamento base ............................................................................. 102 6.11.1.1. Modalità operative di terminale ........................................................ 102 6.11.1.2. Comandi di Help in Modo Terminale .................................................. 103 6.11.1.3. Sintassi dei comandi....................................................................... 103 6.11.1.4. Tipi di dati .................................................................................... 104 6.11.2. Segnalazione di stato ............................................................................ 105 6.11.3. Accesso remoto da Modem ..................................................................... 105 6.11.4. Sicurezza con Password sulla porta COM .................................................. 106 6.11.5. Programma di controllo remoto APICOM................................................... 107 6.11.6. Documentazione aggiuntiva per la comunicazione...................................... 108 7. PROCEDURE DI CALIBRAZIONE............................................................ 109 7.1. Preparazione alla calibrazione ....................................................................... 109 7.1.1. Apparati, Sorgenti e consumabili richiesti ................................................. 109 7.1.2. Zero Air............................................................................................... 109 7.1.3. Span Gas standard................................................................................ 109 7.1.4. Tubi di permeazione NO2 ....................................................................... 110 7.1.5. Tracciabilità del gas di calibrazione .......................................................... 110 7.1.6. Dispositivi registrazione dati ................................................................... 110 7.1.7. Efficienza della conversione NO2 ............................................................. 110 7.2. Calibrazione manuale................................................................................... 112 7.2.1. Collegamento dei gas Zero Air e Span all’analizzatore ................................ 113 7.2.2. Concentrazioni di Span Gas NO e NOX ..................................................... 113 7.2.3. Calibrazione Zero/Span.......................................................................... 114 7.3. Controlli di calibrazione ................................................................................ 115 7.4. Calibrazione con valvole Zero/Span ............................................................... 115 7.5. Calibrazione con l’opzione IZS....................................................................... 117 7.6. Controllo calibrazione con valvole IZS o Zero/Span .......................................... 119 7.7. Calibrazione con Range Independent o AUTO .................................................. 120 7.7.1. Calibrazione in modo AUTO Range........................................................... 120 7.7.2. Modo Independent Range....................................................................... 121 7.7.3. Calibrazione con chiusura dei contatti da remoto ....................................... 121 7.8. Calibrazionme automatica (AutoCal) .............................................................. 122 7.9. Analisi della qualità della calibrazione............................................................. 124 8. CALIBRAZIONE CON PROTOCOLLO EPA ................................................ 127 v Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 8.1. Equipaggiamento per la calibrazione .............................................................. 8.2. Gas Phase Titration (GPT) ............................................................................ 8.2.1. Principo di funzionamento di GPT ............................................................ 8.2.2. Procedura per il controllo del calibratore GPT ............................................ 8.2.3. Esempio di calcolo di GPT ...................................................................... 8.3. Procedura di calibrazione Multipoint ............................................................... 8.3.1. Calibrazione dello Zero ......................................................................... 8.3.2. Calibrazione dello Span ......................................................................... 8.3.3. Calibrazione NO2 GPT ........................................................................... 8.4. Frequenza di calibrazione ............................................................................. 8.5. Altre procedure di assicurazione qualità.......................................................... 8.6. Riassunto dei controlli di assicurazione qualità ................................................ 8.7. Controlli veloci di calibrazione ....................................................................... 8.7.1. Procedure per il controllo Zero/Span........................................................ 8.7.2. Controllo della precisione ....................................................................... 8.7.3. Procedura per il controllo della precisione................................................. 8.8. Certificazione degli standard operativi ............................................................ 8.8.1. Procedura di certificazione degli standard operativi .................................... 8.8.1.1. Altri metodi per determinare la tracciabilità ....................................... 8.9. Riferimenti................................................................................................. 9. 127 129 129 129 131 132 133 133 134 135 135 137 137 138 138 138 138 139 139 139 MANUTENZIONE DELLO STRUMENTO.................................................... 141 9.1. Piano di manutenzione................................................................................. 9.2. Diagnostica preventiva ................................................................................ 9.3. Procedure di manutenzione .......................................................................... 9.3.1. Sostituzione del filtro di articolato del campione ........................................ 9.3.2. Sostituzione del filtro a particolato dell’essicatore O3 ................................. 9.3.3. Sostituzione del chimico del filtro Ozono .................................................. 9.3.4. Ricondizionamento della pompa campione esterna .................................... 9.3.5. Sostituzione dei filtri polvere della pompa e IZS ........................................ 9.3.6. Sostituzione del tubo di permeazione IZS................................................. 9.3.7. Sostituzione dello Zero Air Scrubber esterno............................................. 9.3.8. Sostituzione convertitore NO2 ................................................................ 9.3.9. Pulizia della cella di reazione .................................................................. 9.3.10. Pulizia o sostituzione degli Orifizi Critici di Flusso....................................... 9.3.11. Controllo per perdite di luce ................................................................... 141 143 144 144 145 146 147 148 148 149 150 151 153 154 10. TEORIA DI FUNZIONAMENTO ............................................................... 155 10.1. Principio di Misura ....................................................................................... 10.1.1. Chemiluminescenza .............................................................................. 10.1.2. Determinazione di NOX e NO2 ................................................................ 10.1.3. Rilevazione a Chemiluminescenza. .......................................................... 10.1.3.1. Tubo Fotomoltiplicatore .................................................................. 10.1.3.2. Filtro Ottico................................................................................... 10.1.4. Auto Zero ............................................................................................ 10.1.5. Interferenze sulla misurazione ................................................................ 10.1.5.1. Interferenza diretta........................................................................ 10.1.5.2. Estinzione da Terzi Corpi................................................................. 10.1.5.3. Perdite di luce ............................................................................... 10.2. Funzionamento Pneumatico .......................................................................... 10.2.1. Collettore di scarico e pompa ................................................................. 10.2.2. Flusso del Gas Campione ....................................................................... 10.2.3. Filtro Campione a particolato .................................................................. 10.2.4. Flusso dell’aria del gas ozono ................................................................. 10.2.5. Generatore O3 ..................................................................................... ® 10.2.6. Essicatore Perma Pure ........................................................................ vi 155 155 156 157 157 158 158 159 159 159 161 161 161 162 163 163 164 165 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 10.2.7. Filtro aria di alimentazione ozono ............................................................ 166 10.2.8. Scrubber su Ozono................................................................................ 166 10.2.9. Controllo portata – Orifizi di flusso critico ................................................. 167 10.2.10. Sensori pneumatici ............................................................................... 170 10.2.10.1. Sensore della Pressione Campione.................................................... 170 10.2.10.2. Sensore della pressione di vuoto ...................................................... 170 10.2.10.3. Sensore di portata dell’aria rifornimento per O3.................................. 170 10.3. Funzionamento dell’elettronica ...................................................................... 171 10.3.1. CPU .................................................................................................... 172 10.3.1.1. Disk On Chip ................................................................................. 173 10.3.1.2. Flash Chip..................................................................................... 173 10.3.2. Modulo Sensore, Cella di Reazione e PMT ................................................. 173 10.3.2.1. Circuito di riscaldamento della Cella di Reazione ................................. 173 10.3.2.2. Tubo Foto-Moltiplicatore (PMT)......................................................... 173 10.3.2.3. Sistema di raffreddamento del modulo PMT ....................................... 174 10.3.2.4. Scheda di controllo TEC .................................................................. 175 10.3.2.5. Preamplificatore PMT ...................................................................... 175 10.3.3. Scheda sensore pneumatico ................................................................... 176 10.3.4. Scheda Relè ......................................................................................... 177 10.3.4.1. Controllo Riscaldatore ..................................................................... 177 10.3.4.2. Controllo valvole ............................................................................ 177 10.3.4.3. LED di stato .................................................................................. 177 10.3.5. Motherboard ........................................................................................ 178 10.3.5.1. Conversione A/D ............................................................................ 178 10.3.5.2. Ingressi sensori ............................................................................. 178 10.3.5.3. Interfaccia Termistore..................................................................... 179 10.3.5.4. Uscite analogiche ........................................................................... 179 10.3.5.5. I/O digitali esterni .......................................................................... 180 10.3.5.6. Bus dati I2C .................................................................................. 180 10.3.5.7. Circuito di avviamento .................................................................... 180 10.3.6. Alimentazione/ Interruttore automatico.................................................... 180 10.3.7. Interfaccia di comunicazione................................................................... 181 10.3.7.1. Pannello frontale ............................................................................ 182 10.3.7.2. Display ......................................................................................... 182 10.3.7.3. Tastiera ........................................................................................ 183 10.3.7.4. LED di stato sul pannello frontale ..................................................... 183 10.3.7.5. Interfaccia Tastiera/Display ............................................................. 183 10.4. Funzionamento del Software......................................................................... 184 10.4.1. Filtro adattativo .................................................................................... 184 10.4.2. Calibrazione – slope e offset ................................................................... 185 10.4.3. Compensazione Temperature/Pressure (TPC) ............................................ 185 10.4.3.1. Compensazione efficienza Convertitore NO2....................................... 186 10.4.4. Sistema di acquisizione dati interno (iDAS) ............................................... 187 11. RICERCA GUASTI E RIPARAZIONE........................................................ 189 11.1. Ricerca guasti ............................................................................................. 189 11.1.1. Messaggi d’avvertimento........................................................................ 190 11.1.2. Diagnosi guasti con le Funzioni di Test ..................................................... 190 11.1.3. Utilizzo della funzione Signal I/O per la diagnostica.................................... 191 11.1.4. LED di stato ......................................................................................... 192 11.1.4.1. Indicatore di stato della Motherboard (Watchdog) ............................... 192 11.1.4.2. Indicatore di stato della CPU............................................................ 193 11.1.4.3. LED di stato della scheda Relé ......................................................... 193 11.2. Problemi nel flusso Gas ................................................................................ 195 11.2.1. Problemi di flusso nullo o basso .............................................................. 196 11.2.1.1. Il flusso campione è nullo o basso .................................................... 196 11.2.1.2. Flusso ozono nullo o basso .............................................................. 197 vii Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 11.2.2. Flusso elevato ...................................................................................... 11.2.3. Flusso campione nullo o basso con l'analizzatore che indica flusso corretto.... 11.3. Problemi di Calibrazione............................................................................... 11.3.1. Concentrazioni Negative ........................................................................ 11.3.2. Nessuna risposta .................................................................................. 11.3.3. Zero e flusso instabili ............................................................................ 11.3.4. Impossibilità di eseguire lo Span – Mancanza del tasto SPAN ...................... 11.3.5. Impossibilità di eseguire lo Zero - Mancanza del tasto ZERO ....................... 11.3.6. Risposta non lineare.............................................................................. 11.3.7. Discrepanza fra uscita analogica e display ................................................ 11.3.8. Discrepanza fra NO e pendenze di NOx .................................................... 11.4. Altri problemi di prestazione ......................................................................... 11.4.1. Rumore eccessivo ................................................................................. 11.4.2. Risposta lenta ...................................................................................... 11.4.3. Messaggi di avvertimenti in Auto-zero ..................................................... 11.5. Verifica dei Sottosistemi............................................................................... 11.5.1. Semplice controllo delle perdite di vuoto e della pompa .............................. 11.5.2. Controllo dettagliato della perdite di pressione .......................................... 11.5.3. Esecuzione del controllo del flusso campione ............................................ 11.5.4. Configurazione dell’alimentazione in AC ................................................... 11.5.5. Alimentatori in DC ................................................................................ 11.5.6. Bus I2C............................................................................................... 11.5.7. Interfaccia Tastiera/Display.................................................................... 11.5.8. Scheda Relè......................................................................................... 11.5.9. Motherboard ........................................................................................ 11.5.9.1. Funzioni A/D ................................................................................. 11.5.9.2. Tensioni di uscita analogica ............................................................. 11.5.9.3. Uscite di stato ............................................................................... 11.5.9.4. Controllo degli Input ...................................................................... 11.5.10. CPU .................................................................................................... 11.5.11. Comunicazione in RS-232 ...................................................................... 11.5.11.1. Ricerca guasti generale su RS-232 ................................................... 11.5.11.2. Funzionamento con terminale o modem ............................................ 11.5.12. Sensore PMT ........................................................................................ 11.5.13. Scheda Preamplificatore PMT.................................................................. 11.5.14. Alimentatore Alta tensione - HVPS .......................................................... 11.5.15. Gruppo sensore Pneumatico ................................................................... 11.5.15.1. Pressione nella cella di reazione. ..................................................... 11.5.15.2. Pressione del Campione .................................................................. 11.5.15.3. Flusso ozono ................................................................................. 11.5.16. Convertitore NO2.................................................................................. 11.5.17. Generatore ozono ................................................................................. 11.5.18. Opzione IZS......................................................................................... 11.5.19. Temperatura interna ............................................................................. 11.5.20. Temperatura PMT ................................................................................. 11.6. Procedure di riparazione .............................................................................. 11.6.1. Sostituzione del Disk-On-Chip ................................................................ 11.6.2. Sostituzione o aggiornamento della Flash EEPROM..................................... 11.6.3. Sostituzione del Generatore Ozono.......................................................... 11.6.4. Sostituzione dell'essiccatore ozono e campione ......................................... 11.6.5. Calibrazione Hardware del Sensore PMT ................................................... 11.6.6. Sostituzione di PMT, HVPS o TEC ............................................................ 11.7. Assistenza tecnica....................................................................................... viii 198 198 199 199 199 200 200 201 201 202 202 203 203 203 203 205 205 205 206 206 207 208 208 208 209 209 209 210 210 210 211 211 211 212 212 212 213 213 213 214 214 215 216 216 217 218 218 218 219 219 220 221 224 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Indice degli Allegati ix Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Indice delle Figure Figura 3-1: Posizione delle viti per il trasporto e della spina di configurazione della tensione di alimentazione .......................................................................................... 10 Figura 3-2: Layout di M200E........................................................................................ 11 Figura 3-3: Pannello posteriore di M200E ...................................................................... 12 Figura 3-4: Pannello frontale di M200E.......................................................................... 12 Figura 3-5: Connessioni pneumatiche base per unità senza opzioni valvola......................... 14 Figura 3-6: Connessioni pneumatiche per unità con le opzioni valvola................................ 16 Figura 3-7: Connettore Analog Out ............................................................................... 17 Figura 3-8: Connettore Status ..................................................................................... 18 Figura 3-9: Connettore per ingressi di controllo .............................................................. 19 Figura 3-10: Display del pannello frontale durante la sequenza di avviamento .................... 21 Figura 3-11: Schema pneumatico di M200E nella configurazione standard.......................... 24 Figura 3-12: Schema pneumatico di M200E con le opzioni installate .................................. 25 Figura 5-1: Opzione di corrent loop installata sulla Motherboard ....................................... 34 Figura 5-2: Scheda Ethernet per M200E e pannello posteriore con la scheda montata .......... 39 Figura 6-1: Connettore Analog Out ............................................................................... 48 Figura 6-2: Configurazione per la calibrazione delle uscite analogiche ................................ 64 Figura 6-3: Configurazione per la calibrazione delle uscite in corrente................................ 67 Figura 6-4: Connettore di uscita Status ......................................................................... 73 Figura 6-5: Ingressi di controlo con alimentazione 5V interna ed esterna ........................... 74 Figura 6-6: Interfaccia grafica APICOM per la configurazione di iDAS ........................................ 101 Figura 6-7: Configurazione di iDAS tramite un programma di emulazione terminale........................ 102 Figura 6-8: Interfacci del programma di controllo remoto APICOM ............................................ 107 Figura 7-1: Collegamento della sorgente gas per determinare l’efficienza di conversione NO2........... 111 Figura 7-2: Collegamenti per la calibrazione manuale senza l’opzione Z/S valve o IZS ....... 113 Figura 7-3: Connessioni pneumatiche per il controllo calibrazione manuale con IZS ........... 117 Figura 7-4: Collegamenti per controllo calibrazione manuale con opzioni Z/S o IZS............ 119 Figura 8-1: Sistema di calibrazione GPT ...................................................................... 133 Figura 9-1: Assieme filtro particolato del campione ....................................................... 144 Figura 9-2: Filtro a particolato sull’essicatore aria di alimentazione O3 ....................................... 145 Figura 9-3: Filtro Ozono p/n 04419 ................................................................................. 146 Figura 9-4: Guppo Zero Air Scrubber............................................................................... 150 Figura 9-5: Gruppo Convertitore NO2 .............................................................................. 151 Figura 9-6: Gruppo Cella di Reazione .............................................................................. 152 Figura 9-7: Assieme Orifizio di Flusso Critico ..................................................................... 153 Figura 10-1: Spettro della sensibilità di M200E ................................................................... 156 Figura 10-2: Principio di Conversione NO2........................................................................ 157 Figura 10-3: Cella di reazione con tubo PMT ....................................................................... 158 Figura 10-4: Cella di reazione durante il ciclo di AutoZero ...................................................... 159 Figura 10-5: Gruppo Pompa esterna ............................................................................... 162 Figura 10-6: Principio del generatore di ozono ................................................................... 164 Figura 10-7: Processo di asciugatura con membrane semi-impermeabile.......................... 165 Figura 10-8: Essicatore Perma Pure® di M200E ................................................................. 166 Figura 10-9: Posizione degli elementi per controllo di flusso ................................................... 168 Figura 10-10: Gruppo di controllo flusso e Orifizio di flusso critico ............................................ 168 Figura 10-11: Schema a blocchi dell’elettronica di M200E...................................................... 171 Figura 10-12: M200E CPU Board Annotated ..................................................................... 172 Figura 10-13: Schema funzionale di base del modulo PMT .............................................. 174 Figura 10-14: Schema a blocchi del Preamplificatore PMT ............................................... 176 Figura 10-15: Schema a blocchi distribuzione alimentazione ........................................... 181 Figura 10-16: Schema a blocchi dell'Interfaccia di comunicazione di M200E ...................... 182 Figura 10-17: Schema a blocchi dell'interfaccia display e tastiera..................................... 184 Figura 10-18: Schema del funzionamento base del software ........................................... 185 x Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura 11-1: Vista e cancellazione dei messaggi d’avvertimento............................................... 190 11-2: Passaggio tra le funzioni con Signal I/O ..................................................... 192 11-3: Indicatore di stato Watchdog sulla Motherboard .................................................. 193 11-4: Layout della scheda Relé ............................................................................. 194 11-5: Gruppo sensore Pressione/Flusso ............................................................. 214 11-6: Layout della scheda preamplificatore......................................................... 221 11-7: Gruppo sensore di M200E........................................................................ 222 xi Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Indice delle Tabelle Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella Tabella 2-1: Caratteristiche tecniche del Modello 200E ..................................................... 5 3-1: Nomi dei connettori di entrata/uscita .................................................................. 13 3-2: Assegnazione dei pin di Analog Output ............................................................... 18 3-3: Segnali di uscita di stato ........................................................................... 18 3-4: Segnali di ingresso di controllo ................................................................... 19 3-5: Pannello frontale durante il preriscaldamento........................................................ 21 3-6: Messaggi d’avvertimento possibili all’avviamento .......................................... 22 5-1: Stati di IZS o valvola Z/S ................................................................................ 35 5-2: Opzioni di sorgente di permeazione disponibili .............................................. 36 5-3: Contentuto del Kit di manutenzione di Zero Air Scrubber .......................................... 37 5-4: Opzioni per sistemi di essiccazione e rimozione NH3 .............................................. 39 6-1: Modi operativi dell’analizzatore......................................................................... 41 6-2: Funzioni di test definite .................................................................................. 43 6-3: Elenco dei messaggi d’avvertimento - revisione C.4................................................ 44 6-4: Livelli di Password ....................................................................................... 45 6-5: Nomi delle variabili (VARS) - Revisione C.4.......................................................... 55 6-6: Funzioni diagnostiche di M200E (DIAG) .............................................................. 57 6-7: DIAG – Funzioni Analog I/O ............................................................................ 60 6-8: Gamme della tensione dell’uscita analogica .................................................. 60 6-9: Range di Current Loop su uscita analogica .......................................................... 61 6-10: Assegnazione pin sull’uscita Analog................................................................. 61 6-11: Tolleranze di tensione per la calibrazione dell’uscita analogica ................................. 64 6-12: Calibrazione dell’uscita in Current Loop mediante resistenza ................................... 68 6-13: Parametri di test disponibili per l’uscita analogica A4 ............................................. 69 6-14: Assegnazione di pin sull’uscita Status ........................................................ 73 6-15: Assegnazione pin di ingresso controllo ....................................................... 74 6-16:Assegnazione pin DB-9 per COM1 e COM2................................................... 77 6-17: Modi di comunicazione della porta COM............................................................ 78 6-18: Indicatori di stato Ethernet ........................................................................ 81 6-19: Indicazioni del LED di stato sul pannello frontale per iDAS ...................................... 85 6-20: Proprietà del canale dati iDAS........................................................................ 87 6-21: Funzioni dei parametri dati iDAS ..................................................................... 88 6-22: Configurazione iDAS di default di M200E, Revisione C.7. ....................................... 90 6-23: Comandi Software in Modo Terminale ............................................................ 103 6-24: Tipi di comando ....................................................................................... 104 6-25: Documenti per Interfaccia seriale .................................................................. 108 7-1: Stati dell’opzione valvola IZS con CAL_ON_NO2 attivata ....................................... 117 7-2: Modi di AutoCal......................................................................................... 122 7-3: Parametri di impostazione attributi di AutoCal ..................................................... 122 7-4: Esempio di sequenza di Auto-Cal.................................................................... 123 7-5: Valutazione della qualità dei dati di calibrazione .................................................. 125 8-1: Matrice delle attività per equipaggiamento di calibrazione e sorgenti EPA .................... 128 8-2: Matrice delle attività per la procedura di calibrazione ................................... 128 8-3: Definizione di Livello 1 e Livello 2 per le verifiche di Zero e Span .............................. 136 8-4: Matrice delle attività per la qualità dei dati .......................................................... 137 9-1: Programma della manutenzione preventiva per M200E.......................................... 141 9-2: Uso predittivo delle funzioni di Test ........................................................... 143 10-1: Elenco degli interferenti ............................................................................. 160 10-2: Fasi dei cicli valvola in M200E...................................................................... 163 10-3: Portate di Gas in M200E ............................................................................ 169 10-4: LED di stato sul pannello frontale............................................................. 183 11-1: Funzioni di test – Possibili cause per valori fuori range ......................................... 191 11-2: LED di stato della scheda relé ...................................................................... 195 11-3: Punti di Test in DC e codice a colori del cablaggio....................................... 207 xii Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Tabella Tabella Tabella Tabella 11-4: 11-5: 11-6: 11-7: Tensione DC accettabile ......................................................................... 207 Dispositivi di controllo della scheda relé ................................................... 209 Funzione di test sull’uscita analogica – Valori nominali................................ 209 Controllo delle uscite di stato.................................................................. 210 xiii Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 1. DOCUMENTAZIONE DI M200E 1.1. Documentazione disponibile T-API vi ringrazia per avere scelto l’Analizzatore di ossidi d’azoto Modello 200E. La documentazione per questo strumento è disponibile in diversi formati: A stampa, codice 044100100 In formato elettronico su CD-ROM, codice 044100200 Il manuale elettronico è nel formato di Adobe Systems Inc. “Portable Document Format”. Il software PDF reader può essere scaricato da internet, www.adobe.com. La versione elettronica del manuale presenta diversi vantaggi: Funzionalità di ricerca di parole chiave e frasi. Figure e Tabelle sono collegate in modo che facendo clic sul numero della Figura verrà visualizzato il grafico relativo o aprire il sito web. Alla sinistra del testo compare l’elenco di Capitoli e Sezioni Le voci dell’indice sono collegate alla relativa pagina nel manuale. Possibilità di stampare sezioni (o tutto) del manuale. Documentazione aggiuntiva per L’Analizzatore di Ossidi d’Azoto Modello 200E è disponibile presso il sito web di T-API http://www.teledyne-api.com/manuals. APIcom Software Manual p/n 03945 Multidrop Manual p/n 02179 DAS Manual p/n 02837 Documentazione di Ethernet configuration, p/n 04324 Altra documentazione può essere aggiunta in futuro nel sito web. 1.2. Struttura del manuale 1.0 Indice dei Contenuti Riassume i contenuti del manuale seguendo l’ordine in cui le informazioni vengono presentate. Permette una buona visione d’insieme degli argomenti trattati nel manuale. Sono inclusi anche un indice delle Tabelle e uno delle Figure. Nella versione elettronica del manuale, facendo clic su una determinata voce in una di queste tabelle, porta immediatamente alla sezione desiderata. 1 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 2.0 Caratteristiche tecniche e garanzia Questa sezione contiene l’elenco delle caratteristiche tecniche dell’analizzatore, una descrizione delle condizioni e della configurazione con cui è stata ottenuta l’omologazione EPA e le note di garanzia di Project. 3.0 Per iniziare Un insieme conciso di istruzioni per disimballare l’analizzatore, installarlo e avviarlo la prima volta. 4.0 Domande Ricorrenti e Glossario Risposte alle domande più frequenti sul funzionamento dell’analizzatore; contiene anche un glossario degli acronimi e dei termini tecnici. 5.0 Hardware & Software opzionali Una descrizione delle varie opzioni disponibili che aggiungono delle funzionalità all’analizzatore. 6.0 Istruzioni operative Questa sezione include le istruzioni dettagliate per il funzionamento dell’analizzatore. 7.0 Procedure di calibrazione Informazioni generali e istruzioni dettagliate per la calibrazione dell’analizzatore. 8.0 Calibrazione con Protocollo EPA Informazioni specifiche relative ai requisiti di calibrazione per gli analizzatori usati nelle applicazioni di monitoraggio EPA. 9.0 Manutenzione Descrizione delle procedure di manutenzione preventiva da eseguire con regolarità sullo strumento per mantenerlo al massimo delle condizioni operative. Questa sezione comprende anche delle informazioni sull’uso di iDAS, utile per anticipare possibili guasti ai componenti prima che si verifichino. 10.0 Teoria di funzionamento Una discussione approfondita dei vari principi operativi con cui l’analizzatore opera, oltre che una descrizione di come i vari sottosistemi di elettronica, meccanica e pneumatica dello strumento funzionano e interagiscono fra loro. Un’attenta lettura di questa sezione è utilissima per apprendere il funzionamento dello strumento. 11.0 Individuazione dei guasti e riparazione Questa sezione include dei suggerimenti e istruzioni per diagnosticare i problemi con lo strumento, come un rumore eccessivo o deriva. Include anche delle istruzioni sull’esecuzione di alcune semplici riparazioni ai principali sottosistemi dello strumento. 2 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Appendici Per renderne l’accesso più facile ed avere un aggiornamento migliore, alcune informazioni sono state separate e poste in una serie di appendici in coda al manuale, fra cui: alberi di menù del software per la specifica versione; messaggi d’avvertenza; definizioni di variabili iDAS & I/O Seriale; elenchi delle parti di ricambio; questionario per la riparazione; disegni di interconnessione e schemi elettrici e pneumatici dettagliati. 1.3. Come usare il manuale All’interno del manuale, le parole stampate in grassetto e maiuscolo come SETUP o ENTR rappresentano dei messaggi come compaiono sul display del pannello frontale dell’analizzatore. I diagrammi di flusso in questo manuale contengono le rappresentazioni tipiche del display dell’analizzatore durante i funzionamenti descritti. Queste rappresentazioni non sono necessariamente esatte e possono differire leggermente dalla visualizzazione reale sul display del vostro strumento. NOTA: Gli avvertimenti e le note particolari sono riportate in grassetto, centrate in cornice come questa nota. Le note di attenzione con i simboli speciali come questo possono comparire all’interno del manuale e indicano delle operazioni pericolose che richiedono personale tecnico addestrato o una particolare attenzione. 3 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A APPUNTI PER L’OPERATORE 4 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 2. CARATTERISTICHE TECNICHE, OMOLOGAZIONI EPA, GARANZIA 2.1. Caratteristiche tecniche Tabella 2-1: Caratteristiche tecniche del Modello 200E rANGE Min/Max (Uscita analogica fisica) Unità di misurazione Rumore di zero(1) Rumore di Span(1) Limite inferiore rivelabile(2) Deriva dello zero (24 ore) Deriva dello zero (7 giorni) Deriva di Span (7 giorni) Linearità Precisione Coefficiente di temperatura Coefficiente di tensione Tempo di ritardo(1) Tempo di salita/discesa(1) Velocità flusso campione Campo di temperatura Min: 0-50 ppb Max: 0-20 ppb ppb, ppm, µg/m3, mg/m3 (selezionabile dall’operatore) 0.2 ppb RMS < 0.5% della lettura sopra 50 ppb o 0.2 ppm, se maggiore 0.04 ppb < 0.5 ppb (a temperatura e tensione costanti) 1 ppb (a temperatura e tensione costanti) < 0.5% di fondo scala (a temperatura e tensione costanti) 1% del dondo scala 0.5% della lettura < 0.1 % per °C < 0.1 % per V 20 sec 95% in <60 sec 500 cm3/min. ± 10% 5 - 40°C operativa e in omologazione EPA Campo di umidità Dimensioni (AxLxP) Peso Alimentazione AC 0-95% RH, senza condensa 7" x 17" x 23.6" (18 cm x 43 cm x 61 cm) 40 lb (18 kg) 100V 50/60 Hz (3.25A), 115 V 60 Hz (3.0A), 220 – 240 V 50/60 Hz (2.5A) 100V 50/60 Hz (3.25A), 115 V 60 Hz (3.0A), 220 – 240 V 50/60 Hz (2.5A) Categoria di installazione (Over voltage Category) II Grado di inquinamento 2 4 Tutte le uscite:0.1 V, 1 V, 5 V o 10 V (selezionabile dall’operatore Tre uscite convertibili in loop isolato di corrente 4-20 mA. Tutti i range con 5% sotto/sopra il range 1 parte su 4096 della tensione a fondo scala selezionata 8 uscite di stato tramite opto-isolatori, 7 definite, 1 di riserva 6 ingressi di controllo, 4 definiti, 2 di riserva 1 RS-232; 1 RS-485 o RS-232 (configurabile) Baud Rate : 300 – 115200 (configurabile dall’operatore) USEPA: Reference Method Number RFNA 1194-099 CE: EN61326 (1997 w/A1: 98) Class A, FCC Part 15 Subpart B Section 15.107 Class A, ICES-003 Class A (ANSI C63.4 1992) & AS/NZS 3548 (w/A1 & A2; 97) Class A. Alimentazione, con pompa esterna Condizioni ambientali Uscite analogiche Range dell’uscita analogica Risoluzione uscita analogica Uscite di stato Ingressi di controllo I/O seriali Certificazioni (1) (2) Come definito da USEPA Definito da USEPA come due volte il livello di rumore sullo zero 5 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 2.2. Condizioni di omologazione EPA L’analizzatore di Ossidi d’Azoto Modello 200E è definito come Reference Method Number RFNA1194-099 (stessa definizione del modello M200A) per la norma 40 CFR Part 53, quando è fatto funzionare nelle seguenti condizioni: • Range: qualsiasi range di fondo scala da 0-0.05 a 0-1.0 ppm (parti per milione) • Temperatura ambiente da 5 a 40°C • Tensione di alimentazione di 105 – 125 o 200 – 240 VAC, 50/60 Hz • Equipaggiato con elemento di filtro PTFE nel gruppo filtro interno • Equipaggiato con filtro aria su alimentazione ozono Pompa di vuoto esterna con capacità di 10 in-Hg-A a 2 litri standard per minuto (slpm) o superiore. Impostazioni software: Dynamic span Dynamic zero Cal-on-NO2 Dilution factor Temp/Pressure compensation AutoCal Independent range Auto-range Converter efficiency OFF OFF OFF OFF ON ON o OFF ON o OFF ON o OFF Valori accettabili da 0.96 a 1.02 In queste condizioni, l’analizzatore può funzionare con o senza le opzioni seguenti: • Montaggio a rack con o senza slitte • Montaggio a rack per pompa esterna • Opzioni valvola Zero/Span • Condizionatore gas campione con permeazione tipo Nafion • Opzione Internal Zero/Span (IZS) con: • Tubo di permeazione NO2 - 0.4ppm a 0.7 litri per minuto; omologato/non omologato • Tubo di permeazione NO2 - 0.8ppm a 0.7 litri per minuto; omologato/non omologato In condizioni di omologazione, l’opzione IZS non può essere usata come sorgente di calibrazione. • Uscite analogiche isolate 4-20mA • Uscite di stato • Ingressi di controllo • Uscita RS-232 • Opzione di comunicazione Ethernet 6 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 2.3. Conformità con la marcatura CE Gli analizzatori di Ossidi d’Azoto Teledyne-Advanced Pollution Instrumentation M200E, M200EH e M200EM sono stati testati e trovati pienamente conformi a: EN61326 (1997 w/A1: 98) Class A, FCC Part 15 Subpart B Section 15.107 Class A, ICES003 Class A (ANSI C63.4 1992) & AS/NZS 3548 (w/A1 & A2; 97) Class A. Testati il 02-06 Gennaio 2003 presso CKC Laboratories, Inc., Report Number CE03-005. Gli analizzatori di Ossidi d’Azoto Teledyne-Advanced Pollution Instrumentation M200E, M200EH e M200EM sono stati testati e trovati pienamente conformi a: EN61010-1 (2001) Testati il 27-20 Gennaio 2003. 2.4. Garanzia Il presente manuale, tradotto in lingua italiana, ho lo scopo di semplificare la consultazione, da parte dell’operatore, delle procedure tecniche di utilizzo dell’analizzatore. Questa versione, tradotta in lingua italiana, non sostituisce il manuale originale che deve obbligatoriamente accompagnare lo strumento ed essere di riferimento ogniqualvolta ci sia un dubbio di interpretazione. Le condizioni di garanzia sono esclusivamente quelle previste dal contratto di fornitura Project Automation. 7 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Pagina lasciata intenzionalmente bianca 8 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 3. PER INIZIARE 3.1. Apertura dell’imballo e configurazione iniziale ATTENZIONE L’analizzatore M200E pesa circa 17 kg senza le opzioni installate. Per evitare danni, si consiglia che siano sempre due persone a sollevare e trasportare l’analizzatore. Verificare che non ci siano segni evidenti di danni esterni di spedizione. Nel caso, informare prima lo spedizioniere e quindi Project Automation. Incluso con l’analizzatore, viene fornita una stampa della caratterizzazione finale delle prestazioni eseguita sullo strumento in fabbrica. Questo documento, P/N 04307, costituisce un’importante garanzia di qualità e un documento di calibrazione dello strumento; va quindi conservato con gli altri documenti che certificano la qualità dello strumento. Rimuovere con attenzione il coperchio superiore dell’analizzatore e controllare eventuali danni interni di trasporto. Rimuovere la vite di fissaggio posta in alto al centro del pannello posteriore. Rimuovere le quattro viti che fissano il coperchio superiore dell’unità (quattro per lato). Sollevare il coperchio tenendolo diritto. ATTENZIONE Sui circuiti stampati PCA (Printed Circuit Assembly) sono presenti componenti sensibili a scariche elettrostatiche. Prima di manipolare queste piastre, toccare una parte in metallo del telaio per scaricare eventuali potenziali elettrostatici o indossare un braccialetto con messa a terra. Non scollegare mai le piastre PCA , i collegamenti di cablaggio o i sottoinsiemi elettronici mentre lo strumento è sotto tensione. Non installare l’apparato in modo da rendere difficoltoso il suo spegnimento. 1. Ispezionare l’interno dello strumento per accertarsi che tutte le schede e gli altri componenti siano in buone condizioni e correttamente posizionati. 2. Controllare i connettori dei vari cablaggi interni e dei condotti pneumatici per accertarsi che siano inseriti in modo corretto e stabile. 3. Verificare che tutti gli eventuali componenti hardware opzionali ordinati assieme all’unità siano installati. Questi componenti sono elencati nella documentazione che accompagna l’analizzatore (Modulo 04490). 4. Dopo aver verificato che non ci sono danni conseguenti al trasporto e che l’unità include tutti i componenti previsti, rimuovere le tre viti per il trasporto colorate in rosso poste in fondo al telaio, come indicato in Figura 3-1. 9 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Figura 3-1: Posizione delle viti per il trasporto e della spina di configurazione della tensione di alimentazione NOTA Conservare queste viti e rimetterle di nuovo nel caso l’unità debba essere trasportata altrove. Occorre mantenere una certa distanza per consentire la ventilazione ed assicurare il corretto funzionamento dell’analizzatore: Area Distanza minima richiesta Dietro lo strumento 10 cm / 4 inches Ai lati dello strumento 2.5 cm / 1 inch Sopra e sotto lo strumento 2.5 cm / 1 inch Sono disponibili vari kit di montaggio a rack dello strumento. Vedi il capitolo 5 per ulteriori informazioni. 10 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 3.2. Layout di M200E La figura 3-2 mostra la vista da sopra dell’analizzatore. La configurazione mostrata include la scheda Ethernet, l'opzione IZS, l'impianto di lavaggio zero-air scrubber e un essiccatore supplementare del campione. Vedere il capitolo 5 per le opzioni. La Figura 3-3 mostra la configurazione del pannello posteriore con l’opzione zero-air scrubber montata sopra e due raccordi opzionali per l'opzione IZS. La Figura 3-4, infine mostra la disposizione del pannello frontale dell'analizzatore Figura 3-2: Layout di M200E 11 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Figura 3-3: Pannello posteriore di M200E Figura 3-4: Pannello frontale di M200E 12 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 3.3. Connessioni pneumatiche I gas di calibrazione e di campione devono entrare in contatto soltanto con materiali FEP, acciaio inossidabile, vetro o PTFE (Teflon). La Figura 3-5 e 3-6 illustrano le configurazioni più comuni per le linee di alimentazione gas di sfogo verso l'analizzatore M200E. L'appendice D riporta gli schemi pneumatici dettagliati dell'analizzatore e le relative varie opzioni (pneumatiche). ATTENZIONE Per evitare che entri polvere, l'analizzatore è stato inviato con dei piccolo tappi inseriti su ciascuno raccordo pneumatico sul pannello posteriore. Assicurarsi che tutte i tappi antipolvere siano rimossi prima del fissaggio delle tubazioni di sfogo e di alimentazione gas. Fare riferimento all figura 3-3 per i collegamenti pneumatici sul pannello posteriore ed alla tabella 3-1. Tabella 3-1: Nomi dei connettori di entrata/uscita Etichette sul pannello posteriore Funzione Sample Collegare il gas campione all'analizzatore. Nel funzionamento dell'analizzatore senza l’opzione zero/span, questo è inoltre l'ingresso per tutti i gas di calibrazione. Exhaust Collegare lo scarico dell'analizzatore con la pompa di vuoto esterna. Span Sulle unità con l’opzione zero/span valve o IZS installata, questo raccordo collega il gas esterno di calibrazione all'analizzatore. Zero Air Sulle unità con l’opzione zero/span valve o IZS installata, questo raccordo collega il gas zero air o la cartuccia zero air all'analizzatore, Fissare una tubazione di entrata alla porta di entrata Sample. Idealmente, la pressione del gas campione dovrebbe essere uguale alla pressione atmosferica ambiente. Nelle applicazioni dove il gas campione è ricevuto da un collettore pressurizzato, deve essere fornito uno sfiato per livellare il gas campione alla pressione atmosferica ambiente prima che entri nell'analizzatore. Il gas scaricato deve essere diretto all’esterno dello shelter o fuori dall’area attorno lo strumento ATTENZIONE. La pressione massima di ogni gas all’entrata Sample non deve eccedere 1,5 in-In-Hg sopra la pressione ambiente e idealmente deve essere uguale alla pressione atmosferica ambiente. ATTENZIONE Lo scarico dalla pompa esterna deve essere portato fuori della zona immediata o dello shelter che circonda lo strumento usando una tubazione PTFE da 1/4” di massimo 10 metri. 13 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Montare la linea da 1/4" di scarico alla porta di scarico dell'analizzatore ed alla porta di entrata della pompa. Montare le linee di alimentazione zero air e span gas (figura 3-5 e figura 3-6) ai raccordi del pannello posteriore (figura 3-3). Per questo tipo di analizzatore, lo zero air e lo span gas sono definiti come segue. 3.3.1. Definizione di Span Gas Lo span gas è definito come un gas specificamente mescolato per adattare la sua composizione chimica al tipo di gas che viene misurato a quasi fondo scala della gamma desiderata di misura. Per misurare NOx con l'analizzatore M200E, si consiglia di usare uno span gas con una concentrazione NO uguale all’80% della gamma di misura per la vostra applicazione. Figura 3-5: Connessioni pneumatiche base per unità senza opzioni valvola 14 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Per esempio, se la misura è NOX in aria ambiente fra 0 e 500 ppb, uno span gas adatto non dovrebbe essere NO in aria a 400 ppb di concentrazione NO (80% della gamma massima). Anche se nessun gas in azoto dovrebbe essere usato come span gas, la matrice del gas di equilibrio è differente e può causare problemi di interferenza o rendere errate le calibrazioni. Lo stesso vale per i gas che contengono alte concentrazioni di altri residui (per esempio, CO2 o H2O). Lo span gas dovrebbe coincidere quanto più rigorosamente possibile con tutte le concentrazioni di tutti i gas del mezzo misurato. Sono disponibili in commercio bombole di gas calibrato NO riferibile alle specifiche dei materiali di riferimento NIST-standard (detti anche gas di calibrazione con protocollo EPA). Alcune applicazioni, come il monitoraggio EPA, richiedono una calibrazione su più punti dove sono necessari span gas di differente concentrazione. Si consiglia di usare un gas NO di maggiore concentrazione combinato con un calibratore di diluzione gas quale il modello 700 TAPI. Questo tipo di calibratore mescola un gas di alta concentrazione con zero air (entrambe fornite esternamente) ad produce esattamente lo span gas nella concentrazione voluta. Con questo modello, i profili di linearità possono essere automatizzati messi in funzione di notte senza sorveglianza. La gamma dinamica di M700 è circa 0,1 - 0,001 volte la concentrazione span originale. Se viene usato un sistema dinamico di diluzione quale il modello 700 T-API per diluire i livelli elevati di concentrazione gas alle concentrazioni basse ambientali, assicurarsi che la concentrazione di NO del gas di riferimento coincidi con la gamma di diluzione del calibratore. Scegliere la concentrazione di gas NO tale che il sistema dinamico di diluzione funzioni nella gamma centrale e non agli estremi delle sue possibilità di diluzione. Per esempio, un calibratore di diluzione con rapporto di diluzione 10-10000 non potrà diluire esattamente un gas NO a 5000 ppm ad una concentrazione finale di 500ppb, poichè questo funzionerebbe ad una posizione di diluzione molto estrema. Un gas NO a 100 ppm in azoto è molto più adatto per calibrare l'analizzatore M200E (un rapporto di diluzione di 222, nella gamma centrale delle capacità del sistema). 3.3.2. Definizione di Zero Gas Lo zero air o il gas di calibrazione a zero è definito come un gas che è simile in composizione chimica al mezzo misurato ma senza il gas da misurare, in questo caso NO e NO2. Se il vostro analizzatore è dotato di una opzione IZS o external zero air scrubber, è allora in grado di generare lo zero air dall’aria ambiente. Tuttavia, se la vostra applicazione non è una misura in aria ambiente, il gas di calibrazione a zero deve essere abbinato alla matrice del mezzo misurato. L'azoto puro potrebbe essere usato come zero gas per le applicazioni dove NOX è misurato in azoto. Per gli analizzatori senza le opzioni zero air, può essere utilizzato un generatore di zero air quale il modello 701 T-API. Fare riferimento al sito web per maggiori informazioni. Se il vostro analizzatore è equipaggiato con l'opzione zero/span valve (opzione 50) o con l'opzione internal zero/span (opzione 51), i collegamenti pneumatici devono essere come in figura 3-6 (vedi anche l'appendice D per lo schema dettagliato). 15 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Figura 3-6: Connessioni pneumatiche per unità con le opzioni valvola Una volta fatti i collegamenti pneumatici, controllare tutti i raccordi pneumatici per possibili perdite seguendo le procedure definite in 11.5. AVVERTIMENTO Il flusso del gas deve essere sempre mantenuto per le unità con le opzioni IZS installate. L'opzione IZS include un tubo di permeazione che emette NO2. Un flusso insufficiente di gas può sviluppare NO2 a livelli che possono danneggiare lo strumento. Rimuovere il dispositivo di permeazione quando si spegne l'analizzatore. 16 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 3.4. Connessioni elettriche Fazre riferimento alla Figura 3-3 per la posizione delle connessioni elettriche e pneumatiche sul pannello posteriore. 3.4.1. Connessione dell’alimentazione Collegare il cavo di alimentazione sull'analizzatore ed inserirlo in una presa di alimentazione con portata di almeno 10 A alla tensione AC disponibile e dotato di terra adeguata. L'analizzatore M200E può essere configurato sia per 100-130 V che 210-240 V a 50 o 60 Hz. Per evitare dani al vostro analizzatore, assicurarsi che la tensione di alimentazione AC coincide con quella riportata sull'etichetta del numero di serie sul pannello posteriore e che la frequenza sia fra 47 e 63 Hz. Se necessario fare riferimento alla figura 3-1 per individuare ed identificare la spina di configurazione dell’alimentazione. Se occorre riconfigurare l’analizzatore per un valore di tensione diverso, contattare Project per per la disposizione diversa dei jumper (vedi figura 3-1) ATTENZIONE Occorre che sia assicurata all'analizzatore la tensione e la frequenza corretta come riportata sull'etichetta posta sul pannello posteriore dello strumento. Il cavo di alimentazione deve avere un collegamento a terra funzionale. 3.4.2. Connessioni delle uscite analogiche Attach a strip chart recorder and/or data-logger to the appropriate contacts of the analog output connecter on the rear panel of the analyzer. Collegare un registratore a carta e/o un data-logger ai punti previsti del connettori di uscita analogica del pannello posteriore dell’analizzatore. Figura 3-7: Connettore Analog Out I canali A1, A2 e A3 sono assegnati ai segnali di concentrazione NOX, NO and NO2 dell'analizzatore. L'uscita identificata con A4 può essere impostata dall'operatore per uscita di qualsiasi parametro di test accessibile tramite i tasti <TST TST> sul display del pannello frontale. La sezione 6.7.4 descrive come cambiare questa impostazione. Sono disponibili uscite opzionali in loop di corrente per i canali A1-A3 di uscita analogica. L’assegnazione dei pin per il connettore Analog Out del pannello posteriore dello strumento è riportata in tabella 3-2. La configurazione di default della tensione di uscita analogica di M200E è di 0 - 5 VCC per una gamma di 0-500 ppb. Per cambiare queste impostazioni, vedere le sezioni 6.5 e 6.7.3. 17 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Tabella 3-2: Assegnazione dei pin di Analog Output Pin Analog Output Tipo di dati Tensione Corrente 1 2 3 4 5 6 7 8 A1 NOX A2 NO A3 NO2 A4 Canale di test V Out Ground V Out Ground V Out Ground V Out Ground I Out + I Out I Out + I Out I Out + I Out Non disponibile Non disponibile Se si desidera utilizzare le uscite di stato dell’analizzatore per collegarsi ad un dispositivo che accetta input digitali a livello logico, come i programmable logic controller (PLC), è possible accedere tramite un connettore a 12 pin sul pannello posteriore dell’analizzatore identificato con STATUS. Figura 3-8: Connettore Status Tabella 3-3: Segnali di uscita di stato N. uscita Stato 1 SYSTEM OK ON se non sono presenti guasti. CONC VALID ON se la misurazione di concentrazione è valida (NO, NO2 o NOx) OFF ogni volta che la funzione hold-off è attiva 3 HIGH RANGE ON se l’unità è nella gamma alta delle modalità Auto Range. 4 ZERO CAL ON quando lo strumento è nel modo calibrazione punto ZERO. 5 SPAN CAL ON quando lo strumento è nel modo calibrazione punto SPAN. 6 DIAG MODE 7 RISERVA 8 RISERVA D EMITER BUSS 2 + Condizione ON quando lo strumento è in modalità DIAGNOSTIC. L’emitter dei transistor sui pin 1-8 sono messi insieme. DC POWER + 5 VDC, 300 mA (valore combinato con l’uscita di controllo, se usata) Digital Ground Il livello di terra dall’alimentazione DC interna dell’analizzatore. 18 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Se si vuole utilizzare l’analizzatore per attivare in remoto le modalità di calibrazione dello Zero e dello Span, sono disponibili diversi Ingressi di Controllo su un connettore a 10-pin indicato con CONTROL IN e posto sul pannello posteriore. Ci sono forniti due metodi per alimentare gli ingressi di controllo. L’uso del +5V interno disponibile sul connettore CONTROL IN è il modo più conveniente. Altrimenti, se è richiesto un segnale isolato, è possibile utilizzare un’alimentazione esterna 5VDC. Figura 3-9: Connettore per ingressi di controllo Tabella 3-4: Segnali di ingresso di controllo Input Stato A REMOTE ZERO CAL REMOTE LO SPAN CAL B REMOTE SPAN CAL C SPARE D SPARE E SPARE F SPARE Terra digitale U + Alimentazione di pullup per gli ingressi Uscita +5VDC Condizione L’Analizzatore è messo in modalità Zero Calibration. Il campo mode del display indicherà ZERO CAL R. L’Analizzatore è messo in modalità Low Zero Calibration. Il campo mode del display indicherà LO CAL R. L’Analizzatore è messo in modalità Span Calibration. Il campo mode del display indicherà SPAN CAL R. Punto di terra degli alimentatori interni dell’analizzatore (lo stesso dello chassis). Pin di ingresso per il +5 VDC necessario per attivare i pin A – F. Sorgente interna di +5V usata per attivare gli ingressi di controllo A - F; occorre fare un ponticello al pin U. La corrente massima attraverso questa porta è 300 mA (combinata con l’alimentazione dell’uscita analogica, se usata) 19 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Se si desidera utilizzare una delle due porte seriali dell’analizzatore, collegare il cavo seriale in dotazione con l'analizzatore alla porta seriale COM1 sul pannello posteriore. Collegare l'altra estremità ad una porta seriale sul computer e configurare la sua porta seriale con velocità di trasferimento di 115000 baud, 8 bit dati, nessuna parità, 1 bit di stop e controllo flusso Xon/Xoff. Usare i il software di controllo remoto APICOM in dotazione con l'analizzatore per collegarsi allo strumento o usare un qualsiasi programma di emulazione terminale. Fare riferimento alla sezione 6.9 di questo manuale per istruzioni sulla configurazione e sull'uso della porta seriale, alla sezione 6.11 per il funzionamento remoto dell'analizzatore. 3.4.3. Connessione Ethernet e Configurazione Se il vostro M200E è dotato di un'opzione Ethernet (descritta nella sezione 5.7.3), occorre configurare l'analizzatore con le impostazioni della vostra rete interna. Per configurare la funzionalità Ethernet modificare i primi tre parametri seguenti: (IP) Un indirizzo IP statico (valore di default 000,000,000,000). (GTWY) Un indirizzo IP statico di Gateway di rete (valore di default 000,000,000,000). (SNET) Un subnet mask (default 255,255,255,0). (PORT) Un numero della porta TCP/IP (default 3000, non serve cambiarlo). Notare che l’analizzatore M200E non supporta attualmente indirizzi DHCP o IP dinamici. Tutte le suddette impostazioni possono essere cambiate seguendo la procedura descritta nella sezione 6.9.9 di questo manuale. Per fare rapidamente ciò, premere i seguenti tasti sul pannello frontale dell’analizzatore: SETUP – MORE – COMM – INET e configurare le diverse voci indicate sul menu e sopra elencati. 3.5. Operazioni iniziali Se non avete pratica con la teoria di funzionamento dell'analizzatore M200E, suggeriamo di leggere il capitolo 10 prima di continuare. Per informazioni sulla navigazione nei menu del software dell'analizzatore, vedere la struttura menu descritta nell'appendice A.1. 3.5.1. Avviamento Completati i collegamenti elettrici e pneumatici, accendere lo strumento e dare alimentazione alla pompa esterna. Inizia a funzionare lo scarico e I ventilatori del dispositivo di raffreddamento PMT. Il display visualizza immediatamente un singolo trattino orizzontale nel angolo a sinistra superiore del display. Questo stato durerà circa 30 secondi mentre la CPU carica il sistema operativo. Terminata questa attività, la CPU comincerà a caricare i dati firmware e di configurazione dell'analizzatore. Durante questo processo, comparirà sul display una serie di messaggi come in figura 3-10. L'analizzatore commuta automaticamente in modalità SAMPLE dopo avere completato la sequenza di caricamento del sistema e inizia a monitorare i gas NOX, NO, NO2 . 20 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Figura 3-10: Display del pannello frontale durante la sequenza di avviamento 3.5.2. Preriscaldamento M200E necessita di un tempo di preriscaldamento di circa 30 minuti prima di poter prendere misurazioni affidabili di NOX, NO and NO2. Durante questo tempo, i vari componenti del pannello frontale si comportano come riportato in tabella. Vedere la figura 3-4 per le posizioni. Tabella 3-5: Pannello frontale durante il preriscaldamento Nome Colore Comportamento Significato Concentration Field N/A Commuta tra NOX, NO e NO2 Normale funzionamento. Campo Mode N/A Lampeggia “SAMPLE” Lo strumento è in modo Sample ma è ancora in corso il preriscaldamento (tempo di holdoff è attivo). Sample Verde On Unità in funzione in mod Sample, il display frontale viene aggiornato in continuazione. Cal Giallo Off La calibrazione dello strumento è disabilitata. Fault Rosso lampeggia L’analizzatore è in warming up e fuori dalle specifiche per una lettura corretta. LEDs di STATO 3.5.3. Messaggi di avvertimento Durante il preriscaldamento, le temperature interne ed altri parametri possono essere fuori dai limiti specificati. Dopo l’accensione, il software provvede a sopprimere la maggior parte delle condizioni d'avvertimento per 30 minuti. 21 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A La tabella seguente riporta una descrizione sommaria dei vari messaggi d'avvertimento che possono comparire dopo il tempo di preriscaldamento. Se i messaggi d'avvertimento persistono dopo I 30 minuti, esaminare la causa usando la guida di riferimento di ricerca guasti del capitolo 11. Per visualizzare ed eliminare i messaggi d'avvertimento, usarei la seguente sequenza di tasti: Tabella 3-6: Messaggi d’avvertimento possibili all’avviamento Messaggio Definizione ANALOG CAL WARNING Il circuito A/D dell’analizzatore o una delle uscite analogiche non è calibrata. AZERO WRN XXX.X MV La lettura presa durante il ciclo di auto-zero è esterna ai limiti specificati. Il valore XXX.X indica la lettura di auto-zero ottenuta al momento che è stato generato dell’avvertimento. BOX TEMP WARNING La temperatura interna al telaio M200E è fuori dai limiti specificati. CANNOT DYN SPAN Span calibration remoto fallito mentre la funzione dynamic span era ON CANNOT DYN ZERO Zero calibration remoto fallito mentre la funzione dynamic zero era ON. CONFIG INITIALIZED La configurazione è stata resettata ai valori di default di fabbrica o è stata cancellata. CONV TEMP WARNING La temperatura del converter NO2 è fuori dai limiti specificati. DATA INITIALIZED I dati iDAS e le predisposizioni sono state cancellati. HVPS WARNING L’alimentatore di alta tensione per il PMT è fuori dai limiti specificati. IZS TEMP WARNING Per le unità con l’opzione IZS installata: La temperatura nel tubo di permeazione è fuori dai limiti specificati. OZONE FLOW WARNING Il flusso di ozono è fuori dai limiti specificati. OZONE GEN OFF Il generatore di ozono è spento, questo è normale durante il periodo di preriscaldamento. Questo è il solo messaggio d’avvertimento che si azzera automaticamente al termine del preriscaldamento. PMT TEMP WARNING La temperatura di PMT è fuori dai limiti specificati. RCELL PRESS WARN La pressione nella cella di reazione è fuori dai limiti specificati. RCELL TEMP WARNING La temperatura nella cella di reazione è fuori dai limiti specificati REAR BOARD NOT DET La CPU non riesce a comunicare con la motherboard. RELAY BOARD WARN Il firmware non riesce a comunicare con la scheda relè. SAMPLE FLOW WARN La velocità di flusso del gas campione è fuori dai limiti specificati. SYSTEM RESET Questo messaggio appare ogni volta che l’analizzatore è acceso. 22 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 3.5.4. Controlli funzionali Dopo che l’unità si è riscaldata per almeno 30 minuti, verificare che il software relativo alle opzioni hardware eventualmente installate sull’analizzatore sia stato correttamente configurato. Accertarsi che l’analizzatore stia funzionando entro i parametri operativi prescritti. Consultare l’Appendice A e l’Appendice C per un elenco delle funzioni di test visualizzabili sul pannello frontale dell’analizzatore e delle gamme di valore previste. Queste funzioni rappresentano inoltre dei tool utili per diagnosticare dei problemi di prestazione dell’analizzatore (vedi Cap. 11). Il foglio allegato di Final Test and Validation Data (codice 04490) riporta i valori ottenuti prima dell’uscita dello strumento dalla fabbrica. Per visualizzare i valori correnti di queste funzioni di test, premere i tasti <TST TST>: Le Figure 3-11 e 3-12 riportano gli schemi di flusso dell'analizzatore senza e con le opzioni installate. Fare riferimento a questi schemi ogni volta che si effettua un’analisi guasti o per una comprensione completa del funzionamento dell'analizzatore. Notare che con le opzioni zero/span valve o IZS gli schemi sono essenzialmente identici, salvo che il flusso dello span gas è collegato in modo diverso nell'opzione zero/span. Maggiori dettagli sugli schemi pneumatici in tutte le configurazioni (base, zero/span valve, IZS, essiccatore campione) possono essere trovati nell'appendice D, numero schema 04574. 23 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Figura 3-11: Schema pneumatico di M200E nella configurazione standard 24 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Figura 3-12: Schema pneumatico di M200E con le opzioni installate 25 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 3.6. Prima calibrazione 3.6.1. Procedura di calibrazione base La calibrazione iniziale deve essere effettuata usando la gamma di 500 ppb, uno span gas con circa 400 ppb NO e con l’unità impostata per la gamma SINGLE, in modo da poter confrontare i vostri risultati di calibrazione con quella di fabbrica riportati sul foglio Final Test and Validation Data. La seguente procedura in tre passi presuppone che lo strumento non abbia nessuna delle opzioni disponibili di zero/span (Z/S) valve installate. Il capitolo 7 contiene le istruzioni per calibrare gli strumenti con le opzioni Z/S valve, e il capitolo 8 per la calibrazione con protocollo EPA. Impostare la gamma dell'uscita analogica di M200E: Impostare la concentrazione span gas di NO e NOx prevista. Se si fornisce all'analizzatore gas NO, i valori di NO and NOx previsti devono essere identici. 26 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A L’analizzatore M200E è ora pronto per funzionare. 3.6.2. Interferenze nelle misurazioni NOX Il metodo di chemiluminescenza per la rilevazione di NOx è soggetto all’interferenza da parte di un certo numero di sorgenti, tra cui vapore acqueo (HÒ), ammoniaca (NH3), anidride solforosa (SO2) e anidride carbonica (CO2), ma il modello 200E è stato progettato per respingere la maggior parte di queste interferenze. La sezione 10.1.5 contiene maggiori informazioni sulle interferenze. 27 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A L'ammoniaca è l’interferente più comune, viene convertito in NO nel convertitore NO2 dell’analizzatore e genera un manufatto di segnale NOx. Se l’analizzatore M200E è installato in un ambiente con alta concentrazione di ammoniaca, occorre prendere delle misure per rimuovere l’interferente dal gas campione prima che questo entri nella cellula di reazione. TAPI offre un'opzione per il condizionamento del gas campione in grado di rimuovere l'ammoniaca e vapore acqueo (Sezione 5.7). L'anidride carbonica diminuisce il segnale NOx se presente in alte concentrazioni. Se l'analizzatore è usato in un'applicazione con eccesso di CO2, contattare il servizio assistenza per le possibili soluzioni. Il vapore acqueo in eccesso può essere eliminato con una delle opzioni essiccatore descritte nella sezione 5.7. Nelle applicazioni in aria ambiente, l'interferenza da SO2 è normalmente trascurabile. NOTA Dopo aver completato le precedenti procedure di calibrazione, compilare il Questionario di Qualità che è stato consegnato assieme allo strumento e inviarlo a Project. Queste informazioni sono molto importanti in quanto servono per migliorare continuamente la nostra assistenza e i nostri prodotti. GRAZIE. 28 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 4. DOMANDE RICORRENTI E GLOSSARIO 4.1. DOMANDE RICORRENTI Quello che segue è un elenco delle più comuni e frequenti domande rivolte all’assistenza clienti relativamente all’Analizzatore di NOx Modello 200E. D: Perché i tasti ZERO o SPAN non sono visualizzati durante la calibrazione? R: L’analizzatore M200E disabilita determinati tasti ogni volta che il valore scelto risulta fuori gamma per quel parametro particolare. In questo caso, il valore di span o zero previsti è troppo diverso dal valore realmente misurato e lo strumento non permette la misura di span o zero in quel punto. Se, per esempio, il punto di regolazione dello span è 400 ppb e la risposta di misura è soltanto 50 ppb, il tasto SPAN non apparirà per impedire all'operatore di eseguire lo spannino su una curva di risposta fuori campo. Il capitolo 11 descrive dettagliatamente questo. D: Perché il tasto ENTR a volte sparisce sul display del pannello frontale? R: A volte il tasto ENTR sparisce se si seleziona una regolazione che non è valida o fuori dall gamma ammessa per quel parametro, come ad es. tentare di regolare l'orologio a 24 ore sulle 25:00:00 o una gamma inferiore a 10 o superiore ai 20000 ppb. Una volta che si regola ad un valore ammissibile, il tasto di ENTR riapparirà. D: Perché l'analizzatore non risponde allo span gas? R: Ci sono parecchie ragioni per le quali questo può accadere. La sezione 11.3.2 riporta alcune risposte possibili a questo problema. D: Posso automatizzare la calibrazione del mio analizzatore? R: Ogni analizzatore con l'opzione zero/span valve o IZS può essere calibrato automaticamente usando la funzione AutoCal dello strumento. D: Posso usare l'opzione IZS per calibrare l'analizzatore? R: Sì. Tuttavia, la precisione del tubo di permeazione dell’opzione IZS è soltanto di ±5%. Considerando che questo può essere accettabile per le verifiche della calibrazione base, l'opzione IZS non è consentita come sorgente di calibrazione nelle applicazioni in conformità con i protocolli EPA US. Per ottenere una maggiore precisione, si consiglia di utilizzare le bombole di span gas calibrati in combinazione con una sorgente zero air. A questo fine T-API offre un generatore zero air modello 701 e un calibratore di diluzione gas modello 700. D: Cosa devo fare se la concentrazione sul display del pannello frontale dello strumento non coincide con il valore registrato o visualizzato sul mio registratore dati anche se entrambi gli strumenti sono correttamente calibrati? R: Questo succede normalmente per uno di seguenti motivi: (1) una differenza nei circuiti di messa a terra fra l'analizzatore ed il registratore dati o un problema nei collegamenti; (2) un problema di scala con l'ingresso al registratore dati. Le uscite analogiche dell'analizzatore possono essere calibrate manualmente per compensare l'uno o entrambi gli effetti, vedi la sezione 6.7; le uscite analogiche non sono calibrate, e questo può succedere dopo un aggiornamento firmware (sezione 6.7.3.). D: Come misuro il flusso campione? R: Il flusso campione viene misurato attaccando un misuratore di flusso calibrato alla porta di entrata Sample quando lo strumento sta funzionando. Il flusso campione deve essere 500 cm³/min ±10%. Il capitolo 11 riporta le istruzioni dettagliate per effettuare una verifica del flusso del gas campione. 29 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A D: Ogni quanto tempo devo sostituire il filtro a particelle? R: Una volta alla settimana. La tabella 9-1 contiene l’elenco del programma di manutenzione con le attività di manutenzione più importanti e normali. Un'aria campione con elevato inquinante può richiedere una sostituzione più frequente. D: Quanto è la durata della pompa campione? R: La pompa campione dovrebbe durare almeno due anni e se necessario dovrebbe essere sostituita la testa della pompa. Usare il manometro RCEL sul pannello frontale per vedere se occorre sostituire la pompa. Se questo valore supera in media 10 in-Hg-A, occorre sostituire la testa della pompa. D: Serve un registratore a carta o un data logger esterno? R: No, M200E è dotato di un sistema di aquisizione dati interno molto potente (iDAS). La sezione 6.9.10 ne descrive dettagliatamente la configurazione e il funzionamento. D: Perché il collegamento seriale RS-232 non funziona? R: Ci possono essere molte cause: 1) cavo errato, usare il cavo in dotazione o un cavo generico diritto (non utilizzare un cavo tipo null-modem), 2) l'interruttore DCE/DTE sulla parte posteriore dell'analizzatore non è correttamente impostato; verificare che siano accese le segnalazioni verde e rossa, 3) il baudrate sulla porta COM dell’analizzatore non coincide con quello della porta seriale del vostro data logger/computer. Vedere la sezione 11.5.11 per maggiori informazioni per la ricerca guasti. 4.2. Glossario Acronimo –Forma ridotta o un'abbreviazione per un termine più lungo. Spesso è artificialmente composto dalle prime lettere delle parole della frase. APICOM - Nome di un programma per il controllo remoto offerto da Teledyne-Teledyne-API al propri clienti ASSY - Acronimo per Assembly. Formule chimiche usate in questo documento: NOx - ossidi d'azoto, qui definiti come la somma di NO e NO2 NO - ossido nitrico NO2 -diossido d'azoto NOy - ossidi d'azoto, spesso denominati azoto dispari, la somma di NO, NO2 (NOX) più altri residui quale HNO3. Le definizioni variano ampiamente e possono includere il nitrato (NO3-), PAN, N2O ed altri composti NH3 – ammoniaca H2O - vapore acqueo CO2 - anidride carbonica SO2 - anidride solforosa HNO3 - acido nitrico DAS - Acronimo per Data Acquisition System, il vecchio acronimo di iDAS DIAG – Acronimo per diagnostica, il menu diagnostico o di configurazione dell'analizzatore DOC - Acronimo per Disk On Chip, l’area centrale di memorizzazione per il sistema operativo, firmware e dati dell'analizzatore. E’ un dispositivo a semi conduttore (IC) senza meccanica o 30 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A parti mobili che agisce come un disco rigido di computer sotto DOS con etichetta di disk drive C. I circuiti integrati DOC dispongono di uno spazio di 8MB nella configurazione standard degli analizzatori della serie E ma sono disponibili anche con formato maggiore DOS - Disk Operating System, il sistema operativo sottostante il firmware di M200E. Gli analizzatori della serie E utilizzano DR DOS. EEPROM – memoria non volatile di lettura , conosciuta anche come FLASH chip. Usata per memorizzare la configurazione dell'analizzatore ed è internamente identificata e gestita come “disk drive B” FEP – Acronimo per il polimero Fluorinated Ethylene Propylene, uno dei polimeri che sul mercato du Pont commercializza come Teflon® (assiem a PFA e PTFE). FLASH - Flash PFA è usato in M200E come materiale di tubazione. I2C bus - Bus I-square-C. Un bus seriale sincronizzato per la comunicazione fra le diverse componenti dell'analizzatore IC – Acronimo per Integrated Circuit, circuito a semiconduttori che può contenere molti componenti base quali resistori, transistori, condensatori ecc in un package miniaturizzato usato negli assiemi elettronici. iDAS - Acronimo per Internal Data Acquisition System, precedentemente DAS. LED - Acronimo per Light Emitting Diode. PCA - Acronimo per Printed Circuit Assembly, cioè una scheda a circuito stampato (PCB) con i componenti elettronici installati e pronti per l’uso PCB - Acronimo per printed circuit board, una scheda a circuito stampato nuda senza componenti PLC - Acronimo per programmable logic controller, un dispositivo utilizzato per controllare gli strumenti sulla base di un segnale a livello logico proveniente dall'analizzatore PFA - Acronimo per Per-Fluoro-Alkoxy, un polimero inerte. Uno dei polimeri che du Pont commercializza come Teflon® (assieme a FEP e PTFE). PTFE - Acronimo per Poly-Tetra-Fluoro-Ethylene, un polimero molto inerte usato per maneggiare i gas che potrebbero reagire su altre superfici. Uno dei polimeri che du Pont commercializza come Teflon® (assieme a PFA e FEP). Il PTFE è usato come materiale per il filtro aria dell'ozono come pure per il filtro gas campione. PVC - Acronimo per Poly Vinyl Chloride, un polimero usato in M200E per le tubazioni a valle. RS-232 - Un protocollo di comunicazione elettronica per una porta seriale RS-485 - Un protocollo di comunicazione elettronica per una porta seriale TCP/IP - Acronimo per Transfer Control Protocol / Internet Protocol, protocollo di comunicazioni standard per i dispositivi Ethernet e per Internet VARS - Acronimo per variabili, il menu delle variabili o di configurazione dell'analizzatore. 31 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 32 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 5. HARDWARE E SOFTWARE OPZIONALI Questa sezione include una breve descrizione delle opzioni hardware e software disponibili per l’Analizzatore di ossidi d’azoto Modello 200E. Per avere assistenza nell’ordinare queste opzioni, contattare l’ufficio commerciale di Project: TEL: WEB SITE: 039 28061 www.projectautomation.it 5.1. Pompe esterne (Opzione 10) L’analizzatore M200E viene consegnato con una pompa esterna come specificato sull'ordine. Poiché l'analizzatore può essere funzionare con tensioni diverse, per il funzionamento con tensione/frequenza diversa da quella originale può richiedere una pompa esterna differente. Sono disponibili diverse versioni di pompe esterne per gli analizzatori della serie M200E. La gamma delle opzioni pompa disponibili risponde a tutti i valori standard di alimentazione AC con pari prestazioni pneumatiche. Codice T-API Descrizione 009810300 Pompa esterna per 115 VAC / 60 Hz 009810400 Pompa esterna per 230 VAC / 50 Hz 009810500 Pompa esterna per 110 VAC / 50 Hz 009810600 Pompa esterna per 100 VAC / 50 Hz 009810700 Pompa esterna per 220-240 VAC / 50-60 Hz 5.2. Kit di montaggio a rack (Opzione 20-23) Ci sono diverse opzioni disponibili per il montaggio in rack 19” dell’analizzatore. Numero opzione Descrizione OPT 20A Montaggio a rack con telaio a guide 26”. OPT 20B Montaggio a Rack con telaio a guide 24” OPT 21 Montaggio a rack con le sole alette di fissaggio. OPT 23 Montaggio a rack per pompa esterna (senza guide) 5.3. Uscite analogiche in loop di corrente (Opzione 41) Questa opzione aggiunge un circuito isolato con conversione tensione-corrente alle uscite analogiche dell’Analizzatore. Questa opzione può essere ordinata separatamente per le prime tre uscite analogiche e può essere installata in fabbrica o aggiunta in seguito. Chiamare Project per prezzi e disponibilità. L’Opzione Current Loop può essere configurata per un qualsiasi campo di output fra 0 e 20 mADC (per es. 0-20, 2-20 o 4-20 mA). Informazioni sulla calibrazione e la regolazione di questi output si trovano alla Sezione 6.7.6. 33 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Figura 5-1: Opzione di corrent loop installata sulla Motherboard 5.4. Kit Filtro a particelle (Opzione 42A) Questa opzione comprende un anno di fornitura con 50 filtri a particelle di sostituzione, membrana in Teflon, 47 mm di diametro, dimensione fori 1 micron. 5.5. Opzioni per valvole di calibrazione 5.5.1. Valvole di Zero/Span (Opzione 50) L'analizzatore NOx modello 200E può essere dotato di un'opzione valvola zero/span per il controllo del flusso gas di calibrazione prodotto da sorgenti esterne. Questa opzione contiene due elettrovalvole a solenoide posizionate all'interno dell'analizzatore che consentono all’operatore di commutare il gas di zero, span o campione al sensore dello strumento. L'operatore può controllare queste valvole dalla tastiera pannello frontale sia manualmente che attivando le funzioni CAL o AutoCal dello strumento (Sezione 7.8). Le valvole possono anche essere aperte e chiuse da remoto tramite le porte seriali (Sezione 6.9) o tramite gli input di controllo esterno digitali (Sezione 6.8). Questa opzione contiene inoltre un assieme zero air scrubber esterno a due stadi che rimuove completamente l'NO e NO2 dalla sorgente di zero air (aria ambiente). Il dispositivo di rimozione è riempito con Purafil Chemisorbant® al 50% (per la conversione di NO a NO2) e carbone attivo al 50% (per la rimozione di NO2). Questo dispositivo contiene inoltre un filtro a particelle per impedire alle particelle dello scrubber di entrare nell'analizzatore e due raccordi aggiuntivi sul pannello posteriore in modo da poter attaccare separatamente i gas all'analizzatore. 34 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A La Figura 3-12 riporta i collegamenti interni e pneumatici per un modello 200E con l'opzione valvola zero/span installata. La tabella 5-1 descrive la condizione di ogni valvola durante i vari modi operativi dell’analizzatore. Tabella 5-1: Stati di IZS o valvola Z/S Modo Valvola Stato Connessione porta Valve NO = normalmente aperta NC = normalmente chiusa COM = porta comune SAMPLE Sample/Cal Aperta su entrata gas campione NO → COM Zero/Span Aperta su entrata zero air NO → COM ZERO CAL SPAN CAL Sample/Cal Aperta su entrata zero /span (attivata) NC → COM Zero/Span Aperta su entrata zero air NO → COM Sample/Cal Aperta su entrata zero /span (attivata NC → COM Zero/Span Aperta su entrata span gas / IZS gas (attivata) NC → COM Lo stato delle valvole IZS può anche essere controllato: Manualmente dal pannello frontale dell’analizzatore usando i controlli SIGNAL I/O posti sotto il menu di DIAG (sezione 6.8.1) Attivando la funzione AutoCal dello strumento (Sezione 7.8) Da remoto usando gli input di controllo digitale esterni (sezione 6.9), oppure Da remoto tramite le porte I/O seriali RS-232/485 (sezione 6.9.10). Le sorgenti di flusso del gas zero e span devono essere capaci di fornire almeno 600 cm³/min in quanto l'analizzatore gestisce circa 500±50 cm³/min nello strumento. Entrambi i condotti di alimentazione devono essere scaricati fuori dall’area dell’analizzatore. Per evitare gli effetti di perdita di pressione e di diffusione riflessa, queste linee di sfiato devono avere una lunghezza compresa fra 2 e 10 m. 5.5.2. Internal Zero/Span (IZS) (Opzione 51) L’analizzatore M200E può essere dotato di un sistema generatore interno di zero air e span gas (IZS). Questa opzione comprende un contenitore riscaldato per un tubo di permeazione NO2, uno scrubber esterno per produrre lo zero air e due valvole per la commutazione tra l’entrata del gas campione e l'uscita del sottosistema zero/span, e funzionalmente identico all'opzione valvola zero/span. L'opzione IZS comprende un complesso zero air scrubber esterno a due stadi che rimuove completamente NO e NO2 dalla sorgente zero air. Lo scrubber è riempito di Purafil Chemisorbant® al 50% (per la conversione di NO a NO2) e carbone attivo al 50% (per la rimozione di NO2). Questo complesso contiene inoltre un filtro a particelle. Lo span gas è generato facendo passare lo zero air sopra un tubo di permeazione NO2. Questo tubo contiene il liquido NO2 che si diffonde lentamente tramite una membrana permeabile nell'aria circostante. La concentrazione di span gas NO2 è determinata da tre fattori: 35 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Dimensione della membrana: più grande è l’area della membrana, e maggiore è la permeazione ottenuta. Temperatura di NO2: l'aumento della temperatura del tubo di permeazione aumenta la pressione all'interno del tubo e quindi aumenta la velocità di permeazione. Portata di zero air: se le due variabili precedenti sono costanti, la velocità di permeazione di NO2 nel flusso zero air sarà costante. Di conseguenza, una portata più bassa di zero air produce maggiori concentrazioni di NO2. Per mantenere costante il tasso di permeazione, il contenitore IZS viene riscaldato da un loop di controllo temperatura PID (Proportional/Integral/Derivative) a 50°C costanti (10° sopra la temperatura di funzionamento massima dello strumento). Un termistore misura la temperatura effettiva e la trasferisce alla CPU per un feedback di controllo. La portata nel complesso IZS è controllata mediante un foro calibrato (critical flow orifice) a 60±5 cm³/min. Notare che l'opzione IZS non contiene il tubo di permeazione effettivo che deve essere ordinato separatamente. Vedere l'opzione seguente per la descrizione. ATTENZIONE Il flusso del gas deve essere sempre mantenuto per le unità con insellato il tubo di permeazione. Un flusso insufficiente del gas permette al gas NO2 di aumentare fino ai livelli che potrebbero danneggiare severamente lo strumento. La Figura 3-12 riporta i collegamenti pneumatici interni per un modello 200E con opzione IZS installata. La tabella 5-1 mostra lo stato operativo delle valvole connesse con l'opzione IZS durante i vari modi di funzionamento dell’analizzatores. Lo span gas sull'opzione zero/span valve è equivalente al flusso gas NO2 del tubo di permeazione sull'opzione IZS. Lo stato delle valvole IZS può essere controllata anche: Manualmente dal pannello frontale dell’analizzatore usando i controlli SIGNAL I/O posti sotto il menu DIAG (Sezione 6.8.1) Attivando le funzioni CAL o AutoCal dello strumento (Sezione 7.8) Da remoto usando gli input di controllo digitali esterni (Sezione 6.9), oppure Da remoto attraverso le porte seriali I/O RS-232/485 (Sezione 6.9.10). 5.5.3. Tubi di permeazione (Opzioni 53 & 55) Per far funzionare l'opzione IZS (opzione 51) occorre un tubo di permeazione IZS. Sono disponibili due tubi differenti di permeazione NO2 che sono identici in dimensione e forma ma progettati per avere velocità differenti di permeazione. Tabella 5-2: Opzioni di sorgente di permeazione disponibili Opzione Taso di permeazione (± 25%) Concentrazione approssimativa di NO2 OPT 53 421 ng/min 300 - 500 ppb OPT 55 842 ng/min 600 - 1000 ppb 36 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Ogni tubo è inviato con un certificato di calibrazione, riferibile ad uno standard NIST, che specifica la velocità relativa effettiva di permeazione NO2 entro ±5%. La calibrazione è effettuata ad una temperatura del tubo di 50°C e con una portata di 0,56 litri al minuto. 5.6. Scrubber e Materiali di consumo 5.6.1. Scrubber a carbone (Opzione 64A) Questo kit comprende una cartuccia di carbone per scrubber usata per rimuovere NO2 dalla porta di scarico. Le applicazioni comprendono, ma non solo, la rimozione di NO2 dallo scarico della pompa se questo scarico non può essere portato all’esterno dello shelter dell'analizzatore o se la linea di sfiato non è abbastanza lontana dalla porta di entrata dell'analizzatore (nel qual caso lo scarico verrà misurato ancora dall'analizzatore). Il kit non comprende clip, filtri o tubazioni di montaggio. Per ordinare un ricambio per questa cartuccia, specificare il kit di ricambio elencato qui sotto. I modelli di analizzatore di ossidi d'azoto più vecchi usavano questo tipo di scrubber a carbone per eliminare sia NO2 che l'ozono eccedente dallo scarico. Tuttavia, a causa della natura potenzialmente esplosiva della miscela, non se ne consiglia l’applicazione. 5.6.2. Kit di ricambio carbone (codice 00596) Questo kit di ricambio comprende due bottiglie di plastica per un totale di 2,5 kg (5,5 libbre) di carbone, che serve per circa cinque ricambi dell’opzione 64A. 5.6.3. Zero Air Scrubber (Opzione 64B) Questo kit comprende una cartuccia per zero air scrubber che può essere usata per produrre e rifornire lo zero air alla porta di entrata ZERO dell’analizzatore. La cartuccia si monta sul pannello posteriore esterno per mezzo di due clip in gomma e contiene due prodotti chimici, 50% di volume di Purafil Chemi-sorbant per convertire NO in NO2, e 50% di volume di carbone per assorbire NO2. L'uscita zero air scrubber contiene un filtro a particelle che trattiene tutta la polvere che proviene dalla cartuccia e si collega con una tubazione PVC da 0,25” alla porta di entrata ZERO. I prodotti chimici devono essere periodicamente sostituiti (usare l’opzione 43) per impedire la saturazione e rinnovare NOX nel flusso di zero air. Si consiglia questo kit in mancanza di altra sorgente zero air disponibile e se l'analizzatore è dotato dell'opzione valvola zero/span (sezione 5.5.1). Il kit è contenuto nell'opzione IZS ma non nell'opzione valvola zero/span. 5.6.4. Kit di manutenzione per Zero Air Scrubber (Opzione 43) Questo kit comprende le parti per rinnovare lo zero air scrubber esterno. Tabella 5-3: Contentuto del Kit di manutenzione di Zero Air Scrubber Codice T-API Descrizione 005960000 Ricambio di carbone attivato 37 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 059700000 FL0000001 Ricambio Purafil Chemisorbant® Filtro sinterizzato per la porta critical orifice 1 FL0000003 OR0000001 Ricambio per filtro a particelle per il raccordo di entrata zero air O-Ring (qtà:2) per la porta critical orifice 1 1 Queste parti servono per unità con la sola opzione IZS. Sono usate per rinnovare il critical flow orifice dello sfogo IZS sul collettore di scarico dell’analizzatore. 5.6.5. Kit consumabili per M200E (Opzione 42) Questo kit comprende un insieme consigliato di materiali di consumo per un anno di funzionamento di M200E. Vedere l'appendice B per un elenco dettagliato dei contenuti. 5.6.6. Kit di parti di scorta per M200E (Opzione 43) Questo kit comprende un insieme consigliato di pezzi di ricambio per 2-3 anni di funzionamento di M200E. Comprende diverse parti quali il porta orifizio, un PMT di ricambio ed alter elementi che sono consigliati come scorta per ridurre il tempo di fuori servizio in caso di guasto aii componenti. Vedere l'appendice B per un elenco dettagliato dei contenuti. 5.7. Opzioni di comunicazione 5.7.1. Cavi RS232 per Modem (Opzioni 60 e 60A) L'analizzatore viene inviato con un cavo diritto schermato da DB-9F a DB-9F di lunghezza di circa 1,8 m., utilizzato per la maggior parte di computer di configurazione recente. Può essere ordinato un cavo supplementare di questo tipo come opzione 60. L'opzione 60A consiste di un cavo seriale schermato diritto di lunghezza di circa 1,8 m. per collegare la porta COM1 dell’analizzatore ad un computer, ad uno switch attivato a codice o qualunque altro dispositivo di comunicazione dotato di connettore femmina DB-25. Il cavo è terminato con un connettore femmina DB-9 ed un connettore maschio DB-25. Il connettore DB-9 si adatta alla porta COM1 dell’analizzatore. 5.7.2. Multidrop RS-232 (Opzione 62) L'opzione multidrop è usata con le porte seriali RS-232 per la comunicazione di più analizzatori con il computer host mediante cavi RS-232 in cascata. L'opzione consiste di una piccola scatola che può essere fissata all'analizzatore, uno switch di terminazione, un connettore di alimentazione e due porte seriali, uno di entrata dall'analizzatore (cavo fornito) ed una di uscita verso la scatola successiva di multidrop dell’analizzatore (richiede un cavo aggiuntivo, opzione 60). Per ogni analizzatore serve un'opzione 62. La prima porta di entrata sulla prima scatola si collega al computer host mentre la porta di uscita sull'ultima scatola multidrop deve essere terminata. Le istruzioni per l’operatore e di messa a punto sono contenute nel manuale Multidrop T-API, con codice 021790000, scaricabile dal sitoweb T-API. 5.7.3. Ethernet (Opzione 63) L'opzione Ethernet consente dio collegare l'analizzatore a qualsiasi rete locale 10BaseT. Una volta installata, questa opzione è collegata elettronicamente alla porta seriale COM2 dello strumento e rende questa porta non più disponibile per comunicazioni RS-232/RS-485 tramite il connettore COM2 sul pannello posteriore. L'opzione consiste di una scheda Ethernet T-API 38 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A (figura 5-2), fissata meccanicamente al pannello posteriore dello strumento. E’ compreso anche un cavo lungo 2 m. per rete CAT-5 terminato ad entrambe le estremità con connettori standard RJ-45 (codice WR0000067). La velocità massima di comunicazione è limitata dalla porta RS-232 a 115,2kbaud. Vedere la sezione 6.9.9 per la configurazione. Figura 5-2: Scheda Ethernet per M200E e pannello posteriore con la scheda montata 5.8. Condizionatori per Gas Campione (Opzioni 86 & 88) Sono disponibili diversi dispositivi di permeazione che utilizzano tubi di scambio gas di permeazione in Nafion® per applicazioni con umidità elevata e/o livelli moderati di NH3 nel gas campione. Questo tipo di condizionatore del gas campione fa parte dell'apparecchiatura standard M200E in grado di eliminare H2O e NH3 dal flusso del gas di alimentazione del generatore di ozono, ma può essere anche comprato per il flusso del gas campione. Tutti i condizionatori di gas eliminano il vapore acqueo ad un punto di rugiada di circa 20° C (~600 ppm di H2O) ed rimuovono efficacemente le concentrazioni di ammoniaca fino a circa 1 ppm. maggiori informazioni su questi essiccatori e sulle loro prestazioni sono disponibili al sito http://www.permapure.com/. Le seguenti opzioni comprendono l’hardware richiesto per l’installazione degli essiccatori. Tabella 5-4: Opzioni per sistemi di essiccazione e rimozione NH3 Opzione Descrizione Strumento standard Condizionatore singolo di gas (essiccatore/ rimozione NH3) soltanto per il flusso gas di alimentazione del generatore di ozono. Comprende il supporto di fissaggio per due essiccatori (’opzione 86 si monta sulla parte posteriore). OPT 86 Condizionatore singolo di gas (essiccatore/ rimozione NH3) soltanto per il flusso gas campione. Si monta sulla parte posteriore della staffa esistente dell'essiccatore. Converte l'analizzatore in strumento con doppio condizionatore OPT 88 Condizionatore singolo di gas (essiccatore/ rimozione NH3) sia per il gas campione che per l’airia di rifornimento ozono. Sostituisce l'essiccatore standard per aria O3 e viene fonito con il supporto di fissaggio. 39 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Il condizionatore in combinazione con un essiccatore costituisce un'opzione a basso costo per l'essiccamento sia del gas campione che dell'aria di rifornimento ozono. Tuttavia, questo essiccatore può essere utilizzato soltanto nelle applicazioni dove sia i gas campione che di calibrazione (dopo la diluzione) sono ai valori o prossimi alle concentrazioni ambiente e costanti di ossigeno (circa 20%), perché il generatore di ozono necessita di una quantità elevata e costante di ossigeno per generare correttamente l'ozono. Nelle applicazioni in stack o applicazioni industriali in cui il gas campione ha una concentrazione molto ridotta o molto variabile di ossigeno è necessario usare l'opzione 86 di essiccatore separato. Il condizionatore in combinazione deve essere specificato sull'ordine dell'analizzatore. 5.9. Manuale su CD (codice 044100200) Questo manuale operatore è disponibile inoltre su CD. Il documento elettronico è memorizzato in formato Portable Document Format (PDF) di Adobe Systems Inc. ed è leggile mediante il software Adobe Acrobat Reader® , scaricabile liberamente da http://www.adobe.com/. La versione PDF del manuale presenta molti vantaggi: Testo completamente reperibile. Collegamenti di ipertesto per figure, tabelle, indice e riferimenti inclusi per un rapido accesso a singole parti del manuali. Un elenco con segnalibri, capitoli e sezioni visualizzate alla sinistra del testo, completamente collegato alla loro rispettiva posizione. Collegamenti Internet inclusi nel manuale consentono di aprire i siti web corrispondenti in un browser Internet (serve un collegamento Internet). 5.10. Estensione Garanzia (Opzioni 92 & 93) Sono disponibili due opzioni per l'estensione della garanzia standard del costruttore (sezione 2.3). Entrambe le opzioni devono essere specificate sull'ordine dell'analizzatore. Opzione Descrizione OPT 92 Estende la garanzia per coprire due (2) anni a partire dalla data dell'acquisto OPT 93 Estende la garanzia per coprire cinque (5) anni a partire dalla data dell'acquisto 40 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 6. ISTRUZIONI OPERATIVE Nell’Appendice A del manuale è possibile trovare la struttura dei Menù che sono d’aiuto per navigare nel software dell’analizzatore. Inoltre si trova un indice dei comandi software e i riferimenti alle sezioni rispettive del manuale. NOTA I diagrammi di flusso che compaiono in questa sezione contengono le rappresentazioni tipiche del display dell’analizzatore durante i vari modi di funzionamento descritti. Queste rappresentazioni possono differire dal display effettivo del vostro strumento. 6.1. Panoramica dei modi operativi Il software M300E dispone di diverse modalità operative. Nella maggior parte dei casi, l’analizzatore funzionerà in modalità SAMPLE in cui i gas campione vengono misurati e visualizzata la lettura continua della concentrazione gas. Le funzioni di test e di avvertimento possono essere esaminate, i dati visualizzati o scaricati. Tabella 6-1: Modi operativi dell’analizzatore Modalità Significato SAMPLE Campionamento normale, il lampeggio indica che il filtro adattivo è attivo. M-P CAL E’ il modo di calibrazione base dello strumento e viene attivato premendo il tasto CAL. SETUP X.#2 La modalità SETUP si usa per configurare l’analizzatore. La misurazione del gas continua durante questo processo SAMPLE A Indica che l’unità è in modalità SAMPLE e la funzione AUTOCAL è attivata. ZERO CAL M1 L’unità sta eseguendo la procedura ZERO Cal iniziata manualmente dall’operatore. ZERO CAL A1 L’unità sta eseguendo la procedura ZERO Cal iniziata automaticamente dalla funzione AUTOCAL dell’analizzatore ZERO CAL R1 L’unità sta eseguendo la procedura ZERO Cal iniziata da remoto tramite le porte COM o tramite gli ingressi di controllo digitale. LO CAL A L’unità esegue la calibrazione LOW SPAN (punto medio) attivata automaticamente dalla funzione AUTOCAL dell’analizzatore. LO CAL R L’unità esegue la calibrazione LOW SPAN (punto medio) attivata da remoto tramite le porte COM o tramite gli ingressi di controllo digitale. SPAN CAL M1 L’unità esegue la calibrazione SPAN iniziata manualmente dall’operatore SPAN CAL A1 L’unità esegue la calibrazione SPAN iniziata automaticamente dalla funzione AUTOCAL dell’analizzatore. SPAN CAL R1 L’unità esegue la calibrazione SPAN attivata da remoto tramite le porte COM o tramite gli ingressi di controllo digitale. DIAG E’ utilizzata una della modalità diagnostiche dell’analizzatore (vedere la Sezione 6.8). 1 Appare solo su unità con opzione Z/S valve o IZS. 2 La revisione del firmware dell’analizzatore è visualizzata dopo la parola SETUP, es. SETUP C.4. 41 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Il secondo modo di funzionamento è il modo SETUP. Questo modo è usato per configurare le varie caratteristiche e funzioni dell'analizzatore, quale il sistema iDAS, le gamme di uscita analogica, o la configurazione della porta COM. Il modo SETUP è usato inoltre per effettuare delle prove diagnostiche durante l'analisi guasti. Il terzo modo di funzionamento è il modo CAL che permette la calibrazione dell'analizzatore in vari modi. Per la sua importanza, questo modo è descritto separatamente nel capitolo 7. Il campo modo (angolo a sinistra in alto) del display del pannello frontale indica il modo corrente di funzionamento (vedi figura 3-4 per le caratteristiche del pannello frontale). Oltre ai tre modi principali, ci sono variazioni di modo che sono riassunte nella tabella 6-1. 6.2. Modo Sample Questa è la modalità operativa standard dell’analizzatore. In questa modalità lo strumento analizza NO e NOX e calcola la concentrazione di NO2. 6.2.1. Funzioni di Test Sono disponibili diverse funzioni di test osservabili dal display del pannello frontale, mentre l’analizzatore è in modalità SAMPLE. Queste funzioni forniscono informazioni importanti sul funzionamento attuale e lo stato dello strumento e i parametri ottenuti sono utili nell’individuazione guasti (vedi Sezione 11.1). Essi possono anche essere registrati in uno dei canali iDAS (sezione 6.10.1.1) per l’analisi dei dati. Per visualizzare le funzioni di test, premere ripetutamente uno dei tasti <TST TST> in un senso o nell’altro. NOTA Un valore “XXXX” visualizzato per una di queste funzioni TEST indica una lettura fuori gamma o che l’analizzatore non è in grado di calcolarla. NOTA Tutte le misure di pressione sono rappresentate in termini di pressione ASSOLUTA. La pressione atmosferica assoluta è circa 29.92 in-Hg-A a livello del mare. Diminuisce di circa 1 in-Hg per ogni 300 m in altitudine. Diversi fattori come i sistemi di condizionamento, temporali di passaggio e la temperatura dell’aria, possono provocare cambiamenti nella pressione atmosferica assoluta. 42 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Tabella 6-2: Funzioni di test definite Display Parametro Unità RANGE RANGE PPB, PPM, UGM, MGM NOX STB STABILITY PPB, PPM, UGM, MGM SAMP FLW SAMPLE FLOW cm³/min (cc/m) OZONE FL OZONE FLOW cm³/min (cc/m) PMT PMT Signal MV NORM PMT NORMALIZED PMT Signal MV AZERO AUTO-ZERO MV HVPS HVPS V RCELL TEMP REACTION CELL TEMP °C BOX TEMP BOX TEMPERATURE °C PMT TEMP PMT TEMPERATURE °C IZS TEMP IZS TEMPERATURE °C Descrizione Il limite di fondo scala a cui sono attualmente regolate le uscite analogiche dell’analizzatore. Questa non è la gamma fisica dello strumento. Se è stato selezionato il modo range Auto, compariranno due funzioni di RANGE. Se è stato selezionato il modo Range IND (indipendente), compariranno tre funzioni di RANGE. La stabilità è una deviazione standard della concentrazione di NOx su 25 campioni, ciascuno registrato ogni 10 secondi. Un valore nox stb basso indica una bassa variabilità in NOx. La portata del gas campione attraverso la cellula di reazione. Questo valore non è misurato ma calcolato dalla pressione del campione. Portata del flusso di gas O3 come misurata con un misuratore di flusso. La tensione di uscita grezza del PMT. La tensione di uscita del PMT dopo la normalizzazione per un offset auto-zero e compensazione della temperature/pressione (se attivato). Il segnale PMT con zero NOx, che è di solito leggermente diverso da 0 V. Questo offset è sottratto dal segnale PMT e si regola con le variazioni nel segnale zero. L’alimentatore di alta tensione PMT. La temperatura corrente della cellula di reazione. La temperatura ambiente della parte interna dell'analizzatore. La temperatura corrente di PMT. La temperatura corrente dell'opzione zero/span interno. Compare soltanto quando è abilitata l'opzione IZS. 1 La temperatura corrente del convertitore NO2. MOLY TEMP CONV TEMPERATURE °C RCEL REACTION CELL PRESSURE in-Hg-A La pressione corrente del gas della cellula di reazione come misurata al collettore del vuoto. Questa è la pressione di vuoto generata dalla pompa esterna. SAMP SAMPLE PRESSURE in-Hg-A La pressione corrente del gas campione in entrata alla cellula di reazione, misurata fra NO/NOx e le valvole Auto-Zero. NOX SLOPE NOx SLOPE -- NOX OFFS NOx OFFSET MV NO SLOPE NO SLOPE -- NO OFFS NO OFFSET MV NO2 NO2 concentration PPB, PPM, UGM, MGM NOX NOx concentration PPB, PPM, UGM, MGM La concentrazione corrente di NOx nell'unità scelta. NO NO concentration PPB, PPM, UGM, MGM La concentrazione corrente di NO nell'unità scelta. TEST TEST SIGNAL2 MV TIME CLOCK TIME hh:mm:ss La pendenza della calibrazione corrente di NOx come calcolata l'ultima volta da una misura lineare durante la calibrazione zero/span dell’analizzatore. L’offset della calibrazione corrente di NOx come calcolata l'ultima volta da una misura lineare durante la calibrazione zero/span dell’analizzatore. La pendenza della calibrazione di NO come calcolata l'ultima volta da una misura lineare durante la calibrazione zero/span dell’analizzatore L’offset della calibrazione corrente di NO come calcolata l'ultima volta da una misura lineare durante la calibrazione zero/span dell’analizzatore. La concentrazione corrente di NO2 nell'unità scelta. Segnale di una funzione di terst definita dall'operatore canale di uscita A4. L’ora corrente per i record di iDAS e gli eventi di calibrazione. 43 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 6.2.2. Messaggi di avvertenza I guasti più comuni saranno segnalati come avvertimento sul pannello frontale ed attraverso le porte COM. La sezione 11.1 spiega come usare questi messaggi per effettuare le analisi guasto dei problemi. La sezione 3.5.3 spiega come visualizzare ed eliminare i messaggi d'avvertimento. La tabella 6-3 elenca tutti i messaggi d'avvertimento del firmware C.4. Tabella 6-3: Elenco dei messaggi d’avvertimento - revisione C.4 Messaggio Significato ANALOG CAL WARNING Il convertitore analogico-digitale dello strumento (A/D) o quello delle uscite analogiche non sono calibrati. AZERO WRN XXX.X MV La lettura presa durante il ciclo Auto-zero è fuori dai limiti specificati. Il valore indicato qui come “XXX.X” indica la lettura reale di Auto-zero al momento dell'avvertimento. BOX TEMP WARNING La temperatura all'interno del telaio M200E è fuori dai i limiti specificati. CANNOT DYN SPAN Calibrazione Span da remoto fallita mentre la funzione di span dinamico era ON. CANNOT DYN ZERO Calibrazione Zero da remoto fallita mentre la funzione di span dinamico era ON. CONFIG INITIALIZED La memoria di configurazione è stata resettata alla configurazione di fabbrica o è statao cancellata. CONV TEMP WARNING La temperatura del convertitore NO2 è fuori dai limiti specificati. DATA INITIALIZED La memoria dati iDAS è stato cancellata. HVPS WARNING L’alimentatore alta tensione per il PMT è fuori dai limiti specificati. IZS TEMP WARNING Sulle unità con l'opzione IZS installata: La temperatura IZS è fuori dai limiti specificati. OZONE FLOW WARNING Il flusso di ozono è fuori dai limiti specificati. OZONE GEN OFF Generatore di ozono spento. Questo è l'unico messaggio d'avvertimento che si elimina automaticamente quando viene acceso il generatore di ozono. PMT TEMP WARNING La temperatura di PMT è fuori dai limiti specificati. RCELL PRESS WARN La pressione delle cellule di reazione è fuori dai limiti specificati. RCELL TEMP WARNING La temperatura delle cellule di reazione è fuori dai limiti specificati. REAR BOARD NOT DET Il firmware non può comunicare con la piastra madre. RELAY BOARD WARN Il firmware non può comunicare con la scheda relè. SAMPLE FLOW WARN La portata del gas campione è fuori dai limiti specificati. SYSTEM RESET Il computer è stat inizializzato o è stato acceso. 6.2.3. Funzioni di calibrazione Premendo il tasto CAL si porta l’analizzatore M200E in modo calibrazione. In questo modo, l'operatore può calibrare lo strumento con l'uso dei gas calibrati zero o span. Se lo strumento include l'opzione valvola zero/span o IZS, il display includerà anche i tasti CALZ e CALS. La pressione di uno di questi tasti mette inoltre lo strumento in modo calibrazione multipunto. Il tasto CALZ è usato per iniziare una calibrazione del punto zero. Il tasto CALS è usato per calibrare il punto di span dell'analizzatore. Si raccomanda che questa calibrazione di span sia a circa 80-90% del fondo scala del range di funzionamento dell’anmalizzatore. 44 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Il capitolo 7 dettaglia tutte le operazioni di calibrazione. Il capitolo 1 descrive le opzioni valvola zero/span e IZS. 6.3. Modo Calibrazione A causa della sua importanza, la calibrazione è descritta separatamente nel capitolo 7, mentre la calibrazione con protocollo EPA nel capitolo 8. 6.4. Modo Setup Il modo SETUP contiene una varietà di possibilità usate per configurare l’hardware dell’analizzatore e le caratteristiche del software e per leggere o configurare il sistema di aquisizione dati interno (iDAS). Per una rappresentazione visiva delle strutture del menu software, fare riferimento all'appendice A-1. NOTA Qualsiasi modifica fatta ad una variabile durante una delle seguenti procedure non è riconosciuta dallo strumento fino alla pressione del tasto ENTR . Se si preme il tasto EXIT prima del tasto ENTR, l'analizzatore produce un beep, avvertendo l'operatore che il valore ultimo inserito non è stato accettato. Alcune delle funzioni del modo SETUP sono descritte nei capitoli separate che seguono. In particolare, la funzione RNGE può essere trovata nella sezione 6.5, la funzione ACAL nella sezione 7.8. 6.4.1. Password (PASS) L’analizzatore M200E prevede delle password di protezione per le funzioni di setup e di calibrazione in modo da impedire regolazioni non autorizzate. Quando le password sono state abilitate nella voce PASS di menu, il sistema richiederà all’operatore la password ogni volta che viene richiesta una funzione protetta da password. Ci sono tre livelli di protezione con password, che corrispondono a operatore, manutenzione ed funzioni di configurazione. Ogni livello permette l'accesso a tutte le funzioni nel livello precedente. Tabella 6-4: Livelli di Password Password Livello Accesso Menu ammesso No password Operatore TEST, MSG, CLR 101 Manutenzione CAL, CALZ, CALS 818 Configurazione SETUP, VARS, DIAG 45 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Per abilitare o disabilitare le passwords, premere la seguente sequenza di tasti: Esempio: Se tutte le password sono abilitate, occorre la seguente sequenza di tasti per entrare nel menu SETUP: Notare che lo strumento richiede ancora una password quando si entra nei menu DIAG e VARS, anche se le password sono disabilitate, ma visualizza la password di default (818) per entrare in questi menu. L'operatore deve premere soltanto ENTR per accedere ai menu protetti da password ma non deve impostare il codice con il numero richiesto. 46 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 6.4.2. Informazioni di configurazione (CFG) Premendo il tasto CFG si visualizzano le informazioni di configurazione dello strumento. Questa visualizzazione riporta il modello dell'analizzatore, numero di serie, revisione del firmware, revisione libreria software, sistema operativo ed altre informazioni. Usare queste informazioni per identificare il software e l’hardware quando si contatta il servizio assistenza. Possono anche essere riportate le caratteristiche speciali del software o dello strumento o le opzioni installate. 6.4.3. Clock (CLK) L’analizzatore M200E dispone di un orologio incorporato per la temporizzatore di AutoCal, la funzione TEST all’ora del giorno e l’indicazione di data sulla maggior parte dei messaggi portati sulle porte COM e sugli ingressi dati di iDAS. Per regolare l’orario, premere: 47 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Per compensare le variazioni possibili del clock della CPU, è presente una variabile per accelerare o rallentare il clock di un valore fisso al giorno. Per cambiare questa variabile, premere: 6.5. Setup – Configurazione del Range (RNGE) L’analizzatore dispone di quattro segnali di uscita analogica accessibili tramite un connettore sul pannello posteriore. Figura 6-1: Connettore Analog Out Tutte queste uscite possono essere configurate in fabbrica o dall'operatore per uscite a fondo scala di 0,1 V, 1V, 5V o 10V. Inoltre A1, A2 e A3 possono essere equipaggiate con dei driver di loop di corrente 0-20 mA opzionali ed essere configurati per qualsiasi uscita in corrente all'interno di questa gamma (per esempio 0-20, 2-20, 4-20, ecc.). I canali A1, A2 e A3 riportano i segnali analogici che sono proporzionali alle concentrazioni rispettivamente di NOx, NO e NO2 del gas campione. La tensione o la corrente di uscita 48 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A analogica può essere regolata indipendentemente. Nel seguito un esempio di configurazione per gamme indipendenti: A1 OUTPUT (NOx): Segnale di uscita = 0-5 V A2 OUTPUT (NO): Segnale di uscita = 4-20 mA (con opzione di current loop) A3 OUTPUT(NO2): Segnale di uscita = 0 - 1 V L'uscita A4 può essere regolata dall'operatore per indicare uno dei molti parametri accessibili con i tasti <TST > del display in modo SAMPLE. A4 non è disponibile per l'opzione loop di corrente. 6.5.1. Gamme fisiche e di uscita analogica Dal punto di vista funzionale, l'analizzatore di NOx modello 200E dispone di due gamme fisiche per la determinazione delle concentrazioni NOx, NO e NO2. La differenza fra le due gamme fisiche è la risoluzione dei segnali in uscita dalla scheda preamplificatore. Internamente, la risoluzione del segnale dell’analizzatore è circa a 16 bit o 72000 conteggi per il segnale 5 V di PMT. La gamma bassa misura 0 - 2000 ppb NOx (2000 ppb = 5 V) mentre la gamma alta misura 0-20000 ppb NOx (20000 ppb = 5 V). Entrambe le gamme devono essere calibrate indipendentemente agli stessi span gas allo scopo di consentire la commutazione in avanti e indietro fra le gamme alte e basse. Una volta correttamente calibrato, il pannello frontale segnalerà esattamente le concentrazioni fra 0 e 20000 ppb, indipendentemente dalla gamma analogica selezionata. Per commutare fra le gamme fisiche, l'operatore deve specificare sul pannello anteriore una gamma adatta dell'uscita analogica. Qualsiasi gamma analogica fra 0 e 2000 ppb porta l'analizzatore a rimanere nella gamma fisica bassa. Qualsiasi limite superiore di gamma analogica fra 2001 e 20000 ppb porta lo strumento a funzionare nella relativa gamma fisica alta. Per le applicazioni che utilizzano registratori su carta o di altri dispositivi di registrazione analogica, una gamma così vasta non può essere normalmente ottenuta sull'uscita. Per esempio, in un'applicazione dove le concentrazioni di NO, NO2 e NOx previste sono tipicamente meno di 500 ppb, il fondo scala dei valori previsti è soltanto lo 0,25% della gamma fisica a 20000 ppb dello strumento. Il segnale di uscita corrispondente verrebbe allora registrato soltanto per lo 0,25% della gamma del dispositivo di registrazione. M200E risolve questo problema consentendo all’operatore di selezionare una gamma per report per le uscite analogiche che include soltanto quella pozione di gamma fisica che riguarda l'applicazione specifica. Notare che è regolata soltanto la gamma per report delle uscite analogiche, le gamme fisiche dell'analizzatore rimangono invariate eccetto il passaggio 2000/2001 ppb. Ciò aumenta l'affidabilità e la precisione dell'analizzatore evitando circuiti di amplificazione aggiuntivi. Se correttamente calibrati, sia i valori iDAS che i valori di concentrazione sul pannello frontale non sono influenzati da una modifica nelle gamme dell'uscita analogica. 6.5.2. Modi di range per report M200E dispone di tre modi di range dell'uscita analogica da scegliere tra. modo Single Range (SNGL), imposta tutti i gas misurati con lo stesso range di report di uscita. modo Independent range (IND), consente che siano diverse le gamme di report per tutti i gas modo Automatic range (AUTO), consente all'analizzatore di effettuare il report dei dati attraverso una gamma bassa e una gamma alta con scambio automatico nella gamma appropriata quando le concentrazioni cambiano. 49 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Soltanto uno di precedenti modi di gamma può essere attivo in un certo momento. Per selezionare il range di output, usare le seguenti sequenze tasti. 6.5.3. Modo Single Range (SNGL) E’ il modo range di default, in cui tutte le uscite analogiche di concentrazione (normalmente A1, A2 ed A3) sono regolate alla stessa gamma di report. Questa gamma di report può essere regolata a qualsiasi valore fra 100 ppb e 20000 ppb. Tuttavia, i range del segnale elettronico delle uscite analogiche possono ancora essere configurate per valori differenti (per esempio, 010 V e 0-0,1 V). Per selezionare il modo range SNGLE e per fissare il limite superiore della gamma, premere: 6.5.4. Modo Independent Range (IND) Il modo independent range permette le uscite di concentrazione A1, A2 ed A3 possano essere configurate con un valore di gamma differente. Nel modo IND la funzione di test del RANGE visualizzata sul pannello sarà allora sostituita da tre funzioni separate: RANGE1: Valore della gamma per l’uscita A1 (NOx), per esempio, 0-10 V per 0-1500 ppm NOx. RANGE2: Valore della gamma per l’uscita A2 (NO), per esempio, 0-10 V per 0-1000 ppm NO. RANGE3: Valore della gamma per l’uscita A3 (NO2), per esempio, 0-10 V per 0-500 ppm NO2. 50 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Fissando i limiti del range analogico a valori differenti non influisce sulla calibrazione dello strumento. Per selezionare il modo range IND, premere i seguenti tasti: Per impostare il valore della gamma per ogni independent range, premere: 51 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 6.5.5. Modo Auto Range (AUTO) Nel modo AUTO range, l'analizzatore commuta automaticamente la gamma per il report fra due gamme prestabilite dall'operatore (bassa e alta). Le stesse impostazioni di gamma bassa ed alta sono applicate ugualmente alle letture di NO, NO2 e NOx. L'unità passerà da gamma bassa ad alta quando la concentrazione di NOx o NO eccede il 98% della gamma bassa. L'unità ritornerà di nuovo da gamma alta a gamma bassa una volta che le entrambe concentrazioni di NOx e NO scendono sotto il 75% della gamma bassa. Nel modo AUTO range la funzione di test del RANGE visualizzata sul pannello anteriore sarà sostituita da due funzioni separate: RANGE1: l’impostazione del range LOW per tutte le uscite analogiche. RANGE2: l’impostazione del range HIGH per tutte le uscite analogiche. La condizione di range high/low inoltre è riportata attraverso i bit di stato digitali esterni (sezione 6.9.1). Per impostare le diverse gamme premere la seguente sequenza di tasti. NOTA Le gamme basse ed alte hanno pendenze ed offset separati per il calcolo di concentrazioni NO e NOx. Quindi, le due gamme devono essere calibrate indipendentemente. 6.5.6. Unità di misura di Range M200E può visualizzare le concentrazioni in parti per miliardo (109 mols per mol, PPB), in parti per milione (106 mols per mol, PPM), in microgrammi per metro cubo (µg/m3, UG) o in milligrammi per metro cubo (mg/m3, MG). La modifica delle unità influenza tutta la visualizzazione, porte COM ed i valori iDAS per tutti i range di report indipendentemente del modo range dell’analizzatore. Per cambiare le unità di concentrazione: 52 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Fattori di conversione da unità volumetrica a unità di massa usate nel M200E: NO: ppb x 1.34 = µg/ m3; ppm x 1.34 = mg/m3 NO2: ppb x 2.05 = µg/ m3; ppm x 2.05 = mg/m3 Concentrazioni visualizzate in mg/ m3 e in µg/m3 usano 0° C e 760 torr come temperatura e pressione standard (STP). Consultare le normative locali per le unità STP usate dalla vostra agenzia. Le applicazioni con protocollo EPA, per esempio, usano 25° C come temperatura di riferimento. La modifica delle unità può causare una polarizzazione nelle misure se sono usate la temperatura e la pressione standard diverse da 0°C e 760 torr. Questo problema può essere evitato ricalibrando l'analizzatore dopo ogni modifica da unità volumetrica a unità di massa o viceversa. ATTENZIONE Per evitare una polarizzazione della temperatura di riferimento, l'analizzatore deve essere ricalibrato dopo ogni modifica nelle unità di misura. 6.5.7. Rapporto di diluizione Il rapporto di diluizione è un'opzione software che permette all’operatore di compensare ogni diluizione del gas campione prima che entri nell'ingresso campione. L'opzione rapporto di diluizione è un processo a 4 step: Selezionare le unità di concentrazione: vedi la procedura in 6.5.6. Selezionare il range: vedi le procedure in 6.6. Assicurarsi che il valore SPAN inserito sia la concentrazione prevista massima del gas di calibrazione non diluito e che lo span gas sia fornito attraverso lo stesso sistema di entrata della diluzione come per il gas campione o che abbia una concentrazione reale più bassa. Per esempio, con diluizione regolata a 100, può essere usato un gas a 1 ppm per calibrare un gas campione di 100 ppm se il span gas non è portato attraverso il sistema di diluzione. D'altra parte, se è 53 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A usato uno span gas di 100 ppm, occorre che passi attraverso gli stessi step di diluizione del gas campione. Impostare il fattore di diluizione come guadagno (per esempio, un valore di 20 significa 20 parte di diluente e 1 parte di gas campione): L'analizzatore moltiplica le concentrazioni misurate nel gas con questo fattore di diluizione e visualizza il risultato. Calibrare l'analizzatore. Una volta inserite le impostazioni suddette, lo strumento deve essere ricalibrato usando uno dei metodi discussi nel capitolo 7. 54 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 6.6. Setup – Variabili interne (VARS) M200E contiene numerose variabili software regolabili dall’operatore che definiscono determinati parametri operativi. Solitamente, queste variabili sono regolate automaticamente dal firmware dello strumento, ma possono essere ridefinite manualmente usando il menu VARS. La tabella 6-5 elenca tutte le variabili che sono disponibili all’interno del livello protetto da password 818. Vedere l'appendice A2 per un elenco dettagliato di tutte le variabili di M200E che sono accessibili tramite l'interfaccia remota. Tabella 6-5: Nomi delle variabili (VARS) - Revisione C.4 Variabile Descrizione Valori ammessi DAS_HOLD_OFF Durata di nessuna memorizzazione dati nel sistema iDAS. Questo è il tempo in cui l'analizzatore ritorna da uno dei suoi modi di calibrazione al modo del SAMPLE. La variabile DAS_HOLD_OFF può essere disabilitata in ogni canale iDAS. Abilita o disabilita la funzione di compensazione pressione e temperatura (TPC) (sezione 10.4.3). Lo Zero dinamico regola automaticamente l’offset e la pendenza della risposta NOx e NO quando si effettua una calibrazione del punto di zero durante AutoCal (capitolo 7). Lo Span dinamico regola automaticamente l’offset e la pendenza della risposta NO e NOx quando si effettua una calibrazione del punto di zero durante AutoCal (capitolo 7). Notare che le funzioni DYN_SPAN e DYN_ZERO non sono ammesse per applicazioni che richiedono l’equivalenza EPA. Può essere tra 0.5 e 20 minuti Default=15 min. SFLOW_SET Regola il valore visualizzato della portata del campione al valore attuale che è stata misurato dall'operatore. Cambiando questo valore non altera la portata reale del gas campione! 0-1000 cm³/min Default= 500 cm³/min OFLOW_SET Regola il valore visualizzato della portata di ozono alla sua portata reale che è stata misurata dall'operatore. Cambiando questo valore non altera la portata reale del gas ozono! Imposta la temperatura del forno IZS. L'aumento o la diminuzione di questa temperatura aumenterà o farà diminuire il tasso di permeazione NO2 della sorgente IZS (sezione 5.5.3). Consente di regolare il numero di punti decimali dei parametri di concentrazione e stabilità visualizzati sul pannello frontale. regola la velocità del clock interno dell’analizzatore. Scegliere il + segno se il clock è troppo lento, o il segno - se è troppo veloce. Consnete di mettere a ON e OFF la capacità di misurare l'analizzatore con NO2, nel qual caso lo strumento si comporta come se siano misurati NO e NOx, anche se è alimentato con NO2. La concentrazione NO2 è allora di default zero. Questa funzione non è consentita per le applicazioni con protocollo EPA. 10-1000 cm³/min Default= 80 cm³/min TPC_ENABLE DYN_ZERO DYN_SPAN IZS_SET CONC_PRECISION CLOCK_ADJ CAL_ON_NO2 55 ON/OFF Default=ON ON/OFF Default=OFF ON/OFF Default=OFF 30°C - 70°C Default= 50°C AUTO, 1, 2, 3, 4 Default=AUTO -60 to +60 s/day Default=0 ON or OFF Default=OFF Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Per accedere e navigare nel menu VARS, usare la seguente sequenza tasti: 56 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 6.7. Setup - Diagnostiche (DIAG) Una serie di tool diagnostici è raggruppata insieme sotto il menu SETUP-MORE-DIAG. Poiché questi parametri dipendono dalla revisione firmware, in Appendice A sono riportati in dettagli la struttura dei del menu. Tuttavia, i singoli parametri sono spiegati più dettagliatamente nella seguente sezione e riportati in tabella 6-6. Questi tool possono essere utilizzati nelle diverse procedure diagnostiche e di trouble-shooting e sono riportati nelle diverse sezioni di trouble-shooting e di manutenzione. Tabella 6-6: Funzioni diagnostiche di M200E (DIAG) Funzione diagnostica e significato Indicazione di modo sul pannello frontale Sezione SIGNAL I/O: Consente l'osservazione di tutti i segnali analogici e digitali presenti nello strumento. Permette di impostare a ON e OFF determinati segnali digitali quali valvole ed i riscaldatori. DIAG I/O 6.7.1 ANALOG I/O: Una volta entrati, l'analizzatore effettua un test a step dell'uscita analogica. Questo può essere usato per calibrare un registratore a carta o per verificare la precisione dell'uscita analogica. DIAG AOUT 6.7.2 ANALOG I/O CONFIGURATION: I parametri di entrata/uscita analigica sono disponibili per l'osservazione e la configurazione. DIAG AIO 6.7.3 TEST CHAN OUTPUT: Configura il canale di uscita analogica A4. DIAG TCHN 6.7.2 OPTIC TEST: Una volta attivato, l'analizzatore effettua un test ottico che gira su un LED posto all'interno del modulo del sensore vicino a PMT (fig. 10-15). Questa diagnostico testa la risposta del PMT senza dovere fornire lo span gas. DIAG OPTIC 6.7.5 ELECTRICAL TEST: Una volta attivato, l'analizzatore effettua un test elettrico che genera una corrente allo scopo di simulare l'uscita di PMT e verificare il segnale che gestisce e condiziona la scheda di preamplificazione di PMT. DIAG ELEC 6.7.6 OZONE GEN OVERRIDE: Consente all’operatore di spegnere e accendere manualmente il generatore O3. Questa impostazione è mantenuta quando si esce da DIAG. DIAG OZONE 6.7.7 SIGNAL I/O: Consente l'osservazione di tutti i segnali analogici e digitali presenti nello strumento. Permette di impostare a ON e OFF determinati segnali digitali quali valvole ed i riscaldatori. DIAG FCAL 6.7.8 57 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Per accedere alle funzioni DIAG, premere la seguente sequenza tasti: 6.7.1. Signal I/O Il modo diagnostico Signal I/O consente di rivedere e modificare le funzioni degli I/O digitali ed analogici dell'analizzatore. Vedere l'appendice A-4 per una lista completa dei parametri disponibili da rivedere sotto questo menu. NOTA Ogni modfica delle impostazioni di Signal I/O rimarrà valido soltanto fino a quando si esce dal menu Signal I/O. Le eccezioni sono la forzatura del generatore di ozono e la calibrazione del sensore flusso, che quando si esce rimangono come sono state inserite. 58 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Per entrare nel modo Signal I/O, premere 6.7.2. Test a passi dell’uscita analogica Questo test può essere usato per controllare la precisione e il funzionamento adeguato delle uscite analogiche. La prova forza tutte e quattro i canali dell'uscita analogica in modo da produrre segnali che variano da 0% a 100% del fondo scala a passi del 20%. Questa prova è utile per verificare il funzionamento dei dispositivi dati logging/recording connessi all'analizzatore. Per iniziare l’Analog Output Step Test premere: 59 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 6.7.3. Configurazione degli I/O analogici La tabella 6-7 elenca le funzioni Analog I/O disponibili in M200E. Tabella 6-7: DIAG – Funzioni Analog I/O Sub Menu Funzione AOUTS CALIBRATED: Mostra lo stato della calibrazione dell’uscita analogica (YES/NO) e attiva una calibrazione di tutti i canali analogici di uscita. CONC_OUT_1 Imposta la configurazione elettronica base dell’uscita analogica A1 (NOX) . Ci sono tre opzioni: Range: Seleziona il tipo di segnale (tensione o current loop) e il livello di fondo scala dell’uscita. REC_OFS: Consente di impostare un offset di tensione (non disponibile con RANGE impostato su CURRent loop. Auto_CAL: esegue la stessa calibrazione come AOUT CALIBRATED, ma solo su questo canale. NOTA: Ogni modifica a RANGE o REC_OFS richiede una nuova calibrazione di questa uscita. CONC_OUT_2 Lo stesso di CONC_OUT_1 ma per il cabale analogico 2 (NO) CONC_OUT_3 Lo stesso di CONC_OUT_1 ma per il cabale analogico 3 (NO2) TEST OUTPUT Lo stesso di CONC_OUT_1 ma per il cabale analogico 4 (TEST) AIN CALIBRATED Mostra lo stato della calibrazione (YES/NO) e attiva una calibrazione del circuito convertitore A/D sulla motherboard. Per configurare le quattro uscite analogiche, impostare il tipo di segnale elettronico di ogni canale e calibrare le uscite. Questo consiste nel: Selezionare un tipo di uscita (tensione o corrente, se è stato installato un driver opzione di uscita corrente) ed il livello del segnale che coincida con i requisiti dell'input del dispositivo di registrazione connesso al canale. Calibrare il canale di uscita. Può essere fatto automaticamente o manualmente per ogni canale, vedere le sezioni da 6.7.4 a 6.7.8. Aggiungere un offset bipolare di registratore al segnale, se necessario (sezione 6.7.5). Nella sua configurazione standard, le uscite possono essere impostate per le seguenti tensioni CC. Ogni Tabella 6-8: Gamme della tensione dell’uscita analogica Uscita minima Uscita massima 0-0.1 V -5 mV +105 mV 0-1 V -0.05 V +1.05 V 0-5 V -0.25 V +5.25 V 0-10 V -0.5 V +10.5 V Range L’offset di default per tutte le gamme è 0 VDC. 60 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Ai moduli di current loop si applicano i seguenti limiti di uscita corrente DC: Tabella 6-9: Range di Current Loop su uscita analogica Range Uscita minima Uscita massima 0-20 mA 0 mA 20 mA Questi sono i limiti fisici dei moduli current loop, tipico 2-20 o 4-20 mA per i limiti inferiori e superiori. Specificare il range desiderato quando si ordina questa opzione. L’offset di default per tutte le gamme è 0 mA Disposizione pin del connettore di uscita ANALOG sul pannello posteriore dello strumento: Tabella 6-10: Assegnazione pin sull’uscita Analog Pin 1 2 3 4 5 6 7 8 Uscita Analog A1 A2 A3 A4 Segnale VOLTAGE Segnale CURRENT V Out I Out + Ground I Out - V Out I Out + Ground I Out - V Out I Out + Ground I Out - V Out Non disponibile Ground Non disponibile Vedi Figura 6-1 per la rappresentazione visiva e la posizione del connettore di uscita ANALOG. 6.7.3.1. Selezione del tipo di segnale Analog Output e del Range Per selezionare un tipo di segnale di uscita (tensione DC Voltage o currente) e il livello per un canale di uscita premere SETUP - MORE - DIAG - ENTR - NEXT - NEXT e quindi 61 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 6.7.3.2. Modo Analog Output Calibration Le uscite analogiche possono essere calibrate automaticamente o manualmente. Nel suo modo di default, lo strumento è configurato per la calibrazione automatica di tutte i canali. La calibrazione manuale deve essere usata per la gamma 0.1V o nei casi in cui le uscite devono essere rese conformi precisamente alle caratteristiche del dispositivo di registrazione. Le uscite configurate per la calibratzione automatica possono calibrate come gruppo o individualmente. La calibrazione dell’uscita analogica deve essere effettuata alla prima attivazione dell'analizzatore (effettuato in fabbrica come parte del processo di configurazione) o ogni volta che è richiesta una nuova calibrazione. Per calibrare le uscite come gruppo premere SETUP-MORE-DIAG-ENTR-NEXT-NEXT e poi i seguenti tasti: Per calibrare automaticamente un canale analogico, premi SETUP-MORE-DIAG-ENTR-NEXTNEXT e poi i seguenti tasti: 62 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Per selezionare la calibrazione uscita manuale per un canale particolare premere SETUP-MOREDIAG-ENTR-NEXT-NEXT e poi la seguente sequenza tasti: Ora i canali di uscita analogica possono essere calibrati automaticamente o impostati in calibrazione manuale, che sarà descritto nel seguito. 63 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 6.7.3.3. Calibrazione manaule uscita analigica Per una maggiore precisione, le tensioni delle uscite analogiche possono essere calibrate manualmente. Si noti che le uscite configurate per 0.1V a fondo scala devono essere calibrate sempre manualmente. La calibrazione è effettuata tramite il software dello strumento con un voltmetro collegato ai terminali di uscita (figura 6-3). Le regolazioni sono eseguite usando i tasti del pannello frontale impostando in primo luogo lo zero-point e quindi lo span-point (tabella 6-11). Il software permette di eseguire questa regolazione a passi di conteggio 100, 10 o 1. Tabella 6-11: Tolleranze di tensione per la calibrazione dell’uscita analogica Fondo scala Tolleranza Zero Tensione Span Tolleranza Span 0.1 VDC ±0.0005V 90 mV ±0.001V 1 VDC ±0.001V 900 mV ±0.001V 5 VDC ±0.002V 4500 mV ±0.003V 10 VDC ±0.004V 4500 mV ±0.006V Figura 6-2: Configurazione per la calibrazione delle uscite analogiche Per eseguire queste regolazioni, occorre mettere in Off la funzione AOUT di calibrazione automatica (sezione 6.7.3). Quindi premere SETUP-MORE-DIAG-ENTR-NEXT-NEXT –e poi i seguenti tasti: 64 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 6.7.3.4. Regolazione dell’offset su uscita analogica Alcuni registratori di segnali analogici richiedono che il segnale zero sia significativamente differente dalla linea base del registratore in modo da registrare le letture leggermente negative rispetto al rumore attorno al punto zero. Per fare questo occorre definire un offset di zero, una piccola tensione (per esempio, 10% della portata), che può essere aggiunto al segnale dei singoli canali di uscita premendo i tasti SETUP-MORE-DIAG-ENTR-NEXT-NEXT e quindi i tasti seguenti: 65 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 6.7.3.5. Regolazione dell’uscita in Current Loop Un'opzione current loop può essere installata come variante per ciascuna delle uscite analogiche dell'analizzatore (sezione 5.3). Questa opzione converte l'uscita analogica di tensione CC in un segnale di corrente con valore 0-20 mA. Le uscite possono essere regolate a qualsiasi valore di limite entro la gamma di 0-20 mA. Tuttavia, la maggior parte delle applicazioni in current loop del loop richiedono 2-20 mA o 4-20 mA. Tutte le uscite in current loop hanno un over-range di +5%. Anche le gamme con limite inferiore impostato a un valore maggiore di 1 mA (per esempio, 2-20 o 4-20 mA) hanno un over-range di -5%. Per commutare un'uscita analogica da tensione a current loop, seguire le istruzioni in 6.7.1 e selezionare CURR dalla lista delle opzioni nel menu “Output Range”. La regolazione dei valori del segnale zero e span dell'uscita current loop è fatta aumentando o diminuendo la tensione dell'uscita analogica rispettiva. Questo aumenta o diminuisce proporzionalmente la corrente prodotta dall'opzione current loop. Analogamente alla calibrazione della tensione, il software consente di eseguire questa regolazione in corrente a passi di conteggio 100, 10 o 1. Poiché l'incremento esatto della corrente per conteggio di tensione varia da uscita ad uscita e da strumento a strumento, occorre misurare la variazione in corrente con un tester messo in serie al circuito di uscita (figura 6-4). 66 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Figura 6-3: Configurazione per la calibrazione delle uscite in corrente ATTENZIONE Non superare i 60 tra le uscite in current loop e la terra delo strumento. Per regolare i valori di zero e span delle uscite in corrente, premere SETUP-MORE-DIAG-ENTRNEXT-NEXT e quindi: Se un non è disponibile tester, un metodo alternativo per la calibrazione delle uscite in current loop è quello di collegare una resistenza da 250 Ohm ±1% all'uscita current loop . Con un voltmetro, collegato ai capi del resistenza, seguire la procedura precedente ma regolare l'uscita per i seguenti valori: 67 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Tabella 6-12: Calibrazione dell’uscita in Current Loop mediante resistenza Fondo scala Tensione per 2-20 mA (misurata ai capi di R) Tensione per 4-20 mA (misurata ai capi di R) 0% 0.5 V 1.0 V 100% 5.0 V 5.0 V 6.7.3.6. Calibrazione AIN Questo è il sub-menu per effettuare la calibrazione dell'entrata analogica. Questa calibrazione deve essere fatta soltanto se necessaria, dopo una riparazione importante es. una sostituzione della CPU, piastra madre o dei gruppi di alimentazione. 6.7.4. Uscita del canale di test Se attivato, il canale di uscita A4 può essere usato per avere una delle funzioni di test visualizzabili dal display in modo SAMPLE. 68 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Per attivare il canale A4 e selezionare una funzione di test, seguire la sequenza: Tabella 6-13: Parametri di test disponibili per l’uscita analogica A4 Canae di test Range del parametro di test 1 NONE Canale di test spento PMT DETECTOR 0-5000 mV Ozone flow 0-1000 cm³/min sample flow 0-1000 cm³/min SAMPLE PRESSure 0-40 in-Hg-A rcell pressure 0-40 in-Hg-A rcell temp 0-70° C manifold temp 0-70° C izs temp 0-70° C conv temp 0-500° C pmt temp 0-50° C CHASSIS TEMP 0-70° C HVPS VOLTAGE 0-5000 V 1 Si riferisce al range di tensione del parametro e non al segnale di uscita del canale di test. Una volta selezionata la funzione TEST, lo strumento inizia a inviare in uscita A4 un segnale ed aggiunge TEST= all’elenco delle funzioni di test visualizzabili sul display (appena prima del display TIME). 69 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 6.7.5. Test dell’ottica La funzione Optic Test verifica la risposta del sensore PMT accendendo un LED posto nel blocco di raffreddamento di PMT (fig. 10-15). L'analizzatore usa la luce emessa dal LED per verificare il suo sottosistema foto-elettronico, incluso il PMT e il convertitore corrente - tensione sulla scheda del preamplificatore. Per assicurarsi che l'analizzatore misuri soltanto la luce che viene dal LED, occorre che l’analizzatore sia alimentato con zero air. Il test ottico deve generare un segnale PMT di 2000±1000 mV. Per attivare il test premere la seguente sequenza di tasti. NOTA Questo è un test di massima per la funzionalità e non un tool per una calibrazione precisa. Il segnale risultante PMT può variare significativamente col tempo ed cambia inoltre con la calibrazione a basso livello. 6.7.6. Test elettrico La funzione di test elettrico genera una corrente che sostituisce il segnale PMT e la inserisce nella scheda del preamplificatore. Questo segnale viene generato da circuiti sulla scheda preamplificatore stessa e verifica le funzioni di amplificazione e di filtro di questo assieme e del convertitore A/D sulla motherboard. Non esegue il test su PMT. Il test elettrico deve generare un segnale PMT di circa 2000 ±1000 mV. 70 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Per attivare il teste elettrico, premere la seguente sequenza di tasti: 6.7.7. Forzatura del Generatore di Ozono Questa funzione permette all’operatore di accendere e spegnere manualmente il generatore di ozono. Può essere fatto prima di scollegare il generatore, per impedire la fuoriuscita dell'ozono, o dopo un riavvio del sistema se l'operatore non desidera attendere 30 minuti per il tempo di preriscaldamento. Si noti che questa è una delle due impostazioni nel menu DIAG che viene mantenuta anche dopo l’uscita dal menu. Per accedere a questa funzione premere i seguenti tasti. Si noti inoltre che il generatore di ozono non si accende se le condizioni di flusso di ozono sono fuori dalle specifiche (per esempio, se non vi è flusso nel sistema o la pompa è rotta). 71 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 6.7.8. Calibrazione del flusso La calibrazione del flusso permette all’operatore di regolare i valori dei flussi di ozono e del campione come sono visualizzati sul pannello frontale e riportati sulle porte COM per soddisfare la portata reale misurata alle rispettive porte pneumatiche. Questo non cambia la misurazione hardware dei sensori di flusso, ma solo i valori calcolati via software. Questo è uno dei due parametri nel menu DIAG e viene mantenuto anche dopo l’uscita dal menu. Per effettuare questa regolazione, collegare un flussometro esterno sufficientemente preciso alla rispettiva porta di test (il capitolo 11 contiene maggiori dettagli su questa impostazione). Una volta che il flussometro è connesso e misura il flusso reale, seguire questa sequenza di tasti: 6.8. Ingressi e Uscite digitali 6.8.1. Uscite di stato I segnali in uscita di stato segnalano gli stati dell'analizzatore tramite i transistori otticamente isolati in grado di derivare verso terra una corrente DC fino a 50 mA. Queste uscite possono essere usate con i dispositivi di interfaccia che accettano input digitali a livello logico, quali i programmable logic controllers (PLC). NOTA La maggior parte dei dispositivi PLC contiene dei circuiti in grado di limitare la corrente che l'uscita può prendere da un dispositivo esterno. Nel collegare le uscite di stato di M200E ad un'unità che non ha questa caratteristica, occorre usare delle resistenze esterne di pull-up da 120 Ohm per limitare la corrente che scorre nel transistore a 50 mA o meno. Fare riferimento allo schema 04069 della motherboard nell'appendice D. 72 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A The status outputs are accessed through a 12 pin connector on the analyzer’s rear panel labeled STATUS. The function of each pin is defined in Table 6-14. Figura 6-4: Connettore di uscita Status Tabella 6-14: Assegnazione di pin sull’uscita Status Pin Stato 1 SYSTEM OK ON se non sono presenti errori. CONC VALID ON se la misurazione della concentrazione è valida. OFF se la misurazione della concentrazione non è valida. 3 HIGH RANGE ON se l’unità si trova nella gamma alta del modo AUTO Range. 4 ZERO CAL ON quando lo strumento è in modo calibrazione ZERO. 5 SPAN CAL ON quando lo strumento è in modo calibrazione SPAN. 6 DIAG MODE ON quando lo strumento è in modalità DIAGNOSTICA. 7 LOW RANGE ON se l’unità si trova nella gamma bassa del modo AUTO Range 8 - 2 D EMITER BUSS + DC POWER Terra digitale 6.8.2. Condizione Non usato Gli emettitori dei transistor ai pin 1-8 sono connessi assieme. Per la maggior parte delle applicazioni, questo pin deve essere connesso alla terra circuitale del dispositivo di ricezione + 5 VDC Livello di terra dall’alimentazione DC interna dell’analizzatore. Ingressi di controllo Gli ingressi di controllo consentono all’operatore di attivare da remoto i modi di calibrazione ZERO e SPAN e sono disponibili tramite un connettore 10-pin identificato con CONTROL IN sul pannello posteriore dell’analizzatore. Questi input digitali sono opto-isolati e che sono attivati quando un segnale 5 VCC dal pin “U” viene collegato al rispettivo pin di input. 73 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Tabella 6-15: Assegnazione pin di ingresso controllo Input Stato A REMOTE ZERO CAL L’Analizzatore è messo in modalità Zero Calibration. Il campo mode del display indicherà ZERO CAL R. B REMOTE SPAN CAL L’Analizzatore è messo in modalità Span Calibration. Il campo mode del display indicherà SPAN CAL R. C EXTERNAL LOW SPAN CAL D - Riserva E - Riserva F - Riserva Terra digitale U Alimentazione di pullup per gli ingressi + Alimentazione +5V interna Condizione di abilitazione L’Analizzatore è messo in modalità Low (mid-point) Span Calibration. Il campo mode del display indicherà LO CAL R. Può essere connesso alla terra del registratore/ datalogger. Ingresso per il +5 VDC necessario per attivare i pin A – F. Questa tensione può essere derivata da una sorgente esterna o dal pin “+” . Sorgente interna +5V usata per attivare gli ingressi di controllo; occorre fare un ponticello al pin U. Ci sono due metodi per attivare gli input di controllo. Il +5V interno disponibile dal pin “+” è il metodo più immediato (vedi figura). Tuttavia, per accertarsi che questi input siano effettivamente isolati, si può usare un tensione 5 VDC esterna separata. Figura 6-5: Ingressi di controlo con alimentazione 5V interna ed esterna 6.9. Setup – Porte di comunicazione (COMM) M200E è dotato di due porte di comunicazione serie situate sul pannello posteriore (figura 33). Entrambe le porte funzionano in modo simile e consentono all’operatore di poter comunicare, emettere comandi e ricevere dati dall'analizzatore tramite un computer o un terminale esterno. Per default, entrambe le porte funzionano con protocollo RS-232. La porta COM2, tuttavia, può essere configurata per la comunicazione in semiduplex RS-485 o può essere usata per la scheda di interfaccia Ethernet T-API (apparato opzionale, sezione 5.6.3). 74 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Ci sono due possibilità per collegare più analizzatori ad un singolo terminale computer o data logger su una sola linea di comunicazione seriale. Ogni porta può essere equipaggiata con una interfaccia multidrop RS-232 opzionale (sezione 5.6.2), o possono essere collegati fino a otto analizzatori usando la COM2 configurata in RS-485 (contattare la società per ulteriori informazioni). Una terza possibilità è di utilizzare un code-activated switch (CAS) che può collegare da 2 e 16 analizzatori a un hub di comunicazione. Contattare la parte commerciale per maggiori informazioni sui sistemi CAS. Se viene installata l'interfaccia Ethernet opzionale (sezione 5.7.3), l'analizzatore può essere collegato a una qualsiasi rete Ethernet a standard 10BaseT tramite hub, switch o router di rete a basso costo. L'interfaccia funziona come dispositivo a standard TCP/IP su porta 3000. In questa configurazione, un computer remoto può collegarsi via Internet all'analizzatore usando il tool APIcom, emulatori di terminali o altri programmi. 6.9.1. Identificativo dell’analizzatore La prima entrata nel menu COMM serve per la configurazione del numero di identificazione dell'analizzatore, un valore numerico fino a 4 cifre. Per default di fabbrica, M200E è configurato con il numero identificativo “200”. Il numero di identificazione è importante soltanto se viene collegato più di un analizzatore allo stesso canale di comunicazione (per esempio, una configurazione in multi-drop), nel qual caso ogni analizzatore deve essere indirizzato con un numero univoco di identificazione. Modelli differenti di analizzatori T-API possiedono numeri di identificazione differenti, ma se su un canale sono usati due modelli identici (per esempio, due strumenti M200E), deve essere cambiata l'identificazione di uno strumento. L'identificazione può essere usata anche per l’identificazione interna degli analizzatori di uguale modello in postazioni differenti. Con il protocollo Hessen (un'opzione di configurazione elencata in tabella 6-17 e brevemente descritta nella sezione 6.9.10), lo strumento M200E assegna numeri differenti per identificare i propri gas misurati. Quando questo protocollo è abilitato, l'analizzatore si comporta e fornisce la segnalazione come se fossero tre strumenti separati, uno per ogni gas. 6.9.2. Configurazione di default della porta COM Alla consegna, l’analizzatore e configurato per emulare un DCE o modem, con il pin 3 del connettore DB-9 assegnato per la ricezione dati, e il pin 2 per la trasmissione dati • COM1: RS-232 (fisso), connettore DB-9 maschio. • Baud rate: 19200 bit/s (baud). • Data Bits: 8 bit dati con 1 stop bit, no start bit. • Parity: nessuna. • COM2: RS-232 (configurabile), connettore DB-9 femmina. • Baud rate: 115000 bit/s (baud). • Data Bits: 8 bit data con 1 stop bit, no start bit. • Parity: nessuna. 75 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A ATTENZIONE I cavi che possono sembrare compatibili per quanto riguarda i connettori possono contenere collegamenti che rendono la connessione non funzionante. Verificare l’assegnazione pin dei cavi acquistati da sorgenti diverse da T-API prima di utilizzarli. 6.9.3. ConnessionI del cavo per la porta COM Sul pannello posteriore di M200E sono presenti due connettori DB-9. COM1 è un connettore maschio, COM2 un connettore femmina (tabella 6-16 don l’assegnazione dei pin). T-API offre due cavi di accoppiamento, uno dei quali dovrebbe essere valido per la vostra applicazione. Codice WR000077, cavo DB-9 femmina - DB-9 femmina, di lunghezza 6 feet. Consente il collegamento di COM1 con la porta seriale della maggior parte dei personal computer. Disponibile anche come opzione 60 (sezione 5.7.1). Codice WR0000024, cavo DB-9 femmina - DB-25 maschio. Consente il collegamento ai più comuni modem (esempio Hayes-compatibili) e ai code activated switch. Entrambi i cavi sono configurati con collegamenti diritti e non richiedono adattatori supplementari. Come aiuto per un collegamento corretto alle porte seriali di un computer o modem, sono disponibili degli indicatori di attività appena sopra ogni porta COM. Quando l'analizzatore è acceso, il LED rosso deve essere illuminato. Se questo LED è spento, indica un errore di comunicazioni fra la porta seriale e la CPU. Una volta collegato il cavo fra l'analizzatore e un computer o modem, sia i LED rossi che verdi devono essere accesi. In caso contrario, commutare la COM1 da DCE a DTE per mezzo del piccolo interruttore sul pannello posteriore per scambiare le linee di ricezione e trasmissione (emulando un cavo cross-over o nullmodem). Se entrambi i LED non sono ancora accesi, verificare il cavo per vedere se i collegamenti sono adeguati. Per la COM2 può essere necessario installare un cavo null-modem (contattare il servizio assistenza). 6.9.4. Configurazione di COM2 L’analizzatore viene consegnato con la COM2 configurata per RS-232. Questa porta può essere riconfigurata per il funzionamento come porta non isolato semiduplex RS-485 con una resistenza di terminazione da 150 Ohm (vedi tabella 6-18 con l’assegnazione pin del connettore DB-9). Nel funzionamento RS-485, occorre installare il ponticello JP3 sulla scheda CPU e commutare in ON l’interruttore 6 di SW1. In RS-232, rimuovere il ponticello e mettere in OFF l'interruttore (default). JP3 è subito a destra del terzo connettore d sinistra sulla parte superiore della scheda CPU (vista dall’interno dell'analizzatore). SW1 è al centro della scheda CPU fra il diskon-chip e l’integrato di BIOS. Per il funzionamento RS-485non-terminato, rimuovere il ponticello JP3 ma lasciare in ON l'interruttore 6. Fare riferimento alla figura 3-7 per individuare la scheda CPU. 76 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Tabella 6-16:Assegnazione pin DB-9 per COM1 e COM2 Pin COM1 (RS-232) COM2 (RS-232) COM2 (RS-485) 1 Non usata Non usata Non usata 2 TRANSMIT DATA* RECEIVE DATA DATA - 3 RECEIVE DATA* TRANSMIT DATA DATA + 4 Non usata Non usata Non usata 5 Terra segnale Terra segnale Terra segnale 6 Non usata Non usata Non usata 7 DATA SET READY* DATA SET READY Non usata 8 REQUEST TO SEND* (=DTE Ready) REQUEST TO SEND Non usata 9 Non usata Non usata Non usata * Configurabile per COM1 sul pannello posteriore tramite lo switch DTE-DCE 6.9.5. Comunicazione DTE e DCE La RS-232 è stato progettato per permettere le comunicazioni fra data terminal equipment (DTE) ed data communication equipment (DCE). I terminali base entrano sempre nella categoria DTE mentre i modem sempre sono considerati dispositivi DCE. La differenza fra i due è l'assegnazione dei pin perla ricezione dati e trasmissione dati. I dispositivi d DTE ricevono i dati sul pin 2 e trasmettono i dati sul pin 3, i dispositivi DCE ricevono i dati sul pin 3 e trasmettono i dati sul pin 2. Per consentire che un analizzatore possa essere usato con terminali (DTE), modem (DCE) e computer, sul pannello posteriore sotto le porte seriali è presente un interruttore di serie che consente all’operatore di commutare fra le due funzioni (solo per la COM1). 6.9.6. Modi di comunicazione per la porta COM Ogni porta seriale dell’analizzatore può essere configurata per funzionare in modi differenti come riportato in tabella 6-17 e che possono essere combinati aggiungendo i numeri di identificazione Mode ID. Per esempio, i modi quiet mode, computer mode e internet-enabled mode formano un'identificativo di modo 11, la configurazione standard per la funzionalità Ethernet sulla porta COM 2 di M200E. Si noti che 77 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Tabella 6-17: Modi di comunicazione della porta COM Modo ID Descrizione Quiet mode 1 Quiet mode sopprime tutte le risposte dall'analizzatore (i report iDAS e messaggi d'avvertimento) verso il dispositivo remoto ed è usato quando la porta comunica con un programma di computer qaule APICOM. Tali risposte sono ancora disponibili ma deve essere emesso un comando per riceverli. Computer mode 2 Computer mode inibisce l’eco dei caratteri digitati ed è usato quando la porta comunica con un programma di computer, quale APICOM. Security mode 4 Se abilitato, la porta seriale richiede una password prima di rispondere. L'unico comando è attivo è quello di aiuto a schermo (? CR). La sezione 6.4.1 descrive la funzionalità della password. Enable Internet 8 Abilita l'uso e la configurazione dell'interfaccia Ethernet. Se abilitata, appare una nuova voce INET nel menu della porta COM. Hessen protocol 16 Il protocollo di comunicazioni Hessen è usato in alcuni paesi europei. Il codice T-API 02252 contiene maggioriinformazioni su questo protocollo. Multidrop Protocol 32 Il protocollo Multidrop permette una configurazione a più strumenti su un singolo canale di comunicazione. Il multidrop richiede l'uso dell’identificativo strumento. Enable modem 64 Consente di inviare all’accensione una stringa di inizializzazione modem. Forza determinate linee sulla porta RS-232 per permettere al modem di comunicare. Ignore Errors 128 Fissa determinati tipi di errori di parità per certe installazioni con protocollo Hessen. Disable XON/XOFF 256 Disabilita il controllo del flusso dati XON/XOFF. 512 Non usato RS-485 mode 1024 Configura la porta COM2 per la comunicazione in RS-485. Il modo RS-485 ha precedenza sul modo multidrop se entrambi sono abilitati. E, 7, 1 2048 Questa configurazione seleziona la parità pari, 7 bit dati e 1 bit di stop per questa porta COM; la configurazione di default è sempre parità, 8 bit dati e 1 bit di stop. Usato insieme con il protocollo Hessen è, quindi, elencato dopo l’identificativo 16. Command Prompt 4096 Abilita un prompt di commando quando è in modalità terminale. Ogni parametro è preceduto da una stringa della porta COM1 o COM2 in funzione della porta COM scelta. 78 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Per selezionare un gruppo di modi di comunicazione per una delle porte COM, premere: 79 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 6.9.7. Velocità in baud rate per le porte COM 6.9.8. Test sulle porte COM Le porte seriali possono essere testate per la verifica del corretto collegamento e dell’output nel menu COMM. Questo test invia una stringa di 256 caratteri “w” sulla porta COM selezionata. Durante il test, il LED rosso sul pannello posteriore dell'analizzatore lampeggia. 80 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Per attivare il test premere la seguente sequenza di tasti: 6.9.9. Configurazione della porta Ethernet La porta Ethernet opzionale (sezione 5.7.3) comunica con l'analizzatore attraverso la porta seriale COM2. fare riferimento alla figura 3-2 e 5-2 per individuare questa opzione. La scheda Ethernet ha due modi operativi: Modo Pass-through: è il modo di funzionamento normale in cui la scheda trasferisce attivamente i dati tra la porta RS-232 ed il connettore RJ-45 sul pannello posteriore dell’analizzatore. Questo consente di trasferire tutti i comandi remoti verso l'analizzatore. Modo Configuration: la scheda smette di trasferiore i dati ed è pronta ad accettare e memorizzare i parametri di configurazione e gli aggiornamenti firmware. E’ necessario l’utilizzo di una finestra a terminale o di un programma separato di configurazione per effettuare queste modifiche di configurazione a basso livello. Il tool di configurazione iChip è disponibile al sito http://www.teledyne-api.com/software/ e fornisce un’utile interfaccia grafica di operatore che funziona soltanto sui sistemi operativi Microsoft Windows™. Tutti i comandi possono essere messi anche tramite la finestra a terminale usando il protocollo AT+i. Le istruzioni per i comandi AT+i sono disponibili inoltre sul sito web con altre informazioni. La scheda Ethernet dispone di quattro LED visibili sul pannello posteriore dell'analizzatore, indicanti lo stato corrente relativo di funzionamento (tabella 6-18). Tabella 6-18: Indicatori di stato Ethernet LED Funzione LNK (verde) ON se la connessione alla LAN è valida. ACT (giallo) Lampeggia per ogni attività sulla LAN. TA (verde) Lampeggia quando la porta RS -232 trasmette dati. RA (giallo) Lampeggia quando la porta RS-232 riceve dati. Non appena abilitata l'opzione Ethernet nel menu COMM, comparirà un nuovo sub-menu INET. Questo sub-menu è abilitato per default se l'analizzatore è stato ordinato con la scheda Ethernet incorporata ed è usato per impostare i parametri di configurazione che permettono 81 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A alla scheda Ethernet di comunicare con la rete locale. Per effettuare questa configurazione, occorre ottenere le seguenti informazioni dall’amministratore di rete: Gateway IP address, tipicamente una stringa di numeri con quattro pacchetti da 1 a 3 numeri ciascuno: nnn.nnn.nnn.nnn, per esempio: 192.168.76.1. Instrument IP address, tipicamente una serie di numeri molto simili a Gateway IP addres, per esempio: 192.168.76.55. Si noti che questo Instrument IP address deve essere un indirizzo statico e non può essere un IP ADDRESS dinamico. Il DHCP ed i nomi dell'analizzatore host non sono attualmente supportati. Subnet Mask, tipicamente una stringa di numeri come 255.255.252.0. Il numero della porta di comunicazione è impostato a 3000 per default e non deve essere cambiato. Le procedure seguenti presuppongono che la scheda Ethernet sia già installata sull’analizzatore. In caso di aggiornamento dell'analizzatore con un'opzione 63 Ethernet, assicurarsi di abilitare l'opzione Internet come descritto nella sezione 6.9.6 e fissare il i baud rate a 115000 come descritto alla sezione 6.9.7. Fare riferimento alle istruzioni di installazione dell'opzione per maggiori informazioni. Una volta abilitata la scheda Ethernet per la porta COM2, il primo passo per la configurazione dell'opzione Ethernet è quello di regolare la scheda dal modo pass-through al modo configuration, di modo che i parametri TCP/IP possono essere emessi. Il secondo passo per la configurazione è quello di editare i parametri TCP/IP. 82 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 83 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 6.9.10. Configurazione della modalità Hessen Il protocollo Hessen viene utilizzato in molte applicazioni e aderisce ai protocolli operativi originalmente definiti dallo stato tedesco di Hessen ed applicati al protocollo Bavarese. Una rete con protocollo Hessen consiste tipicamente di un computer host che monitora lo stato e controlla uno o più strumenti remoti. Questi ultimi sono considerati come asserviti al computer host e rispondono solo ai comandi emessi dal computer host; gli strumenti remoti non attivano mai messaggi con protocollo Hessen. Il protocollo Hessen è una applicazione multidrop in cui più strumenti sono collegati ad un canale di comunicazione comune (es. Tramite l’opzione hardware 62). Tuttavia, I dettagli di implementazione di questo bus multidrop sono gestiti all’esterno dello strumento. Gli strumenti sono sanno di essere connessi ad un bus multidrop e rispondono solamente ai comandi contenenti il proprio numero identificativo ID univoco. Il protocollo Hessen è progettato per eseguire due cose: Ottenere lo stato degli strumenti remoti, incluso le concentrazioni di tutti I gas misurati, e Mettere gli strumenti remoti in modo calibrazione zero e span o misura. Dal punto di vista dell’operatore, l’hardware RS-232 sugli strumenti T-API che supportano il protocollo Hessen non differisce da quello di uno strumento standard. I parametri di comunicazione RS-232 differiscono tuttavia dalle configurazioni standard. Per maggiori informazioni su come configurare il protocollo Hessen, scaricare l’addendum di manuale dal sito http://www.teledyne-api.com/manuals/. 84 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 6.10. Setup - Data Acquisition System (DAS) L'analizzatore M200E contiene un sistema di acquisizione dati flessibile e potente (iDAS) che permette all'analizzatore di memorizzare i dati di calibrazione e di concentrazione come pure una miriade di parametri diagnostici. Il sistema iDAS di M200E può memorizzare fino a circa un milione di punti dati, che possono, secondo le diversi configurazioni, coprire giorni, settimane o mesi di misurazioni importanti. I dati sono memorizzati in memoria non volatile e sono mantenuti anche quando lo strumento è spento. I dati sono memorizzati in formato testo normale per un facile ricupero ed uso con programmi comuni di analisi dati (come i programmi spreadsheet). Il sistema iDAS è progettato per essere flessibile, gli operatori hanno un completo controllo su tipo, lunghezza e tempo di uscita dei dati. Il sistema iDAS consente agli operatori di accedere ai dati memorizzati tramite il pannello frontale dello strumento o le sue porte di comunicazione. Usando APICOM, i dati possono essere persino richiamati automaticamente verso un computer remoto per la successiva elaborazione. L'impiego principale di iDAS è quello di registrare i dati per le analisi di tendenza e la diagnostica preventiva, che può aiutare nell'identificare i problemi che possono influenzare la funzionalità dell'analizzatore. L'uso secondario è quello di analisi, la documentazione ed archiviazione dati in formato elettronico. Per supportare la funzionalità di iDAS, T-API offre APICOM, un programma che fornisce un'interfaccia visiva per il set-up, configurazione e il recupero dati remoto o locale dal sistema iDAS (sezione 6.11). Il manuale APICOM, che è incluso con il programma, contiene una descrizione più dettagliata della struttura e configurazione iDAS, che è descritta brevemente in questa sezione. M200E è configurato con una configurazione iDAS base che è abilitata per default. Sono inoltre abilitati per default nuovi canali dati ma ogni canale può essere disattivato per l’uso successivo o occasionale. Si noti che il funzionamento iDAS rimane sospeso durante la modifica della sua configurazione attraverso il pannello frontale. Per impedire questa perdita dati, si consiglia di usare l'interfaccia grafica di operatore APICOM per le modifiche da iDAS. Il LED verde SAMPLE sul pannello frontale dello strumento, che indica lo stato dell'analizzatore, segnala inoltre determinati aspetti dello stato di iDAS: Tabella 6-19: Indicazioni del LED di stato sul pannello frontale per iDAS Stato del LED Stato di iDAS Spento Il sistema è nel modo calibrazione. La registrazione dati può essere abilitata o disabilitata per questo modalità. I dati di calibrazione sono memorizzati normalmente al termine dei periodi di calibrazione, i dati di concentrazione non sono normalmente campionati, i dati diagnostici sono raccolti. Lampeggiante Lo strumento è modalità hold-off, un breve periodo dopo l’uscita dal modo calibrature calibrazione del sistema. I canali IDAS possono essere abilitati o disabilitati in questo periodo. I dati di concentrazione sono in genere disabilitati mentre i dati diagnostici sono raccolti Acceso Campionamento normale Il sistema iDAS può essere disabilitato solamente disattivando o cancellando i suoi singoli canali dati. 85 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 6.10.1. Struttura di iDAS Il sistema iDAS è progettato intorno alla caratteristica di “record”. Un record è un singolo punto dati di un parametro, memorizzato in uno n (o più) canali dati e generato da uno o più eventi di trigger. L'intera configurazione di iDAS è memorizzata in uno script che può essere ediato dal pannello frontale o essere trasferito, editato ed scaricato allo strumento sooto forma di una stringa di righe in testo normale attraverso le porte di comunicazione. I dati iDAS sono definiti dal tipo di PARAMETER e sono memorizzati attraverso differenti EVENTS di trigger su data CHANNELS che mettono in relazione gli eventi di trigger con i parametri dati e definiscono determinate funzioni operative relative alla registrazione ed all’uscita dati. 6.10.1.1. I canali iDAS La chiave della flessibilità di iDAS consiste nella sua capacità di memorizzare tantissime combinazioni di eventi di trigger e parametri dati sotto forma di canali dati. Gli operatori possono generare fino a 20 canali dati ed ogni canale può contenere uno o più parametri. Per ogni canale viene selezionato un evento di trigger e sono permessi fino a 50 parametri dati (M200E ne ha circa 25) che possono essere gli stessi o diversi fra i canali. Ogni canale dati ha diverse proprietà che definiscono la struttura del canale (tabella 6-20). 86 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Tabella 6-20: Proprietà del canale dati iDAS Proprietà Descrizione Default Range di impostazione NAME Il nome del canale dati. “NONE” Fino a 6 lettere e cifre (di più con APICOM, ma soltanto i primi sei sono visualizzati sul pannello frontale). TRIGGERING EVENT L'evento che comanda il canale dati a misurare ed immagazzinare i suoi parametri dati. Vedi APPENDICE A-5 per una lista degli eventi di trigger disponibili. ATIMER Qualsiasi evento ammesso. NUMBER AND LIST OF PARAMETERS Un elenco configurabile dall’operatore dei tipi di dati da registrare in qualsiasi canale dati. Vedi APPENDICE A-5 per una lista dei parametri disponibili. PMTDET Qualsiasi parametro di concentrazione, pneumatica, temperatura o diagnostica disponibile. STARTING DATE La data di inizio in cui un canale inizia a raccogliere i dati. 01-JAN-03 Qualsiasi data corrente, passata o futura. SAMPLE PERIOD Il tempo fra ogni punto dati che viene mediato in una media riportata ogni REPORT PERIOD. 000:01:00 Da 000:00:01 a 366:23:59 (Giorni:Ore:Minuti) REPORT PERIOD Il tempo fra ogni punto dati del canale. 000:01:00 Da 000:00:01 a 366:23:59 (Giorni:Ore:Minuti) NUMBER OF RECORDS Il numero di report che vengono memorizzati nel file dati. Se il limite specificato viene superato, i dati più vecchi vengono soprascritti per fare spazio ai nuovi dati. 100 Da 1 a 1 milioni, limitato dallo spazio di memoria disponibile. RS-232 REPORT Consente all'analizzatore di riportare automaticamente i valori dei canali alle porte RS-232. OFF OFF o ON COMPACT REPORT Abilita una versione compatta di RS-232 che riporta fino a cinque parametri che condividono la stessa linea di uscita. OFF OFF o ON CHANNEL ENABLED Abilita o disabilita il canale. Fornisce un mezzo conveniente per disabilitare temporaneamente un canale dati. ON OFF o ON CAL HOLD OFF Disabilita il campionamento dei parametri dati mentre lo strumento è in modo calibrazione. Si noti che - una volta qui abilitato - vi è inoltre un tempo di DAS HOLD OFF dopo il modo calibrazione, che è impostato nel menu VARS. (sezione 6.5.) OFF OFF o ON 6.10.1.2. Parametri iDAS I parametri dati sono tipi di dati che possono essere misurati e memorizzati da iDAS. Per ogni modello di analizzatore T-API è differente la lista dei parametri dati disponibili, completamente definito e non personalizzabile. L'appendice A-5 elenca i parametri dati specifici del firmware per M200E. I parametri più comuni sono le concentrazioni dei gas misurati (NOx, NO e NO2), temperature delle zone riscaldate (convertitore NO2, cellula di reazione, temperatura interna 87 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A del telaio), pressioni e flussi del sottosistema pneumatico e altre misure diagnostiche come pure i dati di calibrazione (pendenza ed offset riportata) per ogni gas. La maggior parte dei parametri dati hanno associato le unità di misura, come i sistemi mV, ppb, cm³/min, ecc., anche se alcuni parametri non hanno unità. Le uniche unità che possono essere cambiate sono quelle delle letture di concentrazione secondo le impostazioni di SETUPRANGE. Si noti che iDAS non traccia dell'unità di ogni valore di concentrazione e che i file dati di iDAS possono contenere le concentrazioni in più unità qualora l'unità fosse cambiata durante l'acquisizione dati. Ogni parametro dati ha funzioni configurabili dall’operatore che definiscono come i dati sono registrati (tabella 6-21). Tabella 6-21: Funzioni dei parametri dati iDAS Funzione Effetto PARAMETER Nome del parametro specifico dello strumento. INST: Registra la lettura istantanea. AVG: Registra la lettura media durante l'intervallo di report. MIN: Registra la lettura (istantanea) minima durante l'intervallo di report. MAX: Registra la lettura (istantanea) massima durante l'intervallo di report. SAMPLE MODE PRECISION STORE NUM. SAMPLES Precisione decimale del valore del parametro (0-4). OFF: memorizza soltanto la media (default). ON: memorizza la media ed il numero di campioni in ogni media per un parametro. Questa proprietà è utile soltanto quando è usato il modo AVG sample. Si noti che il numero di campioni è lo stesso per tutti i parametri in un canale e deve essere specificato soltanto per uno dei parametri. Gli operatori possono specificare fino a 50 parametri per il canale dati (M200E ha circa 30 parametri). Il numero di parametri e di canali è limitato inoltre dalla memoria disponibile. 6.10.1.3. Eventi di trigger di iDAS Gli eventi di trigger definiscono quando e come iDAS registra una misura di un qualsiasi canale dati. Gli eventi di trigger sono specifici del firmware e sono elencati nell'appendice A-5. Gli eventi di trigger più comuni sono: ATIMER: Campionamento a intervalli regolari specificati da un timer automatico. La maggior parte delle informazioni di tendenza sono memorizzate solitamente a questi intervalli regolari che possono essere istantanei o mediati. EXITZR, EXITSP, SLPCHG (uscita zero, uscita span, modifica della pendenza): Campionamento alla conclusione (che avviene in modo irregolare) delle calibrazioni o quando la pendenza di risposta cambia. Questi eventi trigger generano i punti dati istantanei per i nuovi valori di pendenza e offset (risposta di concentrazione) al termine di una calibrazione. I valori di pendenza e di zero possono essere usati per monitorare la deriva della risposta e per documentare quando lo strumento è stato calibrato. WARNINGS: Alcuni dati possono essere utili una volta memorizzati se compare uno dei numerosi messaggi d'avvertimento. Ciò è utile per il trouble-shooting monitorando quando è accaduto un particolare avvertimento. 88 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 6.10.2. Configurazione di iDAS 6.10.2.1. Configurazione di default iDAS su M200E Nel software dell’analizzatore è stato incluso un insieme di canali dati di default per la registrazione delle concentrazioni degli ossidi diazoto, la calibrazione ed i dati diagnostici preventivi. Questi canali di default sono elencati in tabella 6-22 e sono definite come segue: CONC: Medie orare di NOx, di NO e concentrazioni di NO2 e la stabilità di NOx (scarto quadratico medio). Questi dati sono registrati a intervalli di un minuto ed sono memorizzati ogni ora completa con un riferimento di data e di ora. Le letture durante la calibrazione e il tempo di hold-off di calibrazione non sono incluse nelle medie. Per default, sono memorizzate le ultime 800 medie orare che riguardano più di un mese di acquisizione continua dei dati. Questo canale registra inoltre il numero di campioni (1-minuto) all'interno di ogni media per la valutazione statistica dei mezzi di concentrazione. CALDAT: Registra la concentrazione, i valori di pendenza e di offset per NOX e NO ogni volta che è effettuata una calibrazione di zero o span (evento di trigger: SLPCHG). E’ memorizzata inoltre la stabilità di NOX (per valutare se il valore di calibrazione era stabile) come pure l'efficienza del convertitore (per riferimento della tendenza). Questo canale dati memorizzerà i dati dalle ultime 200 calibrazioni e può essere usato per documentare la calibrazione dell'analizzatore e rilevare le tendenze nella pendenza e nell’offset (risposta dello strumento). Come per tutti i canali dati, per ogni punto dati registrato viene associata la data e e l’ora. CALCHECK: Questo canale registra le concentrazioni e la stabilità ogni volta che viene terminata una verifica di zero o span (non calibrazione) (attivato uscendo da un qualsiasi menu di calibrazione). I dati di questo canale permettono all'operatore di tracciare la qualità delle risposte di zero e span nel tempo e di aiutare nella valutazione della qualità dei gas zero e span e delle caratteristiche di rumore dell’analizzatore. La figura STABIL documenta se la risposta dell'analizzatore era stabile al punto della lettura di verifica della calibrazione. Sono mantenuti gli ultimi 200 punti dati. DIAG: Medie giornaliere delle zone di temperatura, dati di flusso e pressione come pure alcuni altri parametri diagnostici (HVPS, AZERO). Questi dati servono per il sistema diagnostico preventivo e la manutenzione descritti nel capitolo 9. Sono memorizzate le ultime 1100 medie giornaliere per coprire più di quattro anni di prestazione dell'analizzatore, una parte importante del tempo di vita dell’analizzatore. Se questi parametri sono richiesti per l’analisi dati, questo canale può essere facilmente duplicato (per esempio, usando APICOM) per ottenere le medie orarie che potrebbero essere sincronizzate con i dati CONC. HIRES: Dati istantanei, di un minuto, di tutti i parametri disponibili in M200E che sono usati attivamente. Questo canale dati è disabilitato per default ma può essere attivato per il troubleshooting o quando l'applicazione richiede un'alta risoluzione dei dati. In questo modo possono essere rivelate e documentate le tendenze a breve termine come pure i livelli del segnale di rumore. Sono incluse nelle medie le letture durante la calibrazione e il periodo di hold-off di calibrazione. Per default, sono memorizzati gli ultimi 1500 punti dati che coprono poco più di un giorno di aquisizione dati continua. Fare attenzione che tutti i dati memorizzati verranno cancellati se viene sostituito il disk-onchip o la CPU dell’analizzatore o resettata la configurazione. 89 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Tabella 6-22: Configurazione iDAS di default di M200E, Revisione C.7. Elenco dei canali name: CONC Event: ATIMER Sample Period: 000:00:01 Report Period: 000:01:00 Number of Records: 800 RS-232 report: OFF Channel enabled: ON DAS HOLDOFF: ON Name: CALDAT Event: SLPCHG Number of Records: 200 RS-232 report: OFF Channel enabled: ON DAS HOLDOFF: OFF Name: CALCHECK Event: EXITMP Number of Records: 200 RS-232 report: OFF Channel enabled: ON DAS HOLDOFF: OFF Name: DIAG Event: ATIMER Sample Period: 000:00:30 Report Period: 001:00:00 Number of Records: 1100 RS-232 report: OFF Channel enabled: ON DAS HOLDOFF: OFF Name: HIRES Event: ATIMER Sample Period: 000:00:01 Report Period: 000:00:01 Number of Records: 1500 RS-232 report: OFF Channel enabled: OFF DAS HOLDOFF: OFF Elenco dei parametri NAME – MODE/EVENT - PRECISION - NUM SAMPLES NOXCNC1 - AVG - 4 - ON NOCNC1 - AVG - 4 - OFF N2CNC1 - AVG - 4 - OFF STABIL - AVG - 4 - OM NXZSC1 - SLPCHG - 4 - OFF NOXSLP1 - SLPCHG - 4 - OFF NOXOFFS1 - SLPCHG - 4 - OFF NOZSC1 - SLPCHG - 4 - OFF NOSLP1 - SLPCHG - 4 - OFF NOOFFS1 - SLPCHG - 4 - OFF N2ZSC1 - SLPCHG - 4 - OFF CNVEF1 - SLPCHG - 4 - OFF STABIL - SLPCHG - 4 - OFF NXZSC1 - EXITMP - 4 - OFF NOZSC1 - EXITMP - 4 - OFF N2ZSC1 - EXITMP - 4 - OFF STABIL - EXITMP - 4 - OFF SMPFLW - AVG – 2 - OFF O3FLOW – AVG – 2 - OFF RCPRESS – AVG – 2 - OFF SMPPRES – AVG – 2 - OFF RCTEMP - AVG – 2 - OFF PMTTMP - AVG – 2 - OFF CNVTMP - AVG – 2 - OFF BOXTMP - AVG – 2 - OFF HVPS - AVG – 2 - OFF AZERO - AVG – 2 - OFF NOXCNC1 - AVG - 4 - OFF NOCNC1 – AVG - 4 - OFF N2CNC1 - AVG – 4 - OFF STABIL - AVG – 4 - OFF SMPFLW - AVG – 2 - OFF O3FLOW - AVG – 2 - OFF RCPRESS - AVG – 2 - OFF SMPPRES - AVG – 2 - OFF RCTEMP - AVG – 2 - OFF PMTTMP - AVG – 2 - OFF CNVTMP - AVG – 2 - OFF BOXTMP - AVG – 2 - OFF HVPS - AVG – 1 - OFF AZERO - AVG – 2 - OFF REFGND - AVG – 1 - OFF REF4096 - AVG - 1 - OFF Si consiglia di scaricare e memorizzare i dati CONC, CALDAT e ENGDAT dal sistema una volta al mese per la documentazione permanente e l’analisi dati successiva. I dati possono essere convenientemente scaricati, rappresentati graficamente e memorizzati usando il programma di controllo remoto APICOM. In tabella 6-22 sono elencati le proprietà di canale, eventi di trigger ed i parametri per i canali dei default. 90 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A I canali dati di default possono essere utilizzate come sono, o possono essere adattati tramite il pannello frontale o con APICOM per adattarsi all’applicazione specifica. Il sito web T-API contiene questi script di default altri script iDAS campione per il download libero. Si consiglia all’operatore di eseguire il backup di tutta la configurazione iDAS e dei suoi dati prima di alterarla. L'appendice A-5 elenca la configurazione iDAS specifica con il firmware in formato testo normale. Questo file di testo può essere caricato in APICOM ed essere quindi modificato e caricato sullo strumento o essere copiato ed incollato in un programma di terminale per trasmetterlo all'analizzatore. AVVERTENZA> Inviando una configurazione iDAS all'analizzatore attraverso le sue porte COM si sostituirà la configurazione corrente e cancellerà tutti i dati memorizzati. Eseguire il backup di tutti i dati correnti e la configurazione iDAS prima di caricare le nuove regolazioni. 6.10.2.2. Visualizzazione delle impostazioni e dei dati IDAS I dati iDAS possono essere visualizzati sul pannello frontale con la seguente sequenza tasti. 91 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 6.10.2.3. Modifica dei canali dati iDAS La configurazione IDAS è fatta più convenientemente con il programma di controllo remoto APICOM. La seguente sequenza tasti mostra come editare tramite il pannello frontale. Quando si effettua un editing dei canali dati, la riga superiore del display riporta alcuni dei parametri di configurazione. Per esempio, la riga del display: 0) CONC : ATIMER, 4, 800 Traduce nella seguente configurazione: Channel No.: 0 NAME: CONC TRIGGER EVENT: ATIMER PARAMETERS: questo canale contiene quattro parametri EVENT: questo canale è impostato per registrare 800 punti dati. 92 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Per modificare il nome di un canale dati, seguire la sequenza tasti precedente e successivamente: 6.10.2.4. Eventi di Trigger Per modificare l’elenco dei parametri dati associati ad un canale dati specifico, premere: 93 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 6.10.2.5. Modifica dei parametri iDAS I canali dati possono essere modificati individualmente dal pannello frontale senza influenzare altri canali dati. Tuttavia quando si modifica un canale dati, come durante l’aggiunta, cancellazione o l’editing dei parametri, tutti i dati per quel canale particolare saranno persi, in quanto iDAS può memorizzare soltanto i dati di un formato (numero di colonne parametro ecc.) per ogni dato canale. Inoltre, una configurazione iDAS può essere caricata soltanto da remoto come un intero insieme di canali. Quindi, l'aggiornamento da remoto di iDAS cancellerà sempre tutti i canali correnti e i dati memorizzati. Per modificare, aggiungere o cancellare un parametro, premere SETUP-DAS-ENTR e poi: 94 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Per configurare i parametri per uno specifico parametro dati, premere: 6.10.2.6. Sample Period e Report Period Il sistema iDAS definisce due periodi di tempo principali, Sample Period che è l'intervallo a cui i dati sono campionati (in memoria volatile; non memorizzato permanente) ed il Report Period che è l'intervallo a cui i dati saranno memorizzati in modo permanente sul Disk-onChip e portati alle porte di comunicazione. Il Report Period è normalmente usato come 95 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A l'intervallo fra due punti dati memorizzati in modo permanente. Il Sample Period è regolato per default ad un minuto e determina la frequenza con cui i dati sono raccolti, cioè quante volte iDAS registra un parametro e lo memorizza in un data array (volatile) per la successiva elaborazione ed calcolo della media. Unitamente con il Report Period, il Sample Period determina il numero di punti dati in ogni valore medio. Se, per esempio, il parametro di concentrazione NOx è configurato con un Sample Period regolato a una volta al minuto (impostazione di default) ed il Report Period è regolato a una volta all'ora, i dati risultanti saranno calcolati sulla media aritmetica oraria da N=60 punti dati. Le procedure di calibrazione e di hold-off come pure i power-out durante quell'ora ridurrà il numero di record per la media di concentrazione. All'interno di un canale dati può anche essere memorizzato, per analisi statistica, il numero di record per punto dati medio per qualunque dato parametro. Se si configura il Sample Period e Report Period allo stesso valore, per esempio una volta all'ora, si avrà una lettura istantanea una volta all'ora. Questo valore equivarrebbe ad una lettura configurata per un data type istantaneo (INST) una volta all'ora anziché per un tipo AVG. Il Sample Period e Report Period sono definiti tra l'inizio e il termine dell'intervallo rispettivo di orologio. Un periodo a un minuto comincia e si conclude con i minuti completi dell'orologio dell'analizzatore, un periodo di un ora inizia e termina con l'ora completa dell'analizzatore e così via, anche se la raccolta dati di iDAS è stata iniziata durante quei periodi. Un punto dati a un minuto, che è la regolazione più bassa per ogni periodo, è sempre un valore istantaneo, anche se configurato come evento AVG (anche se quel punto dati viene internamente mediato su circa 30 ms delle letture analogiche dati). Nota per le medie in corso quando lo strumento viene spento: Il sistema iDAS è in grado di calcolare la media dei parametri su intervalli molto lunghi (Report Period fino a 366 giorni). Se lo strumento è spento durante l'intervallo di calcolo della media e prima che questa sia memorizzata in modo permanente, i campioni accumulati fino ad all’ora per quel Report Period saranno persi. D'altra parte, se lo strumento è acceso durante l'intervallo di calcolo della media, iDAS inizierà il calcolo della media dei campioni da quel punto in poi (o dopo il periodo di hold -off) fino al termine previsto del Report Period in cui il punto dati sarà memorizzato in modo permanente. 96 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Per definire il SAMPLE REPORT o il REPORT PERIOD, premere SETUP-DAS-EDIT-ENTR e quindi i seguenti tasti: 6.10.2.7. Numero di Record Il numero di data record in M200E è limitato a un milione di punti dati cumulativi in tutti i canali (un megabyte di spazio sul disk-on-chip). Tuttavia, il numero reale di record è limitato anche dal numero totale di parametri e di canali e da altre impostazioni nella configurazione di iDAS. Ogni canale dati, parametro, numero di campioni aggiuntivi ecc. riduce la quantità massima di punti dati. In generale, tuttavia, la capacità massima di dati è divisa fra tutti i canali (massimo: 20) e i parametri (massimo: 50 per canale). Il sistema iDAS controlla la quantità di spazio dati disponibile ed impedisce all'operatore di specificare un numero eccessivo di record ad un dato punto. Se, per esempio, lo spazio di memoria di iDAS può accogliere 375 nuovi record dati, il tasto ENTR sparirà dal display se si tenta di specificare un numero superiore di record. Questo controllo dello spazio di memoria può anche provocare il caricamento di una configurazione iDAS con APICOM o un arresto del programma di terminale, se il numero combinato di record viene superato. In questo caso, si consiglia di verificare tramite il pannello frontale quale può essere il numero massimo di record o fare dei tentativi modificando lo script di iDAS o calcolare il numero di record usando i manuali APICOM o DAS. Per impostare il numero di record per un canale tramite pannello frontale, premere SETUP-DAS-EDIT-ENTR e quindi la seguente sequenza di tasti. 97 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 6.10.2.8. Funzione Report su RS-232 Il sistema iDAS di M200E può automaticamente riportare i dati alle porte di comunicazione, dove possono essere catturati mediante un programma di emulazione terminale o essere osservati semplicemente dall'operatore. 98 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Per abilitare il report automatico sulla porta COM, premere SETUP-DAS-ENTR e successivamente: 6.10.2.9. Report compatto Se abilitata, questa opzione evita inutili interruzioni di riga su tutti i report inviati su RS-232. Invece di riportare su un canale ogni parametro su una riga separata, vengono invece riportati su una riga fino a cinque parametri. Per esempio, il canale DIAG riporterebbe il suo record su due righe (10 parametri) anziché 10 righe. Le singole righe portano la stessa indicazione di tempo e sono identificate in sequenza. 6.10.2.10. Data di inizio Questa opzione consente di specificare una data di inizio per ogni canale dato nel caso che l’operatore desideri iniziare l'acquisizione dati solo dopo una determinata ora e data. Se lo Starting Date si riferisce al passato, iDAS ignorerà questa impostazione. 6.10.2.11. Disabilitazione/Abilitazione dei canali dati I canali dati possono essere temporaneamente disabilitati in modo da ridurre l'usura per lettura /scrittura sul the disk-on-chip. Il canale HIRES di M200E, per esempio, è disabilitato per default. 99 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Per disabilitare un canale dati, premere SETUP-DAS-ENTR e quindi i tasti: 6.10.2.12. Funzione HOLDOFF La funzione HOLDOFF di iDAS consente di impedire la raccolta dati durante le calibrazioni e durante il periodo DAS_HOLDOFF abilitato e specificato nel VARS (sezione 6.,5). Per abilitare o disabilitare la funzione HOLDOFF per uno dei canali iDAS, premere SETUP-DAS-ENTR e quindi: 100 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 6.10.3. Configurazione remota di iDAS La modifica di canali, parametri ed eventi di trigger come descritto nella sezione 6.9.10 può essere fatta in modo molto più convenientemente con un solo step con il programma di controllo remoto APICOM usando l'interfaccia grafica come appare in figura 6-6. fare riferimento alla sezione 6.11 successiva per i particolari su come accedere da remoto all'analizzatore M200E. Figura 6-6: Interfaccia grafica APICOM per la configurazione di iDAS Quando viene modificata una configurazione iDAS (che può essere fatta fuori linea e senza interrompere la raccolta dati di DAS), questa viene, in modo più conveniente, caricata sullo strumento e può essere memorizzata su un computer per la successiva revisione, modifica o documentazione ed archiviazione. Fare riferimento al manuale APICOM per i particolari su queste procedure. Il manuale operatore APICOM (T-API codice 039450000) è incluso nel file di installazione APICOM che può essere scaricato dal sito http://www.teledyneapi.com/software/apicom/ Anche se T-API consiglia l’utilizzo di APICOM, è possibile accede al sistema iDAS e configurarlo attraverso un programma di emulazione terminale come HyperTerminal (figura 6-7). Tuttavia, tutti i comandi di configurazione devono essere creati seguendo una sintassi rigorosa o essere incollati da file di testo che era stao editato fuori linea e quindi caricato con una procedura specifica di trasferimento. 101 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Figura 6-7: Configurazione di iDAS tramite un programma di emulazione terminale Entrambe le procedure vengono meglio iniziate scaricando la configurazione iDAS di default, prendendo familiarità con le sue struttura di comando e delle convenzioni di sintassi e successivamente modificando una copia del file originale fuori linea prima di caricare la nuova configurazione. ATTENZIONE Mentre l’editing, l’aggiunta e la cancellazione di canali iDAS e parametri di un canale attraverso la tastiera del pannello frontale possono essere fatte senza interessare altri canali, il caricamento di uno script di configurazione iDAS sull'analizzatore attraverso le sue porte di comunicazione cancellerà tutti i dati, parametri e canali sostituendoli con la nuova configurazione iDAS. Si raccomanda di scaricare e fare il backup dei dati e della configurazione originale di iDAS prima di effettuare una qualunque modifica su iDAS. 6.11. Funzionamento remoto dell’analizzatore 6.11.1. Funzionamento base 6.11.1.1. Modalità operative di terminale Il modello 200E può essere configurato da remoto, calibrato o interrogato sui dati memorizzati attraverso le porte seriali. Poiché i terminali ed i computer usano differenti schemi di comunicazione, anche l'analizzatore supporta due modalità di comunicazione progettate specificamente per interfacciare questi due tipi di dispositivi. 102 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A ModoComputer , è usato quando l'analizzatore è collegato ad un computer con un programma di interfaccia dedicato quale APICOM. Maggiori informazioni per quanto riguarda APICOM possono essere trovate in questa successivamente in questa sezione o sul sito web http://www.teledyne-api.com/software/apicom/. Modo Interattivo mode ,è usato con i programmi di emulazione terminale quali HyperTerminal o un terminal “stupido”. I comandi usati per far funzionare l'analizzatore in questo modo sono elencati in tabella 6-23. 6.11.1.2. Comandi di Help in Modo Terminale Tabella 6-23: Comandi Software in Modo Terminale Comando Funzione Control-T Commuta l'analizzatore in modo terminale (eco, edit). Se i flag di modo 1 & 2 sono OFF, l'interfaccia può essere usata nella modalità interattiva con un programma di emulazione terminale. Control-C Commuta l'analizzatore in modo computer (nessun eco, nessun edit). CR (carriage return) Occorre un ritorno carrello dopo che ogni riga di comando scritta sul terminale/computer. Il comando non sarà trasmesso all'analizzatore se questo non viene fatto. Sui personal computer, questo avviene premendo il tsato ENTER. BS (backspace) Cancella un carattere a sinistra della posizione del cursore. ESC (escape) Cancella l'intera riga di comando. ? [ID] CR Questo comando stampa una lista completa dei comandi disponibili con la definizione della loro funzionalità sullo schermo del terminale o del calcolatore che si sta usando. Il numero di identificazione dell'analizzatore è necessario soltanto se più analizzatori sono sulla stessa linea di comunicazione, come la configurazione in multidrop. Control-C Fa una pausa nell'elenco dei comandi. Control-P Riprende l'elenco dei comandi. 6.11.1.3. Sintassi dei comandi I comandi non dipendono dal corpo dei caratteri e tutti gli argomenti all'interno di un comando (cioè numeri di identificazione, password, valori dati, ecc.) devono essere separati con un carattere spazio. Tutti i comandi seguono la sintassi: X [ID] COMMAND <CR> Dove X è il tipo di comando (una lettere) che definisce il comando. Quelli ammessi sono elencati in Tabella 6-24 e nell’Appendice A-6. [ID] è il numero identificativo dell'analizzatore (sezione 6.10.1). Esempio: il comando “200” seguito da un ritorno carrello genera la stampa dell’elenco comandi disponibili secondo la revisione software attualmente installata sullo strumento con identificato di numero 200. COMMAND è il designatore di comando: Questa stringa è il nome del comando che si vuole emettere (LIST, ABORT, NAME, EXIT, ecc.). Alcuni comandi possono avere degli argomenti aggiuntivi che definiscono come il comando deve essere eseguito. 103 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A <CR> è un ritorno del carrello. Tutti I comandi devono essere terminati con un ritorno carrello (normalmente premendo il tasto ENTER su un computer) Tabella 6-24: Tipi di comando 6.11.1.4. Comando Tipo C Calibrazione D Diagnostica L Logon T Misurazione di Test V Variabile W Avvertimento Tipi di dati I data type consistono di numeri interi, numeri interi esadecimali, numeri in virgola mobile, espressioni booleane e stringhe di testo. I dati a numero intero sono usati per indicare le quantità intere quali un certo numero di record, una lunghezza di filtro, ecc. Consistono di un segno più o meno facoltativo, seguito da una o più cifre. Per esempio, +1, -12, 123 sono tutti numeri interi validi. I dati esadecimali a numero intero sono usati per gli stessi scopi dei numeri interi. Consistono di due caratteri “0x” seguiti da una o più cifre esadecimali (0-9, A-F, a-f), che è la convenzione del linguaggio di programmazione “C”. No sono ammessi segni di più o meno. Per esempio, 0x1, 0x12, 0x123âbcd sono tutti numeri interi esadecimali validi. I numeri a virgola mobile sono usati per specificare i valori continuamente variabili quali i punti di impostazione della temperatura, intervalli di tempo, limiti d'avvertimento, tensioni, ecc. Consistono di un segno più o meno facoltativo, seguito da zero o più cifre, un punto decimale facoltativo e zero o più cifre. (deve comparire almeno una cifra prima o dopo il punto decimale.) La notazione scientifica non è consentita. Per esempio, +1,0, 1234,5678, -0,1, 1 sono tutti numeri in virgola mobile validi. Le espressioni booleane sono usate per specificare il valore delle variabili o dei segnali I/O che possono assumere soltanto due valori. Sono denotate dalle parole chiavi ON e OFF. Le stringhe di testo sono usate per rappresentare dati che non possono essere rappresentati facilmente da altri tipi di dati, quali i nomi dei canali dati che possono contenere lettere e numeri. Consistono di un contrassegno di quotazione, seguito da uno o più caratteri stampabili, incluso spazi, lettere, numeri e simboli e da un contrassegno finale di quotazione. Per esempio “a”, “1”, “123abc”, e “()[]<>sono tutte stringhe di testo valide. Non è possibile includere un carattere del contrassegno di quotazione all'interno di una stringa di testo. Alcuni comandi consento di accedere alle variabili, messaggi ed altre voci, come i canali dati di iDAS, per nome. Quando si usano questi comandi, occorre scrivere per intero il nome della voce ; non è possibile abbreviare i nomi. 104 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 6.11.2. Segnalazione di stato La segnalazione dei messaggi di stato come traccia di verifica è uno dei tre impieghi principali per l'interfaccia RS-232 ( gli altri due sono l'interfaccia della riga comando per il controllo dello strumento e lo scarico dei dati in formato elettronica). E’ possibile disabilitare in modo effettivo la funzione di segnalazione impostando l'interfaccia in modo riposo (sezione 6.9.6, tabella 618). I report di stato comprendono i dati di iDAS (quando il report è abilitato), i messaggi d'avvertimento, la calibrazione ed i messaggi diagnostici di stato. Fare riferimento all'appendice A-3 per una lista dei messaggi possibili ed a questa sezione per informazioni sul controllo dello strumento attraverso l'interfaccia RS-232. Formato generale del messaggio Tutti i messaggi generati dallo strumento (compresi quelli in risposta ad una riga di comando) sono nel formato: X DDD:HH:MM [Id] MESSAGE<CRLF> Dove: X è un designatore del tipo di comando, un singolo carattere che indica il tipo di messaggio, come riportato nella tabella 6-21. DDD:HH:MM è l’indicazione temporale, data e ora in cui il messaggio è stato emesso. Consiste del Giorno dell’anno (DDD) come numero da 1 a 366, l'ora del giorno (HH) come numero da 00 a 23 ed del minuto (MM) come numero da 00 a 59. [ID] è l'identificativo dell'analizzatore, un numero di 1 - 4 cifre. MESSAGE è il contenuto del messaggio con i messaggi d'avvertimento, misurazioni di test, report di iDAS, valori variabili, ecc. <CRLF> è un ritorno carrello/line-feed che termina il messaggio. La natura uniforme dei messaggi di uscita consente ad un computer host di analizzarli in una facile struttura. Tenere presente che il display del pannello frontale non dà alcuna informazioni sull’ora che un messaggio è stato emesso, quindi è utile annotare questi messaggi a scopo di riferimento e di trouble-shooting. I programmi di emulazione terminale come Hyper-Terminal possono ricevere questi messaggi su file di testo per una successiva riesame. 6.11.3. Accesso remoto da Modem L’analizzatore M200E può essere collegato ad un modem per l’accesso remoto. Questo richiede un cavo conneso tra la porta COM dell’analizzatore ed il modem, normalmente un cavo DB-9F DB-25m (disponibile con codice WR0000024). Una volta che il cavo è stato installato, assicurarsi che il commutatore DTE-DCE sia nella posizione corretta. Inoltre assicurarsi che la porta COM di M200E sia impostata per un baud-rate compatibile con il modem e con una lunghezza di parola a 8-bit e 1 bit di stop. 105 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Il primo passo e quello di abilitare il modo di comunicazione MODEM ENABLE (modo 64, sezione 6.10.2.11). Una volta fatto ciò, inserire nell'analizzatore la riga di comando opportuna per il setup del modem. Per default l’impostazione è AT Y0 &D0 &H0 &I0 S0=2 &B0 &N6 &M0 E0 Q1 &W0 Questa stringa può essere modificata per la corretta inizializzazione del modem e può lunga fino a 100 caratteri. Per cambiare questa impostazione, prermere: 6.11.4. Sicurezza con Password sulla porta COM Per fornire una sicurezza per l’accesso da remoto di M200E, può essere abilitata la funzione LOGON con la richiesta di una password prima che lo strumento possa accettare i comandi. Per fare ciò, attivare il SECURITY MODE (modo 4, sezione 6.10.2.11); in questo modo, valgono i punti seguenti. Viene richiesta una password prima che la porta risponda o trasferisca i comandi. Se la porta è disattiva da un'ora, avverrà il termine attività automatico che può essere fatto anche con il comando LOGOFF. Tre tentativi senza successo per entrare con una password errata provocherà la disabilitazione dei login successivi per 1 ora, anche se viene usata la password corretta. Se non viene aperta la sessione, l'unico comando attivo è la richiesta di aiuto '?' sullo schermo. I seguenti messaggi saranno restituiti al Logon: LOGON SUCCESSFUL - password corretta. LOGON FAILED - password non data o errata. LOGOFF SUCCESSFUL - il collegamento è terminato con successo. 106 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Per entrare nell'analizzatore modello 200E con la funzione SECURITY MODE abilitata, digitare: LOGON 940331 940331 è LA password di default. Per modificare la password di default, usare la variabile RS232_PASS emessa nel modo seguente: V RS232_PASS=NNNNNN Dove N è qualsiasi numero compreso tra 0 e 9. 6.11.5. Programma di controllo remoto APICOM APICOM è un programma di interfaccia di facile impiego e tuttavia potente che consente di accedere e controllare qualsiasi linea principale di strumenti per rivelamento gas T -API tramite un collegamento remoto via cavo diretto, modem o Ethernet. Le sezioni 6.10.3 e la figura 6-6 precedenti hanno descritto la configurazione da remoto con APICOM, figura 6-8 mostra l'interfaccia principale di iDAS che riassume ed emula la funzionalità reale del pannello frontale. Figura 6-8: Interfacci del programma di controllo remoto APICOM Lanciando APICOM, un operatore può: − Stabilire un collegamento da una posizione remota verso M200E attraverso un collegamento con cavo diretto, via modem RS-232 o Ethernet. − Visualizzare sul pannello frontale dello strumento ed accedere da remoto a tutte le funzioni che potrebbero essere raggiunte quando si è di fronte allo strumento. 107 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A − Visualizzare più strumenti (calibratori compresi) dai più siti allo stesso tempo. − Verificare i parametri di sistema per il trouble-shooting e il controllo di qualità. − Modificare da remoto i parametri di sistema ed i punti di regolazione. − Scaricare, visualizzare, mettere in grafici e salvare i dati per la diagnostica preventiva o l'analisi dei dati − Richiamare, visualizzare, modificare, salvare e caricare le configurazioni iDAS. Il programma APICOM è molto utile per la messa a punto iniziale, l'analisi dei dati, la manutenzione ed il trouble-shooting. APICOM viene incluso con l'analizzatore senza alcun costo aggiuntivo o può essere scaricato liberamente dal sito http://www.teledyne-api.com/software/apicom/. 6.11.6. Documentazione aggiuntiva per la comunicazione Tabella 6-25: Documenti per Interfaccia seriale Interfaccia / Tool Titolo documento Codice Disponibile Online* Multi-drop RS-232 Multi-drop Documentation 021790000 SI DAS Manual Detailed description of the iDAS 028370000 SI APICOM APICOM User Manual 039450000 SI Hessen protocol Hessen Protocol 4.0 Manual Addendum 045850000 SI * Questi documenti possono essere scaricati dal sito http://www.teledyne-api.com/manuals/ 108 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 7. PROCEDURE DI CALIBRAZIONE Questo capitolo descrive le procedure di calibrazione per M200E. Tutti i metodi qui descritti possono essere attivati e controllati attraverso il pannello frontale o le porte COM. NOTA Se si usa M200E nel monitoraggio controllato secondo EPA US, vedere il capitolo 8 per le informazioni sul protocollo di calibrazione EPA. 7.1. Preparazione alla calibrazione Le procedure di calibrazione descritte in questa sezione presuppongono che il modo range, range analogico e le unità di misura siano già state selezionate per l'analizzatore. Se questo non è stato fatto, occorre che lo sia prima di poter continuare (sezione 6.5 per le istruzioni). 7.1.1. Apparati, Sorgenti e consumabili richiesti La calibrazione dell'analizzatore modello 200E richiede una seire di apparti e sorgenti di alimentazione. Questi includono, ma non solo: • Sorgente di Zero-air (definita nella sezione 3.3.2). • Sorgente di Span gas (definita nella sezione 3.3.1). • Tubazioni dei gas - tutti i materiali di tubazione gas dovrebbero essere in acciaio inossidabile o Teflon (PTFE o FEP). L'alta concentrazione del gas NO trasportato su lunghe distanze può rendere necessario l’utilizzo di tubazioni in acciaio inossidabile per evitare l'ossidazione di NO con l’O2 che si diffonde nella tubazione. • Un dispositivo di registrazione come un registratore a carta e/o un data logger (opzionale). Per la documentazione in formato elettronico, può essere usato il sistema di aquisizione di dati interno. 7.1.2. Zero Air Lo Zero air è simile in composizione chimica all'atmosfera terrestre ma depurata di tutti i componenti che potrebbero influenzare le letture dell’analizzatore. Per i dispositivi di misurazione di NOx, lo zero-air deve essere priva di NOx e di grandi quantità di CO2, NH3 e del vapore acqueo. Il vapore acqueo e quantità moderati di NH3 possono essere eliminati usando un condizionatore di gas campione (sezione 5.8). Sono disponibili dispositivi quali il generatore zero air API modello 701 che condiziona l'aria ambiente asciugando e rimuovendo le sostanze inquinanti. Si consiglia questo tipo di dispositivo per la generazione di zero air. Contattare l’ufficio commerciale per maggiori informazioni. 7.1.3. Span Gas standard Come spiegato in dettaglio nella sezione 3.3.1, lo span gas viene mescolato appositamente per rispondere alla composizione chimica del gas che viene misurato a circa l’80% della gamma 109 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A completa di misura desiderata. Per esempio, se la gamma di misura è 500 ppb, lo span gas deve avere una concentrazione NO di circa 400 ppb. Si consiglia vivamente che la calibrazione span sia effettuata senza ilo span gas, anche se è possibile usare l’NO2 o un sistema di titolazione fase gassosa (GPT). I controlli rapidi di span possono essere fatti con NO, NO2 o una miscela di NO e NO2 come è usato in GPT. Gli span gas devono essere certificati ad una specifica precisione per assicurare una calibrazione esatta dell'analizzatore. Una precisione gas tipica per i gas NOx è 1 o 2%. Gli NO standard devono essere mescolati in azoto (per impedire l’ossidazione di NO a NO2 col tempo), mentre gli NO2 standard devono essere mescolati in aria (per mantenerlo ossidato). 7.1.4. Tubi di permeazione NO2 T-API offre un'opzione zero / span (IZS) interna (IZS) che funziona con un dispositivo di permeazione NO2. La precisione di questi dispositivi è soltanto di circa il ±5%. Considerando che questo può essere sufficiente per controlli rapidi della calibrazione giornaliera, si consiglia si usare gas NO certificati per la calibrazione di precisione. Notare che le applicazioni controllate secondo US-EPA non consentono di utilizzare i dispositivi di permeazione per la calibrazione. 7.1.5. Tracciabilità del gas di calibrazione Tutti gli apparati usati per produrre i gas di calibrazione devono essere verificati secondo le normative dell’ente National Institute for Standards and Technology (NIST). Per accertare la tracciabilità NIST, si consiglia di acquistare bombole di gas che sono certificate per poter essere tracciabili secondo gli standard reference materials (SRM) di NIST. Questi sono disponibili normalmente sul mercato. 7.1.6. Dispositivi registrazione dati Usare un registratore su carta, un sistema di acquisizione di dati o un sistema di acquisizione dati digitale per registrare i dati dalle uscite seriali o analogiche di M200E. Se sono usate le letture analogiche, occorre che sia controllata la risposta del sistema di registrazione con una sorgente di tensione o un misuratore tracciabile secondo il NIST. I dispositivi di registrazione dati devono essere in grado di funzionare in modo bipolare per poter registrare letture negative. Per la registrazione di dati in formato elettronico, M200E dispone di un sistema di acquisizione dati interno (iDAS) che è stato descritto dettagliatamente nella sezione 6.9.10. Viene inoltre fornito il programma di controllo remoto APICOM come tool utile e potente per la gestione, lo scarico, la memorizzazione, il controllo veloce e la stampa dei dati. 7.1.7. Efficienza della conversione NO2 Per assicurare il funzionamento preciso di M200E, è importante controllare periodicamente l'efficienza della conversione NO2 (CE) ed aggiornare questo valore se necessario. L’impostazione di default per l'efficienza del convertitore NO2 è 1.0000. Affinchè l'analizzatore funzioni correttamente, l'efficienza del convertitore deve essere fra 0.9600 e 1.0200 (efficienza di conversione 96-102%) secondo i requisiti US-EPA. Se l'efficienza del convertitore è fuori da questi limiti, occorre sostituire il convertitore NO2. Il valore di CE attualmente programmato è registrato con i dati di calibrazione in iDAS per l’analisi delle prestazioni e per documentazione (sezione 6.10.2.1). 110 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A La seguente procedura indurrà l’analizzatore M200E a calcolare automaticamente l'efficienza corrente di conversione NO2 . Il primo passo è collegare una sorgente span gas NO2 calibrato come sotto indicato. Figura 7-1: Collegamento della sorgente gas per determinare l’efficienza di conversione NO2 Il secondo passo e di impostare la concentrazione di span gas NO2 prevista: 111 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 7.2. Calibrazione manuale Questo paragrafo descrive il metodo base per calibrare manualmente l'analizzatore di NOx M200E. Una precisazione sulla differenza fra calibrazione e controllo calibrazione: premendo il tasto di ENTR durante le procedure che seguono si ricalcola i valori memorizzati per OFFSET e SLOPE (curva di risposta dello strumento) ed si altera la calibrazione dello strumento. Alternativamente, è possibile verificare i valori e la risposta correnti ed successivamente uscire da ogni menu prima di premere il tasto finale ENTR per lasciare intatte tutte le impostazioni (sezione 7.3). 112 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 7.2.1. Collegamento dei gas Zero Air e Span all’analizzatore Figura 7-2: Collegamenti per la calibrazione manuale senza l’opzione Z/S valve o IZS 7.2.2. Concentrazioni di Span Gas NO e NOX 113 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A NOTA Le concentrazioni previste sia per NOx e NO sono impostate normalmente allo stesso valore a meno che l'efficienza di conversione non sia uguale a 1.000 o non è stata digitata correttamente l’impostazione dell’efficienza di conversione. Nel regolare i valori di concentrazione previsti, occorre considerare le impurità nella vostra sorgente di span gas (NO contiene spesso 1-3% di NO2 e viceversa). 7.2.3. Calibrazione Zero/Span 114 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Se non sono visualizzati i tasti ZERO o SPAN durante la calibrazione di zero o span, il valore misurato di concentrazione è troppo differente dal valore previsto e l'analizzatore non consente di fare lo zero o lo span dello strumento. Consultare la sezione 11.3 per i problemi di calibrazione. 7.3. Controlli di calibrazione I controlli informali di calibrazione, che valutano soltanto ma non alterano la curva di risposta dell’analizzatore, sono consigliati per la normale manutenzione e per controllare le prestazioni dell’analizzatore. Per effettuare i controlli calibrazione piuttosto che una calibrazione completa, seguire questi passi. Collegare le sorgenti di zero air e span gas aria come in figura 7-2, quindi effettuare la procedura di controllo calibrazione di zero/span: 7.4. Calibrazione con valvole Zero/Span Per effettuare una calibrazione manuale o il controllo calibrazione dell'analizzatore con un'opzione valvola zero/span installata ed operativa, usare il seguente metodo. Le differenze base fra la calibrazione di M200E con l'opzione valvola zero/span anziché il metodo base di calibrazione (sezione 7.2) sono che lo zero air e span gas vengono ora forniti attraverso le entrate dedicate del gas invece che attraverso l’entrata Sample e che i funzionamenti di zero e span sono attivati direttamente ed indipendentemente con i tasti dedicati CALZ e CALS. 115 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Collegare le sorgenti zero air e span gas alle rispettive porte sul pannello posteriore (figura 32) come riportato in figura di 7-4. Regolare i valori previsti di NOx e NO secondo la procedura descritta nella sezione 7,2. Effettuare la calibrazione o controllo calibrazione secondo il seguente diagramma: 116 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 7.5. Calibrazione con l’opzione IZS Se si usa l'opzione IZS per calibrare M200E, la funzione CAL_ON_NO2 deve essere attivata; essa consente un flusso zero continuo del gas attraverso il tubo di permeazione IZS ed attraverso il convertitore NO2 (figura 3-11). Inoltre programma l'analizzatore ad usare l'uscita NO dal convertitore NO2 per calibrare il valore di span di NO e NOx. NOTA L’opzione IZS con il tubo di permeazione NO2 ha una precisione limitata di circa ±5%. Pur considerando che questo può essere sufficiente per i controlli informali di calibrazione, questo metodo di calibrazione non è approvato da EPA US come sorgente di calibrazione. Questa funzione deve essere abilitata soltanto quando viene effettuata una calibrazione dello span o un controllo calibrazione. Mentre è abilitata la funzione CAL-ON-NO2, la concentrazione di NO2 sarà riportata sempre come zero. Questo perché il gas è indirizzato continuamente attraverso il convertitore NO2 ed il firmware dell’analizzatore simula una calibrazione senza gas. Poiché lo strumento vede la stessa concentrazione di NO durante entrambi i cicli di NOx e di NO, viene riportata una concentrazione NO2 di zero. Tabella 7-1: Stati dell’opzione valvola IZS con CAL_ON_NO2 attivata Collegamenti della valvola Valvola Stato Sample/Cal Aperta su valvola zero/span 1 2 Zero/Span Aperta su entrata SPAN GAS 1 2 NO/NOx Valve Aperta su convertitore NO2 1 2 AutoZero Valve Ciclo normale N/A La calibrazione manuale dell'analizzatore con installata un'opzione IZS è simile al metodo descritto nella sezione 7.4, eccetto che entrambi le sorgenti zero air e span gas sono forniti all'analizzatore dall’aria ambiente attraverso l'entrata zero gas. 1. Collegare le sorgenti di zero air e span gas come mostrato in figura 7-3. Figura 7-3: Connessioni pneumatiche per il controllo calibrazione manuale con IZS 117 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Impostare i valori di NO e NOx previsti secondo la sezione 7.2 Eseguire la calibrazione del punto di zero: Attivare la funzione CAL_ON_NO2 : Eseguire la procedura di calibrazione span: 118 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Disattivare la funzione CAL_ON_NO2 (quarto step precedente). 7.6. Controllo calibrazione con valvole IZS o Zero/Span Per eseguire un controllo calibrazione manuale con le opzioni zero/span valve o IZS installate: Collegare le sorgenti di Zero Air e Span Gas come mostrato in figura. Valvole Zero/Span – Opzione 50 Opzione IZS - Opzione 51 – vedi figura 7-3 Figura 7-4: Collegamenti per controllo calibrazione manuale con opzioni Z/S o IZS 119 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Effettuare il controllo di zero/span. I controlli zero/span per mezzo delle opzioni valvola zero/span o IZS sono simili a quanto descritto nella sezione 7.3, eccetto: Sulle unità con installata un'opzione IZS, lo zero air viene fornito all'analizzatore attraverso l’entrata zero gas e lo stesso flusso gas è usato per generare internamente lo span gas per mezzo del dispositivo di permeazione. Sulle unità con installata un'opzione valvola zero/span, lo zero air e span gas sono forniti all'analizzatore attraverso le entrate zero gas e span gas zero da due sorgenti differenti. La partenza dei controlli di zero e di calibrazione avviene direttamente ed in modo indipendente con i tasti dedicati CALZ e CALS. Notare che se è installata l'opzione IZS, non vi è possibilità di usare una porta span gas dedicata. Lo span gas proveniente un serbatoio di gas deve essere alimentato attraverso la porta Sample o da una delle porte ausiliarie disponibili sul pannello posteriore (con l'impianto idraulico interno modificato), anche se l’operatore potrebbe modificare l'impianto idraulico per fare in modo che lo span gas passi attraverso il forno IZS (senza il tubo di permeazione installato). 7.7. Calibrazione con Range Independent o AUTO Nella calibrazione di M200E con range di uscita impostati su modo AUTO (automatico) o IND (indipendente), occorre considerare altri aspetti (sezioni 6.5.4 e 6.5.5). 7.7.1. Calibrazione in modo AUTO Range Se l'analizzatore viene messo in modo AUTO range, le gamme alte e basse devono essere calibrate indipendentemente. Dopo avere premuto i tasti CALZ o CALS, l'operatore è invitato a calibrare la gamma come riportato qui di seguito nell'esempio di calibrazione dello zero. 120 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Una volta fatta questa selezione, la procedura di calibrazione/controllo continua come descritto nelle sezioni da 7.2 a 7.6. L'altra gamma può essere calibrata partendo dal display SAMPLE principale. 7.7.2. Modo Independent Range Il modo Independent range è descritto nella sezione 6.5.4. Per selezionare le concentrazioni di span gas gas per le calibrazioni dinamiche NO/NOX o NO2, usare le concentrazioni intorno a 80% del range di uscita più alto per tutti i gas. Questo per avere una calibrazione più precisa. La routine di calibrazione span deve essere effettuata soltanto una volta, diverso dal modo AUTO range, che richiede calibrazione separate per il range HIGH e LOW. Se i dati di calibrazione sono ottenuti alla porta RS-232 o sul display del pannello frontale, non servono modifiche particolari poichè il modo IND range interessa soltanto la scalatura delle uscite analogiche. 7.7.3. Calibrazione con chiusura dei contatti da remoto Le chiusure di contatto per la calibrazione ed i controlli calibrazione sono situati sul connettore CONTROL IN del pannello posteriore. Le istruzioni per la configurazione e l'uso di questi contatti possono essere trovate nella sezione 6.8.2. Quando vengono chiusi i contatti opportuni per almeno 5 secondi, lo strumento commuta su modalità zero, low span o high span e le valvole zero/span interno (se installate) saranno commutate automaticamente alla configurazione adatta. Le chiusure da remoto dei contatti per la calibrazione possono essere attivate con qualsiasi ordine. Si consiglia di mantenere lo stato di chiusura del contatto per almeno 10 minuti in modo da ottenere una lettura certa; lo strumento rimarrà nel modo selezionato per tutto il tempo che i contatti rimangono chiusi. Se le chiusure contatto sono usate insieme con la funzione di AutoCal dell’analizzatore (sezione 7.8) e l'attributo di AutoCal CALIBRATE è abilitato, l’analizzatore M200E non effettua una nuova calibrazione fino all’apertura del contatto. A questo punto, i nuovi valori di calibrazione saranno registrati prima che lo strumento ritorni in modalità SAMPLE. Se l'attributo di AutoCal CALIBRATE è disabilitato, lo strumento ritornerà in modalità SAMPLE, lasciando le variabili interne di calibrazione immutate. 121 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 7.8. Calibrazionme automatica (AutoCal) La funzione AutoCal permette il funzionamento incustodito e periodico delle opzioni zero/span valve usando l'orologio datario interno dell’analizzatore. La funzione AutoCal è disponibile soltanto sul menu del pannello frontale (ACAL) se è installata l'opzione zero/span valve o IZS. AutoCal funziona eseguendo le sequenze prestabilite dall'operatore per attivare i vari modi di calibrazione dell'analizzatore e per aprire e chiudere le valvole nella sequenza corretta. È possibile programmare e fare funzionare fino a tre sequenze separate (SEQ1, SEQ2 e SEQ3). Ogni sequenza può funzionare in uno dei tre modi o essere disabilitata (tabella 7-2). Tabella 7-2: Modi di AutoCal Modalità Azione Disabilitata Disabilita la sequenza Zero Attiva la sequenza per eseguire una calibrazione dello zero o una sua verifica Zero-Span Attiva la sequenza per eseguire una calibrazione dello zero o una sua verifica seguita da una calibrazione dello span o una sua verifica Span Attiva la sequenza per eseguire una calibrazione della concentrazione span o una sua verifica Ogni modalità contiene sette parametri che controllano i dettagli di funzionamento della sequenza (Tabella 7-3). Tabella 7-3: Parametri di impostazione attributi di AutoCal Parametro Azione Timer Enabled Attiva il time della sequenza Starting Date La sequenza funzionerà allo Starting Date Starting Time La sequenza funzionerà allo Starting Time Delta Days Numero di giorni fra ogni trigger di sequenza. Se impostato a 7, per esempio, la funzione AutoCal sarà abilitata una volta ogni settimana allo stesso giorno. Delta Time Ritardo incrementale per ogni delta di giorno per iniziare la sequenza. Se impostato a 0, la sequenza inizia allo stessa ora di ogni giorno. Il Delta Time è aggiunto ai Delta Days per il tempo totale fra i cicli. Questo parametro impedisce che l'analizzatore venga calibrato allo stessa ora di ogni giorno di calibrazione ed impedisce una perdita di dati per un’ora particolare nei giorni di calibrazione. Duration Durata in minuti di ogni passo di sequenza. Questo parametro deve essere regolato in modo che vi sia abbastanza tempo affinché si stabilizzi il segnale di concentrazione. Il parametro STABIL mostra se la risposta dell'analizzatore è stabile al termine della calibrazione. Questo parametro viene registrato in iDAS con i valori di calibrazione. Calibrate Consente di effettuare una calibrazione zero o span dinamica reale; disabilitare per fare soltanto un controllo calibrazione. Questa regolazione deve essere disabilitata per analizzatori usati nelle applicazioni US EPA e con installata l’opzione IZS. RANGE TO CAL LOW calibra la gamma bassa, HIGH calibra la gamma alta. Si applica soltanto ai modi auto e remote di range; questa proprietà non è disponibile nei modi range single e independent. 122 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A NOTA L'attributo CALIBRATE (precedentemente denominato “calibrazione dinamica”) deve essere sempre impostato a OFF per gli analizzatori usati nelle applicazioni controllate US EPA che hanno installata l’opzione IZS. La calibrazione degli strumenti utilizzati nelle applicazioni riferite a US EPA deve essere effettuata usando sorgenti esterne di zero air e span gas con una precisione misurabile secondo gli standard NIST o EPA e fornite soltanto attraverso la porta Sample dell’analizzatore (sezione 7.2). Il seguente esempio imposta la sequenza #2 per effettuare una calibrazione zero-span ogni giorno successivo partendo dalle 14:00 del 1 gennaio, 2003, durare 30 minuti (15 per lo zero e 15 per lo span). Questa sequenza inizierà 30 minuti dopo ogni giorno. Tabella 7-4: Esempio di sequenza di Auto-Cal Modo e Attributo Valore Commento Sequence 2 Definisce la sequenza #2 Mode ZERO-SPAN Seleziona la modalità zero e span Timer Enable ON Abilita il timer Starting Date 01-JAN-03 Inizio al o dopo il 01 Gennaio 2003 Starting Time 14:00 La prima sequenza inizia alle 14:00 (clock in formato 24ore) Delta Days 2 Ripete questa sequenza ogni 2 giorni Delta Time 00:30 Ripete la sequenza 30 minuti dopo ogni periodo (ogni 2 giorni e 30 minuti) Duration 15.0 Ogni passo della sequenza dura 15 minuti (totale di 30 minuti se si usa il modo zero-span) Calibrate ON Lo strumento ricalcala i valori di slope e offset per i il canale NO e NOX al termine della sequenza AutoCal. Prendere nota dei seguenti suggerimenti per la programmazione della funzione AutoCal. − Lo Starting Time programmato deve essere 5 minuti dopo del clock reale (sezione 6.4.3). − Evitare di impostare due o più sequenze allo stesso ora del giorno. Ogni nuova sequenza iniziata dal timer verrà esclusa da comandi alle porte COM o dalla chiusura. Notare che due sequenze con differenti incrementi quotidiani possono alla fine coincidere. − Se viene selezionata in qualunque momento un'entry illegale, (per esempio: Delta Days > 366) il tasto ENTR sparirà dal display. − Con CALIBRATE attivato, lo stato delle variabili interne di setup DYN_SPAN e DYN_ZERO è messo a ON e lo strumento ripristinerà i valori di slope e di offset per la risposta di NOx e NO ogni voltaiche funziona il programma AutoCal. Questo continuo riaggiustamento dei parametri di calibrazione può mascherare spesso delle condizioni di guasto nell'analizzatore. Si consiglia, se è abilitato CALIBRATE, che le funzioni di test dell’analizzatore, per i valori di slope e offset, siano controllati di frequente in modo da assicurare una elevata qualità e dati precisi dallo strumento. 123 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Per programmare una sequenza di sample come mostrato in precedenza, seguire questo diagramma di flusso: 7.9. Analisi della qualità della calibrazione Dopo avere completato una delle procedure di calibrazione descritte precedentemente, è importante valutare i parametri di calibrazione di SLOPE e OFFSET dell’analizzatore. Questi valori descrivono la curva di risposta lineare dell'analizzatore, esclusivamente per NO e NOx. I valori per questi termini, sia individualmente che riguardanti a vicenda, indicano la qualità della calibrazione. Per effettuare questa valutazione qualitativa, occorre registrare i valori delle 124 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A seguenti funzioni di test (sezione 6.2.1 o appendice A-3), che sono memorizzati automaticamente nel canale CALDAT di iDAS per l’analisi, la documentazione e l’archiviazione dei dati. • NO OFFS • NO SLOPE • NOX OFFS • NOX SLOPE Assicurarsi che questi parametri siano entro i limiti elencati in tabella 7-5 e confrontarli frequentemente a quei valori riportati sul Final Test and Checkout Sheet che viene fornito unito al manuale, e che non devono differire in modo significativo. Se invece differiscono, fare riferimento al capitolo 11 di trouble-shooting. Tabella 7-5: Valutazione della qualità dei dati di calibrazione Funzione Valore minimo Valore ottimale Valore massimo NOX SLOPE -0.700 1.000 1.300 NO SLOPE -0.700 1.000 1.300 NOX OFFS -20.0 mV 0.0 mV 150.0 mV NO OFFS -20.0 mV 0.0 mV 150.0 mV La configurazione iDAS di default registra tutti i valori di calibrazione nel canale CALDAT come pure tutti i valori di controllo calibrazione (zero e span) nella relativa memoria interna. Sono memorizzati fino a 200 punti dati e fino a 4 anni di dati (per controlli settimanali di calibrazione) e uno storico di vita delle calibrazioni mensili. Riesaminare questi dati per vedere se le risposte di zero e span cambiano col tempo. Questi canali memorizzano inoltre l’andamento di STABIL (scarto quadratico medio della concentrazione di NOx) per valutare se la risposta dell'analizzatore si è stabilizzata correttamente durante la procedura di calibrazione. Infine, il canale CALDAT memorizza inoltre l'efficienza del convertitore per il riesame e la documentazione. 125 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A ANNOTAZIONI DELL’OPERATORE 126 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 8. CALIBRAZIONE CON PROTOCOLLO EPA Per assicurare sempre una elevata qualità e delle misure precise, l'analizzatore M200E deve essere calibrata prima dell’uso. Un programma di assicurazione qualità centrato su questa aspetto e comprendente un'attenzione particolare alle funzioni di avvertimento incorporate nell'analizzatore, all’ispezione periodica, ai controlli normali di zero/span, alla valutazione regolare dei parametri di test per la diagnostica preventiva e l’analisi dei dati e la routine di manutenzione dello strumento, sono essenziali per la realizzazione di questo obiettivo. L’ente US EPA suggerisce vivamente di avere una copia del manuale Quality Assurance Handbook for Air Pollution Measurement Systems, Volume II, Part I (abbreviato in Q.A. Handbook Volume II). Una nuova revisione di questo manuale è in corso. Una versione provvisoria della Sezione 2.3 può essere scaricata ondine e deve essere consultata come l'ultimo riferimento per quanto riguarda le misure di NO2. Un'attenzione speciale deve riguardare la sezione 2.3 del manuale che riguarda la misurazione di NO2. Normative specifiche per quanto riguarda l'uso ed il funzionamento degli analizzatori NOx ambientale possono essere trovate nel riferimento 1 al termine di questo capitolo. Se viene usato nel monitoraggio in conformità EPA, l’analizzatore M200E deve essere calibrato in conformità con le istruzioni in questa sezione. 8.1. Equipaggiamento per la calibrazione In generale, la calibrazione è il processo di regolazione di guadagno e di offset di M200E rispetto ad uno standard con concentrazione certificata e misurabile. L'affidabilità dei dati ottenuti dall'analizzatore dipende soprattutto dal relativo stato di calibrazione. In questa sezione il termine calibrazione dinamica è usato per definire una calibrazione a più punti rispetto a standard conosciuti. Questo significa introdurre i gas di concentrazione conosciuta nello strumento in modo da regolare lo strumento ad una sensibilità predefinita e generare un rapporto di calibrazione. Questo rapporto è derivato dalla risposta strumentale a successivi campioni con concentrazioni differenti e conosciute. Come minimo, per definire questo rapporto si suggerisce tre punti di riferimento e un punto di zero. I valori reali del gas di calibrazione devono essere misurabili secondo lo standard NIST-SRM (sezione 2.0.7, Q.A. Handbook). Tutti i sistemi di monitoraggio sono soggetti a qualche deriva e variazione nei parametri interni e non ci si può attendere che mantengano una calibrazione precisa per lungo tempo. Di conseguenza, è necessario controllare dinamicamente il rapporto di calibrazione con un programma predefinito. Le verifiche di span e zero devono essere usate per documentare che i dati rimangano entro i limiti di controllo. Queste verifiche inoltre sono usate nella riduzione e nella convalida dei dati. Il sistema di acquisizione dati interno di M200E consente di memorizzare tutte le verifiche di calibrazione ( come pure le calibrazioni complete) per lungo tempo a scopo di documentazione. La tabella 8-1 riassume le attività iniziali di assicurazione qualità per la calibrazione dell’apparato . La tabella 8-2 costituisce una matrice per la procedura di calibrazione reale e dinamica. Le calibrazioni devono essere effettuate sul campo di monitoraggio. L'analizzatore deve essere in funzione per parecchie ore (preferibilmente di notte) prima della calibrazione in modo da riscaldarlo completamente e che il suo funzionamento si sia stabilizzato. Durante la calibrazione, M200E deve essere in modo CAL e quindi campionare l'atmosfera di test con tutti i componenti usati durante il normale campionamento ambientale e, per quanto praticabile, con il sistema di entrata dell’aria ambiente. Se lo strumento deve essere utilizzato su più di una gamma, deve essere calibrato separatamente su ogni gamma applicabile, vedi sezione 6.6. La documentazione di calibrazione deve essere conservata con ogni analizzatore ed anche in una file di backup centrale. 127 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Tabella 8-1: Matrice delle attività per equipaggiamento di calibrazione e sorgenti EPA Apparato/ Sorgenti Limiti di accettazione Frequenza e metodo di misura Azione in mancanza del requisito Registratore Compatibile con il segnale in uscita dell'analizzatore; si consiglia una larghezza minima della carta di 150 mm (6 in) Verifica alla ricezione Restituirlo al fornitore Linea e collettore campione In PTFE, dvetro o acciaio inossidabile di vetro Verifica alla ricezione Restituirlo al fornitore Apparato di calibrazione In accordo con le normative della Sezione 2.3.2 di Q. A. Handbook Vedi sezione 2.3.9 di Q. A. Handbook Restituirli al fornitore o prendere un’azione correttiva opportuna Gas in bombola NO campione Misurabile a norma NISTSRM. In accordo con i limiti del protocollo di tracciabilità per precisione e stabilità. Sezione 2.0.7 di Q. A. Handbook Analizzato secondo NIST-SRM; vedi protocollo alla sezione 2.0.7, Q.A. Handbook Ottenere un nuovo campione e verificare la tracciabilità Moduli di registrazione Moduli standard N/A Correggere i moduli opportunamente Apparato di revisione Non può essere la stessa usata per la calibrazione Il sistema deve essere verificato secondo standard conosciuti Individuare il problema e correggerlo o restituire al fornitore Tabella 8-2: Matrice delle attività per la procedura di calibrazione Frequenza e metodo di misura Azione in mancanza del requisito Apparato/ Sorgenti Limiti di accettazione Gas di calibrazione Sez. 2.0.7, Q.A. Handbook Analizzato trimestralmente secondo NIST-SRM, Sez. 2.0.7 (Q.A. Handbook) Il gas campione è instabile e/o il metodo di misura è fuori controllo; intraprendere l'azione correttiva in modo da ottenere il nuovo gas di calibrazione Gas di diluizione Zero air, esente da contaminanti; TAD2 e Sec. 2.0.7, sottosez. 7.1, Q.A. Handbook Vedi TAD2 Restituire al fornitore o prendere l'azione appropriata con il sistema di generazione Calibrazione multipoint (GPT) tR < 2 minuti PR > 2.75 ppm/min Usare la procedura di calibrazione in Q.A Handbook; anche CFR1 Efficienza converter > 96% Metodo: Sez. 7.2 di questo manuale) CFR Title 401, Appendice F Regolare le condizioni di flusso e/o il volume delle cellule di reazione per soddisfare i limiti suggeriti. Ripetere la calibrazione. Sostituire o riparare il convertitore 128 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 8.2. Gas Phase Titration (GPT) 8.2.1. Principo di funzionamento di GPT La titolazione della fase gassosa (GPT) è consigliata per la calibrazione di M200E. Per quelli che usano un tubo di permeazione NO2 fare riferimento CFR1. Il principio di GPT è basato sulla reazione veloce della fase gassosa fra NO e O3 che produce le quantità stechiometriche di NO2 come indicate dalla seguente equazione: NO + O3 -Æ NO2 + O3 + hv Dato che la concentrazione O3 è conosciuta per questa reazione, la concentrazione NO2 risultante può essere determinata. L'ozono viene aggiunto in eccesso a NO in un sistema a calibrazione dinamica come appare figura 8-1 e il canale NO dell'analizzatore a chemiluminescenza rileva i cambiamenti nella concentrazione NO. Dopo l'aggiunta di O3, la diminuzione osservata nella concentrazione NO sul canale NO calibrato è equivalente alla concentrazione di NO2 prodotto. La quantità di NO2 generato può essere variata aggiungendo quantità variabili di O3 da un generatore di O3 stabile. Tutto le zero air usato in questa procedura deve rispondere ai requisiti stabiliti nella sezione 8.1 di questo manuale. I sistemi a calibrazione dinamica basati per questo principio sono disponibili in commercio, o possono essere assemblati dall'operatore. Un sistema consigliato di calibrazione è descritto nel Federal Register1 CFR1. 8.2.2. Procedura per il controllo del calibratore GPT E’ stato determinato empiricamente che la reazione NO-O3 è completa (residuo O3 < 1%) se la concentrazione di NO nella cellula di reazione (PPM) moltiplicata per il tempo di residenza (minuti) dei reattivi nella camera è > 2,75 ppm min. La teoria dietro lo sviluppo di questa equazione è riportata nel Federal Register1. Usare le seguenti procedure ed equazioni per determinare se un sistema di calibrazione GPT esistente soddisfa i termini richiesti per una calibrazione specifica. Per i calibratori con portate note prestabilite, usare le equazioni 8-5 e 8-6 degli step 7 e 8 (vedi sotto) per verificare le condizioni richieste. Se il calibratore non risponde alle specifiche, seguire la procedura completa per determinare le modifiche di flusso che devono essere apportate. Selezionare un gas standard NO che abbia una concentrazione nominale nella gamma di 50 100 ppm. Determinare la concentrazione esatta [NO]STD rispetto alla normativa NIST-SRM, come descritto nel Q.A. Handbook. Determinare il volume (cm3) della cellula di reazione del calibratore (VRC). Se il volume reale non è noto, valutare il volume misurando le dimensioni approssimative della camera ed usando una formula adatta. Determinare il flusso totale minimo richiesto prodotto (FT) usando l'equazione 8-1: FT = richiesta di flusso dell’analizzatore (cm3/min) x 110/100 129 Eq. 8-1 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Se devono essere calibrati più analizzatori contemporaneamente, moltiplicare il valore FT per il numero di analizzatori. Calcolare la concentrazione di NO [NO]OUT necessaria per approssimarsi al 90% del valore URL dell'analizzatore NO2 da calibrare, usando l’equazione 8-2: [NO]OUT = URL dell’analizzatore (ppm) x 90/100 Eq. 8-2 Calcolare il flusso NO (FNO) richiesto per generare la concentrazione di NO (FNO) [NO]OUT , usando l’equazione 8-3: Eq. 8.3 Calcolare il flusso richiesto attraverso il generatore di ozono (Fo), usando l’equazione 8-4: Eq. 8.4 Verificare che il tempo di residenza (tR) nella cella di reazione sia < 2min., usando l’equazion 8-5: Eq. 8.5 Verificare che la specifica del parametro dinamico (PR) della cellula di reazione del calibratore sia > di 2,75 ppm-min, usando l'equazione 8-6: Eq. 8.6 NOTA Se il valore tr è > 2 minuti o se PR è < di 2,75 ppm min., occorre modificare i valori di flusso (FT, FO, FNO) o il volume delle cellule di reazione (VRC), o entrambi ed il TR ed il valore tr e PR dovranno essere ricalcolati. Dopo che le equazioni 8-5 e 8-6 sono soddisfatte, calcolare il flusso di aria diluente (FD) usando l'equazione 8-7: Eq. 8.7 130 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 8.2.3. Esempio di calcolo di GPT Segue un calcolo di esempio che può essere usato per determinare se un calibratore GPT corrente soddisfa i termini richiesti per una specifica calibrazione. Per questo esempio si presuppone che siano noti soltanto il volume della cellula di reazione VRC e la concentrazione del campione NO [NO]STD. Saranno calcolate tutte impostazioni di flusso (FNO, FO, FT, and FD). In molti casi, queste regolazioni di flusso sono note e devono essere sostituite soltanto nelle equazioni 8-5 e 8-6 per verificare le condizioni richieste. Prima di fare qualsiasi calcolo, deve essere noto il valore URL e la richiesta di flusso dell'analizzatore da calibrare. I parametri operativi sono determinati a partire dal manuale di funzionamento: − Limite superiore di range = 0,5 ppm e − Richiesta di flusso = 500 cm3/min. − Il volume della cellula di reazione del calibratore è determinato tramite la misura fisica: VRC = 180 cm3/min − La concentrazione del gas NO standard da usare è determinata con riferimento a NISTSRM (sezione 2.0.7, Q.A. Handbook): [NO]STD = 50.5 ppm Determinare il flusso totale minimo (FT) richiesto in uscita usando l'equazione 8-1: FT = 500 cm3/min (110/100) = 550 cm3/min Poiché flussi bassi sono difficili da controllare e misurare, è spesso conveniente regolare a un flusso totale maggiore di quanto necessario. In questo esempio, regoleremo FT a 2750 cm3/min. Determinare la concentrazione NO massima, [NO]OUT, richiesta in uscita al collettore, usando l’equazione 8-2: [NO]OUT = 0.5 ppm (90/100) = 0.45 ppm Calcolare il flusso NO (FNO) richiesto per generare la concentrazione NO [NO]OUT , usando l’equazione 8-3: Calcolare la portata richiesta attraverso il generatore ozono (FO) usando l'equazione 8-4: Verificare che il tempo di residenza (tR) nella cellula di reazione sia < 2 min. usando l’equazione 8-5: 131 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Verificare la specifica parametro dinamico (PR) della cellula di reazione del calibratore usando l'equazione 8-6: Calcolare il flusso dell'aria diluente (FD) richiesto alla camera di miscelazione, usando l'equazione 8-7: FD = 2750 cm3/min - 260 cm3/min - 24.5 cm3/min = 2465.5 cm3/min 8.3. Procedura di calibrazione Multipoint La procedura per la calibrazione degli analizzatori NOx a chemiluminescenza per GPT è specificata nel Federal Register. Questa sezione vale come procedura generale al caso specifico di M200E. La calibrazione deve essere effettuata con un calibratore che soddisfi tutte le condizioni specificate nel Q.A. Handbook. Le regolazioni di flusso usate nella calibrazione GPT per NO2 devono essere definite come indicato nella sezione 3.6 di questo manuale. L'operatore deve accertarsi che tutti i flussometri siano calibrati per le condizioni di uso rispetto ad un campione certo. Tutte le portate volumetriche devono essere corrette a 25° C (78°F) e 760 mm (29,92 in.) Hg. Le calibrazioni dei flussometri sono riportate nel manuale QA Handbook, Vol. II, Part 1, Appendix 126 Il Gas Phase Titration (GPT) richiede l'uso del canale NO dell'analizzatore per determinare la quantità di NO2 generato dalla titolazione. Di conseguenza è necessario calibrare e determinare le linearità del canale NO prima di procedere alla calibrazione NO2. È necessario inoltre calibrare il canale NOx, e questo può essere fatto simultaneamente con la calibrazione NO. Durante la calibrazione, M200E deve funzionare nel suo modo Sample normale e l'atmosfera di test deve passare attraverso tutti i filtri, impianti scrubber di lavaggio, condizionatori ed altri componenti usati durante il normale campionamento ambientale e per quanto praticale, nel sistema di entrata aria ambiente. Tutte le regolazioni operative su M200E devono essere completate prima della calibrazione. Le seguenti caratteristiche del software devono essere regolate nella condizione voluta prima della calibrazione. • Compensazione automatica dell’efficienza del convertitore. Vedi sezione 7.1.7 di questo manuale. • Selezione del range indipendente di uscita. Vedi sezione 6.5.4 di questo manuale. • Compensazione automatica di temperature/pressure. Vedi sezione 6.5. • Unità alternative, assicurarsi che siano selezionate le unità ppb per il monitoraggio EPA. Vedi sezione 6.5.6. • Opzione Auto range di uscita. Vedi sezione 6.5.5. 132 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Figura 8-1: Sistema di calibrazione GPT L'efficienza del convertitore deve essere impostata prima della calibrazione poiché il suo valore viene usato nel calcolo delle uscite di concentrazione NOX e NO2. L'analizzatore deve essere calibrato sullo stesso range usato per il monitoraggio. Se sono selezionate le opzioni auto ranging o independent range, i range più elevati porteranno ad avere una calibrazione più precisa, e devono perciò essere utilizzati. Assicurarsi che il sistema di calibrazione GPT sia in grado di fornire il range delle concentrazioni ad un flusso sufficiente per l’intero range delle concentrazioni che si potranno incontrare durante la calibrazione. 8.3.1. Calibrazione dello Zero La procedura di calibrazione del punto zero è identica a quella descritta in 7.2, 7.4 o 7.5 di questo manuale. 8.3.2. Calibrazione dello Span Regolare la concentrazione NO a circa 80% del valore URL del canale NO. Le concentrazioni di span di NOx e NO prevista possono essere determinate misurando i flussi della bombola de del diluente e calcolando le concentrazioni risultanti. In presenza di qualunque impurità NO2 nel gas standard NO occorre tenerla in considerazione quando si inserisce la concentrazione NOx durante la calibrazione del canale NO/NOx. Questo avviene AGGIUNGENDO la concentrazione di impurità alla concentrazione NO per ottenere la concentrazione NOX per la calibrazione. 133 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Calcolare le concentrazioni esatte di NOx e di NO come segue: Eq. 8-8 Introdurre le rispettive concentrazioni seguendo la procedura in 7.2. Le concentrazioni di span previste non devono essere reintrodotte ogni volta che viene effettuata una calibrazione a meno che siano modificate. • Introdurre le concentrazioni di NOx e NO previste nello span gas: • Campionare la concentrazione generata fino a che si sono stabilizzate e le risposte di NO e NOx. • Eseguire lo span dello strumento seguendo lo stesso metodo di 7.2, 7.4 o 7.5 L'uscita in tensione analogica deve misurare 80% della gamma di tensione selezionata (per esempio 4,00 VCC se è selezionata l'uscita 0-5V.) Le letture sul display del pannello frontale devono essere uguali alle concentrazioni di NOx e di NO previste inserite nella procedura data come in 7.2, 7.4 o 7.5 precedenti. Veda il capitolo 11 - analisi guasti – in caso di problemi. Vedere anche la sezione 7.9 - procedura per controllo della qualità della calibrazione. Dopo aver impostato i punti di zero e 80%URL, generare cinque punti di calibrazione approssimativamente spaziati in modo uniforme fra 80% URL e zero senza ulteriore regolazioni dello strumento. Far eseguire allo strumento il campionamento di queste concentrazioni intermedie ciascuno per circa 10 minuti e registrare le risposte di NO. e NOx dello strumento. Tracciare il le risposte di NO e di NOx dell'analizzatore rispetto alle concentrazioni corrispondenti calcolate per ottenere i rapporti di calibrazione. Determinare la linea retta che meglio si adatta (y = mx + b) ottenuta con il metodo dei minimi quadrati. Dopo aver tirato la linea retta che meglio si adatta per le calibrazioni di NO e di NOx, determinare se la risposta dell'analizzatore è lineare. Per essere considerata lineare, nessun punto di calibrazione deve differire dalla linea retta che meglio si adatta del 2% su tutta la scala. 8.3.3. Calibrazione NO2 GPT M200E calcola la concentrazione NO2 sottraendo NO dalla concentrazione NOx. A differenza degli strumenti analogici, questa differenza è calcolata con il software interno di M200E. È estremamente improbabile che la concentrazione NO2 sia errata. Di conseguenza questa procedura è una conferma che l’algoritmo di sottrazione NO2 sta funzionando correttamente. NOTA Non eseguire nessuna regolazione sullo strumento durante questa procedura. Generare una concentrazione NO vicino al 90% di URL. I flussi dell’aria di diluizione e del generatore O3 devono essere le stesse di quelle usate nel calcolo delle condizioni specificate del parametro dinamico in accordo con la sezione 8.2. Campionare questa concentrazione di NO fino alla stabilizzazione delle risposte di NO e NOX. Registrare le concentrazioni di NO e di NOx. 134 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A In secondo luogo, accendere e regolare il generatore O3 nel calibratore per produrre una quantità di ozono sufficiente a fare diminuire la concentrazione di NO a circa il 10% dell’intera scala. Ciò equivarrà all’ 80% di URL del canale NO2. Dopo che le risposte dell'analizzatore si stabilizzano, registrare le concentrazioni risultante di NO, NOx e NO2. EFFICIENZA DEL CONVERTITORE NO2 Se durante questa fase la lettura di NOx cade a meno di 96% del suo valore iniziale, occorre eseguire un’analisi guasti sul convertitore NO2 o la sua sostituzione. Vedere il capitolo 11 per ulteriori particolari. Mantenendo inalterate tutte le altre condizioni, regolare il generatore di ozono per ottenere numerose altre concentrazioni di NO2 spaziate uniformemente fra il punto URL a 80% ed il punto zero. Registrare le concentrazioni NO, NOx e NO2 per ogni punto supplementare. Calcolare le concentrazioni risultanti di NO2 come segue: . Eq 8-9 Dove [NO]ORIG è la concentrazione di NO prima che l'ozono di GPT sia acceso, e [NO]REM è l’ NO restante dopo il GPT. Tracciare la concentrazione NO2 in uscita dallo strumento sull’asse y con il valore NO2 [NO2]OUT generato sull’asse x. Il diagramma dovrebbe essere una linea retta entro il ± 2% di linearità dato per i canali NOx e NO. Se il diagramma non è lineare è probabile che si debba sostituire il convertitore. Vedi la sezione 7.1.7 per l’efficienza del convertitore NO2. 8.4. Frequenza di calibrazione Per assicurare misure esatte delle concentrazioni di NO, NOx e NO2, calibrare l'analizzatore al momento dell’installazione e successivamente: Non oltre tre mesi dopo l’ultima calibrazione o verifica delle prestazioni che ha indicato come accettabile la calibrazione dell'analizzatore. Dopo un'interruzione di alcuni giorni nel funzionamento dell'analizzatore. Dopo una qualsiasi riparazione che potrebbe interessare la sua calibrazione. Dopo uno spostamento fisico dell'analizzatore. Dopo una qualsiasi altra possibile indicazione (compresa una deriva di zero o span eccessiva) di imprecisione significativa dell'analizzatore. A seguito delle attività elencate sopra, occorre verificare lo zero e lo span per determinare se è necessaria una nuova calibrazione. Se la deriva di zero e span dell'analizzatore eccedono i limiti di calibrazione riportati nella sezione 12 del Q.A. Handbook6, occorre effettuare una nuova calibrazione. 8.5. Altre procedure di assicurazione qualità La precisione è determinata dalla verifica di un punto almeno ogni due settimane. L'esattezza è determinata dalla verifica su tre punti ogni mese. 135 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Essenziali per l’assicurazione qualità sono i controlli programmati per la verifica dello stato operativa del sistema di monitoraggio. L'operatore dovrebbe visitare il sito almeno ogni settimana. Ogni due settimane occorre eseguire sull'analizzatore una verifica di zero e span di Livello 1. Le verifiche di zero e span di Livello 2 devono essere eseguite con frequenza definita dall'operatore. Le definizioni di questi termini sono riportate in tabella 8-3. Tabella 8-3: Definizione di Livello 1 e Livello 2 per le verifiche di Zero e Span CALIBRAZIONE ZERO E SPAN DI LIVELLO 1 Una calibrazione zero e span di livello 1 è una calibrazione semplificata dell’analizzatore, a due punti, utilizzata quando non è necessario controllare o verificare la linearità dell’analizzatore. (A volte, quando non è fatta alcuna regolazione all’analizzatore, la calibrazione di Livello 1 potrebbe essere definita come una verifica di zero/span, nel qual caso non va confusa con una verifica zero/span di Livello 2.) Dato che la maggior parte degli analizzatori hanno una risposta affidabile lineare o quasi lineare per la concentrazione, possono essere calibrati adeguatamente con due soli standard di concentrazione (concentrazione a due punti). Inoltre, uno degli standard può essere la concentrazione zero, che si ricava in modo relativamente facile e non deve essere certificata. Quindi, è necessaria una sola concentrazione standard certificata per la calibrazione a due punti (Livello 1) di zero e span. Anche se non ci sono i vantaggi di una calibrazione multipunto, la calibrazione a due punti zero e span –per la sua semplicità--può (e dovrebbe) essere eseguita molto più di frequente. Inoltre, le calibrazioni a due punti possono essere facilmente automatizzate. Controlli frequenti e l’aggiornamento della relazione di calibrazione con una calibrazione a due punti di zero e span migliorano la qualità dei dati di monitoraggio aiutando a mantenere la relazione di calibrazione più corrispondente a cambiamenti (derive) nella risposta dell’analizzatore. CONTROLLO DI ZERO E SPAN DI LIVELLO 2 Una verifica di zero e span di livello 2 è un controllo “non ufficiale” della risposta dell’analizzatore. Può includere controlli dinamici fatti con concentrazioni di test non certificate, stimolazione artificiale del rilevatore dell’analizzatore, controlli elettronici o d’altro tipo di una parte dell’analizzatore, ecc. I controlli di span e zero Livello 2 non devono essere usati come base per le regolazioni di zero o span dell'analizzatore, aggiornamenti della calibrazione, o la regolazione dei dati ambientali. Questi devono essere considerati come controlli veloci e convenienti da usare tra le calibrazioni di zero e span per verificare la presenza di possibili disfunzioni dell'analizzatore o derive della calibrazione. Ogni volta che un controllo di zero o span di Livello 2 segnala un possibile problema di calibrazione, occorre effettuare una calibrazione di zero o span di Livello 1 (o multipunto) prima di intraprendere una qualunque azione correttiva Se il programma di controllo qualità prevede dei controlli zero e span di livello 2, occorre ottenere una “risposta di riferimento” immediatamente dopo una calibrazione zero e span (o multipunto) quando la risposta dell’analizzatore è nota in modo preciso. Le successivi risposte alle verifiche di Livello 2 devono essere confrontate con la risposta di riferimento più recente per verificare se vi è stato un cambiamento. Per controlli automatici di zero e span di Livello 2, occorre usare come risposta di riferimento la prima verifica in programma successiva alla calibrazione . E’ bene rammentare che un controllo di Livello 2 che coinvolga solo delle parti del sistema non può dare informazioni sulle componenti non controllate e che pertanto non può essere utilizzato per una verifica della calibrazione complessiva. Inoltre, un controllo indipendente di precisione fra 0,08 e 0,10 ppm deve essere effettuato una volta almeno ogni due settimane. La tabella 8-4 riassume le attività per l’assicurazione qualità per le operazioni di routine. Una discussione su ogni attività compare nelle sezioni che seguono. A scopo di documentazione di responsabilità delle attività, occorre compilare una checklist da riempire a cura dell'operatore in campo al termine di ogni attività. Per informazioni sullo shelter e sul sistema di entrata del campione, è possibile utilizzare lo studio approfondito riportato in Field Operations Guide for Automatic Air Monitoring Equipment, 136 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Publication No. APTD-0736, PB 202-249 and PB 204-650, U.S. Environmental Protection Agency, Office of Air Programs, October 1972. 8.6. Riassunto dei controlli di assicurazione qualità Le voci seguenti dovrebbero essere verificate su base regolarmente programmata per assicurare dei dati di elevata qualità di M200E. Vedi la tabella 8-4 per un sommario delle attività; consultare anche il QA Handbook per possibili procedure specifiche. Tabella 8-4: Matrice delle attività per la qualità dei dati Frequenza e metodo di misurazione Azione per mancanza del requisito Temperatura media fra 22°C e 28°C (72° e 82° F), fluttuazioni giornaliere non superiori a ± 2°C Controllare settimanalmente la carta termica per variazioni superiori a ± 2°C (4°F) Marcare la carta per il tempo coinvolto Sistema di introduzione del campione Assenza di umidità, di materiale esterno, perdite, ostruzioni; linea del campione connessa al collettore Ispezione visiva settimanale Pulire, riparare, o sostituire come necessario Registratore Inchiostro e carta adeguati. Tracce leggibili. Velocità carta e range corretti. Ora corretta Ispezione visiva settimanale Riempire di inchiostro ed il vassoio carta Impostazioni operative dell’analizzatore Misurazioni di TEST ai valori nominali Ispezione visiva settimanale Regolare o riparare com necessario Controllo operativo dell’analizzatore Zero e Span entro i limiti di tolleranza come descritto nella sezione 12 del Q.A. Handbook6 zero/span di Livello 1 ogni 2 settimane; Livello 2 tra i controlli di Livello 1 con frequenza definita dall’operatore Ricercare la sorgente del guasto e riparare Controllo della precisione Definire la precisione come descritto nelle sezioni 15&18 del Q.A. Handbook6 Every 2 weeks, Subsec. 3.4.3 (Ibid.) Calcolare, riportare la precisione, Sezione 12 del Q.A. Handbook6 Caratteristica Limiti di accettazione Temperatura dello Shelter Riparare o regolare il condizionatore Regolare l’ora per coincidere con l'orologio; annotare sulla carta. M200E in modo SAMPLE Dopo l’azione correttiva, ri-calibrare l'analizzatore 8.7. Controlli veloci di calibrazione Si consiglia di utilizzare un sistema di controlli zero/span di Livello 1 e Livello 2 (tabella 8-3). Questi controlli devono essere condotti in conformità con le specifiche indicazioni fornite nella sezione 12 del Q.A. Handbook6. I controlli zero/span di Livello 1 deve essere eseguiti ogni due settimane. I controlli di Livello 2 dovrebbero essere fatti fra i controlli di Livello 1 con la frequenza desiderata dall'operatore. Le concentrazioni span per entrambi i livelli dovrebbero essere fra 70 e 90% del range di misura. I dati di Zero e Span devono essere usati per: • Fornire i dati per consentire la regolazione dell'analizzatore per la deriva di zero e span; • Fornire un punto di decisione per quando calibrare l'analizzatore; 137 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A • Fornire un punto di decisione per la non validazione dei dati di monitoraggio. Questi punti sono descritti dettagliatamente nelle sezioni 15 e18 di Q.A. Handbook6. Fare riferimento al capitolo 11 di questo manuale se lo strumento risulta fuori dai margini consentiti. Si consiglia di usare APICOM ed il sistema iDAS per l’analisi e la documentazione de dati di controllo di zero/span. 8.7.1. Procedure per il controllo Zero/Span La calibrazione zero e span può essere controllata con una varietà di modi differenti, quali: • I controlli Zero/Span manuali possono essere fatti dalla tastiera del pannello frontale. La procedura è riportata nelle sezioni 7.3 o 7.6 di questo manuale. • I controlli Zero/Span automatici possono essere effettuati ogni notte. Vedi sezione 7.8 di questo manuale per le procedure di funzionamento e di messa a punto. • I controlli Zero/Span attraverso la chiusura contatto da remoto possono essere attivati attraverso le chiusure contatto da remoto sul pannello posteriore. Vedi la sezione 7.7.3 di questo manuale. • I controlli Zero/Span possono anche essere comandati attraverso la porta RS-232. Vedi sezione 6.9 di questo manuale per maggiori particolari sulla messa a punto ed usando la porta RS-232 dell’analizzatore. 8.7.2. Controllo della precisione Un controllo periodico viene usato per valutare i dati per la precisione. Un controllo della precisione a un punto deve essere effettuato una volta almeno ogni 2 settimane su ogni analizzatore ad una concentrazione NO2 fra 0,08 e 0,10 ppm. L'analizzatore deve essere messo nel suo modo normale di campionamento ed il gas di test della precisione deve passare attraverso tutti i filtri, gli impianti di scrubber, i condizionatori ed altri componenti usati durante il normale campionamento ambientale. I campioni da cui ottenere le concentrazioni di test per il controllo della precisione devono essere misurabili rispetto a NIST-SRM. Possono essere usati quei campioni usati per la calibrazione o la verifica. 8.7.3. Procedura per il controllo della precisione Collegare l'analizzatore ad un gas per il controllo della precisione che abbia una concentrazione NO2 fra 0,08 e 0,10 ppm. Questo può essere generato da GPT o da un tubo di permeazione NO2. Se il controllo della precisione è fatto insieme con un controllo dello, questo deve essere fatto prima di qualsiasi regolazione di zero o span. • Lasciare che l'analizzatore campioni il gas di precisione fino ad ottenere una traccia stabile. • Registrare questo valore. I controlli di precisione per NOx e NO devono essere fatti anche se quei dati sono da riportare. Le informazioni ottenuta dalla procedura di controllo sono usate per valutare la precisione dei dati di monitoraggio; vedi sezione 12 del Q.A. Handbook6 per le procedure per il calcolo e il rapporto della precisione. 8.8. Certificazione degli standard operativi Il contenuto di NO di uno standard operativo NO deve essere periodicamente analizzato rispetto a campioni misurabili NIST-SRM di NO o NO2. Deve essere analizzato anche l'impurità di NO2 in bombola. La certificazione del campione operativo di NO deve essere fatta su base 138 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A trimestrale o più frequentemente, come richiesto. Nel seguito sono descritte le procedure per la certificazione rispetto a un campione NO misurabile, che rappresenta la procedura più semplice e diretta. Per assicurare i dati di qualità desiderata, sono essenziali due considerazioni: • Il processo di misurazione deve essere in controllo statistico al momento della misura e; • Ogni errore sistematico, una volta combinato con la variazione casuale nel processo di misurazione, deve generare un'incertezza adeguatamente piccola. La prova che i dati sono di qualità buona comprende la documentazione delle verifiche di controllo qualità e le verifiche indipendenti del processo di misurazione tramite la registrazione dei dati su moduli specifici o su un foglio di controllo qualità e con l’uso di materiali, strumenti e procedure di misura che possono essere confrontate con gli standard di riferimento adeguati. Per stabilire la tracciabilità, i dati devono essere ottenuti ordinariamente tramite misure ripetute dei campioni di riferimento standard (primario, secondario e/o standard operativi). Più specificamente, gli standard operativi di calibrazione devono essere misurabili con gli standard di maggiore precisione. 8.8.1. Procedura di certificazione degli standard operativi Questa procedura richiede l'uso di gas NO calibrato misurabile rispetto a NIST-SRM e la procedura per la calibrazione GPT (sezione 8.2) per calibrare le risposte NO, NOx e NO2 dell'analizzatore. Deve essere determinata anche l'efficienza del convertitore NO2 dell’analizzatore (sezione 7.1.7). Generare numerose concentrazioni di NO diluendo lo standard operativo NO. Usare la concentrazione nominale di NO della bombola, [NO]NOM, per calcolare le concentrazioni diluite. Tracciare la risposta NO dell'analizzatore (in ppm) rispetto alla concentrazione NO nominale diluito e determinare la pendenza, SNOM. Calcolare la concentrazione NO dello standard operativo [NO]STD da: [NO]STD = [NO]NOM x Una procedura più dettagliata è riportata al Riferimento 1. 8.8.1.1. Altri metodi per determinare la tracciabilità I metodi per determinare la tracciabilità sono: Usando un campione operativo NO misurato rispetto allo standard NO2 NIST Usando un campione operativo NO2 misurato rispetto allo standard NO2 NIST Usando un campione operativo NO2 misurato rispetto allo standard NO NIST NOTA Se l’impurità NO2 nella bombola NO, [NO2]imp, è maggiore del valore di 1 pmm ammesso nella procedura di calibrazione, controllare, prima di scartare il campione NO, che il sistema di alimentazione NO non sia la sorgente di contaminazione. Per ulteriori informazioni sulla calibrazione GPT e dei dispositivi di permeazione NO2 , fare riferimento alla parte 50, Capitolo 1, Titolo 40 CFR del Riferimento 13 in Appendice F. 8.9. Riferimenti 1. Environmental Protection Agency, Title 40, Code of Federal Regulations, Part 50, Appendix F, Measurement Principle and Calibration Procedure for the Measurement of Nitrogen Dioxide in the Atmosphere (Gas Phase Chemiluminescence), Federal Register, 41 (232), 52688-52692, December 1976 (as amended at 48 FR 2529, Jan 20, 1983). 139 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 2. Ellis, Elizabeth C. Technical Assistance Document for the Chemiluminescence Measurement of Nitrogen Dioxide, U.S. Environmental Protection Agency, Research Triangle Park, NC. 83 pages, December 1975. Disponibile online al sito http://www.epa.gov/ttn/amtic/files/ambient/criteria/reldocs/4-75-003.pdf 3. Environmental Protection Agency, Title 40, Code of Federal Regulations, Part 58, Appendix A, Measurement Principle and Calibration Procedure for the Measurement of Nitrogen Dioxide in the Atmosphere (Gas Phase Chemiluminescence), Federal Register, 41 (232), 52688-52692, December 1976 (as amended at 48 FR 2529, Jan 20, 1983). 4. Mavrodineanu, R., and Gills, T. E., Standard Reference Materials: Summary of Gas Cylinder and Permeation Tube Standard Reference Materials Issued by the National Bureau of Standards, Document SP260-108, May 1987. And: Taylor, J. K., Standard Reference Materials: Handbook for SRM Users, Document number SP260-100, February 1993. Disponibile online al sito: http://patapsco.nist.gov/srmcatalog/sp_publications/publications.htm 5. Quality Assurance Handbook for Air Pollution Measurement Systems - Volume I, “A Field Guide to Environmental Quality Assurance," EPA-600/R-94/038a, April 1994. Disponibile online al sito: http://www.epa.gov/ttn/amtic/qabook.html. 6. Quality Assurance Handbook for Air Pollution Measurement Systems - Volume II, Ambient Air Specific Methods. EPA-600/4-77/027a, December 1986. US EPA Order Number: 454R98004, available at the National Technical Information Service (NTIS), 5285 Port Royal Rd Springfield, VA 22151. Delle parti sono disponibili al sito: http://www.epa.gov/ttn/amtic/qabook.html. 7. Environmental Protection Agency, Title 40, Code of Federal Regulations, Part 58, Appendix B, Measurement Principle and Calibration Procedure for the Measurement of Nitrogen Dioxide in the Atmosphere (Gas Phase Chemiluminescence), Federal Register, 41 (232), 52688-52692, December 1976 (as amended at 48 FR 2529, Jan 20, 1983). 8. Quality Assurance Guidance Document. Reference Method for the Determination of Nitrogen Dioxide in the Atmosphere (Chemiluminescence). Draft document, 58 pages, February 2002. Office of Air Quality Planning and Standards, Research Triangle Park NC 27711, bozza del documento disponibile al sito http://www.epa.gov/ttn/amtic/qabook.html. Le linee guida circa la misura NO2 in questo documento sostituiscono quelle nel vecchio manuale QA e devono essere consultate come riferimento ultimo. 140 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 9. MANUTENZIONE DELLO STRUMENTO Le funzioni diagnostiche preventive compreso l’acquisizione dati, avvertimenti di guasto e allarmi sviluppati nell'analizzatore, permettono all'operatore di determinare il momento opportuno per eseguire le riparazioni senza effettuare procedure di manutenzione inutili e preventive. Vi è, tuttavia, un numero minimo di procedure semplici che, una volta effettuate con regolarità, possono garantire il funzionamento continuo, preciso ed attendibile dell’analizzatore. La riparazione e le procedure d'analisi guasti sono contenute nel capitolo 11 di questo manuale. NOTA Una verifica della calibrazione zero e span deve essere effettuato dopo che sono state fatte alcune delle procedure di manutenzione elencate nel seguito. Fare riferimento al capitolo 7. ATTENZIONE Rischio di shock elettrico. Scollegare l’alimentazione prima d’eseguire una delle operazioni seguenti per le quali occorre accedere all’interno dell’analizzatore. NOTA Le operazioni delineate in questo capitolo devono essere eseguite soltanto da personale qualificato. 9.1. Piano di manutenzione La tabella 9-1 mostra un tipico piano di manutenzione dell’analizzatore. Si noti che in certi ambienti (con polveri, livelli di inquinanti ambiente molto alti), può essere necessario eseguire alcune procedure di manutenzione più spesso di quanto indicato. Tabella 9-1: Programma della manutenzione preventiva per M200E Voce Azione Frequenza Verifica calibr. ? Funzioni di TEST Riesaminare e valutare Settimanale No Tabella A-3 Filtro a particolato Sostituire il filtro Settimanale No 9.3.1 Verifica Zero/Span Valutare offset e slope Ogni 3 mesi Si 7.3, 7.6 Calibrazione Zero/Span Calibrare Zero/Span Settimanale Si 7.2, 7.4, 7.5 141 Sezione Data di esecuzione Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Frequenza Verifica calibr. ? Convertitore NO2 Verificare l’efficienza di conversione Ogni 3 mesi Si se sostituito, altrimenti no 9.3.8 Zero air scrubber esterno (opzione) Sostituzione del chimico Ogni 3 mesi No 9.3.7 Essiccatore esterno (opzione) Sostituzione del chimico Quando l’indicatore cambia colore No Filtro ozono Sostituzione del chimico Annuale Si 9.3.3 Finestra cella di reazione Pulire Annuale o quando necessario Si 9.3.9 Filtro DFU (filtro entrata aria dell’essicatore Perma Pure, filtro polvere della pompa e filtro IZS) Sostituire il filtro di articolato Annuale No 9.3.2, 9.3.7 Verificare perdite nel percorso gas Annuale o dopo riparazioni che coinvolgono il sistema pneumatico Si per perdite, altrimenti no 11.5.1, 11.5.2 Sostituire Annuale Si per cella reazione o anelli OR PMT 9.3.10 Calibrazione hardware a basso livello Con la sostituzione di PMT/preamp o se lo slope è fuori di 1.0 ±0.3 Si 7.9 Ricondizionare la testa Quando la pressione RCEL supera 10 in-Hg-A (a livello del mare) Si ( se si usa il fattore CE) 9.3.8 Voce Azione Sotto sistema pneumatico Cella di reazione e anelli OR su O3 e filtri sinterizzati Calibrazione hardware del sensore PMT Pompa Sezione Data di esecuzione Le voci indicate in GRASSETTO sono richieste per mantenere la completa garanzia, vivamente suggerite per tutte le altre voci. 142 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 9.2. Diagnostica preventiva Le Funzioni di Test dell’analizzatore si possono usare per prevenire i guasti osservando come i valori cambiano nel tempo. Inizialmente può essere utile confrontare lo stato di queste funzioni di test con i valori misurati sullo strumento in fabbrica e registrati sul modulo M200E Final Test and Validation Data Form (codice T-API, 04490 unito al manuale). Si può usare la Tabella 9-2 come base per prendere dei provvedimenti quando questi valori cambiano nel corso del tempo. Il sistema di acquisizione dati interno (iDAS) costituisce un modo comodo per registrare e tracciare queste modifiche. Usare APIcom per scaricare e riesaminare questi dati da una postazione remota (la sezione 6.11.5 descrive il tool APICOM). Tabella 9-2: Uso predittivo delle funzioni di Test Funzione Pressione RCEL Pressione SAMPLE Flusso ozono AZERO Stato atteso Costante entro ± 0.5 Costante entro le modifiche atmosferiche Costante entro ± 15 Costante entro ± 20 della valvola di check-out Stato corrente Interpretazione e azione Fluttuante Perdite in corso nel sistema pneumatico. Verificare le perdite Lento aumento La pompa sta degradando. Sostituire la testa della pompa se la pressione è circa 10 in-Hg-A Fluttuante Perdite in corso nel sistema pneumatico. Verificare le perdite Lento aumento Percorso flusso ostruito. Sostituire i filtri su orifizi Lenta diminuzione Perdite in corso nel sistema pneumatico del vuoto (la valvola si sta guastando). Verificare perdite Lenta diminuzione Percorso flusso ostruito. Sostituire i filtri su orifizi La valvola AZEO si sta guastando. Sostituire la valvola Aumento significativo Il cooler PMT è guasto. Verificare il cooler, circuito e alimentatori Inizio di perdita. Verificare le perdite Cartuccia filtro aria O3 esaurita. Sostituzione Lenta diminuzione del segnale a pari concentrazione NO2 CONC Costante per concentrazioni costanti NO2 CONC (IZS) Risposta costante da un giorno con l’altro Diminuzione nel tempo NO2 CONC (IZS) Risposta costante da un giorno con l’altro Elevata fluttuazione da un giorno con l’altro Le modifiche ambiente nella miscela influenzano la prestazione. Aggiungere un essiccatore sull’entrata zero air NO CONC Costante per concentrazioni costanti Diminuzione nel tempo Deriva della risposta dello strumento; pulire la finestra RCEL, sostituire il chimico del filtro aria O3 143 Possibile degrado dell’efficienza del convertitore. Sostituire il convertitore Cambio nella risposta dello strumento. Calibrare a basso livello (hardware) il sensore Degrado del tubo di permeazione IZS. Sostituirlo Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 9.3. Procedure di manutenzione Le seguenti procedure vanno eseguite periodicamente come parte della manutenzione standard di M200E 9.3.1. Sostituzione del filtro di articolato del campione Il filtro di particolato deve essere ispezionato con frequenza per ricercare possibili segni di otturazione o contaminazione. Deve essere sostituito ad intervalli come specificato in tabella 91 anche in mancanza di segni evidenti di sporco. I filtri con pori di dimensione 1 e 5 µm possono essere otturati anche quando sembrano puliti. Quando si cambia il filtro, si raccomanda di maneggiare il filtro e le superfici umide dell’alloggiamento filtro usando guanti e pinze . Non toccare l’alloggiamento, l’elemento filtro, l’anello PTFE di tenuta, il coperchio in vetro e l’OR con le mani nude per evitare che i pori si ostruiscano velocemente e le superifici si sporchino a causa dell’unto presente sulle mani. Figura 9-1: Assieme filtro particolato del campione Per sostituire il filtro con la frequenza di Tabella 9-1, seguire la procedura: • Spegnere l’analizzatore per evitare di attirare polvere nello strumento. • Rimuovere la vite di tenuta del marchio CE al centro del pannello frontale, aprire il pannello incernierato e svitare l’anello di tenuta zigrinato sul gruppo filtro. • Rimuovere con attenzione l’anello di tenuta, la finestra di vetro, l’OR in PTFE e l’elemento filtro. Si raccomanda di pulire il vetro e gli anelli OR almeno una volta al mese, settimanalmente in ambienti molto inquinati. • Installare un nuovo elemento filtro, centrandolo attentamente sul fondo del contenitore. 144 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A • Reinstallare l’OR in PTFE con le tacche rivolte verso l’alto (importante), la copertura in vetro, quindi avvitare l’anello di tenuta e stringere con forza l’assieme. Verificare (visibilmente) la tenuta fra l’orlo della finestra in vetro e l’anello OR per assicurarsi della chiusura corretta. • Per soddisfare i requisiti di sicurezza a marchio CE, la vite di tenuta del pannello frontale deve essere fissata ogni volta che l’analizzatore viene messo in funzione. • Riaccendere l’analizzatore. 9.3.2. Sostituzione del filtro a particolato dell’essicatore O3 L'aria per il generatore O3 attraversa un essiccatore Perma Pure©, che è dotato di un piccolo filtro a particolato sul suo ingresso. Questo filtro impedisce alla polvere di entrare nell'essiccatore Perma Pure© e degradare col tempo le prestazioni dello stesso. Per cambiare il filtro con la frequenza di tabella 9-1: • Prima di iniziare la procedura, controllare ed annotare la pressione media di RCEL ed i valori di flusso dell'OZONO. • Spegnere l'analizzatore, scollegare il cavo di alimentazione e rimuovere la copertura. • Svitare il dado intorno alla porta del filtro usando chiavi da 5/8” e 9/16” e tenendo fisso il corpo del raccordo con una chiave da 7/16”. ATTENZIONE Rischio di perdita significativa. Assicurarsi di utilizzare le chiavi adeguate e non girare il raccordo verso l'essiccatore Perma Pure©. Ciò potrebbe allentare la tubazione interna e causare grandi perdite. • Estrarre il vecchio elemento filtrante e sostituirlo con uno equivalente adatto (codice TAPI # Fl-3). Figura 9-2: Filtro a particolato sull’essicatore aria di alimentazione O3 • Tenendo fermo il raccordo con una chiave da 5/8”, stringere il dado con le mani. Se necessario utilizzare una seconda chiave ma non stringere eccessivamente il dado. • Rimettere la copertura, inserire il cavo di alimentazione ed accenderel'analizzatore. • Verificare la portata O3, che dovrebbe essere attorno a 80 cm³/min ± 15. Controllare la pressione di RCEL, che dovrebbe avere lo stesso valore di prima. 145 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 9.3.3. Sostituzione del chimico del filtro Ozono Il filtro ozono è situato fra il generatore O3 e la cellula di reazione, e pulisce il flusso O3 dagli agenti inquinanti solidi e liquidi che sono generati all'interno del generatore O3. Il contenuto della cartuccia del filtro necessita di essere sostituito con la frequenza di tabella 9-1; è disponibile un kit di ricondizionamento. L'appendice B di questo manuale elenca i codici del kit di ricondizionamento del filtro di ozono. Per cambiare il prodotto chimico del filtro, seguire questi punti: • Spegnere l'analizzatore e la pompa. Rimuova la copertura dell'analizzatore ed individuare il filtro O3 nella parte anteriore dell'analizzatore vicino al generatore O3. • Utilizzare le mani o un utensile speciale (FT267) per rimuovere dal filtro entrambe le parti della tubazione 1/8”. Figura 9-3: Filtro Ozono p/n 04419 • Rimuovere le due viti di montaggio da 3” le con un cacciavite "phillips"ed estrarre la cartuccia filtro. • Usando una chiave da 9/16”, rimuovere entrambi i raccordi rossi NPT dalla cartuccia. • Versare il contenuto della cartuccia su un foglio di carta bianca. Annotare qualsiasi scolorazione del contenuto, che solitamente è bianco ed un po’ trasparente. Notare quanto del prodotto chimico è scolorito (solitamente in tinta gialla), questo può dare un'indicazione della vita del prodotto chimico. La frequenza di manutenzione di questo articolo dipende dall’umidità ambiente, dal carico delle particelle sub-micron e da altri fattori e può differire da quello indicato in tabella 9-1. • Eliminare il prodotto chimico usato senza toccarlo. Può contenere acido nitrico, che è corrosivo e una sostanza altamente irritante. Nel caso lavare le mani immediatamente dopo il contatto. 146 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A • Usando un piccolo imbuto per polvere, riempire la cartuccia di nuovo prodotto chimico per circa 10 g (codice TAPI # CH43) in modo che sia livellato su entrambi i piedini della cartuccia. Produrre una vibrazione leggera per depositare il prodotto chimico nella cartuccia e per avere un'imballaggio più ridotto, il che aumenta le prestazioni e la vita del filtro. Assicurarsi che il livello del prodotto chimico non sporga oltre i primi due filetti del raccordo NPT. NOTA Usare per questa procedura soltanto i kit originali preconfezionati Teledyne-Api. Non lasciare questo materiale scoperto per più di alcuni secondi, per evitare che assorba agenti inquinanti dall’aria ambiente! • Accertarsi che i due raccordi contengano ancora un filtro sinterizzato nella parte inferiore (introdotta) ed applicare uno strato di nastro di Teflon ai filetti NPT, quindi avvitare i raccordi nella cartuccia. Non stringere eccessivamente i raccordi per non danneggiare i filetti teneri in Teflon e inutilizzare la cartuccia. Il materiale della cartuccia fornirà una naturale guarnizione. • Avvitare la cartuccia di nuovo sul telaio, l’orientamento non è importante. • Esaminare le bussole sulla tubazione. Se sono troppo vecchie, sostituirli con nuovi, codice # FT 303. • Ricollegare la tubazione. Non stringere eccessivamente questi raccordi. Usare l'attrezzo # FT267 e girare soltanto per metà quando si avverte che è stretto. Gli attrezzi qauli pinze rovinano la godronatura e possono eccessivamente stringere con facilità il raccordo e provocare la rottura. • Se la frequenza di manutenzione per questo articolo è stata oltrepassata, può anche essere necessario pulire la cellula di reazione come descritto in 9.3.9. • Controllare le perdite del sistema usando il metodo a pressione descritto in 11.5.2. Potete usare un liquido con sapone per la rivelazione di perdita per valutare se la cartuccia non è stretta. Se necessario, stringere i un po' di più raccordi ma non eccessivamente. • Riavviare l'analizzatore e la pompa e continuare il funzionamento. • Se il prodotto chimico usato per la sostituzione non è stato correttamente condizionato o è stato immagazzinato per lunghi periodi di tempo o esposto all’aria ambiente, potreste vedere un aumento significativo del valore di AutoZero, che diminuisce lentamente col tempo. Fino a diminuzione, questo comporterà degli offset molto negativi sulla calibrazione e cambiamento nella calibrazione col tempo. Potrebbe occorrere una settimana per pulire correttamente il materiale, quindi, si consiglia di usare dei kit originali Teledyne-Api per ridurre i tempi morti al minimo. • Ricalibrare l'analizzatore dopo un'ora (capitolo 7). Se il valore di AutoZero è alto, sarà necessario attendere un giorno prima di fare la calibrazione. 9.3.4. Ricondizionamento della pompa campione esterna La testa della pompa campione si deteriora periodicamente e deve essere sostituita quando la pressione RCEL supera 10 in-Hg-A (a livello del mare, regolare di conseguenza questo valore per altitudini superiori). Un kit di ricondizionamento pompa è disponibile dalla fabbrica. L'appendice B di questo manuale elenca i codici del kit. Le istruzioni e gli schemi sono inclusi nel kit. Si consiglia una verifica di perdita e di flusso dopo il ricondizionamento della pompa campione. Dopo che questa procedura è necessario un controllo e una ricalibrazione dello span poichè la risposta dell'analizzatore cambia con la pressione RCEL. 147 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 9.3.5. Sostituzione dei filtri polvere della pompa e IZS L'aria di sfogo dall'analizzatore passa attraverso un filtro a particolato (filtro DFU, codice # FL3) prima di entrare nella pompa. Quando questo filtro diventa visibilmente sporco o la perdita di pressione fra la pressione RCEL e SAMP aumenta significativamente, occorre sostituirlo per impedire una perdita di pressione maggiore con il degrado delle prestazioni dell'analizzatore. • Spegnere l'analizzatore e la pompa. • Per i filtri montati internamente, saltare i due punti seguenti. • Per i filtri montati esternamente all'alloggiamento pompa, rimuovere il tubo di scarico dell'analizzatore dal filtro polvere. Rimuovere il filtro a particolato dalla pompa. Per fare ciò, spingere l'anello di plastica bianco nel raccordo ed estrarre il filtro dal raccordo. Se necessario, usare delle pinze a punta per sollevare il filtro dai raccordi. • Inserire un nuovo filtro nel raccordo della pompa ed assicurarsi che la freccia sul filtro indica la direzione verso la pompa. Spingere la tubazione dello scarico sul filtro. Saltare i due punti seguenti. • Per i filtri montati internamente al pannello posteriore interno, rimuovere il telaio ed individuare il filtro fra il collettore del vuoto ed il raccordo della porta di scarico. • Staccare la tubazione libera dal corpo filtro e sostituire il filtro con la freccia verso il flusso del gas. Per rimuovere le fascette stringitubo, far scorrere le due estremità del morsetto nei sensi opposti con pinze a punta fino a che il morsetto non si rilascia. Ricollegare la tubazione usando lo stesso o i nuovi morsetti e spingere stringendole fino ad ottenere una buona tenuta. • Riavviare la pompa ed annullare tutti gli avvertimenti di errore sul display del pannello frontale. • Dopo circa 5 minuti, controllare il valore di pressione RCEL ed accertarsi che sia simile al valore prima della sostituzione del filtro ma meno di 10 in-Hg-A. Una procedura simile si applica anche allo stesso filtro a particolato DFU che è utilizzato nel gruppo zero air scrubber di IZS (Figura9-4). Per cambiare questo filtro, staccare semplicemente il tubo ed il raccordo da un'estremità e rimuovere il filtro dalla cartuccia dellos crubber. Inserire un nuovo filtro e fissare la tubazione. Assicurarsi che la piccola freccia incassata indichi la direzione del flusso. 9.3.6. Sostituzione del tubo di permeazione IZS Il tubo di permeazione IZS opzionale che è riempito di liquido NO2 risulterà esaurito dopo un certo tempo. La durata dipende dalla frequenza di utilizzo. Per cambiare questo tubo, acquistare un ricambio e quindi: Spegnere l'analizzatore, disconnettere il cavo di alimentazione e rimuovere la copertura. Individuare il forno IZS nella parte posteriore a sinistra dell'analizzatore. Rimuovere se necessario lo strato superiore di isolamento. Svitare la copertura di alluminio nera del forno IZS (3 viti) con un cacciavite Phillips medio. Lasciare i raccordi e la tubazione collegati alla copertura. 148 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Rimuovere se necessario il vecchio tubo di permeazione e sostituirlo con il nuovo tubo. Assicurarsi che il tubo sia posizionato nel foro più grande e che l'estremità aperta di permeazione del tubo (plastica) sia rivolta di fronte. Rimontare la copertura con tre viti ed assicurarsi che l'anello di tenuta OR sia correttamente posizionata e che le tre viti siano strette in modo uniforme. Rimettere la copertura dell'analizzatore, inserire cavo di alimentazione nella parte posteriore ed accendere l'analizzatore. Effettuare un controllo dello span IZS per vedere se il nuovo dispositivo di permeazione funziona correttamente. La velocità di permeazione può avere bisogno di parecchi giorni per stabilizzarsi. AVVERTIMENTO Non lasciare lo strumento spento per più di 8 ore senza rimuovere il tubo di permeazione. Non spedire lo strumento senza rimuovere il tubo di permeazione. Il tubo continua ad emettere NO2, anche alla temperatura ambiente e contaminerà l'intero strumento. 9.3.7. Sostituzione dello Zero Air Scrubber esterno Lo Zero Air Scrubber esterno contiene due prodotti chimici, Purafil© rosa (codice # CH 9) carbone nero (codice # CH 1). Il Purafil© converte all'aria ambiente l’NO in NO2 ed il successivo carbone assorbe tutto l’NO2. I prodotti chimici devono essere sostituiti periodicamente secondo la tabella 9-1 o per come necessario. Questa procedura può essere effettuata mentre lo strumento sta funzionando. Assicurarsi che l'analizzatore non sia nel modo calibrazione ZERO. • Individuare lo scrubber sul pannello posteriore esterno. Vedi Figura 3-7 e l’esploso in Figura 9-4. • Rimuovere lo scrubber vecchio staccando la tubazione ¼” di plastica dal filtro a particolato usando chiavi da 9/16” e 1/2". • Rimuovere il filtro a particolato dalla cartuccia usando chiavi da 9/16” chiavi. • Svitare la parte superiore della scatola metallica dello scrubber ed eliminare il carbone e il Purafil©. Rispettare le leggi locali circa lo smaltimento dei questi prodotti chimici. Il kit di ricondizionamento (vedi Appendice B) viene fornito con un foglio dei dati e materiale di sicurezza contenente maggiori informazioni su questi prodotti chimici. • Riempire lo scrubber con carbone nella parte inferiore ed con prodotto chimico Purafil© nella parte superiore ed usare tre dischetti bianchi di contenimento per separare i prodotti chimici come appare in Figura9-4. • Rimontare il tappo a vite superiore e stringerlo con le sole mani. • Se necessario, sostituire il filtro DFU con uno nuovo ed eliminare il vecchio. Il disco di contenimento inferiore deve raccogliere la maggior parte della polvere, il filtro non deve essere visibilmente sporco (sulla parte interna) • Rimontare il gruppo scrubber nei suoi fermi sul pannello posteriore. 149 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A • Ricollegare la tubazione di plastica sul raccordo del filtro a particolato. • Regolare la cartuccia dello scrubber in modo tale che non sporga sopra o sotto l'analizzatore nel caso lo strumento sia montato in un rack. Se necessario, stringere le clip per una maggiore presa sulla cartuccia. Figura 9-4: Guppo Zero Air Scrubber 9.3.8. Sostituzione convertitore NO2 Il convertitore NO2 è situato al centro dello strumento, vedi Figura3-2 per la posizione e Figura 9-5 per l’assieme. Il convertitore è progettato per la sostituzione della sola cartuccia, il riscaldatore con la termocoppia incorporata può essere riutilizzato. • Spegnere l'analizzatore, rimuovere la copertura in modo che il convertitore si raffreddi. • Rimuovere il coperchio superiore del convertitore come pure gli strati superiori di solamento fino a scoprire la caruccia del convertitore. ATTENZIONE Il convertitore funziona a 315º C. Se non lo si lascia raffreddare c’è pericolo di gravi ustioni. Non maneggiare il gruppo fino a che non abbia raggiunto la temperatura ambiente. Questo potrebbe durare parecchie ore. • Rimuovere i raccordi del tubo dal convertitore. • Staccare l'alimentazione e la termocoppia del convertitore. Svitare il morsetto di messa a terra dei cavi di alimentazione con un cacciavite Phillips. 150 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Figura 9-5: Gruppo Convertitore NO2 • Rimuovere il gruppo convertitore (riscaldatore a fascia e cartuccia) dalla scatola. Prendere nota dell'orientamento dei tubi rispetto alla cartuccia del riscaldatore. • Svitare il riscaldatore a fascia ed allentarlo, eliminare la vecchia cartuccia del convertitore. • Avvolgere il riscaldatore a fascia intorno alla nuova cartuccia e stringere le viti usando un agente antigrippante per temperature elevate come pasta di rame. Osservare l'allineamento del riscaldatore rispetto ai tubi del convertitore. • Sostituire il gruppo convertitore, dirigere i cavi nei fori della scatola e ricollegarli correttamente. Ricollegare il morsetto di terra dei cavi del riscaldatore. • Riattaccare i raccordi del tubo al convertitore e sostituire l'isolamento e la copertura. • Rimettere la copertura dello strumento e accendere l'analizzatore. • Lasciate che il convertitore si scaldi per 24 ore, quindi ricalibrare lo strumento. 9.3.9. Pulizia della cella di reazione La cella di reazione dovrebbe essere pulita ogni volta che l’analisi guasti lo suggerisce. Una cella di reazione sporca causerà un rumore eccessivo, una deriva dei valori di span o di zero, risposta lenta o una combinazione di tutti. Per pulire la cella di reazione è necessario rimuoverla dall'alloggiamento del sensore, vedi sezione 11.6.6 per la vista dell’intero gruppo sensore. Usare la seguente guida: • Spegnere l'alimentazione dello strumento e la pompa del vuoto. Vedi figura 9-6 per la seguente procedura. 151 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A • Staccare il tubo nero di scarico da 1/4" e i tubi da 1/8” dell'aria per l'ozono e del campione dalla cella di reazione. Staccare il cavo del ricaldatore/termistore. • Rimuovere le quattro viti che tengono la cella di reazione all'alloggiamento PMT ed estrarre la cella ed il collettore come indicato in figura 9-6. Figura 9-6: Gruppo Cella di Reazione • La cella di reazione separato in due metà, il gruppo collettore in acciaio inossidabile e la cella di reazione di plastica nera con la finestra, il cilindro in acciaio inossidabile e gli anelli OR. • La cella di reazione (sia parte di plastica che il cilindro in acciaio inossidabile) ed il filtro ottico di vetro devono essere puliti con metanolo e panno pulito e poi essere asciugati. • Normalmente non è necessario pulire gli orifizii di flusso dell'ozono e del campione poiché sono protetti dai filtri sinterizzati. Se i test dimostrano la necessita di pulizia, fare riferimento alla sezione 9.3.10 su come pulire l'orifizio di flusso critico. • Non rimuovere gli ugelli dell'ozono e del campione. Hanno il filetto inTeflon e richiedono un attrezzo speciale per il rimontaggio. Se necessario, il collettore con gli ugelli fissati può essere pulito in una vasca ad ultrasuoni. • Riassemblarenell’ordine corretto e riattaccare la cella di reazione all’alloggiamento sensore. Ripristinare i collegamenti pneumatici e le connessioni del riscaldatore, poi riattaccare il gruppo pneumatico del sensore e la procedura di pulizia è completata. • Dopo la pulizia della cella di reazione, si consiglia di scambiare il prodotto chimico del filtro dell'aria di rifornimento ozono come descritto nella Sezione 9.3.3. • Dopo la pulizia, la risposta dello span dell'analizzatore può cadere del 10 - 15% nei primi 10 giorni. Questo è normale e non richiede un'altra pulizia. 152 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 9.3.10. Pulizia o sostituzione degli Orifizi Critici di Flusso Su M200E sono installati parecchi orifizi critici, la Figura 9-6 mostra uno dei due più importanti gruppi orifizi, situato sulla cella di reazione. Fare riferimento alla Sezione 10.2.9 per una descrizione dettagliata della funzionalità e posizione. Sebbene questi limitatori di flusso siano protetti dai filtri sinterizzati in acciaio inossidabile, possono, occasionalmente, ostruirsi, specialmente se lo strumento funziona senza filtro campione o in un ambiente con polvere molto fine. M200E utilizza un porta orifizio che consente una facile sostituzione dell'orifizio. Infatti, si consiglia di avere a disposizione dei kit di ricambio del porta orifizio per ridurre al minimo i tempi morti e sostituire gli orifizi in pochi minuti. L'appendice B riporta i kit di ricambio a questo scopo. Per pulire o sostituire un orifizio di flusso critico, fare procedere nel modo seguente: Figura 9-7: Assieme Orifizio di Flusso Critico • Spegnere lo strumento e la pompa del vuoto. Rimuovere la copertura dell'analizzatore ed individuare la cella di reazione (Figura 9-6, Figura 11-7 e Figura 3-7). • Svitare i tubi da 1/8" dell'aria dell'ozono e del campione dalla cella di reazione. • Per gli orifizi nella cella di reazione (Figura 9-6): svitare il porta orifizio con una chiave da 9/16". Questa parte contiene tutti i componenti dell’assieme critico di flusso come appare in Figura 9-7. • Per gli orifizi nel collettore del vuoto: il gruppo è simile a quello indicato in Figura 9-7, ma senza il porta orifizio, codice 04090, anello OR inferiore OR34 e con un raccordo NPT al posto di FT 10. Dopo avere tolto il tubo di collegamento, svitare il raccordo NPT. • Eliminare i componenti dell’assieme: una molla, un filtro sinterizzato, due anelli OR e l'orifizio. Soltanto per il collettore del vuoto, può essere necessario usare una punta o una pressione dalla porta del vuoto per estrarre le parti dal collettore. 153 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A • Eliminare i due anelli OR ed il filtro sinterizzato e pulire l'orifizio di flusso critico in una vasca ad ultrasuoni per circa 30 minuti usando metanolo. Lasciare che si asciughi il tutto. • Riassemblare le parti come in Figura 9-7 e ricollegarle al collettore della cella di reazione o al collettore del vuoto. • Ripristinare tutta la tubazione, accendere l'analizzatore e la pompa e - dopo un tempo di preriscaldamento di 30 minuti, effettuare una prova di tenuta come descritto nella Sezione 11.5.1. 9.3.11. Controllo per perdite di luce Se l’M200E viene riassemblato o messo in funzione in modo improprio, può sviluppare perdite di luce attorno all modulo PMT. Per trovare tali perdite, seguire le procedure sotto indicate. ATTENZIONE: questa procedura può essere effettuata soltanto con l'analizzatore in funzione e con tolta la sua copertura. Questa procedura dovrebbe essere effettuata soltanto da personale qualificato. • Scorrere le funzioni TEST fino a PMT • Fornire zero gas all’analizzatore. • Con lo strumento ancora in funzione, rimuovere con attenzione la copertura dell'analizzatore. Prestare ancora più attenzione a non toccare alcun collegamento interno con la copertura in metallo o con il corpo. Non far cadere viti o attrezzi all’interno dell’analizzatore in funzione! • Illuminare con una pila potente o una lampada incandescente portatile il raccordo di entrata e uscita e tutti i raccordi della cella di reazione e tutto intorno all'alloggiamento PMT. Il valore PMT non dovrebbe rispondere alla luce, il segnale PMT dovrebbe rimanere costante entro il suo rumore normale. • Se vi è una risposta PMT alla luce esterna, stringere simmetricamente le viti di montaggio delle celle di reazione o sostituire la tubazione del vuoto da 1/4" con una nuova tubazione nera in PTFE (questa tubazione col tempo si sbiadisce e diventa trasparente). Spesso, le perdite di luce sono anche causate dall’anello OR uscito dall’assieme. • Rimettere con attenzione la copertura dell'analizzatore. • Se la tubazione è stata cambiata, effettuare un controllo della perdita (Sezione 11.5.2). 154 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 10. TEORIA DI FUNZIONAMENTO L'analizzatore M200E è uno strumento controllato a microprocessore che determina la concentrazione dell'ossido di azoto (NO), degli ossidi totali di azoto (NOx, la somma di NO e NO2) e del diossido di azoto (NO2) in un gas campione introdotto nello strumento. Richiede che i gas di calibrazione e campione siano forniti alla pressione atmosferica ambiente per stabilire un gas costante attraverso la cellula di reazione in cui il gas campione è esposto all’ozono (O3), producendo una reazione chimica che emana luce (chemiluminescenza). Lo strumento misura la quantità di chemiluminescenza per determinare la quantità NO dentro il gas campione. Un convertitore reattivo catalitico converte tutto l’NO2 nel gas campione a NO – incluso l’NO nel gas campione - che è poi segnalato come NOx. NO2 viene calcolato come differenza fra NOx e NO. La calibrazione dello strumento è effettuata nel software e solitamente non richiede regolazioni fisiche sullo strumento. Durante la calibrazione, il microprocessore misura il segnale in uscita del sensore quando sono forniti gas con quantità note di NO o di NO2 e mette questi risultati in memoria. Il microprocessore usa questi valori di calibrazione con il segnale dal gas campione e dai dati di temperatura e pressione correnti del gas per calcolare una concentrazione NOx finale. I valori di concentrazione e i dati originali da cui è stato calcolato sono memorizzati nel sistema interno di aquisizione dati (iDAS - Sezione 6.10.2) e sono segnalati all'operatore sul display o su diverse porte di uscita. 10.1. Principio di Misura 10.1.1. Chemiluminescenza Il principio del metodo di misura di M200E è la rilevazione di chemiluminescenza, che accade quando l'ossido di azoto (NO) reagisce con ozono (O3). Questa reazione è un processo in due fasi. Nella prima fase, una molecola di NO ed una molecola di O3 si scontrano e reagiscono chimicamente per produrre una molecola di ossigeno (O2) ed una molecola di diossido di azoto (NO2). Parte di NO2 mantiene una determinata quantità di energia in eccesso proveniente dallo scontro e, quindi, rimane in uno stato di eccitazione, il che significa che uno degli elettroni della molecola NO2 ha uno stato di energia più alta del normale (rappresentato da asterisco nell'Equazione 10-1). Eq 10-1 La termodinamica richiede che i sistemi cerchino la condizione di energia stabile più bassa, quindi, la molecola NO2 ritorna rapidamente al suo stato di quiete in una fase successiva, liberando l'energia eccedente sotto forma di un quantum di luce (hí) con lunghezze d'onda fra 600 e 3000 nm, con un picco a circa 1200 nm (Equazioni 10-2, Figura 10-1). Eq 10-2 Quando tutto è costante, il rapporto fra la quantità di NO presente nella cella di reazione e la quantità di luce emessa dalla reazione è molto lineare. Più NO produce più luce, che può essere misurata con un sensore sensibile alla luce nello spettro vicino all’infrarosso (Figura 101). Per elevare il rendimento di reazione (1), M200E fornisce alla cella di reazione un ozono elevato costante in eccesso (circa 3000-5000 ppm) dal generatore interno di ozono. 155 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Figura 10-1: Spettro della sensibilità di M200E Tuttavia, soltanto circa il 20% dell’NO2 formato con la reazione 10-1 è in stato eccitato. Inoltre, l’ NO2 eccitato può scontrarsi con un altro partner di collisione M nella cella di reazione (principalmente altre molecole ma anche le pareti di celle) e trasferire la sua energia in eccesso al relativo partner senza emettere più nessuna luce (Equazione 10-3). Infatti, la maggior di NO2* in questo modo ritorna alla condizione di quiete, lasciando soltanto una piccola percentuale di chemiluminescenza utilizzabile. Eq 10-3 Per aumentare il rendimento di luce della reazione, la cella di reazione è mantenuta a pressione ridotta. La probabilità di scontro fra la molecola NO2* e un partner M aumenta proporzionalmente con la pressione delle celle di reazione. Questo scontro di non irradiamento con le molecole NO2* solitamente è nominata estiguente, un processo indesiderabile ulteriormente descritto nella Sezione 10.1.5.2. 10.1.2. Determinazione di NOX e NO2 L'unico gas misurato in modo corretto in M200E è NO. L’ NO2 contenuto nel gas non è rilevato nel processo sopra descritto poiché NO2 non reagisce con O3 per subire la chemiluminescenza. Per misurare la concentrazione di NO o di NOx (definiti qui come la somma di NO e di NO2 nel gas campione), M200E commuta periodicamente il flusso del gas campione attraverso una cartuccia del convertitore riempita dei chip di molibdeno (Mo, “moly”) (Figura 10-6) riscaldati ad una temperatura di 315° C. Il molibdeno riscaldato reagisce con NO2 nel gas campione e produce una varietà di ossidi di molibdeno e NO secondo l'Equazione 10-4. Eq 10-4 Una volta che l’NO2 nel gas campione è stato convertito in NO, viene diretto nella cella di reazione in cui subisce la reazione di chemiluminescenza descritta nelle Equazioni 10-1 e 10-2. 156 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Figura 10-2: Principio di Conversione NO2 Convertendo l’NO2 nel gas campione in NO, l'analizzatore può misurare in modo soddisfacente il totale di NOx (NO+ NO2) del gas campione. Commutando il convertitore NO2 dentro e fuori il flusso del gas campione ogni 6 - 10 secondi, l'analizzatore M200E può quasi continuamente misurare sia l’NO che il contenuto totale di NOx. Per concludere, la concentrazione NO2 non è misurata ma calcolata semplicemente sottraendo l’NO noto del gas campione dal contenuto di NOx noto. 10.1.3. Rilevazione a Chemiluminescenza. 10.1.3.1. Tubo Fotomoltiplicatore M200E utilizza un tubo fotomoltiplicatore (PMT) per rilevare la quantità di luce generata dalla reazione NO e O3 nella cella di reazione. Un PMT è tipicamente una tubo sotto vuoto che contiene una diversi di elettrodi specificamente progettati. I fotoni entrano nel PMT e colpiscono un catodo caricato negativamente che lo induce ad emettere elettroni. Questi elettroni sono accelerati da un'alta tensione applicata e si moltiplicano tramite una successione di questi step di accelerazione (dynodes) fino a generare un segnale corrente utilizzabile. Questa corrente aumenta o diminuisce con la quantità di luce rilevata (per ulteriori particolari vedi Sezione 10.3.2.2), è convertita in tensione ed è amplificata dalla scheda preamplificatore per esere poi portata agli ingressi analogici della scheda madre. 157 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Figura 10-3: Cella di reazione con tubo PMT 10.1.3.2. Filtro Ottico Un altro componente critico nel metodo con cui M200E rileva la chemiluminescenza è il filtro ottico che si trova fra la cella di reazione ed il modulo PMT (Figura 10-2). Questo filtro è un filtro passa alto che è trasparente soltanto a lunghezze d'onda di luce superiori a 645 nm. Insieme con le caratteristiche di risposta di PMT, questo filtro genera una finestra molto stretta di lunghezze d'onda di luce a cui M200E risponderà (Figura 10-1). La banda stretta di sensibilità permette a M200E di ignorare luce e radiazione estranee che potrebbero interferire con la misura. Per esempio, alcuni ossidi di zolfo possono anche subire la chemiluminescenza quando entrano in contatto con O3 ma emettono luce a lunghezza d'onda più corta (solitamente intorno 260 nm a 480 nm). 10.1.4. Auto Zero Nel funzionamento di ogni PMT vi è una certa quantità di rumore dovuta a una varietà di fattori quale la radiazione infrarossa di corpi neri emanata da componenti in metallo della cella di reazione, variazioni da unità a unità di PMT ed anche la radiazione universale costante di background che sempre ci circonda. Per ridurre questa quantità di rumore e e offset, il PMT è mantenuto ad un temperatura costante di 7° C (45° F) tramite un dispositivo di raffreddamento termoelettrico (TEC). Sebbene questo rumore intrinseco e l’offset siano ridotti significativamente raffreddando il modulo PMT, non è completamente eliminato. Per determinare quanto rumore rimane, M200E devia una volta al minuto per circa 5 secondi il flusso del gas campione direttamente al collettore del vuoto senza passare nella cella di reazione (Figura 10-4). Durante questo tempo, nella cella di reazione è presente soltanto O3 spegnendo efficacemente la reazione di chemiluminescenza. Una volta che la camera è completamente buia, M200E registra l'uscita PMT e mantiene una media di funzionamento di questi valori AZERO. Questo valore di offset medio è sottratto dalle letture grezze di PMT mentre lo strumento misura NO e NOx per arrivare ad una lettura corretta di auto-zero. 158 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Figura 10-4: Cella di reazione durante il ciclo di AutoZero 10.1.5. Interferenze sulla misurazione Occorre osservare che il metodo di chemiluminescenza è soggetto alle interferenze da più sorgenti. M200E è stato testato con successo per la sua capacità di respingere l'interferenza dalla maggior parte di queste sorgenti. La Tabella 10-1 elenca i gas più importanti che possono interferire con la rilevazione di NO all’interno di M200E. 10.1.5.1. Interferenza diretta Alcuni gas possono alterare direttamente la quantità di luce rilevata dal modulo PMT dovuta a chemiluminescenza nella cella di reazione. Può essere o un gas che subisce la chemiluminescenza reagendo con O3 nella cella di reazione o un gas che reagisce con altro composto e produce NO in eccesso a monte della cella di reazione. 10.1.5.2. Estinzione da Terzi Corpi Come indicato nell'Equazione 10-3, altre molecole nella cella di reazione possono scontrarsi con l’NO2* eccitato, impedendo la chemiluminescenza dell'Equazione 10-2, un processo conosciuto come “estinguente”. Il CO2 e H2O sono le interferenze d'estinzione più comuni, ma l’N2 e O2 contribuiscono anche a questo tipo di interferenza. L'estinzione è un fenomeno indesiderabile e l’estensione con cui si presenta dipende dalle proprietà del partner di scontro, molecole polarizzate più grandi, quale H2O e CO2 estiguono la chemiluminescenza NO più efficacemente che le più piccole, tranne le molecole polari ed elettronicamente “più dure” quali N2 e O2. L'influenza del vapore acqueo sulla misura di M200E può essere eliminata con un essiccatore del gas campione opzionale interno. Le concentrazioni di N2 e O2 sono virtualmente costanti nelle misure all’aria ambiente, quindi forniscono una quantità costante di estinzione e l'interferenza nella variazione di quantità di CO2 è trascurabile a concentrazioni basse. 159 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Tabella 10-1: Elenco degli interferenti Gas CO2 SOX Tipo Interferenza Metodo di reiezione Diluzione: La viscosità delle molecole CO2 le induce a raccogliere in apertura dell'orifizio di flusso critico alterando la portata di NO. Se si sospettano elevate concentrazioni di CO2, occorrono metodi speciali di calibrazione per tenere in conto gli effetti del CO2. Per ulteriori particolari contattare il Servizio Assistenza T-API. Estinzione da terzo corpo: Le molecole CO2 si scontrano con le molecole NO2 * assorbendo cineticamente energia in eccesso e impedendo l'emissione di fotoni. Qualche variante SOx può anche iniziare una reazione di chemiluminescenza all’esposizione di O3 producendo luce in eccesso Chimicamente reagisce con NH3, O2 e H2O nel generatore O3 per generare (NH3) 2SO4 (solfato d'ammonio) e NH3NO2 (nitrato di ammonio) che formano depositi bianchi opachi sulla finestra del filtro ottico. Inoltre forma HNO3 (acido nitrico) altamente corrosivo. Estinzione da terzo corpo: Le molecole SOX si scontrano con le molecole NO2 * assorbendo cineticamente energia in eccesso e impedendo l'emissione di fotoni. Estinzione da terzo corpo: Le molecole H2O si scontrano con le molecole NO2 * assorbendo cineticamente energia in eccesso e impedendo l'emissione di fotoni. H20 NH3 Lunghezze d'onda di luce prodotta da chemiluminescenza SOx sono eliminate dal Filtro Ottico. La maggior parte del solfato di ammonio e del nitrato di ammonio prodotto viene rimosso dal gas campione tramite un purificatore aria situato fra il generatore O3 e la cella di reazione. Se si sospettano elevate concentrazioni di SOX, occorrono metodi speciali di calibrazione per tenere in conto gli effetti del SO2. Per ulteriori particolari contattare il Servizio Assistenza T-API. L'analizzatore sta funzionando in aree ad alta umidità e deve avere un metodo di essiccazione applicato all’alimentazione di gas campione (per ulteriori particolari vedere Sezione 5.7). Chimicamente reagisce con NH3 e SOX nel generatore O3 per generare (NH3) 2SO4 (solfato d'ammonio) e NH3NO2 (nitrato di ammonio) che formano depositi bianchi opachi sulla finestra del filtro ottico. Inoltre forma HNO3 (acido nitrico) altamente corrosivo. Rimosso dal flusso del gas O3 con l'essiccatore Perma Pure® (per ulteriori particolari vedere Sezione 10.2.6) Interferenza diretta: NH3 è convertito in H2O e NO dal convertitore NO2. L’NO in eccesso reagisce con l’O3 nella cella di reazione generando chemiluminescenza in eccesso. Chimicamente reagisce con H2O, O2 e SOX nel generatore O3 per generare (NH3) 2SO4 (solfato d'ammonio) e NH3NO2 (nitrato di ammonio) che formano depositi bianchi opachi sulla finestra del filtro ottico. Inoltre forma HNO3 (acido nitrico) altamente corrosivo Se si sospetta elevata concentrazione di NH3, devono essere prese opportune misure per eliminare l’NH3 dal gas campione prima della sua entrata nel convertitore NO2. L'essiccatore Perma Pure® inserito nel M200E è sufficiente per rimuovere i livelli di concentrazione ambiente tipici di NH3. Nei casi di concentrazioni di CO2 eccessivamente alte (maggiori di 0,5%), l'effetto può essere considerato usando i gas di calibrazione con un contenuto di CO2 uguale all'aria misurata. Soltanto concentrazioni di CO2 molto alte e variabili saranno allora causa di interferenza misurabile. Per queste applicazioni, si suggerisce di usare altri modelli di analizzatore. Consultare l’ufficio commerciale o il nostro sito web. 160 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 10.1.5.3. Perdite di luce La curva di sensibilità di M200E include una piccola parte di spettro visibile (Figura 10-3), quindi, è importante assicurarsi che la cella di reazione sia completamente sigillata alla luce. Per accertare questo, ogni tubazione pneumatica che porta nella cella di reazione deve essere o opaca (tubazione di uscita di vuoto) per impedire alla luce di entrare nella cella o avere filtri di acciaio inossidabile e orifizi (entrate del gas) per evitare la penetrazione della luce. 10.2. Funzionamento Pneumatico ATTENZIONE E’ importante che il sistema del flusso d'aria campione sia ermetico e non pressurizzato oltre la pressione ambientale. I controlli normali di perdite devono essere effettuati sull'analizzatore come descritto nella scheda di manutenzione, Tabella 9-1. Le procedure per effettuare correttamente i controlli di perdite sono descritte nella Sezione 11.5. 10.2.1. Collettore di scarico e pompa NOTA Pressione relativa rispetto a pressione assoluta. In questo manuale le letture di vuoto sono date in pollici di pressione assoluta di mercurio (in-Hg-A), cioè indicano una pressione assoluta riferita allo zero (vuoto perfetto). Il flusso gas per M200E è generato da una pompa esterna (Figura 10-5) collegata pneumaticamente con un tubo da 6,4 mm/0,25” all’entrata di scarico dell’analizzatore situata sul pannello posteriore (Figura 3-2). Questa pompa genera un vuoto di circa 5 in-Hg-A ad un litro/minuto standard, ed è dotata di vari componenti pneumatici come un collettore adel vuoto posizionato appena davanti il pannello posteriore (Figura 3-2 e Figura 10-9). Il flusso del gas è generato mantenendo l'ingresso del gas campione dell’analizzatore vicino alla pressione ambiente, solitamente per mezzo di un piccolo sfiato installato nella linea di ingresso campione, in realtà attirando il gas attraverso i sistemi pneumatici dello strumento. Ci sono parecchi vantaggi in questa configurazionecon pompa esterna/tiraggio. Usando una pompa esterna, è possibile rimuovere una sorgente significativa di rumore acustico e vibrazione dalla vicinanza immediata del sensore. Il modulo PMT può fungere da “microfono”, amplificando rumore e vibrazione all'interno del telaio. Questo è uno dei motivi principali perchè l’M200E è dotato di una pompa esterna. Il pompaggio riscalda e comprime l'aria del campione, complicando il processo di misurazione se la pompa è a monte. E’ importante sottolineare, tuttavia, che determinate parti fisiche della pompa sono fatte con materiali che potrebbero reagire chimicamente con il gas campione. Disponendo la pompa a valle della cella di reazione si evitano questi problemi. Vedere la Sezione 3.1 per il collegamento e sul funzionamento della pompa esterna. 161 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Figura 10-5: Gruppo Pompa esterna Per concludere, M200E richiede una tenuta in sottopressione costante ed elevata che non può essere realizzata in modo efficace per lungo tempo con piccole pompe del vuoto. La pompa esterna utilizzata per M200E ha una durata ciclo operativo elevati e fornisce un vuoto effettivo per l’intera durata di vita. Tuttavia, la pompa è troppo grande per essere inserita nel telaio dell'analizzatore. 10.2.2. Flusso del Gas Campione Il gas campione è il percorso di flusso più critico nell'analizzatore, poichè il mezzo deve essere diretto tramite diverse valvole e tubi per la misurazione dell’offset di zero e delle concentrazioni di NO e NOx (e eventualmente attraverso l'essiccatore gas se questa opzione è installata). Ad un qualunque punto prima e dentro cella di reazione l'integrità del gas campione non può essere compromessa. Il flusso del gas campione nell'analizzatore M200E non è un valore misurato direttamente, ma piuttosto è calcolato dalla pressione del campione usando il principio di flusso attraverso un orifizio critico. In generale, il rapporto di pressione differenziale fra pressione campione e pressione delle celle di reazione deve eccedere 2:1 per permettere un flusso critico. La portata reale dipende allora soltanto dalla dimensione dell’orifizio e dalla pressione a monte. Per una descrizione dettagliata del flusso critico fare riferimento alla Sezione 10.2.9. M200E usa un orifizio del diametro di 0,010” (mil 10) per realizzare una portata di circa 450500 cm³/min, con valori nominali di 28 e 4 in-Hg-A rispettivamente per le pressioni campione e delle celle di reazione. Il rapporto necessario tra campione e celle di reazione di 2:1 è largamente superato e consente una elevata variabilità nella pressione atmosferica e nel degrado della pompa. Se la pompa degrada e la pressione del vuoto eccede i 14 in-Hg-A, il rapporto fra pressione campione e vuoto è meno di 2:1 e, quindi, non può più essere calcolata una portata critica. A questo punto, lo strumento visualizzerà una misurazione di portata campione non valida (XXXX). 162 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Tabella 10-2: Fasi dei cicli valvola in M200E Phase Misurazione NO Misurazione NOX Stato Valvola NO/ NOX Apert su valvola autozero Aperta su convertitore NO2 Stato Valvola Autozero Aperta su cella di reazione Aperta su cella di reazione Tempo Attività Figura 0-2s Periodo di attesa (tempo di permanenza di NO). Assicura che la cella di reazione sia stata riempita di gas. 10-2 2-4s L’analizzatore misura la chemiluminescenza nella cella di reazione. 4–6s Periodo di attesa (tempo di permanenza di NO). Assicura che la cella di reazione sia stata riempita di gas 6–8s 10-2 L’analizzatore misura la chemiluminescenza NO + O3 nella cella di reazione. Il ciclo si ripete ogni ~ 8 secondi AutoZero Aperta su valvola autozero Aperta su collettore vuoto 0–4s 4-6s Periodo di attesa (tempo di permanenza AZERO). Assicura che la cella di reazione sia stata riempita di gas campione e che la reazione di chemiluminescenza sia stata fermata. 10-4 L'analizzatore misura il rumore di fondo senza gas campione Il ciclo si ripete ogni minuto Per il percorso del flusso del gas campione, l'analizzatore usa diverse valvole. La valvola NO/NOx dirige il gas campione o direttamente verso la cella di reazione o attraverso il convertitore NO2, alternandolo ogni ~4 s. La valvola AutoZero dirige il flusso del gas campione per escludere completamente la cella di reazione per la misurazione del rumore al buio una volta ogni minuto, che è poi sottratto come una misurazione di offset dal segnale di concentrazione grezza. Le fasi del ciclo della valvola sono riassunte nella Tabella 10-2. 10.2.3. Filtro Campione a particolato Per rimuovere le particelle nel gas campione, l'analizzatore è dotato di un filtro a membrana in PTFE del diametro di 47 mm (detto anche filtro campione) con pori da 1 µm. Il filtro è accessibile attraverso il pannello anteriore, ruotandolo verso il basso (dopo aver tolto la vite di sicurezza con il marchio CE) e dovrebbe essere sostituito secondo il programma di manutenzione di Tabella 9-1. 10.2.4. Flusso dell’aria del gas ozono L'ozono eccedente il necessario per la reazione NO nella cella di reazione è generato all'interno dell'analizzatore a causa dell'instabilità e della tossicità dell’ozono. Oltre al generatore ozono, occorre un’alimentazione di aria secca e un filtraggio del gas prima che venga introdotto nella cella di reazione. Per la sua tossicità e il comportamento chimico aggressivo, l’ozono deve 163 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A essere anche rimosso dal flusso gas prima che di essere scaricato attraverso l'apertura di sfogo. Contrariamente al flusso campione, il flusso ozono viene misurato con un flusometro di massa, montato sulla piastra del sensore pneumatico (Figura 11-5), appena dietro il gruppo sensore PMT. Questo flussometro di massa ha un range di fondo scala di 0-1000 cm³/min e può essere calibrato via software al suo punto di span (Sezione 6.7.8). Poichè il valore del flusso visualizzato sul pannello anteriore è una misura reale (e non un valore calcolato), la variabilità del flusso può essere superiore a quella del flusso campione, che è basato su un calcolo (più stabile) ottenuto dalle pressioni differenziali. D'altra parte, la deriva, cioè il cambiamento a tempi lunghi, nella portata dell'ozono può essere maggiore e solitamente indica un problema di flusso. Analogamente per tutti gli altri parametri di test, si consiglia di controllare il flusso ozono nel tempo per la diagnostica preventiva e la valutazione della manutenzione. ATTENZIONE L'ozono (O3) è un gas tossico. Prendere visione del foglio Material and Safety Data Sheet (MSDS) per questo gas. Leggere e seguire rigorosamente la guida di riferimento sicurezza ivi descritta. Assicurarsi sempre che l'impianto di generazione e rifornimento di O3 del sistema sia manutenuto ed ermetico. 10.2.5. Generatore O3 M200E utilizza un tubo a effetto corona (CD) per la generazione di O3. La generazione a effetto corona è in grado di produrre in modo efficiente elevate concentrazioni di ozono e con calore basso in eccesso. Anche se ci sono molti tipi di celle, il principio fondamentale rimane lo stesso (Figura 10-6). Figura 10-6: Principio del generatore di ozono M200E utilizza un design a doppio-dielettrico. Questo metodo utilizza un tubo di vetro con le pareti vuote. Le superfici più esterne e più interne sono ricoperte di materiale elettricamente conduttivo. L'aria attraversa il tubo di vetro, fra i due rivestimenti conduttivi, realizzando così un condensatore con l'aria ed il vetro che fungono da dielettrico. Gli strati di vetro inoltre separano le superfici conduttive dal flusso dell'aria per impedire la reazione con O3. Con la carica e scarica del condensatore, vengono generati gli elettroni ed accelerati attraverso il gap d’aria e si scontrano con le molecole O2 presente del flusso aria e le divide in ossigeno elementare. Alcuni di questi atomi di ossigeno si ricombinano con O2 e fanno O3. La quantità di ozono prodotta dipende da fattori quali la tensione e la frequenza della corrente alternata applicata alle celle CD. Quando sono prodotti sufficienti elettroni ad alta energia per 164 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A ionizzare le molecole O2, viene formato un plasma gassoso che emette luce, comunemente detto corona, da cui il nome generatore a effetto corona. 10.2.6. Essicatore Perma Pure® L'aria fornita al sistema di generazione O3 deve essere il più possibile secca. L'aria normale della stanza contiene una certa quantità di vapore acqueo, che diminuisce notevolmente il rendimento di ozono prodotto dal generatore ozono. Inoltre, l'acqua può reagire con altri composti chimici all'interno del generatore O3 per produrre composti che danneggiano il filtro ottico nella cella di reazione (Tabella 10-4) quali il solfato di ammonio o l'acido nitrico altamente corrosivo. Per questa operazione, M200E utilizza un essicatore di permeazione a singolo tubo Perma Pure®. L'essicatore consiste di un singolo tubo di Nafion®, un copolimero simile a Teflon® che assorbe molto bene l'acqua ma non altri composti chimici. Il tubo di Nafion® è montato all'interno di un tubo di plastica esterno e flessibile. Poichè il gas attraversa il tubo interno di Nafion®, il vapore acqueo viene assorbito nelle pareti della membrana. L'acqua di ritenzione è trasportata tramite la parete della membrana ed evapora nell’essicatore, uscendo il gas di sfogo attraverso il tubo esterno, in senso inverso al gas nel tubo interno (Figura 10-7). Figura 10-7: Processo di asciugatura con membrane semi-impermeabile Questo processo è denominato per-evaporazione ed è pilotato dal gradiente di umidità fra i tubi interni ed esterni così come dalla differenza di portata e pressione fra la tubazione interna ed esterna. A differenza della permeazione con membrana a micropori, che trasferisce l'acqua con un processo relativamente lento di diffusione, la per-evaporazione è una reazione cinetica semplice. Di conseguenza, il processo di asciugatura avviene rapidamente in pochi millisecondi. Il primo passo di questo processo è costituito da una reazione chimica fra le molecole del materiale Nafion® e l'acqua, altri composti chimici di gas da asciugare sono normalmente ininfluenti. La reazione chimica è basata su legami di idrogeno fra la molecola di acqua ed il materiale Nafion. In questo modo possono essere assorbiti anche altri piccoli gas polari capaci di legami con idrogeno, come l’ammoniaca (NH3) ed alcune ammine a basso peso molecolare. I gas interessati, NO e NO2, non vengono assorbiti e passano dall'essicatore invariati. Per fornire un gas di sfogo asciutto per il lato esterno del tubo di Nafion, M200E ritorna dell'aria secca dal tubo interno al tubo esterno (Figura 10-8). Quando l'analizzatore viene usato la prima volta, il gradiente di umidità fra i tubi interni ed esterni non è molto grande e inizialmente l'efficienza degli essicatori è bassa ma tende a migliorare poichè questo ciclo riduce l'umidità nel gas campione e si pone ad un'umidità minima. 165 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Figura 10-8: Essicatore Perma Pure® di M200E All’avvio, se lo strumento viene riacceso dopo essere stato spento per più di 30 minuti, occorre un determinato tempo perchè il gradiente di umidità diventi abbastanza grande affinchè l'essicatore Perma Pure® asciughi l'aria adeguatamente. In questo caso, detto avvio a freddo, il generatore O3 rimane spento per 30 minuti. Quando si riaccende lo strumento dopo una pausa inferiore a 30 minuti, il generatore si accende immediatamente. L'essicatore Perma Pure® utilizzato in M200E è in grado di essiccare adeguatamente l'aria ambiente ad un punto di rugiada di < -5°C (~4000 ppm di H2O residuo) ad una portata di 1 litro standard al minuto (slpm) o a meno di < -15°C (~1600 ppm di H2O residuo) a 0.5 slpm. L'essicatore Perma Pure® è inoltre in grado di eliminare l'ammoniaca dal gas campione fino a concentrazioni di circa 1 ppm. 10.2.7. Filtro aria di alimentazione ozono M200E usa l'aria ambiente come gas di alimentazione per il generatore O3 e può produrre una varietà di sottoprodotti. Piccoli apporti di acqua, ammoniaca e vari ossidi di zolfo si possono unire per generare solfato di ammonio, nitrato di ammonio, acido nitrico ed altri residui. Considerando che i solfati ed i nitrati possono generare residui polverosi all'interno della cella di reazione causando derive sensibili, l’acido nitrico è un residuo molto aggressivo, che può deteriorare i componenti dell’analizzatore. Per rimuovere questi sottoprodotti chimici dal flusso di gas O3, l'uscita del generatore O3 entra in un filtro speciale fra il generatore e la cella di reazione. Tutto l’ NOx che può essere prodotto nel generatore (dalla reazione di O2 o di O3 e di N2 nell'aria) e che può causare un errore nella misurazione, viene sottratto con la funzione Autozero, che verifica il segnale di background del flusso O3 solo una volta al minuto. 10.2.8. Scrubber su Ozono Anche se l'ozono è instabile e reagisce normalmente per formare O2, il punto di break-down non è abbastanza veloce per essere sicuri che sia completamente rimosso dal flusso del gas di scarico in M200E nel momento in cui il gas viene esce dall'analizzatore. Per l'alta tossicità e reattività di O3, viene utilizzato uno scrubber catalitico speciale per rimuovere tutto l’ozono che esce dalla cella di reazione. Oltre alla sua efficiente distruzione di O3, questo catalizzatore non produce gas tossici o pericolosi poichè soltanto converte l'ozono in ossigeno ed inoltre non provoca rischi di esplosione come gli scrubber a carbone. 166 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Lo scrubber O3 è situato all'interno dell'alloggiamento del convertitore NO2 vicino al convertitore NO2 per utilizzare il calore residuo dato dal riscaldatore del convertitore. Anche se il catalizzatore è 100% efficiente all’ozono a temperatura ambiente, riscaldandolo si riduce significativamente il tempo necessario (tempo che il gas deve stare in contatto con il catalizzatore) per un’efficienza al 100%, e per una piena efficienza anche con portate di gas maggiori. Poichè questa è una vero convertitore catalitico, non è necessaria la manutenzione come per gli scrubber a carbone. Una determinata quantità di polvere fine e nera può uscire dal catalizzatore, specialmente se l'analizzatore è sottoposto a perdite improvvise di pressione (per esempio quando si stacca la pompa in funzione senza lasciare correttamente e lentamente equilibrare l'analizzatore alla pressione ambientale). Per evitare che la polvere entri nella cella di reazione o nella pompa, lo scrubber è dotato di filtri sinterizzati in acciaio inossidabile, dimensione poro 20 µm, all’una o all’altra estremità; in alcuni modelli, può essere fissato all'uscita dello scarico un filtro supplementare per la polvere. 10.2.9. Controllo portata – Orifizi di flusso critico Per mantenere portate costanti sia per il rifornimento di aria per O3 che per il gas campione, M200E usa diversi elementi per il controllo flusso situati nei vari punti chiave del sistema pneumatico dello strumento (Figura 10-9). Il componente più importante dei componenti per il controllo flusso è l’uscita di flusso critico. Le uscite di flusso critico sono mezzi semplici per regolare le portate stabili di gas. Funzionano senza parti mobili utilizzando delle leggi dinamiche dei fluidi. Limitando il flusso di gas attraverso l’uscita, viene generato un differenziale di pressione. Questo differenziale di pressione, generato dalla pompa esterna dell’analizzatore, estrae il gas attraverso l’uscita. Mentre la pressione a valle dell’uscita (lato pompa) continua a cadere, la velocità del gas che attraversa l’uscita continua ad aumentare. Se il rapporto di pressione a monte rispetto alla pressione a valle è maggiore di 2:1, la velocità del gas attraverso l’uscita raggiunge la velocità del suono e rimane costante, indipendentemente da ogni altra differenza di pressione. Finchè quel rapporto rimane almeno a 2:1, la portata del gas rimane invariata da fluttuazioni, da impulsi improvvisi, o da cambiamenti nella pressione a valle perché queste variazioni si muovono soltanto alla velocità del suono e quindi sono annullate all'uscita a valle dell’orifizio di flusso critico. 167 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Figura 10-9: Posizione degli elementi per controllo di flusso Figura 10-10: Gruppo di controllo flusso e Orifizio di flusso critico La portata reale di gas attraverso l’orifizio dipende interamente dalla dimensione dal formato dell'apertura nell’orifizio e dalla pressione a monte. Più grande il foro o più alta la pressione a monte, più le molecole del gas attraversano l’orifizio. La portata del gas rimane inalterata anche da piccole degradazioni nell'efficienza della pompa dovuta al tempo per cui la differenza di pressione 2:1 è mantenuta. 168 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Tabella 10-3: Portate di Gas in M200E Scopo dell’orifizio Diametro Portata (nominale) Controlla la portata del gas campione nella cella di reazione. 0.010” (0.25 mm) 500 cm³/min Controlla la portata del gas ozono nella cella di reazione. 0.004” (0.10 mm) 80 cm³/min Controlla la portata sul ritorno/sfogo di aria asciutta dell'essicatore 0.004” (0.10 mm) 80 cm³/min Collettore di vuoto, uscita auto-zero Controlla la portata di gas campione quando si esclude la cella di reazione durante il ciclo auto-zero 0.010” (0.25 mm) 500 cm³/min Collettore di vuoto, uscita scarico IZS Controlla la portata di zero gas eliminato con l'opzione IZS (quando installata e abilitata) quando è inattiva. 0.004” (0.10 mm) 80 cm³/min Posizione Ingresso del gas campione della cella di reazione Ingresso del rifornimento O3 della cella di reazione Ritorno di aria asciutta dell’essicatore Perma Pure®. Si noti che il diametro dell’orifizio critico può cambiare con la temperatura a causa dell’espansione del materiale dell’orifizio (rubino) e, quindi, gli orifizi di flusso più critici in M200E sono mantenute ad una temperatura costante all'interno della cella di reazione. Queste sono i flussi campione e O3. La Tabella 10-3 riporta le portate per ciascuno degli orifizi critici di flusso in M200E. Vedere l'Appendice B per codici di ricambio di questi orifizi. Oltre al controllo dei flussi del gas, i due orifizi critici di flusso agli ingressi della cella di reazione effettuano inoltre un depressione all'interno della cella di reazione, riducendo efficacemente il numero di molecole nell'alloggiamento e quindi aumentando il rendimento di chemiluminescenza mentre viene ridotta la probabilità di estinzione da terzo corpo (Sezione 10.1.5.1). La sensibilità di M200E raggiunge un picco di circa 2 in-Hg-A, al disotto del quale la sensibilità cade dovuta a un numero basso di molecole e del rendimento diminuito nella reazione di chemiluminescenza. Gli altri componenti dei gruppi di controllo di flusso sono: • Un filtro sinterizzato in acciaio inossidabile, che evita che le particelle entrino nella cella di reazione e tappare l’uscita. Si noti che le particelle sub-micron molto fini possono tranquillamente accumularsi su questo filtro intasare lentamente col tempo il filtro stesso e l’orifizio. Per ulteriori informazioni consultare il Capitolo 11 per gli inconvenienti del flusso del campione. • Due anelli OR sono posti prima e dopo l’orifizio critico di flusso per sigillare il gap fra le pareti dell'alloggiamento del gruppo e l’orifizio critico e per forzare tutto il gas attraverso l'apertura dell’orifizio. • Una molla applica una forza meccanica per realizzare una la guarnizione di tenuta fra gli OR, l’orifizio critico di flusso e l'alloggiamento del gruppo e per impedire ai componenti di sollevarsi e girare per cadute improvvise di pressione. 169 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 10.2.10. Sensori pneumatici NOTA M200E visualizza tutte le pressioni in pollici assoluti di mercurio (in-Hg-A), cioè pressione assoluta riferita allo zero (vuoto perfetto). M200E utilizza tre sensori pneumatici per verificare i flussi del gas. Questi sensori sono situati su un assieme a circuito stampato, denominato scheda sensore pressione/flusso pneumatico, situata appena dietro il gruppo sensore. 10.2.10.1. Sensore della Pressione Campione Un trasduttore di pressione assoluta collegato all’ingresso della valvola NO/NOx è utilizzato per misurare la pressione del gas campione prima che entri nella cella di reazione dell’analizzatore. Questa è la pressione “a monte” detta precedentemente e la pressione usata per calcolare la portata del campione. Assieme al sensore di pressione del vuoto, è usata inoltre per convalidare lo stato di flusso critico (rapporto di pressione 2:1) attraverso l’orifizio critico del flusso del gas campione (Sezione 10.2.9). Se la funzione di compensazione temperatura/pressione (TPC) è abilitata (Sezione 10.4.3), l'uscita di questo sensore viene usata anche per fornire i dati di pressione per quel calcolo. La misura di pressione reale è visualizzata sul display del pannello frontale dell’analizzatore con la funzione di test SAMP. La portata del gas campione è visualizzabile con la funzione di test SAMP FLW. 10.2.10.2. Sensore della pressione di vuoto Un trasduttore di pressione assoluta collegato al collettore di scarico è utilizzato per misurare la pressione a valle da ed all'interno della cella di reazione dello strumento. L'uscita del sensore è usata dalla CPU per calcolare il differenziale di pressione fra il gas a monte della cella di reazione ed il gas a vallle di questo ed è inoltre usata nella diagnostica principale del funzionamento della pompa. Se il rapporto fra la pressione a monte e la pressione a valle cade al disotto di 2:1, viene visualizzato un messaggio di avvertimento (SAMPLE FLOW WARN) sul pannello anteriore dell’analizzatore (Sezione 6.2.2) e la portata campione visualizzerà XXXX anziché un valore reale. Se questa pressione eccede 10 in-Hg-A, viene visualizzato un RCEL Pressure Warning, anche se l'analizzatore continuerà a calcolare una portata campione fino a circa 14 in-Hg-A. Inoltre, se la funzione di compensazione di temperatura/pressione (TPC) è abilitata (Sezione 10.4.3), l'uscita di questo sensore è usata per fornire i dati di pressione per quel calcolo. Questa misura è visualizzabile sul pannello anteriore dell’analizzatore con la funzione di test RCEL. 10.2.10.3. Sensore di portata dell’aria rifornimento per O3 Un flussimetro di massa collegato fra l'essiccatore Perma Pure® ed il generatore O3 misura la portata dell’aria di rifornimento O3 attraverso l'analizzatore. Queste informazioni sono usate per convalidare la portata del gas O3. Se la portata eccede ±15% la portata nominale (80 cm³/min), viene visualizzato il messaggio d'avvertimento OZONE FLOW WARNING sul pannello anteriore dell’analizzatore (Sezione 6.2.2) ed il generatore O3 viene spento. Come secondo avvertimento, è visualizzato OZONE GEN OFF. Questa misura di flusso è visualizzabile sul display del pannello anteriore dello strumento con la funzione di test OZONE FL. 170 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 10.3. Funzionamento dell’elettronica La Figura 10-11 mostra uno schema a blocchi dei componenti elettronici principali di M200E. Figura 10-11: Schema a blocchi dell’elettronica di M200E Il cuore dell'analizzatore è un microcomputer (CPU) che controlla i vari processi interni, interpreta i dati, calcola i dati e segnala i risultati usando i firmware specializzati sviluppati da T-API. Comunica con l'operatore, riceve i dati da e emette i comandi ai diversi dispositivi periferici tramite la motherboard, la scheda principale a circuito stampato sul pannello posteriore (figura 3-2). 171 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 10.3.1. CPU La CPU è un microcomputer 386 alimentato a bassa tensione (5 VCC, 0.8A), elevato rendimento, che gira sotto una versione del sistema operativo DOS. Il suo funzionamento complessivo è conforme alla specifica PC-104, versione 2.3 per applicazioni PC/AT. Dispone di 2mb di memoria DRAM a bordo e funziona con clock a 40 MHz su un bus dati e indirizzi a 32bit. La gestione dati tra i chip è effettuata da due dispositivi di ad accesso diretto di memoria (DMA) a 4-canali su bus dati a 8 bit e 16 bit. La CPU supporto sia protocolli seriali RS-232 che RS-485. La Figura 10-12 mostra la scheda CPU. La CPU comunica con l'operatore ed il mondo esterno in vari modi: • Attraverso la tastiera dell’analizzatore e il display su un bus digitale seriale I/O temporizzato che utilizza il protocollo I2C. • Le porte seriali RS-232 e/o RS-485 (uno che può essere collegata ad un convertitore Ethernet). • Diverse uscite in tensione e corrente analogica. • Diversi canali di I/O digitali. Figura 10-12: M200E CPU Board Annotated Infine, la CPU emette comandi (anche sopra il bus I2C) verso una serie di relè e di interruttori situati su un assieme a circuito stampato separato, sulla scheda relè (posta nella parte destra posteriore del telaio sul suo supporto di montaggio) per controllare la funzione dei riscaldatori e delle valvole. La CPU include due tipi di mmemorizzazione dati non volatile, un disk-on-chip e uno o due Flash EEPROM. 172 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 10.3.1.1. Disk On Chip Tecnicamente, il disk-on-chip è una EEPROM, ma appare alla CPU e si comporta come un circuito che effettua le stesse funzioni nel sistema di un drive disk da 8MB, internamente identificato come drive C:\ DOS È usato per memorizzare i file del sistema operativo del computer, il firmware T-API e i file periferici ed i dati operativi generati dal sistema di acquisizione dati interno dell’analizzatore (iDAS - sezioni 10.4.5 e 6.11). 10.3.1.2. Flash Chip Il Flash Chip è una EEPROM più piccola con circa 64 Kb di capacità, internamente identificata come drive B:\ DOS. La scheda CPU di M200E può accomodare fino a due Flash EEPROM. La configurazione standard di M200E prevede un Flash Chip con 64 Kb di capacità di memoria, usata per memorizzare la configurazione dell'analizzatore generata durante la verifica finale in fabbrica. La separazione di questi dati su un chip meno frequentemente indirizzato fa diminuire significativamente la probabilità di corruzione dei dati con guasto nel funzionamento. Nell'evento improbabile che il Flash Chip si guastasse, l'analizzatore continuerà a funzionare con appena il DOC. Tuttavia, tutte le informazioni di configurazione saranno perse, e l'unità dovrà essere ricalibrata. 10.3.2. Modulo Sensore, Cella di Reazione e PMT Elettronicamente, il compless sensore di M200E (figura 10-13) consiste di più sotti-insiemi con differenti compiti: rilevare l'intensità della luce dalla reazione di chemiluminescenza fra NO ed O3 nella cella di reazione, produrre un segnale corrente proporzionale all'intensità della chemiluminescenza, controllare la temperatura di PMT per verificare precisione e stabilità delle misure e per controllare l’alimentatore HVPS necessario per il PMT. Le diverse funzioni sono descritte individualmente qui sotto, la sezione 11.6.6 tratta del complesso sensore ed dei suoi componenti. 10.3.2.1. Circuito di riscaldamento della Cella di Reazione La stabilità della reazione di chemiluminescenza fra NO ed O3 può essere influenzata da cambiamenti di temperatura e pressione O3 e del gas campione nella cella di reazione. Per ridurre gli effetti di temperatura, la cella di reazione è mantenuta a 50°C costante, appena sopra il range massimo di temperature di funzionamento dello strumento. Due riscaldatori in AC, uno incassato nella parte inferiore della cella di reazione, l'altro direttamente sopra il raccordo di sfogo della camera, forniscono la sorgente di calore. Questi riscaldatori funzionano da rete e sono controllati dalla CPU tramite un relè di alimentazione sulla scheda relè (sezione 10.3.4). Un termistore, anch’esso montato nella parte inferiore della cella di reazione, segnala la temperatura della cella alla CPU attraverso i circuiti di interfaccia termistore della motherboard (sezione 10.3.5). 10.3.2.2. Tubo Foto-Moltiplicatore (PMT) M200E utilizza un tubo fotomoltiplicatore (PMT) per rilevare la chemiluminescenza generata dalla reazione di NO con O3 nella cella di reazione. Un modulo PMT tipico è un tubo sotto vuoto che contiene diversi elettrodi speciali (figura 10-13). I fotoni dalla reazione sono filtrati da un filtro passa-alto ottico, entrano nel PMT e colpiscono un catodo caricato negativamente che lo induce ad emettere elettroni. Un potenziale ad alta tensione attraverso questi elettrodi di focalizzazione dirige gli elettroni verso un array di dynodes ad alta tensione. I dynodes in questo array moltiplicatore di elettroni sono progettati in modo che ogni stadio moltiplichi il numero di elettroni emessi emettendo a sua volta nuovi elettroni . Il numero notevolmente 173 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A aumentato di elettroni emessi da un lato del moltiplicatore di elettroni è raccolto da un anodo all'altra estremità caricato positivamente, che genera un segnale in corrente utilizzabile. Questo segnale corrente è amplificato dalla scheda preamplificatore ed quindi portato alla motherboard. Figura 10-13: Schema funzionale di base del modulo PMT Una caratteristica di prestazioni significativa di PMT è il potenziale di tensione sul moltiplicatore di elettroni. Più alta la tensione, più grande è il numero di elettroni emessi da ogni dynode del moltiplicatore di elettroni, facendo più sensibile il PMT e più pronto a reagire a piccole variazioni nell'intensità della luce, ma questo aumenta anche il rumore casuale (rumore al buoio). La tensione di guadagno di PMT usato in M200E è regolata solitamente fra 450 V e 800 V. Questo parametro è visualizzabile sul display del pannello frontale con la funzione di test HVPS (sezione 6.2.1) e non deve essere cambiato a meno che non sia sostituito il modulo PMT o HVPS. Per informazione su quando e come regolare questa tensione, vedere la sezione 11.6.5. Il PMT è alloggiato all'interno del complesso del modulo sensore (figura 11-7). Questo complesso inoltre comprende il l’alimentatore ad alta tensione HVPS necessario per comandare il PMT, un LED usato dalla funzione di test ottico dello strumento (sezione 6.7.5), un termistore che misura la temperatura PMT e vari componenti del sistema di raffreddamento di PMT, compreso il dispositivo di raffreddamento termoelettrico (TEC). 10.3.2.3. Sistema di raffreddamento del modulo PMT Le prestazioni del modulo PMT dell’analizzatore sono influenzate significativamente dalla temperatura. Più è caldo e più rumoroso è il segnale, e variazioni significative nella temperatura di PMT rendono il segnale di concentrazione inutilizzabile, poiché questo rifletterà direttamente queste variazioni. La parte principale del sistema di raffreddamento di PMT è rappresentata dal dispositivo di raffreddamento termoelettrico (TEC), che mantiene la temperatura di PMT a livello costante e basso (7±2°C) per avere prestazioni ottimali. I dispositivi di raffreddamento termoelettrici sono pompe termiche a stato solido (a semiconduttore), che trasferiscono il calore da un lato all'altro quando una corrente DC passa attraverso i suoi circuiti. Il calore assorbito sulla giunzione fredda (il blocco freddo di PMT) viene pompato sulla giunzione calda (le alette di raffreddamento) ad una velocità proporzionale al passaggio di corrente nei circuiti TEC e al numero di giunzioni. Il TEC è uno dei molti componenti del sistema di raffreddamento di PMT in M200E come appare figura 11-7. 174 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 10.3.2.4. Scheda di controllo TEC L’assieme a circuito stampato di controllo TEC è posizionato sotto lo scudo termico, vicino alle alette di raffreddamento e direttamente sopra il ventilatore. Il segnale di temperatura PMT amplificato dalla scheda preamplificatore PMT comanda il dispositivo di raffreddamento termoelettrico. Più caldo c’è su PMT e più corrente viene fatta passare nel TEC. Un LED rosso situato sul bordo superiore di questa scheda indica che il circuito di controllo riceve l'alimentazione. Quattro punti di test sono inoltre montati nella parte superiore di questo complesso. Per le definizioni ed i livelli accettabili del segnale di questi punti di test vedere il capitolo 11. 10.3.2.5. Preamplificatore PMT La scheda preamplificatore PMT (figura 10-14 e figura 11-3) converete ed amplifica il segnale in corrente di PMT in una tensione analogica utilizzabile (PMTDET) che può essere usata dalla CPU per calcolare la concentrazione NO del gas nella cella di reazione. Il segnale in uscita da PMT è controllato tramite due regolazioni differenti. In primo luogo, la tensione sull’array del moltiplicatore di elettroni PMT è regolata con da due switch esadecimali. La regolazione di questa tensione influisce direttamente sulla tensione di HVPS e, quindi, sul segnale da PMT. Secondo, il guadagno del segnale amplificato può essere successivamente regolato tramite un potenziometro. Queste regolazioni si effettuano soltanto in caso di problemi che non possono essere corretti con la calibrazione software. Vedere la sezione 11.6.5 per questa calibrazione hardware. Il loop di controllo della temperatura PMT mantiene la temperatura di PMT intorno a 7°C e può essere visto sul display con la funzione di test PMT TEMP. Il circuito di test elettrico (ETEST) genera un segnale costante elettronico che simula l'uscita di PMT. Escludendo il segnale attuale del rivelatore, è possibile testare la maggior parte dei circuiti di gestione e di condizionamento segnale sulla scheda preamplificatore di PMT. Vedere la sezione 6.7.6 per le istruzioni su come effettuare questo test. Il Test ottico (OTEST) consiste di un LED all'interno del blocco di raffreddamento PMT che genera un segnale di luce che può essere misurato con il PMT. Se all'analizzatore viene alimentato con zero air, può essere testata l'intera capacità di misura del modulo del sensore incluso il PMT e il circuito di conversione corrente - tensione sulla scheda preamplificatore di PMT. 175 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Figura 10-14: Schema a blocchi del Preamplificatore PMT 10.3.3. Scheda sensore pneumatico I sensori di pressione e flusso di M200E sono posti su un assieme a circuito stampato appena dietro il sensore di PMT. Fare riferimento alla sezione 11.5.15 per la figura e su come testare questo assieme. I segnali di questa scheda sono inviati alla motherboard per l’elaborazione successiva dei segnali. Tutti i sensori sono linearizzati nel firmware e possono essere calibrati per span dal pannello frontale. 176 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 10.3.4. Scheda Relè La scheda relè è l'unità centrale di commutazione e distribuzione alimentazione dell'analizzatore. Contiene i relè di alimentazione, i driver valvola e i LED di stato per tutte le zone riscaldate e le valvole, come pure gli amplificatori termocoppia, i connettori di distribuzione alimentazione ed i due moduli alimentatori di tipo switching dell'analizzatore. La scheda relè comunica con la motherboard con il bus I2C e può essere usata per il troubleshooting dettagliato dei problemi di alimentazione e della funzionalità dei riscaldatori o delle valvola. Vedi figura 11-4 per il layout commentato della scheda relè. 10.3.4.1. Controllo Riscaldatore M200E utilizza diversi riscaldatori per i suoi diversi componenti. Tutti i riscaldatori sono alimentati in AC e possono essere configurati per 100/120 VCA o 220/230VAC a 50-60 Hz. M200E ha cinque relè di alimentazione, solo alcuni dei quali sono utilizzati per questi circuiti. I due riscaldatori delle cella di reazione sono collegati elettronicamente in parallelo per gli analizzatori con alimentazione a 100/120 VCA ed in serie per le unità configurate per 220/230 VCA. Una spina di configurazione sulla scheda relè determina il tipo di alimentazione per l'intero analizzatore. Per funzionare in modo efficace, il convertitore NO2 deve essere riscaldato a 315°C. Un riscaldatore a fascia in AC avvolto intorno alla cartuccia del convertitore NO2 contiene due avvolgimenti riscaldanti che vengono configurati con questa spina di configurazione. Una termocoppia incassata nel riscaldatore misura la temperatura ed invia una piccola tensione all'amplificatore termocoppia della scheda relè, che, a sua volta, trasmette la tensione analogica linearizzata alla motherboard. Sulle unità con installate le opzioni IZS, un insieme aggiuntivo di riscaldatori in AC è fissato al forno IZS. Alcuni modelli speciali di M200E possono avere installate altre zone di riscaldamento non standard, quale un collettore di bypass. 10.3.4.2. Controllo valvole La scheda relè inoltre monta due circuiti integrati driver di valvola, ciascuno dei quali può comandare fino a quattro valvole. Il gruppo valvole principale in M200E è quello a solenoide di NO/NOX e Auto-zero montato sulla destra davanti all'alloggiamento del convertitore NO2. Queste due valvole sono attuate con il 12 V fornito dalla scheda relè e comandate dalla CPU tramite il bus I2C. Può essere installato un secondo insieme valvole nel caso delle opzioni valvola zero/span o IZS. Nell'analizzatore possono essere presenti valvole per collettori speciali. 10.3.4.3. LED di stato Sulla scheda relè dell’analizzatore ci sono 16 LED che segnalano lo stato delle zone di riscaldamento dell’analizzatore e delle valvole come pure un indicatore di watch-dog per il funzionamento generale. La sezione 11.1.4.3 riporta gli stati di questi LED e le rispettive funzionalità e posizione. Un circuiti speciale di stato controlla la comunicazione fra la motherboard e la scheda relè e comanda il LED D1 rosso (LED di watch-dog). Se questo LED rimane sempre ON o OFF per 30 secondi, il circuito di watch-dog riterrà il collegamento caduto ed automaticamente disattiverà tutte le valvole e riscaldatori e provocare il reboot dell'analizzatore o il blocco del bus I2C. 177 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 10.3.5. Motherboard Questo è l’assieme a circuito stampato più grande nell'analizzatore ed è montato sul pannello posteriore come la base per la scheda CPU e di tutti i connettori di I/O. Questo assieme fornisce un gran numero di funzioni compreso la conversione A/D, l'ingresso/uscita digitale, passaggio da PC-104 a I2C, elaborazione dei segnali del sensore temperatura e fa da passaggio per i segnali RS-232 e RS-485. 10.3.5.1. Conversione A/D I segnali analogici, quali le tensioni ricevute dai vari sensori dell’analizzatore, sono convertiti dal convertitore A/D in segnali digitali che la CPU può capire e gestire. Sotto il controllo della CPU, questo blocco funzionale seleziona un input di segnale particolare e quindi converte la tensione in una parola digitale. Il circuito A/D consiste di un convertitore tensione-frequenza (V-F), di un dispositivo a logica programmabile (PLD), tre multiplexor, numersoi amplificatori e di alcuni altri dispositivi associati. Il convertitore V-F produce una frequenza proporzionale alla sua tensione in ingresso. Il PLD conta l'uscita del convertitore V-F per il periodo di tempo specificato e trasmette il risultato di quel conteggio, sotto forma di numero binario, alla CPU. Il circuito A/D può essere configurato per varie modalità di input e range ma in M200E è usato in modalità uni-polare con un +5V a fondo scala. Il convertitore accetta 1% di sopra e sotto range in modo da convertire completamente i segnali da -0.05V a +5.05V. A scopo di calibrazione, al convertitore sono fornite due tensioni di riferimento: riferimento di terra e + 4.096 VDC. Nella calibrazione, il dispositivo misura queste due tensioni e invia il loro equivalente digitale alla CPU. La CPU usa questi valori per calcolare l’offset e lo slope del convertitore e usa questi fattori per le successive conversioni. Vedere la sezione 6.7.8 per le istruzioni su come effettuare questa calibrazione. 10.3.5.2. Ingressi sensori I segnali principali del sensore analogici sono portati al convertitore A/D tramite il multiplexer master e due connettori sulla motherboard. Resistenza di terminazione (100 Kohm) su ciascuno degli input evitano problemi di diafonia fra i segnali del sensore. • L'uscita del rivelatore PMT dal preamplificatore PMT è usata nel calcolo della concentrazioni NO, NOx e NO2 visualizzate sul display del pannello frontale e portate alle uscite analogiche dello strumento e alle porte COM. • L'alta tensione di PMT dipende dalla tensione di pilotaggio dalla scheda preamplificatore. Viene digitalizzata e trasmessa alla CPU dove viene usata per calcolare la regolazione di tensione di HVPS ed è memorizzata nello strumento come funzione di test HVPS. • La temperatura PMT è misurata con un termistore all'interno del blocco freddo di PMT. Il suo segnale è amplificato dal circuito di feedback di temperatura PMT sulla scheda preamplificatore ed è digitalizzato e trasmesso alla CPU dove è usato per calcolare la temperatura PMT corrente. Questa misura è memorizzata in iDAS ed è visualizzata con la funzione di test PMT TEMP. • La temperatura del convertitore NO2 è misurata con una termocoppia Tipo-K fissata al riscaldatore del convertitore NO2 ed il relativo segnale analogico è amplificato dai circuiti sulla scheda relè. È trasmesso alla CPU, digitalizzato e usato per calcolare la temperatura corrente del convertitore NO2. Viene anche memorizzato in iDAS ed è riportato come funzione di test MOLY TEMP. 178 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A • La pressione del gas campione è misurata a monte dalla cella di reazione, memorizzata in iDAS e riportata come SAMPLE. La pressione del gas del vuoto è misurata a valle della cella di reazione ed è memorizzata in iDAS e riportata come RCEL. Per maggiori informazioni sulle funzioni questo sensore vedere la sezione 10.2.10. • Il flusso del gas O3 è misurato a monte del generatore di ozono, memorizzato in iDAS e riportato come funzione di test OZONE FL. Per maggiori informazioni sulla funzione di questo sensore vedere la sezione 10.2.10. 10.3.5.3. Interfaccia Termistore Questo circuito fornisce eccitazione, terminazione e selezione del segnale per i diversi sensori di temperatura a termistore a coefficiente negativo posti all'interno dell'analizzatore. Essi sono: • Il sensore temperatura delle cella di reazione è un termistore incassato nel collettore delle cella di reazione. Questa temperatura è usata dalla CPU per controllare il circuito di riscaldamento delle cella di reazione e come parametro nella procedura di compensazione temperature/pressione. Questa misura è memorizzata in iDAS e riportata come funzione di test RCEL TEMP. • Sensore temperatura telaio: Un termistore che è fissato alla motherboard e che misura la temperatura all'interno dell’analizzatore. Queste informazioni sono memorizzate dalla CPU e possono essere osservate dall'operatore a scopo d'analisi guasti attraverso il display del pannello frontale. Inoltre sono usate come componente nei calcoli di NO, NOX e NO2 quando è abilitata la funzione di compensazione Temperatura/Pressione dello strumento. Questa misura è memorizzata nella memoria dell'analizzatore come funzione di test BOX TEMP ed è isualizzabile (sezione 6.2.1) dal pannello frontale . • Il termistore dell’opzione IZS è fissato al forno IZS e indica la temperatura corrente della sorgente di permeazione NO2 alla CPU come elemento del loop di controllo che mantiene il tubo ad una temperatura costante. È memorizzato e riportato come funzione di test IZS TEMP. • Il termistore all'interno del blocco freddo PMT e il termistore posto sulla scheda preamplificatore sono entrambi convertiti in segnali analogico sulla scheda preamplificatore prima dell’invio al convertitore A/D della motherboard. Essi non sono collegati ai circuiti termistore della motherboard. La temperatura del blocco freddo è memorizzata e riportata come funzione di test PMT TEMP, mentre la temperatura della scheda preamplificatore non è memorizzata nè riportata. È usata soltanto come riferimento interno al preamplificatore. 10.3.5.4. Uscite analogiche L'analizzatore viene equipaggiato con quattro uscite analogiche. Sul connettore ANALOG del pannello posteriore dello strumento, sono identificate con A1, A2, A3 e A4. Le uscite identificate con A1, A2 e A3 portano rispettivamente i segnali di concentrazione NOx, NO e NO2. Su queste uscite si applicano diverse scale di misura e di fattori elettronici. Vedere la sezione 6.6 per informazioni sulla impostazione del tipo di range e dei fattori di scala sulla gamma di misura per questi canali di uscita. Vedere le sezioni 6.7. L'uscita identificata con A4 può essere regolata dall'operatore (sezione 6.7.2) per portare il segnale di ognuno dei parametri TEST: NONE, PMT DETECTOR, OZONE FLOW, SAMPLE FLOW, SAMPLE PRESSURE, RCELL PRESSURE, RCELL TEMP, MANIFOLD TEMP, IZS TEMP, CONV TEMP, PMT TEMP, BOX TEMP, HVPS VOLTAGE. 179 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Nella sua configurazione standard, l'analizzatore viene fornito con tutti e quattro i canali impostati per tensione DC (il segnale su A4 è di default NONE). Tuttavia, possono essere acquistati i driver in current loop per le primi tre uscite, A1 - A3 (sezione 5.3. per questa opzione, sezione 6.7.3.5 per la configurazione). Tutte le uscite analogiche sono ritornate al convertitore A/D tramite un circuito di loopback che consente di calibrare le uscite in tensione da parte della CPU senza l'esigenza di attrezzi o dispositivi supplementari (sezione 6.7.3). 10.3.5.5. I/O digitali esterni Gli I/O digitali esterni eseguono due funzioni. Le uscite STATUS portano i segnali a livello logico (5V) su un connettore otticamente isolato a 8-pin sul pannello posteriore dell'analizzatore. Queste uscite portano le informazioni di on/off relativi a certi stati dell'analizzatore come CONC VALID. Possono essere usate per collegare mediante interfaccia determinati tipi di dispositivi programmabili (sezione 6.9.1). Gli input CONTROL possono essere attivati applicando una tensione 5VDC da una sorgente esterna come un PLC o un datalogger (sezione 6.9.2). Le calibrazioni di span e zero possono essere attivate dalle chiusure di contatto sul pannello posteriore. 10.3.5.6. Bus dati I2C I2C è un bus I/O digitale temporizzato a due fili utilizzato ampiamente nei sistemi elettronici di consumer e commerciali. Un circuito transceiver sulla motherboard converte i dati ed i segnali di controllo dal bus PC-104 in I2C. I dati sono quindi portati all'interfaccia tastiera/display ed infine sulla scheda relè. I circuiti di interfaccia sulla tastiera/display e sulla scheda relé convertono i dati i dati I2C in input e output paralleli. Una linea di interrupt supplementare dalla tastiera alla motherboard permette alla CPU di riconoscere e servire i comandi dei tasti della tastiera. 10.3.5.7. Circuito di avviamento Questo circuito controlla il gruppo di alimentazione +5V durante l’avvio dell'analizzatore e imposta le uscite analogiche, le porte I/O digitali esterni ed i circuiti I2C ai valori specifici fino a che la CPU ha caricato il sistema ed il software dello strumento ha preso il controllo. 10.3.6. Alimentazione/ Interruttore automatico L'analizzatore funziona in due range di tensione di rete: 100-120 VCA e 220-240 VCA (± 10%) a 47 e 63 Hz. Notare, tuttavia, che la pompa dell’analizzatore è specificamente configurata soltanto per una sola tensione e frequenza. I singoli analizzatori sono configurati in fabbrica per accettare uno di questi range di tensione. Come illustrato in figura 10-15, l'alimentazione entra nell'analizzatore da una presa di corrente a standard IEC 320 posta sul pannello posteriore dello strumento. Da qui, è inviata tramite l'interruttore ON/OFF posto sull’angolo destro inferiore del pannello frontale e ritorna alla scheda relè che trasporta i gruppi di alimentazione a switching. La tensione di rete AC viene commutata e convertita in corrente continua da due alimentatori switching, uno per +12 VCC (5 A) per le varie valvole e il TEC e una per +5 VCC (3 A) e ±15 VCC (1.5/0,5 A) per i circuiti logici e analogici eper il generatore di ozono. Tutte le tensioni CC e CA sono distribuite attraverso la scheda relè. Un interruttore automatico da 5 A è inserito nell'interruttore ON/OFF. Nel caso di un guasto nei collegamenti o di un'alimentazione errata, 180 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A l'interruttore spegnerà automaticamente l'analizzatore. Nel funzionamento normale, M200E assorbe circa 1.5 A a 115 V e 2.0 A all’accensione. Figura 10-15: Schema a blocchi distribuzione alimentazione ATTENZIONE Prima di riarmare l’interruttore automatico verificare la causa del suo intervento, prima di riaccendere lo strumento. 10.3.7. Interfaccia di comunicazione L'analizzatore consente diversi modi per comunicare con il mondo esterno come mostrato in figura 10-16. Gli operatori possono introdurre i dati e ricevere le informazioni direttamente con la tastiera e il display del pannello frontale. La comunicazione diretta con la CPU è inoltre disponibile attraverso le porte RS-232 e RS-485 dell’analizzatore. L'analizzatore può anche trasmettere e ricevere tipi diversi di informazione tramite i suoi connettori di I/O esterni e digitali e le quattro uscite analogiche, tutti montati sul pannello posteriore. 181 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Figura 10-16: Schema a blocchi dell'Interfaccia di comunicazione di M200E 10.3.7.1. Pannello frontale Il pannello frontale dell'analizzatore è incernierato nella parte inferiore e può essere aperto per accedere ai vari componenti montati sul pannello stesso o posizionati vicino alla parte frontale dello strumento (come il filtro a particolato). Due fermi situati agli angoli superiori a destra e sinistra del pannello lo bloccano in posizione, mentre una vite di bloccaggio nella parte superiore centrale impedisce agli operatori senza attrezzi di accedere all'interno dell'analizzatore (figura 3-2). 10.3.7.2. Display Il display principale dell'analizzatore è di tipo fluorescente con due righe ognuna di 40 caratteri di testo. Le informazioni sono organizzate nel seguente modo: Campo Modo: La parte più a sinistra della riga superiore visualizza il nome del modo di funzionamento in cui l'analizzatore sta attualmente funzionando; per maggiori informazioni sui modi di funzionamento vedere la sezione 6.1. Campo Messaggio: La parte centrale della riga superiore di testo visualizza diversi di messaggi informativi. I messaggi d'avvertimento sono qui visualizzati come risposte dell'analizzatore alle richieste dei dati operativi dello strumento. Sono inoltre qui visualizzati i messaggi di risposta dello strumento ai comandi interattivi, quali la calibrazione dello strumento o determinate procedure diagnostiche. Campo Concentrazione: La parte più a destra della riga superiore di testo visualizza la concentrazione del gas campione che è attualmente misurato dall'analizzatore. Il numero indicato qui è la concentrazione reale del gas campione nelle unità impostate dall'operatore (sezione 6.5.6). Questo numero rimane inalterato, indipendentemente dai range configurati per le uscite analogiche dello strumento. 182 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Campo definizione Tasti: La riga inferiore del display è riservata per la definizione della funzione test della fila dei tasti appena sotto il display. Queste definizioni dipendono dalla parte dell'albero del menu software attualmente visualizzata. 10.3.7.3. Tastiera La fila di otto tasti appena sotto il display è il modo principale da cui l'operatore interagisce con l'analizzatore. Questi tasti sono sensibili al contesto e sono ridefinite dinamicamente a secondo che l'operatore si muove nella struttura del menu software. 10.3.7.4. LED di stato sul pannello frontale Ci sono tre LED di stato posti nell’angolo superiore a destra del pannello frontale di M200E: Tabella 10-4: LED di stato sul pannello frontale Nome Colore Stato Definizione SAMPLE Verde Off On lampeggiante Unità non funzionante in modo Sample, iDAS disabilitato. Unità funzionante in modo Sample, Display del pannello frontale aggiornato, dati iDAS memorizzati. Unità funzionante in modo Sample, Display del pannello frontale aggiornato, modo hold-off iDAS in ON, iDAS disabilitato CAL Giallo Off On lampeggiante Auto Cal disabilitato Auto Cal abilitato Unità in modo calibrazione FAULT Rosso Off lampeggiante Nessun avvertimento presente Avvertimento(i) presente 10.3.7.5. Interfaccia Tastiera/Display Il display dell'analizzatore è di tipo fluorescente con due righe ciascuna di 40 caratteri di testo. Le informazioni sono organizzate come mostrato in figura 3-2. La figura 10-17 riporta lo schema a blocchi dei circuiti tastiera/display. Tramite l'interfaccia tastiera/display, l'analizzatore M200E cattura lo stato dei tasti del pannello frontale, avvisa la CPU quando i tasti sono premuti e controlla le comunicazioni fra tastiera, CPU e display frontale. Tranne che per il bit di interrupt di tastiera, tutta la comunicazione fra CPU e tastiera/display è gestita dal bus I2C dello strumento. La CPU controlla il segnale di clock e determina quando i vari dispositivi sul bus sono abilitati a ricevere o trasmettere. I pacchetti dati sono etichettati con indirizzi che identificano il dispositivo a cui le informazioni appartengono. 183 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Figura 10-17: Schema a blocchi dell'interfaccia display e tastiera 10.4. Funzionamento del Software Il modulo principale dell’analizzatore M200E è un microcomputer 386 ad elevate prestazioni basato su che gira sotto una versione DOS. In testa alla DOS shell, un software speciale sviluppato da T-API interpreta i comandi dell'operatore dalle varie interfacce, effettua le procedure e task, memorizza i dati nei dispositivi di memoria della CPU e calcola le concentrazioni di NOx nel gas del campione. La figura 10-18 mostra uno schema a blocchi funzionale del software. 10.4.1. Filtro adattativo Il software dell'analizzatore M200E elabora i dati di concentrazione nel gas campione tramite un filtro adattativo incorporato. A differenza di altri analizzatori che mediano il segnale in uscita su un periodo fisso di tempo, M200E effettua la media su un numero definito di campioni, con i campionamenti distanziati di circa 8 secondi (che riflette il periodo di commutazione di 4s ciascuno per NO e NOX). Questa tecnica è conosciuta come filtraggio “boxcar”. Durante il funzionamento, il software può commutare automaticamente fra due filtri a diversa lunghezza in base alle condizioni attuali. Nelle concentrazioni costanti o quasi costanti, il software, per default, calcola una media degli ultimi 42 campioni, o circa per 5.6 minuti. Questo fornisce delle letture regolari e stabili e media una quantità considerevole di rumore casuale per avere una lettura di concentrazione meno rumorosa. Se il filtro rileva cambiamenti rapidi nella concentrazione, il filtro riduce la media a soltanto 6 campioni o a circa 48 secondi per permettere una risposta più veloce dell'analizzatore. Due 184 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A condizioni devono essere ottenute simultaneamente perché il filtro commuti su lunghezza corta. In primo luogo, la concentrazione istantanea deve differire dalla media nel filtro lungo almeno di 50ppb. In secondo luogo, la concentrazione istantanea deve differire dalla media nel filtro lungo almeno del 10% della media nel filtro lungo. Figura 10-18: Schema del funzionamento base del software Se necessario, queste lunghezze del filtro “boxcar” possono essere cambiate fra 1 (nessuna media) e 1000 campioni ma con le variazioni corrispondenti nel tempo di salita e nel rapporto segnale-rumore. Il rumore del segnale aumenta di conseguenza quando è nel modo filtro adattativo, ma rimane all'interno delle specifiche di funzionamento di M200E definite da EPA fintanto che il formato del filtro rimane a 3 campioni o superiore. Per evitare la commutazione frequente fra i due formati filtro, l'analizzatore ha un ritardo di 120s prima di commutare al modo filtro adattativo, anche se le due condizioni di soglia non sono più verificate. 10.4.2. Calibrazione – slope e offset Oltre alla calibrazione hardware della scheda preamplificatore (sezione 11.6.5) nel collaudo di fabbrica, la calibrazione dell'analizzatore viene effettuata solitamente via software. Durante la calibrazione dello strumento (capitoli 7 e 8) l'operatore introduce con la tastiera del pannello frontale i valori previsti per la concentrazione span gas e fornisce allo strumento il gas campione di concentrazioni NOx e NO note. Le letture sono allora confrontate con i valori previsti ed il software calcola i valori per il nuovo slope e offset per entrambe le risposte di NOX e NO. Questi valori sono memorizzati e esati nella calcolo della concentrazione NO, NOx e NO2 del gas campione. Per default, il sistema iDAS memorizza le 200 regolazioni di calibrazione software per la documentazione, revisione e l’analisi dati. I valori di slope e offset dello strumento registrati durante l'ultima calibrazione possono essere osservati sul pannello frontale. NO SLOPE, NOX SLOPE, NO OFFS and NOX OFFS sono quattro dei parametri di test accessibili tramite i tasti <TST TST>. 10.4.3. Compensazione Temperature/Pressure (TPC) Il software consente una compensazione di alcune variazioni di temperatura e pressione critiche nella misura di concentrazione NOx e NO. Se la funzione TPC è abilitata (regolazione di default), l'analizzatore divide il valore del segnale in uscita a PMT (PMTDET) per un valore denominato TP_FACTOR. TP_FACTOR è calcolato secondo la seguente equazione. 185 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Dove A, B, C, D sono funzioni di guadagno. I quattro parametri usati per calcolare il TP_FACTOR sono: • RCELL TEMP: La temperatura della cella di reazione, misurata in K. • RCEL: La pressione del gas nel collettore del vuoto, misurata in-In-Hg-A. • SAMP: La pressione del gas campione prima che raggiunga la cella di reazione, misurata in-In-Hg-A. Questa è ~1 in-In-Hg-A più bassa della pressione atmosferica. • BOX TEMP: La temperatura all'interno del box dell’analizzatore misurata in K. E’ in genere circa 5 K più alta della temperatura ambiente. Il valore corrente di tutti e quattro queste misure è visualizzabile come TEST FUNCTION sul display del pannello frontale. Notare che, come RCEL TEMP, BOX TEMP e la pressione SAMP aumentano, il valore di TP_FACTOR aumenta e, quindi, il valore di PMTDET diminuisce. Per contro, se aumenta la pressione nella cella di reazione (RCEL) diminuisce TP_FACTOR e, quindi aumenta il valore di PMTDET. Queste regolazioni sono utili per neutralizzare i cambiamenti nelle concentrazioni causate da questi parametri. Ciascuno dei termini della equazione sopra è attenuato da una funzione guadagno con un valore numerico basato su un parametro guadagno predefinito (indicato sotto in CORSIVO MAIUSCOLO) normalizzato al valore corrente del parametro che è attenuato. Le funzioni guadagno A, B, C e D sono definite come: I parametri di guadagno predefiniti sono regolati in fabbrica e possono variare da analizzatore ad analizzatore. La sezione 6.5 descrive il metodo per abilitare/disabilitare la funzione TPC. 10.4.3.1. Compensazione efficienza Convertitore NO2 Col tempo, il molibdeno nel convertitore NO2 si ossida e perde la sua capacità originale di convertire NO2 in NO, con conseguente diminuzione dell’efficienza del convertitore (CE). Anche se si consiglia di sostituire il convertitore se il valore CE scende oltre 96%, il firmware dell’analizzatore consente di regolare deviazioni minime del CE da 1.000 e permette di riportare le concentrazioni reali di NO2 e NOx. L’efficienza è memorizzata nella memoria dello strumento come frazione decimale che è moltiplicata con le misurazioni di NOx e NO2 per calcolare le concentrazioni finali per ciascuno. Periodicamente, questo fattore di efficienza deve 186 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A essere misurato e - se è variato dalle misure precedenti – introdotto nella memoria dell’analizzatore (sezione 7.1.7). Notare che le applicazioni con EPA non permettono che un analizzatore sia fatto funzionare se l'efficienza è inferiore a 96% o superiore a 102%, anche se l'analizzatore consente di regolare per discrepanze maggiori. 10.4.4. Sistema di acquisizione dati interno (iDAS) Il sistema iDAS è progettato per implementare il sistema diagnostico preventivo che memorizza i dati di tendenza per consentire agli operatori di anticipare la richiesta di manutenzione dello strumento. Nella memoria non volatile possono essere memorizzate grandi quantità di dati che possono essere richiamati in formato testo normale per l’elaborazione successiva con i programmi comuni di analisi dati. Il sistema iDAS ha un'interfaccia utente costante fra tutti gli strumenti T-API della serie A e i E. Possono essere aggiunti allo strumento nuovi parametri dati ed eventi di trigger come necessario. La sezione 6.9.10 descrive dettagliatamente il sistema iDAS e la sua configurazione di default, il capitolo 9 mostra i parametri che possono essere usati per il sistema diagnostico preventivo. In funzione della frequenza di campionamento ed il numero di parametri dati, il sistema iDAS può memorizzare parecchi mesi di dati, che sono mantenuti anche quando lo strumento è spento. Tuttavia, se viene caricato un nuovo firmware o una nuova configurazione iDAS, si consiglia di recuperare prima i dati per evitare la loro perdita. Il sistema iDAS permette agli operatori di accedere ai dati attraverso il pannello frontale dello strumento o l'interfaccia remota. Quest’ultima può automaticamente ottenere i dati memorizzati per la loro elaborazione successiva. APICOM, un programma di controllo remoto facile da usare è il modo più conveniente per visualizzare, richiamare e memorizzare i dati di iDAS (sezione 6.11.5). 187 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A ANNOTAZIONI PER L’OPERATORE 188 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 11. RICERCA GUASTI E RIPARAZIONE Questa sezione contiene una varietà di metodi per identificare e risolvere i problemi di prestazione dell’analizzatore. NOTI i funzionamenti descritti in questo capitolo deve essere effettuato dai personali qualificati di manutenzione soltanto. AVVERTENZA. This section contains a variety of methods for identifying and solving performance problems with the analyzer. NOTA Le operazioni descritte in questo capitolo devono essere effettuate soltanto da personale qualificato di manutenzione. ATTENZIONE Rischio di scossa elettrica. Alcune operazioni devono essere effettuate con l'analizzatore aperto e funzionante. Fare attenzione ad evitare scosse elettriche e cariche elettrostatiche o danni meccanici dell'analizzatore. Non far cadere nell'analizzatore o non lasciare attrezzi dopo le procedure. Non accorciare o toccare collegamenti elettrici con attrezzi metallici mentre si opera all'interno dell'analizzatore. Usare il buonsenso quando si lavora all’interno di un analizzatore in funzione. 11.1. Ricerca guasti L'analizzatore è stato progettato in modo da potere essere velocemente analizzato, valutato e riparato. Durante il funzionamento, l'analizzatore effettua continuamente i test diagnostici e consente di valutare i suoi parametri operativi chiave senza disturbare le operazioni di monitoraggio. Un metodo sistematico per 'analisi guasti consiste generalmente dei cinque punti seguenti: • Annotare tutti i messaggi d'avvertimento ed intraprenda l'azione correttiva come necessaria. • Esaminare i valori di tutte le funzioni di TEST e confrontarle con i valori di fabbrica. • Annotare tutte le deviazioni importanti dai valori di fabbrica ed intraprendere l'azione correttiva. • Usare le indicazioni dei LED interni di stato dell’elettronica per determinare se i canali di comunicazione dell’elettronica stanno funzionando correttamente. Verificare che gli alimentatore in DC stanno funzionando correttamente controllando la tensione ai punti di test sulla scheda relè. Notare che il cablaggio di alimentazione in DC dell’analizzatore sono codificati in colori e questi colori coincidono con quelli dei punti di test corrispondenti sulla scheda relè. • Considerare prima di tutto una perdita! I dati del servizio assistenza indicano che la maggior parte di tutti i problemi riconducono a perdite nel sistema pneumatico dell'analizzatore (pompa esterna compresa), nella sorgente di zero air e span gas o nel sistema di alimentazione del gas campione. Controllare per problemi nel flusso gas quali i condotti gas interni/esterni bloccati o ostruiti, guarnizioni danneggiate, tubazioni perforate, diaframma pompa danneggiato, ecc. • Seguire le procedure definite in 3.5.4. per confermare che le parti vitali dell’analizzatore stanno funzionando (gruppi di alimentazione, CPU, scheda relè, tastiera, dispositivo di 189 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A raffreddamento PMT, ecc.). Vedi figura 3-2, figura 3-3 e figura 3-4 per la disposizione generale dei componenti e dei sotto insiemi all’internno dell’analizzatore. Vedere lo schema di interconnessione (documento 04504) e la lista cablaggio (documento 04496) in Appendice D. 11.1.1. Messaggi d’avvertimento I guasti più comuni e/o più serii provocheranno un messaggio d'avvertimento visualizzato sul pannello frontale. La Tabella A-2 in Appendice A-3 contiene un elenco dei messaggi d'avvertimento, con il loro significato ed azione correttiva suggerita. Occorre notare che l’intervento contemporaneo di più di due o tre messaggi d'avvertimento è spesso sintomo che un certo sottosistema fondamentale dell'analizzatore (gruppo di alimentazione, scheda relè, motherboard) è guasto piuttosto che un'indicazione di guasti specifici relativi agli avvertimenti. In questo caso, deve essere effettuata un'analisi combinata degli errori. L'analizzatore allerterà l'operatore che è attivo un messaggio di avvertimento visualizzando l’etichetta MSG e CLR sulla tastiera del pannello frontale e un messaggio di testo nella riga centrale superiore del display come riportato in questo esempio: L'analizzatore inoltre emetterà un messaggio alla porta seriale e provocherà il lampeggio del LED rosso FAULT sul pannello frontale. Per osservare o eliminare i messaggi d'avvertimento premere: Figura 11-1: Vista e cancellazione dei messaggi d’avvertimento 11.1.2. Diagnosi guasti con le Funzioni di Test Oltre ad essere utili come tool diagnostici preventivi, le funzioni di TEST, visibili dal pannello anteriore, possono essere usate per isolare ed identificare molti problemi operativi se unite con una comprensione completa della teoria del funzionamento dell’analizzatore (capitolo 10). Si consiglia di usare il programma controllo remoto APICOM per scaricare, rappresentare graficamente ed archiviare i dati di TEST per analisi e monitoraggio a lungo termine dei dati diagnostici (Sezione 6.11.5). 190 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A I range accettabili per queste funzioni di test sono elencati in Appendice A-3. I valori reali per queste funzioni di test al collaudo di fabbrica sono stati inoltre riportati nel foglio dei dati finali di convalida e di collaudo spedito con lo strumento. Valori fuori dai range accettabili indicano un guasto di uno o più sottosistema. Le funzioni con valori che sono entro i range accettabili ma che sono significativamente cambiati dalle misure registrate sul foglio dei dati di fabbrica possono anche indicare un guasto o un elemento su cui fare la manutenzione. Un foglio di rapporto del problema è stato inserito nell'appendice C (codice T-API 04503) per aiutare nella registrazione del valore di queste funzioni di test. La seguente tabella contiene alcune delle cause più comuni perché questi valori sono fuori range. Tabella 11-1: Funzioni di test – Possibili cause per valori fuori range Funzione di Test Guasto probabile NOx STB Concentrazioni instabili; perdite SAMPLE Fl Perdite; orifizio di flusso critico ostruito OZONE FL Perdite; orifizio di flusso critico ostruito PMT Calibrazione fuori; problema HVPS; mancanza flusso (perdite) NORM PMT AutoZero troppo alto AZERO Perdite; malfunzionamento valvola NONOx o AutoZero; cartuccio filtro aria O3 esaurita HVPS HVPS rotto; Calibrazione fuori; problemi al circuito della scheda preamplif. RCELL TEMP Malfunzionamento riscaldatore; comunicazione scheda relé (bus I2C); relé bruciato BOX TEMP Ambiente fuori dalla temperatura operativa; termistore rotto PMT TEMP Circuito di raffreddamento TEC rotto; comunicazione scheda relé (bus I2C); alimentatore 12 V IZS TEMP (opzione) Malfunzionamento riscaldatore; comunicazione scheda relé (bus I2C); relé bruciato MOLY TEMP Malfunzionamento riscaldatore; termocoppia interrotta o scollegata; comunicazione scheda relé (bus I2C); relé bruciato; configurazione errata della tensione AC RCEL (pressione) Perdite; malfunzionamento valvola; malfunzionamento pompa; orifizi di flusso ostruiti SAMP (pressione) Perdite; malfunzionamento valvola; malfunzionamento pompa; orifizi di flusso ostruiti; covrapressione dell’entrata campione; NOX SLOPE HVPS fuori range; calibrazione a basso livello (hardware) necessità di regolazione; concentrazione span gas errata; perdite NOX OFF Concentrazione span gas errata; calibrazione a basso livello fuori NO SLOPE HVPS fuori range; calibrazione a basso livello fuori; concentrazione span gas errata; perdite NO OFFS Concentrazione span gas errata; calibrazione a basso livello fuori Time of Day Deriva del clock interno; salta tra i fusi orari; ora legale? 11.1.3. Utilizzo della funzione Signal I/O per la diagnostica I parametri del segnale I/O che si trovano sotto il menu diagnostico (DIAG) unitamente con una comprensione completa della teoria di funzionamento dello strumento (capitolo 10) sono utili per l'analisi guasti in tre modi: • Il tecnico può osservare il livello del segnale grezzo e non elaborato degli input ed output critici dell’analizzatore. 191 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A • Tutte i componenti e funzioni che sono normalmente sotto controllo dello strumento possono essere cambiate manualmente. • I segnali in uscita analogica e digitale possono essere controllati manualmente. Questo consente di osservare sistematicamente l'effetto di queste funzioni sul funzionamento dell'analizzatore. La Figura 11-2 mostra un esempio di come usare il menu del segnale I/O per osservare la tensione grezza di un segnale in ingresso o per controllare lo stato di una tensione di uscita o di un segnale di controllo. Il parametro specifico varierà secondo la situazione. Figura 11-2: Passaggio tra le funzioni con Signal I/O 11.1.4. LED di stato All'interno dello strumento ci sono diversi diodi LED colorati per determinare se il bus I2C di comunicazione della CPU e la scheda relè stanno funzionando correttamente. 11.1.4.1. Indicatore di stato della Motherboard (Watchdog) Un LED rosso identificato con DS5 nella parte superiore della motherboard (figura 11-3), sulla destra della scheda CPU, lampeggia quando sulla CPU gira il programma principale. Dopo il ciclo iniziale, DS5 dovrebbe lampeggiare on/off a frequenza di un secondo. Se display del pannello anteriore sono visibili i caratteri ma DS5 non lampeggia significa che i file di programma sono corrotti. Contattare con il servizio assistenza perché può essere necessario recuperare il funzionamento dell'analizzatore. Se 30 - 60 secondi dopo un riavvio non lampeggia DS5 e nessun carattere appare sul display, può essere che il firmware sia corrotto o che la CPU sia difettosa. Se DS5 è fisso a ON o OFF, probabilmente la scheda CPU è bloccata e l'analizzatore non risponde (con il pannello frontale bloccato o spento). 192 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Figura 11-3: Indicatore di stato Watchdog sulla Motherboard 11.1.4.2. Indicatore di stato della CPU La scheda CPU contiene due LED rossi, il più basso è il timer del del circuito Watchdog . Questo LED è identificato con LED2 e lampeggia circa due volte al secondo (due volte più velocemente del LED della motherboard) quando funziona normalmente. Il LED1 sopra LED2 dovrebbe sempre essere acceso. Tuttavia, entrambe i LED della CPU indicano soltanto se la CPU è alimentata correttamente e funzionante in modo generale. Il LED più basso può continuare a lampeggiare anche se la CPU o il firmware sono bloccati. 11.1.4.3. LED di stato della scheda Relé Il LED di stato più importante sulla scheda relè è il LED rosso di Watchdog del bus I2C, identificato con D1, che indica lo stato di salute del bus di comunicazione di I2C. Questo LED è all’estrema sinistra della fila 1 di LED al centro della scheda relè gardando il lato componenti. Se D1 lampeggia, allora gli altri LED possono essere usati insieme con le funzioni I/O del menu DIAG per verificare la funzionalità dell’hardware commutando manualmente i dispositivi in On e Off e guardando il LED corrispondente andare On e Off. La Figura 11-4 illustra il layout della scheda relè con le due file di LED, la tabella 11-2 elenca le diverse funzioni del LED, e l'albero di menu sotto mostra come accedere al controllo manuale delle funzioni I/O. Notare che soltanto alcuni dei LED possono essere funzionali nel vostro modello di analizzatore; la disposizione della scheda relè è progettata per diverse funzionalità future e di riserva ed è inoltre comune a molti analizzatori della serie E. 193 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Figura 11-4: Layout della scheda Relé Per entrare nel modo Test signal I/O per controllare manualmente le funzioni di I/O quali valvole e riscaldatori, premerei i seguenti tasti mentre si osservano I LED sulla scheda relè quando si passa da una funzione all’altra. 194 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Tabella 11-2: LED di stato della scheda relé LED Colore Funzione Stato di guasto Guasti possibili Fila 1 di LED (centro della scheda) D1 rosso Circuito Watchdog; funzionamento bus I2C. Fisso a ON o OFF CPU guasta o bloccata; guasto di motherboard, tastiera, scheda relé; cablaggio tra mother-board, tastiera o scheda relé; alimentatore +5 V D2 giallo Relé 0 – risalcatore cella di rezione Fisso a ON o OFF Riscaldatore rotto, termistore rotto D3 giallo Relay 1 – riscaldatore converter NO2 Fisso a ON o OFF Riscaldatore rotto, termocoppia rotta D4 1 giallo Relay 2 – riscaldatore collettore Fisso a ON o OFF Riscaldatore rotto, termistore rotto D7 2 verde Valvola 0 – stato valvola zero/span Fisso a ON o OFF Valve rotta o bloccata, driver di valvola rotto D8 2 verde Valvola 1 - stato valvola sample/cal Fisso a ON o OFF Valve rotta o bloccata, driver di valvola rotto D9 verde Valvola 2 - stato valvola auto-zero Fisso a ON o OFF Valve rotta o bloccata, driver di valvola rotto D10 verde Valvola 3 - stato valvola NO/NOx Fisso a ON o OFF Valve rotta o bloccata, driver di valvola rotto Fila 2 di LED (in alto alla scheda) D5 giallo Relay 3 - IZS heater Fisso a ON o OFF Riscaldatore rotto, termistore rotto D6 giallo Relay 4 – (O2 sensor heater 200EH/EM) N/A N/A D11 verde Valvola 4 – riserva N/A N/A D12 verde Valvola 5 – riserva N/A N/A D13 verde Valvola 6 – riserva N/A N/A D14 verde Valvola 7 – riserva N/A N/A D15 verde driver Mosfet1/DC –N.U A N/A D16 verde driver Mosfet2/DC –N.U. N/A N/A 1 2 Solo in configurazioni speciali Attivo solo in strumenti con opzioni Z/S valve o IZS installate 11.2. Problemi nel flusso Gas M200E ha due percorsi principali di flusso, il flusso campione ed il flusso dell'aria di rifornimento dell'ozono. Con l’opzione della valvola zero/span o IZS installata, vi è un terzo (zero air) e quarto (span gas) percorso di flusso ma solo uno di questi è controllato dagli orifizi critici di flusso e non è visualizzato sul pannello frontale o memorizzato in iDAS. Gli schemi di flusso completi della configurazione standard e con le opzioni installate (appendice D, documento 04574) sono di aiuto nella ricerca dei problemi di flusso. In generale, i problemi di flusso possono essere divisi in tre categorie: • Il flusso è troppo alto • Flusso è maggiore di zero, ma è troppo basso e/o instabile • Il flusso è zero (flusso nullo) 195 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Durante la ricerca guasti per problemi di flusso, è essenziale confermare la portata reale senza contare sulla visualizzazione flusso dell’analizzatore. E’ essenziale l'uso di un flussimetro indipendente ed esterno per effettuare un controllo di flusso come descritto nella sezione 6.7.8. 11.2.1. Problemi di flusso nullo o basso 11.2.1.1. Il flusso campione è nullo o basso M200E non misura realmente il flusso campione ma piuttosto lo calcola da una pressione differenziale fra il collettore del campione e del vuoto. In caso di guasto di flusso, l'unità visualizzerà un SAMPLE FLOW WARNING sul display del pannello frontale e sui report rispettivi delle funzioni test XXXX anziché un valore”0”. Questo messaggio vale sia per una portata nulla che per un flusso che è fuori dal range standard (350-600 cm³/min). Fare riferimento alla sezione 0 per maggiori informazioni su flusso campione. Se l'analizzatore visualizza XXXX per il flusso campione, verificare che la pompa campione esterna sta funzionando e che sia configurata per la tensione AC adeguata. Considerando che M200E può internamente essere configurato per due regimi differenti di alimentazione (100120 V e 220-240 V, 50 o 60 Hz), la pompa esterna è fisicamente differente per ognuno dei tre regimi di alimentazione (100 V/50 Hz, 115 V/60 Hz e 230 V/50 Hz). Se la pompa non sta funzionando, utilizzare un voltmetro in AC per assicurarsi che la pompa è alimentata con la corrente alternata adeguata. Se la corrente alternata è fornita correttamente, ma la pompa non sta funzionando, sostituire la pompa. NOTA. Le pressioni del campione e di vuoto accennate in questo capitolo si riferiscono al funzionamento dell'analizzatore a livello del mare. I valori di pressione devono essere regolati per altitudini maggiori, poichè la pressione ambiente diminuisce da circa 1 in-In-Hg per variazioni di altitudine di 300 m./1000 ft. Se la pompa sta funzionando ma l'unità segnala un flusso gas XXXX, eseguire i seguenti tre passi: • Controllare per vedere se c'è flusso corrente di campione. Per fare ciò, scollegare il tubo campione dall’entrata Sample sul pannello posteriore dello strumento. Assicurarsi che l'unità è nel modo base SAMPLE. Porre un dito sopra l'ingresso e vedere se si ottiene un risucchio o, più correttamente, utilizzare un flussimetro per misurare il flusso reale. Se il flusso è adeguato intorno a 450-550 cm³/min, contattare con il servizio assistenza. Se vi è flusso nullo o flusso basso, proseguire con il passo successivo. • Controllare le pressioni. Controllare che la pressione del campione sia intorno a 28 inIn-Hg-A al livello del mare (regolare come necessario per altitudini maggiori, la pressione dovrebbe essere circa 1” sotto la pressione atmosferica ambiente) e che la pressione RCEL sia inferiore a 10 in-In-Hg-A. M200E calcolerà un flusso campione fino a circa 14 in-In-Hg-A di pressione RCEL ma una buona pompa dovrebbe fornire sempre meno di 10 in. • Se entrambe le pressioni sono le stesse ed intorno alla pressione atmosferica, la pompa non funziona o non è collegata correttamente. Lo strumento non ottiene nessun vuoto. • Se entrambe le pressioni sono quasi uguali e basse (probabilmente sotto 10 in-InHg-A, o ~20” sul campione e 15” sul vuoto), vi è una perdita traversale tra il percorso del flusso campione ed il vuoto, molto probabilmente lungo i percorsi di flusso dell'essiccatore Perma Pure. Vedere la ricerca guasti dell'essiccatore Perma Pure più avanti in questo capitolo. 196 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A • Se le pressioni del vuoto e del campione sono intorno ai loro valori nominali (28 e < 10 in-In-Hg-A-Un, rispettivamente) ed il flusso visualizzato è ancora XXXX, effettuare un controllo della perdita come descritto nella sezione 11.5.2. • Se il gas scorre nello strumento durante queste prove ma va a zero o è basso quando viene collegato allo zero air o span gas, il problema di flusso non è interno all'analizzatore ma probabilmente è causato dalla sorgente dei gas quali calibratori/generatori, serbatoi gas vuoti, valvole bloccate, regolatori e i condotti del gas. • Se nello strumento è installata un'opzione valvola zero/span o IZS, premere CALZ e CALS . Se il flusso campione aumenta, sospettare di una valvola Sample/Cal difettosa. • Se nessun di questi suggerimenti sono di aiuto, effettuare un controllo dettagliato delle perdite dell'analizzatore come descritto nella sezione 11.5.2. • 11.2.1.2. Flusso ozono nullo o basso Se vi è un flusso basso ozono nullo o (<50 cm³/min), lo strumento visualizza un messaggio OZONE FLOW WARNING sul pannello frontale e un valore fra 0,0 e 50 cm³/min per il flusso ozono reale misurato dal flussimetro di massa interno. In questo caso, effettuare i seguenti passi: • Controllare la portata reale attraverso l'essiccatore ozono, collegando l’uscita di un flussimetro esterno alla porta di entrata dell'essiccatore. Questa porta di entrata è all'interno dell'analizzatore all'estremità del filtro di plastica a particolato (sezione 9.3.2 per l'illustrazione). Se il flusso è nominale (circa 140 cm³/min da 80 cm³/min di flusso O3 e 60 cm³/min di flusso di sfogo), consultare il servizio assistenza poichè vi è un problema con il firmware o l'elettronica. • Se il flusso reale è basso o nullo, controllare se la pompa funziona correttamente. La pressione RCEL dovrebbe essere inferiore a 10 in-In-Hg-A al livello del mare. Se è superiore a 10”, ricondizionare la pompa (sezione 9.3.4). Controllare l'elenco delle parti di ricambio nell'appendice B su come ordinare i kit di ricondizionamento della pompa. • Controllare se il filtro a particolato è bloccato. Rimuovere brevemente il filtro a particolato per vedere se questo migliora il flusso. Fare attenzione nel maneggiare i raccordi dell'essiccatore Perma Pure - fare riferimento alla sezione 9.3.2 sulle istruzioni per maneggiare adeguatamente. Se il filtro è bloccato, sostituirlo con uno nuovo. Se togliere questo filtro non risolve il problema, proseguire con il passo successivo. Non lasciare l'essiccatore Perma Pure senza filtro per più di alcuni secondi per evitare di introdurre della polvere che potrebbe ridurre le prestazioni dell'essiccatore. • Una perdita fra il flussimetro e la cella di reazione (dove è posto l'orifizio critico di determinazione flusso) può causare un flusso basso (il sistema scarica in aria ambiente attraverso una perdita dopo il contatore). Controllare per vedere se ci sono perdite come descritto nella sezione 11.5.1. Riparare il raccordo, la linea o la valvola che perde e riverificare. • La causa più probabile per flusso ozono nullo o basso è un orifizio critico di flusso bloccato o un filtro sinterizzato all'interno del complesso dell'orifizio. L'orifizio che regola il flusso ozono è situato sulla cella di reazione. Controllare il flusso ozono reale staccando il tubo dalla cella di reazione e misurando il flusso che entra nella cella . Se questo flusso è corretto (~80 cm³/min), l'orifizio funziona correttamente. Se questo flusso è basso, sostituire o pulire l'orifizio. Il gruppo di supporto dell'orifizio permette un rapido e facile rimontaggio dell'orifizio, fare riferimento alla sezione 9.3.10 su come eseguire questa operazione. L'appendice B riporta un kit di ricambio per un gruppo orifizio completo in modo da avere un rimontaggio rapido con tempo di inutilizzo minimo dello strumento. L'orifizio bloccato può essere poi pulito mentre lo strumento sta funzionando con la sostituzione. 197 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 11.2.2. Flusso elevato Flussi significativamente superiori al range ammesso (in genere ±10-11% del flusso nominale) non devono esserci in M200E a meno che non venga fornito alle porte di entrata un gas campione, zero air o span gas pressurizzato. Accertarsi che vi sia uno sfogo per l’eccesso di pressione e flusso subito prima delle porte di entrata dell'analizzatore. Quando si fornisce il campione, air zero o span gas a pressione ambiente, un flusso elevato indicherebbe che uno o più orifizi di flusso critici sono fisicamente rotti (caso molto improbabile), permettendo un flusso maggiore del nominale, o che è stato sostituito con un orifizio con caratteristiche errate. Se i flussi sono entro un valore superiore di 15% rispetto al normale, si consiglia di ricalibrare il flusso in modo elettronico seguendo la procedura della sezione 6.7.8 seguita da una revisione regolare di questi flussi nel tempo per vedere se la nuova impostazione è correttamente mantenuta. 11.2.3. Flusso campione nullo o basso con l'analizzatore che indica flusso corretto Notare che l'analizzatore M200E può segnalare una portata corretta anche se vi è un flusso campione nullo o basso attraverso la cella di reazione. Su M200E, Il flusso campione è calcolato soltanto dalla pressione del campione e la condizione di flusso critico è verificata dalla differenza fra pressione campione e pressione del vuoto. Se l'orifizio di flusso critico è parzialmente o completamente bloccato, sia le pressioni di vuoto che del campione sono ancora entro i loro range nominali (la pompa continua a pompare, l'orificio del campione è aperto all'atmosfera), ma non vi è flusso attraverso la cella di reazione. Anche se nella maggior parte dei casi la misura del flusso reale è il metodo migliore, questo difetto può anche essere diagnosticato valutando i due valori di pressione. Poiché non vi è più nessun flusso, la pressione del campione dovrebbe essere uguale alla pressione ambiente, cioè circa 1 in-In-Hg-A superiore alla pressione del campione nel funzionamento normale. La pressione nelle celle di reazione, d'altra parte, è significativamente più bassa che nel funzionamento normale, perché la pompa non deve più rimuovere 500 cm³/min di gas campione ed evacua molto meglio la cella di reazione. Questi due indicatori, unitamente all’indicazione di un flusso reale nullo o basso, indicano un orifizio di campione bloccato. M200E monta un nuovo supporto orifizio, che può essere sostituito facilmente sia con gli orifizi di flusso campione che di ozono; fare riferimento alla sezione 9.3.10 su come sostituire gli orifizi campione e l’appendice B per i codici di questi gruppi. Inoltre, il monitoraggio regolare delle pressioni e dei flussi potrà rivelare questi problemi, poiché le pressioni cambierebbero lentamente o improvvisamente rispetto ai loro valori medi nominali. Si consiglia di rivedere tutti i dati di test una volta alla settimana e di fare un'analisi esauriente dei dati di test e dei valori di concentrazione una volta al mese, prestando particolare attenzione ai cambiamenti improvvisi o graduali in tutti i parametri che si suppone debbano rimanere costanti, quali sono le velocità di flusso. 198 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 11.3. Problemi di Calibrazione 11.3.1. Concentrazioni Negative I valori negativi di concentrazione possono essere causati da parecchi motivi: • Un segnale leggermente negativo è normale quando l'analizzatore sta funzionando con lo zero gas ed il segnale si muove attorno al punto zero di calibrazione. Questo è provocato dal rumore dello zero dell’analizzatore e può causare che le concentrazioni riportate siano negative per alcuni secondi sotto -20 ppb, ma dovrebbe alternarsi a caso con valori simili positivi. M200E dispone della funzione incorporata di Auto-zero che dovrebbe gestire queste deviazioni da zero portandole ad un valore residuo piccolo e negativo. Se persistono valori negativi elevati, controllare se la funzione Auto-zero fosse stata erroneamente disabilitata usando le variabili da remoto dell'appendice A-2. In questo caso, la sensibilità dell'analizzatore può spostarsi verso il negativo. • Un degrado del filtro Auto-zero può anche causare concentrazioni negative. Se durante il ciclo di AutoZero fosse rilevato un valore breve ed elevato di rumore, questo avrà come effetto una alterazione del valore del filtro Auto-zero. Poichè il valore del filtro Auto-zero viene sottratto dalla risposta PMT corrente, si avrà una lettura negativa di concentrazione. Alte letture di AutoZero possono essere causate da: • una perdita o un blocco della valvola di AutoZero (sostituire la valvola). • un guasto nel preamplificatore che porta ad avere una tensione sul pin dell’uscita PMT durante il ciclo di AutoZero (sostituire il preamplificatore). • una contaminazione delle celle di reazione con conseguente elevate letture PMT del background (> 40 mV) (pulire la cella di reazione). • un circuito di controllo temperatura PMT rotto, con conseguente offset di zero elevato (riparare il dispositivo di raffreddamento PMT difettoso). Dopo aver determinato la causa dell’elevata lettura del filtro Auto-zero, occorrono 15 minuti affinché il filtro si pulisca. • prodotto chimico esaurito nella cartuccia dello scrubber di ozono (sezione 9.3.3). • Una cattiva calibrazione è la spiegazione più probabile per valori negativi di concentrazione. Se lo zero air conteneva un certa quantità di gas NO o NO2 (zero air contaminato o scrubber su zero air deteriorato) e l'analizzatore è stato calibrato a quella concentrazione come ”zero”, l'analizzatore può segnalare valori negativi quando effettua la misura con aria che contiene poco NOx o per niente. Lo stesso problema accade se l'analizzatore fosse calibrato a zero usando dello zero gas contaminato con aria ambiente o span gas (perdite tra le porte o perdite nel condotto di alimentazione o l’operatore non ha atteso abbastanza a lungo prima di alimentare i sistemi pneumatici). • Se le funzioni di test dell’offset per NO (NO OFFS) o NOX (NOX OFFS) danno risposte maggiori di 150 mV, significa una contaminazione delle celle di reazione. Pulire la cella di reazione come indicato in 9.3.9. 11.3.2. Nessuna risposta Lo strumento non mostra alcuna risposta (valore su display vicino a zero) anche se il gas campione viene fornito correttamente e lo strumento sembra funzionare correttamente. • Controllare se il generatore ozono è acceso. Solitamente, l'analizzatore emette un avvertimento ogni volta che il generatore ozono viene spento. Andare SETUP-MOREDIAG-ENTR, quindi scorrere fino a OZONE GEN OVERRIDE e vedere se è a ON. Se è a OFF, metterlo a ON e quindi uscire dal menu DIAG. Se dopo questo, il flusso ozono 199 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A è corretto, l'analizzatore dovrebbe essere alimentato correttamente con ozono a meno che il generatore non sia rotto. Una descrizione più dettagliata dei controlli sul sottosistema generatore ozono è alla sezione 11.5. • Verificare la mancanza di risposta alimentando con span gas NO o NO2 a circa 80% del valore di range all'analizzatore. • Verificare le portate del flusso campione e ozono per vedere se i valori sono adeguati. • Controllare per vedere se ci sono cavi staccati dal modulo sensore. • Effettuare un test elettrico con la procedura ELECTRICAL TEST nel menu del sistema diagnostico, vedi sezione 6.7.6. Se questo test produce una lettura di concentrazione, il percorso del segnale elettronico dell’analizzatore è corretto. • Effettuare un test ottico seguendo la procedura OPTIC TEST nel menu del sistema diagnostico, vedi sezione 6.7.5. Se da questo test risulta un segnale di concentrazione, allora il sensore PMT ed il percorso del segnale elettronico stanno funzionando correttamente. Se M200E passa sia ETEST che OTEST, lo strumento è in grado di rilevare la luce e di elaborare il segnale per produrre una lettura. Di conseguenza, il problema deve essere nell'aria compressa o nel generatore di ozono. • Se il segnale NO2 è zero mentre il segnale NO è corretto, controllare la valvola di NO/NOx ed il convertitore NO2 per vedere se il funzionamento è corretto. 11.3.3. Zero e flusso instabili Le perdite in M200E o nei sistemi esterni di alimentazione gas e vuoto sono la causa più comune di letture instabili e non ripetibili della concentrazione. • Verificare se ci sono perdite nei sistemi pneumatici come descritto nella sezione 11.5.1. Analizzare gli elementi pneumatici nel sistema di alimentazione gas esterni a M200E quali un cambio nella sorgente air zero (aria ambiente che entra nella linea zero air o uno scrubber di air zero danneggiato) o un cambiamento nella concentrazione di span gas dovuto a zero air o aria ambiente che entra nel condotto di span gas. • Una volta che lo strumento ha superato la verifica di perdita, eseguire un controllo di flusso (questo capitolo) per assicurarsi che lo strumento sia alimentato con sufficiente aria campione e ozono. • Verificare che la pressione del campione, temperatura del campione e le letture di flusso campione sono corrette e costanti. • Verificare che l'elemento filtrante del campione sia pulito e che non debba essere sostituito. 11.3.4. Impossibilità di eseguire lo Span – Mancanza del tasto SPAN In generale, M200E non visualizzerà determinate possibilità di selezione a tastiera ogni volta che il valore reale di un parametro è all'esterno del range previsto per quel parametro. Se il menu calibrazione non mostra un tasto SPAN quando si effettua una calibrazione SPAN, la concentrazione reale sarà fuori del range di concentrazione previsto nello span gas, e questo può essere per diversi motivi. • Verificare che la concentrazione prevista sia regolata correttamente alla concentrazione reale di span gas nel sub-menu CONC. • Verificare che la sorgente span gas di NOx sia esatta. Per fare ciò, paragonare la sorgente con un altro analizzatore calibrato, o avere la sorgente NOx verificata da un fotometro misurabile indipendente. 200 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A • Verificare se ci sono perdite nei sistemi pneumatici come descritto nella sezione 11.5.2. Le perdite possono diluire lo span gas e, quindi, la concentrazione che l'analizzatore misura può essere inferiore a quella prevista e definita nel sub-menu CONC. • Se la calibrazione hardware a basso livello è si è spostata (risposta PMT cambiata) o è stata erroneamente alterata dall’operatore, può essere necessaria una calibrazione a basso livello per ottenere il ritorno dell'analizzatore entro il suo range adeguato di valori previsti. Un indicatore possibile per questo intervento è rappresentato un valore di slope o di offset esterno al range permesso (0,7-1.3 per lo slope, -20 - 150 per l’offset). Vedi sezione 11.6.5 su come effettuare una calibrazione hardware a basso livello. 11.3.5. Impossibilità di eseguire lo Zero - Mancanza del tasto ZERO In generale, M200E non visualizzerà determinate possibilità di selezione a tastiera ogni volta che il valore reale di un parametro è all'esterno del range previsto per quel parametro. Se il menu di calibrazione non mostra un tasto ZERO quando si effettua una calibrazione Zero, la concentrazione reale nel gas sarà significativamente differente dal punto zero reale (rispetto all'ultima calibrazione), e questo può essere per diversi motivi. • Verificare che vi sia una buona sorgente zero air. Se è installata l'opzione IZS, confrontare la lettura di zero dalla sorgente air zero di IZS con una sorgente air zero che usa aria esente da NOz. Controllare la prestazione di ogni scrubber di air zero. Potrebbero avere bisogno di essere sostituiti (sezione 9.3.7). • Controllare che non ci sia aria ambiente che entra nella linea zero air. Verificare se ci sono perdite nei sistemi pneumatici come descritto nella sezione 11.5. 11.3.6. Risposta non lineare M200E è stato calibrato in fabbrica ad un livello elevato di NO e dovrebbe essere lineare in tutta la scala entro 1%. Le cause comuni di non linearità sono: • Perdite nel sistema pneumatico. Le perdite possono aggiungere una costante di aria ambiente, zero air o span gas al flusso gas del campione corrente, che può portare a variazione nelle concentrazioni mentre viene effettuata la prova di linearità. Verificare se ci sono perdite come descritto nella sezione 11.5. • Il dispositivo di calibrazione è in errore. Controllare le portate e le concentrazioni, specialmente quando si usano concentrazioni basse. Se è utilizzato un calibratore di flusso a massa ed il flusso è inferiore del 10% del flusso a fondo scala su un regolatore di flusso, può essere necessario acquistare dei campioni a concentrazione più bassa. • I gas standard possono avere etichette errate per quanto riguarda tipo o concentrazione. Le concentrazioni riportate possono essere al di fuori della tolleranza certificata. • Il sistema di alimentazione del campione può essere contaminato. Verificare se c'è dello sporco nei condotti del campione o nella cella di reazione. • La sorgente del gas di calibrazione può essere contaminata (la presenza di NO2 nel gas NO è abbastanza comune). • L'aria di diluzione contiene span gas o campione. • Concentrazione ozono troppo basso a causa di aria umida nel generatore. Il sistema generatore deve essere pulito ed asciugato con aria di alimentazione asciutta. Controllare l'essiccatore Perma Pure per vedere se ci sono perdite. Questo influisce principalmente la linearità all'estremità inferiore. 201 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A • Il flusso ozono può essere contaminato con impurità. Un prodotto chimico esaurito del filtro ozono lascerà passare nella cella di reazione i residui quali i derivati di ammoniaca e HNO3. Controllare il contenuto della cartuccia del filtro ozono e sostituire se necessario. Questo influisce anche la linearità maggiormente a basso livello. • L’entrata campione può essere contaminata con lo scarico di NOx da questo o da altri analizzatori. Verificare il corretto sfogo dello scarico della pompa. • L’eccesso di span gas non è correttamente scaricato e genera una contro-pressione sulla porta di ingresso campione. Inoltre, se lo span gas non è scaricato affatto e non si fornisce abbastanza gas campione, l'analizzatore può evacuare la linea del campione. Assicurarsi di generare e scaricare correttamente lo span gas in eccesso. • Diffusione di ossigeno nelle tubazioni in Teflon molto lunghe. Il PTFE o i materiali relativi possono agire come dispositivi di permeazione. Infatti, la membrana permeabile dei tubi di permeazione NO2 è fatta di PTFE. Se si usano condotti di alimentazione molto lunghi (> 1 m) fra span gas ad alta concentrazione ed il sistema di diluzione, l’ossigeno dall’aria ambiente può diffondersi nella linea e reagire senza con NO per formare NO2. Questa reazione dipende dalla concentrazione NO ed accelerare con l'aumentare della concentrazione NO, quindi, influire sulla linearità soltanto a livelli di NO elevati. L’utilizzo di acciaio inossidabile per linee lunghe di alimentazione dello span gas evita questo problema. 11.3.7. Discrepanza fra uscita analogica e display Se la concentrazione riportata attraverso le uscite analogiche non coincide con il valore riportato sul pannello frontale , può essere necessario ricalibrare le uscite analogiche. Ciò diventa più probabile quando si usa una concentrazione bassa o un range basso di uscita analogica. Le uscite analogiche che funzionano a 0,1 V a fondo scala dovrebbero essere calibrate sempre manualmente. Vedi sezione 6.7.3 per una descrizione dettagliata di questa procedura. 11.3.8. Discrepanza fra NO e pendenze di NOx Se gli slope per NO e NOx sono significativamente differenti dopo la calibrazione software (più di 1%), considerare i seguenti due problemi. • Impurità di NO2 nel gas di calibrazione NO. I gas NO mostrano spesso presenza di NO2 dell'ordine di 1-2% del valore di NO. Ciò causerà delle differenze negli slope di calibrazione. Se è nota l'impurità di NO2 in NO, può essere tenuta in conto facilmente regolando i valori previsti per NO e NO2 a valori differenti, per esempio, 448 ppb NO e 450 ppb NOx. Questo problema è peggiore se il gas NO è conservato in una bombola con aria in equilibrio anziché gas azoto in equilibrio o grandi quantità di ossido d'azoto (NO). L'ossigeno nell'aria reagisce lentamente con NO per passare a NO2 e aumenta col tempo. • Le concentrazioni di NO e NOx previste nel menu di calibrazione sono regolate a valori differenti. Se è usato un gas con NO puro al 100%, questo causa una polarizzazione. Vedi sezione 7.2.2 su come regolare i valori di concentrazione previsti. • Il parametro di efficienza del convertitore è stato regolato ad un valore differente da 1.000 anche se l'efficienza di conversione è 1.0. L'efficienza reale di conversione deve coincidere con il parametro impostato nel menu CAL. Vedi sezione 7.1.7 per maggiori informazioni su questa caratteristica. Una calibrazione dello strumento con l'opzione IZS (e concentrazioni previste regolate allo stesso valore) porteranno sempre a slope identici per NO e NOx, poiché lo strumento misura soltanto NOx e presuppone che NO sia lo stesso (con NO2 che è zero). 202 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 11.4. Altri problemi di prestazione I problemi dinamici (cioè problemi che si manifestano soltanto quando l'analizzatore sta monitorando il gas campione) possono essere più difficili e richiedere più tempo per isolarli e risolvere. La seguente sezione fornisce un elenco dettagliato dei problemi dinamici più comuni con i controlli di ricerca guasti consigliati e le azioni correttive. 11.4.1. Rumore eccessivo Livelli di rumore eccessivi nel funzionamento normale indicano solitamente perdite nell’alimentazione del campione o nell'analizzatore stesso. Assicurarsi che non vi siano perdite nell’alimentazione dello span gas o del campione ed effettuare un controllo dettagliato di perdite come descritto in precedenza. Un'altra possibilità di rumore eccessivo del segnale può essere la scheda preamplificatore, HVPS e/o il rivelatore PMT stesso. Contattare la fabbrica per la ricerca guasti su questi componenti. 11.4.2. Risposta lenta Se l'analizzatore inizia a rispondere in modo troppo lento a qualunque cambiamenti nel campione, zero o span gas, verificare: • Filtro campione o linee campione sporche o ostruite. • Linea di entrata campione troppo lunga. • Valvola di sfogo NO/NOx. Effettuare un controllo della perdita. • Orifizi di flusso critici sporchi o ostruiti. Verificare flussi, pressioni e, se necessario, sostituire gli orifizi (sezione 9.3.10). • Materiali errati in contatto con il campione - usare soltanto vetro, acciaio inossidabile o materiali in Teflon. I materiali porosi, in particolare, causeranno effetti di memoria e cambiamenti lenti nella risposta. • Cella di reazione sporca. Pulire la cella di reazione. • Tempo insufficiente concesso per l'eliminazione dell’ostruzione nelle linee a monte dell'analizzatore. Attendere fino a che la stabilità non sia bassa. • Tempo insufficiente ammesso per NO o la sorgente del gas di calibrazione NO2 diventare stabile. Attenda fino a che la stabilità non sia bassa. • La temperatura del convertitore NO2 troppo bassa. Verificare se c'è la temperatura adeguata. 11.4.3. Messaggi di avvertimenti in Auto-zero Gli avvertimenti in Auto-zero intervengono se il segnale misurato durante il ciclo di Auto-zero è più basso di 20 mV o superiore a 200 mV. L'avvertimento in Auto-zero visualizza il valore della lettura di Auto-zero al momento dell'avvertimento. • Se questo valore è superiore a 150 mV, controllare che la valvola di Auto-zero stia funzionando correttamente. Per fare questo, usare le funzioni SIGNAL I/O nel menu DIAG per commutate On/Off la valvola. Ascoltare se la valvola sta commutando, vedere se il LED rispettivo sulla scheda relé sta indicando funzionalità. Scorrere le funzioni di test fino a visualizzare PMT ed osservare il cambiamento di valore di PMT fra i due stati della valvola. 203 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A • Se la valvola sta funzionando correttamente, si dovrebbe sentirla commutare (una volta al minuto nel funzionamento normale o quando attivata manualmente dal menu SIGNAL I/O), il valore PMT dovrebbe derivare dalla lettura di span gas (per esempio, 800-900 mV a 400 ppb NO) ed essere inferiore a 150 mV, ed il LED sulla scheda relé dovrebbe accendersi quando la valvola è attivata. Se il valore PMT cade significativamente ma non inferiore 150 mV, probabilmente la valvola sta perdendo dalle sue porte. In questo caso, sostituire la valvola. Se il valore PMT non cambia affatto, probabilmente la valvola non sta commutando affatto. Controllare l’alimentatore della valvola (il 12 V alla valvola dovrebbe esserci o meno quando si misura con un voltmetro). • Notare che basta soltanto una piccola perdita attraverso le porte della valvola per visualizzare valori eccessivi di Auto-zero quando si alimenta con alte concentrazioni di span gas. • Un altro motivo per alti (anche se non necessariamente fuori range) valori di AutoZero potrebbe essere la cartuccia del filtro aria di ozono, se il suo contenuto si è esaurito e deve essere sostituito. Questa cartuccia (figura 3-2) filtra i prodotti chimici che possono causare la chemiluminescenza e, se saturati, questi prodotti chimici possono attraversare la cella di reazione, causando un valore erroneoamente alto di AutoZero (rumore di fondo). • Una cella di reazione sporca può causare alti valori di AutoZero. Pulire la cella di reazione come in sezione 9.3.9. • Infine, un alto valore di tensione HVPS può causare rumore di fondo eccessivo e un alto valore di AZero. Il valore di HVPS cambia da analizzatore ad analizzatore ed potrebbe riportare valori nominali fra 450 e 800 V. Verificare la calibrazione hardware a basso livello della scheda preamplificatore e, se necessario, ricalibrare esattamente come descritto in 11.6.5 per ridurre al minimo HVPS. 204 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 11.5. Verifica dei Sottosistemi Le sezioni precedenti di questo manuale hanno presentato una varietà di metodi per identificare le sorgenti possibili di guasti o i problemi di prestazione all'interno dell'analizzatore. Nella maggior parte dei casi è stato incluso un elenco delle cause possibili e, in alcuni casi, le soluzioni rapide o almeno un puntatore alle sezioni opportune che le descrivono. Questa sezione tratta come individuare se un determinato componente o sottosistema è realmente la causa del problema. 11.5.1. Semplice controllo delle perdite di vuoto e della pompa Le perdite sono la causa più comune di disfunzioni dell'analizzatore; Questa sezione presenta un controllo semplice delle perdite, mentre la sezione 11.5.2 dettaglia una procedura più completa. Il metodo descritto qui è facile e veloce, e rileva, senza individuare, la maggior parte delle perdite. Inoltre verifica lo stato della pompa del campione. • Accendere l'analizzatore e lasciare almeno 30 minuti perché i flussi si stabilizzino. • Tappare il foro di ingresso campione (il tappo deve essere stretta a chiave). • Dopo diversi minuti, quando le pressioni si sono stabilizzate, annotare le letture SAMP (pressione del campione) e RCEL (pressione del vuoto). • Se entrambe le letture sono uguali entro il 10% e inferiori a 10 in-In-Hg-A, nello strumento non vi sono grandi perdite. Sono possibili comunque delle perdite secondarie. • Se entrambe le letture sono < 10 in-In-Hg-A, la pompa è in buone condizioni. Una pompa nuova genererà un valore di pressione di circa 4 in-In-Hg-A (al livello del mare). 11.5.2. Controllo dettagliato della perdite di pressione Se una perdita non può essere individuata con la procedura precedente, utilizzare un rivelatore perdite come il disposito T-API codice 01960, contenente una piccola pompa, valvola di arresto e manometro per generare sia sovrappressione che vuoto. In alternativa può essere usato un serbatoio di gas pressurizzato, con il regolatore a due fasi regolato a < 15 psi, una valvola di arresto e manometro. ATTENZIONE. Dopo aver bagnati i raccordi con una soluzione di sapone con un sistema in pressione, non applicare o non riapplicare il vuoto poichè questo provocherà il risucchio della soluzione di sapone nello strumento e conseguente contaminazione delle superfici interne. Non superare 15 psi quando si manda in pressione il sistema. • Spegnere lo strumento e rimuovere la copertura dello strumento. • Installare un rivelatore perdite o un serbatoio gas (aria o azoto compressa e senza olio) come descritto precedentemente all’entrata campione sul pannello posteriore. • Scollegare la tubazione della pompa all’esterno del pannello posteriore e tappare l'orificio della pompa. Se sono installate le valvole di zero/span o IZS, scollegare la tubazione dalle porte zero e span gas e tapparle (figura 3-3). Tappare il filtro a particolato DFU sull'essiccatore Perma Pure (figura 9-2). • Applicare pressione allo strumento con il rivelatore perdite o serbatoio gas, lasciando abbastanza tempo per pressurizzare completamente lo strumento attraverso l'orifizio di flusso critico. Controllare ogni collegamento di tubo (raccordi, fascette stringitubo) con la soluzione di sapone, cercando anche piccole bolle. Una volta che i raccordi sono stati 205 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A bagnati con la soluzione di sapone, non riapplicare il vuoto poichè porterà la soluzione di sapone nello strumento e lo contaminerà. Non eccedere i 15 psi di pressione. • Se lo strumento contiene l'opzione zero/span valve, le porte normalmente chiuse su ogni valvola devono anche essere controllati singolarmente. Collegare il rivelatore perdite alle porte normalmente chiuse e controllare con la soluzione di sapone. • Se l'analizzatore è dotato di un'opzione IZS collegare il rivelatore perdite all'ingresso di aria asciutta e controllare con la soluzione di sapone. • Una volta che la perdita è stata individuata e riparata, la caduta della pressione indicata dovrebbe essere inferiore a 1 in-In-Hg-A (0,4 psi ) in 5 minuti dopo che la pressione è stata spenta. • Pulire le superfici dalla soluzione di sapone, ricollegare le linee della pompa e del campione e rimettere la copertura dello strumento. Riavviare l'analizzatore. 11.5.3. Esecuzione del controllo del flusso campione ATTENZIONE Usare un flussimetro calibrato separato in grado di misurare flussi fra 0 e 1000 cm³/min per misurare la portata del gas all’interno dell'analizzatore. Non usare la misurazione flusso interna riportata sul pannello frontale dello strumento. Questo valore è soltanto calcolato e non misurato. I controlli del flusso campione sono utili per controllare il flusso reale dello strumento, poichè il display del pannello frontale mostra soltanto un valore calcolato. Una diminuzione del flusso reale del campione può essere una indicazione di percorsi pneumatici che lentamente si bloccano, più probabilmente orifizi di flusso critici o filtri sinterizzati. Per effettuare un controllo del flusso campione: • Scollegare la tubazione di entrata campione dalla porta SAMPLE del pannello posteriore come appare figura 3-3. • Collegare la porta di uscita di un flussimetro alla porta di entrata del campione sul pannello posteriore. Accertarsi che l'ingresso al flussimetro sia alla pressione atmosferica. • Il flusso campione misurato con il flussimetro esterno dovrebbe essere un 500 cm³/min ± 10%. Se è installato un essiccatore combinato di aria sample/ozone Perma Pure (apparato opzionale), il flusso sarà 640 cm³/min ± 10% (500 cm³/min per il campione e 80 cm³/min per l'aria di rifornimento del generatore ozono e 60 cm³/min per il flusso di sfogo). • Flussi bassi indicano il bloccaggio in qualche punto del percorso pneumatico. 11.5.4. Configurazione dell’alimentazione in AC M200E può essere configurato facilmente per due regimi di alimentazione di rete, 100-120 V e 220-240 V a 50 o 60 Hertz. L'analizzatore è configurato correttamente con la rete se la spina del cambiatensione è configurata correttamente. Vedi figura 3-1 e figura 11-4 per la posizione di questa spina. La spina per 100-120 V dovrebbe avere fili a ponticello bianchi, la spina per 220-240 V dovrebbe avere fili a ponticello blu. Notare che un analizzatore configurato per 230 V si accenderà ancora con 115 V (e viceversa), ma i riscaldatori possono bruciare o non riscaldare abbastanza velocemente. Internamente, diversi LED dovrebbero accendersi non appena acceso lo strumento. Se si sospetta una configurazione errata di alimentazione, verificare se c'è tensione e frequenza corretta all’entrata sul pannello posteriore. 206 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Si ricorda che l'analizzatore verrà severamente danneggiato se configurato 100-120 V ma alimentato a 220-240 V. Non scavalcare mai l'interruttore di alimentazione o l'interruttore automatico. 11.5.5. Alimentatori in DC Una volta determinato che l’alimentazione da rete dell’analizzatore è corretta, ma l'unità ancora non funziona, ci può essere un problema con uno degli alimentatori switching dello strumento che convertono la corrente alternata a 5 e ±15 V (PS1) o in continua a +12 V (PS2). Per aiutare nella ricerca guasti relativi all’alimentazione, i collegamenti utilizzati per collegare le varie schede a circuito stampato e componenti alimentati in DC e i punti di test collegati sulla scheda relé seguono uno schema di codificazione a colori come definito in tabella 11-3. Tabella 11-3: Punti di Test in DC e codice a colori del cablaggio Nome Test Point# Colore Definizione DGND 1 Nero - Digitale terra +5V 2 Rosso AGND 3 Verde - Analogica +15V 4 Blu -15V 5 Giallo +12R 6 Viola +12V 7 Arancione terra Ritorno 12 V (terra) Utilizzare un voltmetro per verificare che le tensioni di CC siano corrette come in tabella 11-5. Può essere usato un oscilloscopio messo in modo AC e con banda limitata per valutare se gli alimentatori sono eccessivamente rumorosi (>100 mV picco-picco). Tabella 11-4: Tensione DC accettabile Modulo Tensione Verifica ai punti di testi della scheda relé da TP Nome V Min V Max a TP # Nome # +5 2+ 4.80 + 5.25 PS1 +5 DGND 1 PS1 +15 AGND 3 +15 4+ 13.5 + 16.0 PS1 -15 AGND 3 -15V 5- 14.0 - 16.0 PS1 AGND AGND 3 DGND 1 -0.05 + 0.05 PS1 Chassis DGND 1 Chassis N/A - 0.05 +0.05 PS2 +12 + 12V Ret 6 +12V 7+ 11.8 + 12.5 PS2 DGND + 12V Ret 6 DGND 1 -0.05 + 0.05 207 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 11.5.6. Bus I2C Il funzionamento del bus I2C può essere verificato osservando il comportamento del LED D1 sulla scheda relé insieme con le prestazioni a display del pannello frontale . Supponendo che gli alimentatore in DC stanno funzionando correttamente ed i collegamenti a partire dalla motherboard alla tastiera come pure dalla tastiera alla scheda relé sia OK, il bus di I2C sta funzionando correttamente se: • D1 sulla scheda relé lampeggia o. • D1 non lampeggia ma premendo un tasto del pannello frontale si ha un cambio sul display. Se il display è bloccato o se l'analizzatore non sta caricando il sistema, il bus di I2C può esserne la causa. Contattare il servizio assistenza se vi sospetto di un problema con il bus I2C. 11.5.7. Interfaccia Tastiera/Display La tastiera del pannello frontale, il display e la scheda di interfaccia tastiera/display possono essere verificate osservando il funzionamento del display quando si accende lo strumento e quando si preme un tasto sul pannello frontale . Supponendo che non ci sono problemi di collegamenti e che gli alimentatori in DC stanno funzionando correttamente: • Il display sta funzionando correttamente se all’inizio, è visibile un carattere” -” nell’angolo superiore a sinistra del display. • Se non vi è il carattere” -” sul display all’inizio ma il LED D1 sulla scheda relé lampeggia, il circuito di di interfaccia tastiera/display può essere difettoso. • Se l'analizzatore inizia il funzionamento con un display normale ma premendo un tasto sul pannello frontale non cambia il display, ci sono tre possibili problemi: • Uno o più tasti è difettoso. • Il segnale di interrupt fra tastiera e motherboard è interrotto o. • Il circuito tastiera è difettoso. Potete verificare questo guasto aprendo la sessione sullo strumento usando APICOM o un programma di terminale. Se l'analizzatore risponde agli ordini a distanza e il display cambia di conseguenza, i collegamenti del display o il bus di I2C possono essere difettosi. 11.5.8. Scheda Relè Il circuito scheda relé può essere controllato più facilmente osservando lo stato dei suoi LED come descritto nella sezione 11.1.4.3 e l'uscita associata quando viene comandata on/off con la funzione SIGNAL I/O nel menu DIAG, vedi sezione 11.1.3. Se il display del pannello frontale risponde alla pressione dei tasti e D1 sulla scheda relé non lampeggia, allora o i collegamenti fra tastiera e scheda relé sono difettosi, o la scheda relè è difettosa. Se D1 sulla scheda relé lampeggia e l'indicatore di stato per l'uscita in questione (riscaldatore, valvola, ecc.) non cambia correttamente usando la funzione SIGNAL I/O, allora il dispositivo associato (valvola o riscaldatore) collegato o il suo dispositivo di controllo (driver valvola, relè riscaldatore) non funziona correttamente. I vari dispositivi di controllo sono montati su zoccolo e possono essere facilmente sostituiti. La tabella sotto elenca il dispositivo di controllo associato ad una funzione particolare: 208 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Tabella 11-5: Dispositivi di controllo della scheda relé Funzione Disp. di controllo Su zoccolo Tutte le valvole U5 SI Tutti i riscaldatori K1-K5 SI 11.5.9. Motherboard 11.5.9.1. Funzioni A/D Una verifica di base del funzionamento del convertitore A/D (analogico-digitale) sulla motherboard è quella di usare la funzione SIGNAL I/O sotto il menu DIAG. Controllare le seguenti due tensioni di riferimento e segnali in ingresso A/D che possono essere misurati facilmente con un voltmetro. • Usando la funzione SIGNAL I/O (sezione 11.1.3 e appendice D), osservare il valore di REF_4096_mV e di REF_GND. Se entrambe sono entro 3 mV dai loro valori nominali (4096 e 0) e sono stabili entro ±0.5 mV, il convertitore A/D di base sta funzionando correttamente. Se questi valori oscillano maggiormente o sono fuori di oltre 3 mV, uno o più dei circuiti analogici può essere in sovraccarico o la motherboard difettosa. • Selezionare un parametro nella funzione SIGNAL I/O quale SAMPLE_PRESSURE (vedi sezione precedente su come misurarla). Confrontare la sua tensione reale con quella visualizzata con la funzione SIGNAL I/O. Se i collegamenti sono intatti ma vi è una differenza maggiore di ±10 mV fra la tensione misurata e visualizzata, la motherboard può essere difettosa. 11.5.9.2. Tensioni di uscita analogica Per verificare che le uscite analogiche stanno funzionando correttamente, collegare un voltmetro all'uscita in questione ed effettuare un test a passi dell'uscita analogica come descritto nella sezione 6.7.2. Per ciascuno dei passi, tenendo in considerazione ogni offset che può essere stato programmato nel canale (sezione 6.7.3), l'uscita dovrebbe essere entro 1% del valore nominale riportato nella tabella qui sotto tranne il passo a 0%, che dovrebbe essere entro 2-3 mV. Se uno o più dei passi è fuori da questa gamma, è probabile un guasto di uno o entrambi i convertitori D/A e dei loro circuiti associati sulla motherboard. Tabella 11-6: Funzione di test sull’uscita analogica – Valori nominali Tensione di uscita a fondo scala 100mV 1V 5V 10V Passo % Tensione di uscita nominale 1 00 mV 0 0 2 20 20 mV 0.2 1 2 3 40 40 mV 0.4 2 4 4 60 60 mV 0.6 3 6 5 80 80 mV 0.8 4 8 6 100 100 mV 1.0 209 0 5 10 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 11.5.9.3. Uscite di stato La procedura seguente può essere usata per verificare le uscite di stato. • Collegare un cavo fra il pin ” -” il pin sul connettore di uscita di stato. Tabella 11-7: Controllo delle uscite di stato N. pin Stato 1 2 3 4 5 6 7 8 SYSTEM OK CONC VALID HIGH RANGE ZERO ACL SPAN ACL DIAG MODE SPARE SPARE • Collegare una resistenza da 1000 Ohm fra +5 V ed il pin dell’uscita che si sta esaminando. • Collegare un voltmetro fra il pin” -” ed il pin dell'uscita che si sta esaminando (tabella 11-7). • Sotto il menu DIAG/SIGNAL I/O (sezione 11.1.3), scorrere attraverso gli input e output fino ad ottenere l’uscita in questione. Alternativamente mettere On/Off l'uscita ed annotare la tensione sul voltmetro, dovrebbe variare fra 0 volt per ON e 5 volt per OFF. 11.5.9.4. Controllo degli Input I bit dell'input di controllo possono essere esaminati con la seguente procedura: • Collegare un ponticello dal pin +5 V sul connettore STATUS con il +5 V sul connettore CONTROL IN. • Collegare un secondo ponticello dal pin ” -” sul connettore STATUS al pin A sul connettore CONTROL IN. Lo strumento dovrebbe passare dal modo SAMPLE al modo ZERO CAL R. • Collegare un secondo ponticello dal pin ” -” sul connettore STATUS al pin di B sul connettore CONTROL IN. Lo strumento dovrebbe passare dal modo SAMPLE al modo SPAN CAL R. • In ogni caso, M200E dovrebbe ritornare al modo SAMPLE quando il ponticello viene tolto. 11.5.10. CPU Ci sono due tipi importanti di guasto della scheda CPU, guasto completo e guasti relativi al circuito integrato Disk-On-Chip (DOC). Se uno di questi guasti interviene, contattare la fabbrica. Per guasti completi, supponendo che i gruppi di alimentazione stanno funzionando correttamente ed i collegamenti sono intatti, la CPU è difettosa se con alimentazione accesa: • Il display non mostra un trattino nell’angolo superiore a sinistra. • Non c'è nessuna attività sulla porta RS-232 principale (COM1) del pannello posteriore anche se è premuto “< RETURN >“. 210 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A In alcune rare circostanze, questo guasto può essere causato da un IC difettoso sulla motherboard, in particolare U57, un dispositivo a 44 pin sul lato destro più basso della scheda. Se questo è vero, rimuovendo U57 dal suo zoccolo permetterà allo strumento di partire ma le misure saranno errate. • Se l'analizzatore si arresta durante l’avviamento (il display mostra del testo), è probabile che il DOC, firmware o la configurazione e i file dati siano stati corrotti o che sia stato caricato un firmware errato o che non abbia un nomefile corretto. 11.5.11. Comunicazione in RS-232 11.5.11.1. Ricerca guasti generale su RS-232 Gli analizzatori T-API usano il protocollo RS-232 come protocollo di comunicazioni standard e di serie. RS-232 è uno standard versatile, che è stato usato per molti anni ma, in certi casi, difficile da configurare. L'implementazione RS-232 è conforme allo standard di assegnazione pin. I problemi nei collegamenti in RS-232 solitamente si concentrano intorno 4 aree generali: • Cablaggio errato e connettori. E’ il problema più comune. Vedi tabella 6-16 per il layout dei pin e connettore e la sezione 6.9.3 per i collegamenti del cavo. • La velocità di comunicazione (baud) e i parametri di protocollo sono configurate in modo errato. Vedi sezione 6.9.7 su come fissare la velocità in baud. • Il modo di comunicazione della porta COM è regolato in modo errato (sezione 6.9.6). • Se è utilizzato un modem, devono essere osservate delle regole supplementari per i collegamenti e la configurazione. Vedi Sezione 6.11.3. • Regolazione errata dell’interruttore DTE- DCE. Normalmente, il LED rosso è acceso non appena si accende l'analizzatore. Se no, contattare la fabbrica, in quanto questo è indice di un problema con la motherboard. Quando l'analizzatore è collegato con un cavo al computer, il LED verde dovrebbe essere acceso. Se no, portare l'interruttore DCE/DTE nell'altra posizione. Vedere inoltre la sezione 6.9.5. • Notare che alcuni computer portatili non abilitano la loro porta RS-232 quando sono in modo power-saving. In questo caso, collegare il laptop ed avviare APICOM o una finestra Hyperterminal ed iniziare a comunicare con l'analizzatore. Questo abiliterà la porta seriale sul laptop ed il LED verde dovrebbe illuminarsi. Può essere necessario fare dei tentativi per ottenere la giusta impostazione. 11.5.11.2. Funzionamento con terminale o modem Questi sono i passi generali per la ricerca guasti con un modem collegato ad un analizzatore TAPI. • Controllare i cavi per vedere se il collegamento è adeguato al modem, al terminale o al computer. • Controllare la posizione corretta dello switch DTE/DCE come descritto in 6.9.5. • Controllare i comandi di setup corretti (sezione 6.11.3). • Verificare che il segnale di pronto a trasmettere (RTS) è a livello logico alto. M200E imposta il pin 7 (RTS) a oltre 3 volt per permettere la trasmissione del modem. • Verificare che il baud rate, lunghezza bit e stop bit fra modem e analizzatore coincidano, vedi sezione 6.9.7. • Usare la funzione Test RS-232 per inviare i caratteri ”w” caratteri al modem, al terminale o al computer; Vedi Sezione 6.9.8. 211 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A • Lasciare che il terminale, modem o computer trasmetta i dati all'analizzatore (tenere premuta la barra spazio è un modo). Il LED verde sul pannello posteriore dovrebbe lampeggiare a segnalare che lo strumento sta ricevendo i dati. • Verificare che il software di comunicazione sta funzionando correttamente. Un aiuto ulteriore per conoscere la comunicazione seriale è disponibile nel manuale separato”RS-232 Manual”, T-API codice 013500000, accessibile al sito http://www.Teledyneapi.com/manuals/. 11.5.12. Sensore PMT Il tubo foto-moltiplicatore rileva la luce emessa dalla reazione di NO con ozono. Ha un guadagno di circa 500000 - 1000000. Non è possibile esaminare il rivelatore fuori dello strumento in campo. Il modo migliore per determinare se il PMT sta funzionando correttamente è usare il test ottico (OTEST), descritta nella sezione 6.7.5. Il metodo base per diagnosticare un difetto di PMT è di eliminare gli altri componenti usando ETEST, OTEST e i test specifici per altri sotto-insiemi. 11.5.13. Scheda Preamplificatore PMT Per controllare il funzionamento corretto della scheda preamplificatore, si consiglia di effettuare i test ottici ed elettrici descritti in 6.7.5 e 6.7.6. Se ETEST è negativo, la scheda preamplificatore può essere difettosa. Fare riferimento alla sezione 11.6.5 sulla calibrazione hardware attraverso la scheda preamplificatore. 11.5.14. Alimentatore Alta tensione - HVPS Il gruppo HVPS è posto all'interno del modulo sensore ed è inserito nel tubo PMT (sezione 10.3.2). Richiede 2 ingressi di tensione. Il primo +15 V, che alimenta l’alimentatore. Il secondo è la tensione di programmazione che è generata sulla scheda preamplificatore. La regolazione di HVPS è trattata nella procedura di calibrazione di fabbrica nella sezione 11.6.5. Questo gruppo di alimentazione ha 10 pin indipendenti di alimentazione, uno per ogni pin di PMT. Il seguente metodo di test consente di verificare ogni punto. • Spegnere lo strumento. • Rimuovere la copertura e scollegare i 2 connettori sul fronte del modulo del sensore NOx. • Rimuovere il tappo di terminazione dal sensore (4 viti). • Rimuovere il gruppo HVPS/PMT dal blocco all'interno del sensore (2 viti di plastica). • Ricollegare il connettore a 7 pin al tappo di terminazione del sensore ed accendere lo strumento. Scorrere il display del pannello frontale fino al parametro di test HVPS. Dividere la tensione visualizzata HVPS per 10 e testare le coppie dei punti sul connettore come appare in figura. • Controllare la tensione totale (dovrebbe essere uguale al valore HVPS visualizzato sul pannello frontale , per esempio 700 V) e le tensioni fra ogni coppia di pin di alimentazione (dovrebbe essere il 1/10 della tensione totale, in questo esempio 70 V): 212 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A • Spegnere l'alimentazione dello strumento e ricollegare il tubo PMT, quindi rimontare il sensore. Se durante il test si sono trovati dei difetti, richiedere un nuovo HVPS poichè non ci sono parti di ricambio nella fornitura. 11.5.15. Gruppo sensore Pneumatico La scheda sensore pressione/flusso, situata dietro il gruppo sensore, può essere controllata con un voltmetro seguendo la procedura seguente, supponendo che i collegamenti siano corretti e che la motherboard ed i gruppi di alimentazione stanno funzionando correttamente. Fare riferimento a figura 11-5 per la ricerca guasti. Misurare la tensione su TP1 e TP2. Dovrebbe essere 10.0 V ± 0,25, se no, la scheda è difettosa. Misurare la tensione ai capi del condensatore C2. Dovrebbe essere 5.0 ± 0,25 V, se no, la scheda può essere difettosa. 11.5.15.1. Pressione nella cella di reazione. Misurare la tensione ai punti di test TP1 e TP5. Con la pompa campione staccata o spenta, la tensione dovrebbe essere 4500 mV ± 250. Con la pompa funzionanet, dovrebbe essere 8001700 mV in funzione delle prestazioni della pompa del vuoto. Più bassa è la pressione delle celle di reazione, più bassa è la tensione risultante. Se questa tensione è significativamente differente, il trasduttore di pressione S1 o la scheda può essere difettosa. Se questa tensione è fra 2 e 5 V, la pompa non può lavorare bene, controllare che la pressione delle celle di reazione sia inferiore a 10 in-In-Hg-A (al livello del mare). Accertarsi che la tubazione sia collegata alla porta superiore, che è quella più vicina ai contatti del sensore; la porta più bassa non misura la pressione. 11.5.15.2. Pressione del Campione Misurare la tensione ai punti di test TP1 e TP4. Con la pompa campione staccata o spenta, questa tensione dovrebbe essere 4500 mV ± 250. Con la pompa in funzione, dovrebbe essere circa 0,2 V più bassa appena la pressione del campione cade a 1 in-In-Hg-A sotto la pressione ambiente. Se questa tensione è significativamente differente, il trasduttore di pressione S2 o la scheda può essere difettosa. Una perdita nel sistema campione - vuoto può anche portare questa tensione ad essere fra circa 0,6 e 4.5. Assicurarsi che la lettura pressione del campione sul pannello frontale sia a circa 1 in-In-Hg-A inferiore alla pressione ambiente. Accertarsi che la tubazione sia collegata alla porta superiore, che è quella più vicina ai contatti del sensore; la porta più bassa non misura la pressione. 213 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Figura 11-5: Gruppo sensore Pressione/Flusso 11.5.15.3. Flusso ozono Misurare la tensione su TP1 e TP3. Con flusso adeguato di ozono (80 cm³/min all'ingresso dell'essiccatore di ozono), questo dovrebbe essere circa 2.0 ± 0,2 V (questa tensione varierà con altitudine). Con flusso interrotto (pompa spenta), la tensione dovrebbe essere circa 0 V. Se la tensione è errata, il sensore di flusso o la scheda può essere difettosa. Una perdita traversale di vuoto all'interno dell'essiccatore Perma Pure può anche causare un aumento significativo di questo flusso e la tensione aumenterà di conseguenza. Inoltre, assicurarsi che il gas scorra da P1 P2 come identificato con etichette sul sensore di flusso (pressione P1 “high” verso pressione P2 ”low” o ”Port” 1 verso ”Port” 2) 11.5.16. Convertitore NO2 Il gruppo convertitore NO2 può guastarsi in due modi, un guasto elettrico del riscaldatore a fascia e/o del circuito di controllo termocoppia e guasto nelle prestazioni del convertitore stesso. 1) i guasti del riscaldatore del convertitore NO2 possono essere divisi in due problemi possibili: • La temperatura è segnalata correttamente ma il riscaldatore non riscalda a piena temperatura. In questo caso, il riscaldatore o è staccato o rotto o il relè di alimentazione è rotto. • • Scollegare il cavo del riscaldatore che viene dalla scheda relé e misurare la resistenza fra due qualunque dei tre cavi del riscaldatore con un tester. La resistenza fra A e B dovrebbe essere circa 1000 Ohm e quello fra A e C dovrebbe essere lo stesso fra B e C, circa 500 Ohm ciascuno. Se la lettura della resistenza è vicino a zero o aperta, il riscaldatore è rotto. La temperatura segnala zero o sovraccarico (vicino a 500°C). Ciò indica una termocoppia staccata o guasta o un guasto del circuito termocoppia. 214 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A • In primo luogo, controllare che la termocoppia sia collegata correttamente e che il filo non mostri i segni di rottura o è attorcigliato. Se sembra essere collegato correttamente, scollegare il connettore giallo della termocoppia (K) dalla scheda relé e misurare la tensione (non resistenza) fra i due cavi con un tester su scala mV. La tensione dovrebbe essere circa 12 mV (ignorare il segno) a 315°C e circa mV 0 a temperatura ambiente. • Misurare la continuità con un tester. Si dovrebbe leggere vicino a zero. Se la termocoppia segna come aperta, vuol dire che è rotta. Se si legge tensione zero a temperature elevate, vuol dire che è rotta. Per controllare la termocoppia a temperatura ambiente, riscaldare il convertitore (per esempio, con un phon) e vedere se la tensione sulla termocoppia porta dei cambiamenti. Se la termocoppia funziona correttamente, allora è il circuito elettronico rotto. In entrambi i casi, consultare la fabbrica. 2) Se il convertitore sembra avere problemi di rendimento (l'efficienza di conversione è fuori dal range ammesso di 96-102%), controllare: • Efficienza di conversione andando nel menu CAL. Se questo valore è differente da 1.000, questa diversità deve essere considerata. La sezione 7.1.7 descrive dettagliatamente questo parametro. • Precisione della sorgente NO2 (GPT o serbatoio gas campione i). I campioni di gas NO2 sono certificati tipicamente al ±2% solamente e spesso cambiano nella concentrazione col tempo. Dovreste ogni anno ottenere la certificazione del campione. Se usate GPT, controllare la precisione della sorgente di ozono. • Età del convertitore. Il convertitore NO2 ha una durata di funzionamento limitata e può essere necessario sostituirlo circa ogni 3 anni o se necessario (per esempio, più presto se usato con concentrazioni NO2 continuamente alte). Si può stimare una durata di circa 10000 ppm-ore (un prodotto cumulativo della concentrazione NO2 per il tempo di esposizione a quella concentrazione). Tuttavia, questa durata dipende da molti fattori quali la concentrazione assoluta (è possibile la contaminazione provvisoria o permanente del convertitore), portata del campione e pressione all'interno del convertitore, temperatura del convertitore, cilco di lavoro ecc. Questa durata è soltanto un riferimento di valutazione e non una durata garantita. • In alcuni casi con umidità eccessiva del campione, i chip a molibdeno ossidato all'interno della cartuccia del convertitore possono cuocere insieme col tempo e limitare l'aria attraverso il convertitore, nel qual caso deve essere sostituito. Per evitare questo problema, si consiglia l'uso di un condizionatore gas campione (sezione 5.8). La sezione 9.3.8 descrive come sostituire la cartuccia del convertitore NO2. • Senza NO2 nel gas campione ed in un analizzatore correttamente calibrato, la lettura NO è negativa, mentre la lettura NO2 rimane attorno allo zero. Il convertitore consuma l’NO e deve essere sostituito. • Senza NO2 nel gas campione ed in un analizzatore correttamente calibrato, la lettura di NOX è significativamente superiore alla reale (campione di gas) concentrazione NO . Il convertitore produce NO2 e deve essere sostituito. 11.5.17. Generatore ozono Il generatore ozono può guastarsi in due modi, elettronicamente (scheda a circuito stampato) e dal punto di vista funzionale (componenti interni del generatore). Supponendo che l'aria sia portata correttamente al generatore, il generatore dovrebbe accendere automaticamente 30 minuti dopo che lo strumento è stato acceso o se lo strumento è ancora caldo. Le prestazioni esatte del generatore possono essere determinate soltanto con un analizzatore di ozono collegato alla presa del generatore. Tuttavia, se il generatore sembra funzionare correttamente 215 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A ma la sensibilità o la calibrazione dello strumento è ridotta, sospettare di una perdita nell'aria di alimentazione del generatore di ozono. Una perdita nell'essiccatore o fra l'essiccatore ed il generatore può causare che aria umida e ambiente entri nel flusso dell'aria, il che riduce significativamente l'uscita di ozono. Il generatore produrrà soltanto circa la metà della concentrazione O3 nominale se funziona con aria umida e ambiente anziché aria secca. Inoltre, l'aria umida di alimentazione produrrà i grandi quantità di acido nitrico nel generatore, che può indurre a deterioramento i componenti dell'analizzatore a valle del generatore e/o causare un deposito significativo di nitrato sulla finestra delle celle di reazione, riducendo la sensibilità e causando una deriva nelle prestazioni. Effettuare un controllo della perdita come descritto in precedenza in questo capitolo. 11.5.18. Opzione IZS Le opzioni valvole zero/span e IZS devono essere abilitate nel software (contattare la fabbrica su come eseguire questo). Vedere la figura 3-12 per lo schema del flusso con l'opzione valvola zero/span o IZS e la figura 3-2 per localizzare queste opzioni nell’angolo a sinistra dietro lo strumento. • Verificare se c'è la presenza fisica delle opzioni valvole o IZS. • Controllare il pannello frontale per la configurazione corretta del software. Quando lo strumento è nel modo SAMPLE, il display del pannello frontale dovrebbe mostrare i tasti CALZ e CALS sulla seconda riga del display. La presenza dei tasti indica che l'opzione è stata abilitata nel software. Inoltre, l'opzione IZS è abilitata se le funzioni test mostrano un parametro chiamato IZS TEMP. La membrana semipermeabile in PTFE del tubo di permeazione è molto influenzata dall’umidità. Le variazioni in umidità fra giorno e notte danno solitamente risultati molto variabili in uscita. Se lo strumento è installato in shelter con aria condizionata, l'aria è solitamente abbastanza asciutta per fornire ottimi risultati. Se lo strumento è installato in un ambiente con umidità variabile o elevata, le variazioni in uscita del tubo di permeazione saranno significative. In questo caso si consiglia un essiccatore per l'aria di alimentazione (il punto di rugiada dovrebbe essere20°C o inferiore). L'opzione IZS è riscaldata con un circuito riscaldatore proporzionale e la temperatura è mantenuta a 50°C ±1°C. Controllare il display del pannello frontale o la tensione del segnale IZS_TEMP usando la funzione SIGNAL I/O sotto il menu DIAG (sezione 11.1.3). A 50°C, il segnale temperatura dal termistore IZS dovrebbe essere intorno a 2500 mV. 11.5.19. Temperatura interna Il sensore di temperatura interna (termistore) è montato sulla motherboard sotto il bordo inferiore della scheda CPU guardandola di fronte. Non può essere staccato per controllare la sua resistenza. La temperatura interna sarà più o meno 5° C superiore alla temperatura ambiente (della stanza) a causa delle zone interne riscaldate dal convertitore NO2, dalla cella di reazione ed altri dispositivi. • Per controllare la funzionalità della temperatura interna, si consiglia di controllare la tensione del segnale BOX_TEMP usando la funzione SIGNAL I/O sotto il menu DIAG (sezione 11.1.3). A circa 30° C, il segnale dovrebbe essere intorno a 1500 mV. • Si consiglia di utilizzare un sensore temperatura/ termometro esterno certificato o calibrato per verificare la precisione della temperatura interna disponendolo all'interno del telaio, vicino al termistore identificato conXT1 (sopra il connettore J108) sulla motherboard. 216 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 11.5.20. Temperatura PMT La temperatura di PMT dovrebbe essere bassa e costante. È più importante che questa temperatura sia mantenuta costante piuttosto che a valore basso. Il dispositivo di raffreddamento di PMT usa un Peltier, elemento termoelettrico del dispositivo di raffreddamento alimentato in DC a 12 V dal gruppo di alimentazione switching PS2. La temperatura è controllata da un regolatore temperatura proporzionale posto sulla scheda preamplificatore. Le tensioni applicate all'elemento di raffreddamento variano da 0,1 a 12 VCC. Il punto di regolazione temperatura (cablato nella scheda preamplificatore) varierà di ±1°C per le tolleranze dei componenti. La temperatura reale sarà mantenuta entro 0.1° C intorno a quel punto di regolazione. All’avvio dell'analizzatore, il pannello frontale permette all'operatore di osservare che la temperatura scende da quella ambiente fino al suo punto di regolazione di 68° C. Se la temperatura non riesce a regolarsi dopo 30 minuti, vi è un problema nel circuito raffreddamento. Se il circuito di controllo sulla scheda preamplificatore è difettoso, viene riportata una temperatura di -1°C. 217 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 11.6. Procedure di riparazione Questa sezione contiene alcune procedure da effettuare quando un componente importante dell'analizzatore necessita di riparazione o di sostituzione. Le procedure di manutenzione (per esempio, sostituzione dei materiali consumabili) sono trattate nel capitolo 9 (manutenzione) e non sono qui riportate. Inoltre si ricorda che il servizio assistenza Teledyne-Api può avere delle note di servizio più dettagliate per alcune procedure. Contattare il servizio assistenza. 11.6.1. Sostituzione del Disk-On-Chip La sostituzione del Disk-On-Chip integrato (DOC) provocherà la perdita di tutti i parametri di configurazione dello strumento a meno che il circuito integrato di sostituzione porti la stessa versione firmware. I dati iDASandranno sempre persi e, se possibile, dovrebbero essere scaricati prima di sostituire il DOC. Se l'analizzatore è dotato almeno di un chip di Flash EEPROM (configurazione standard), le impostazioni di configurazione sono memorizzate in EEPROM. Si consiglia di documentare tutti i parametri dell'analizzatore che possono essere stati modificati, quale la calibrazione, range, auto-cal, uscita analogica, porta seriale ed altre regolazioni prima della sostituzione del chip sulla CPU. Fare riferimento alla figura 10-12 per la posizione di DOC e degli altri componenti della CPU. • Toccare un punto di terra per prevenire danni da scarica elettrostatica ai componenti elettronici. • Spegnere lo strumento, abbassare il pannello posteriore allentando le viti di montaggio. Occorre sollevare la copertura dell'analizzatore per evitare che alcuni connettori sulla scheda CPU tocchino contro la copertura. • Guardando i circuiti elettronici dalla parte posteriore dell'analizzatore, localizzare il DiskOn-Chip sulla scheda CPU. Il circuito integrato dovrebbe avere un'etichetta con il numero di modello dell'analizzatore (M200E), la revisione firmware (esempio: M200E_C7.EXE), data ed iniziali del programmatore. Rimuovere il circuito integrato con un attrezzo apposito per la rimozione di IC o delicatamente sollevandolo dallo zoccolo. Non piegare i pin. • Reinstallare il nuovo Disk-On-Chip, assicurandosi che la tacca all'estremità del chip coincida con quella nello zoccolo. Può essere necessario raddrizzare i pin per inserirli nello zoccolo. Premere delicatamente ma con decisione il chip su tutti i lati. Non piegare i pin. • Chiudere il pannello posteriore, rimettere la copertura ed accendere l'alimentazione. In generale, tutte le informazioni di messa a punto dovranno reinseriti, compreso la calibrazione dell'uscita e entrata analogica a meno che la revisione del firmware non cambi e l'analizzatore sia equipaggiato e correttamente configurato con una EEPROM. Notare particolarmente che il convertitore A/D deve ricalibrato e che tutte le informazioni raccolte al punto 1 precedente devono reinserite prima che lo strumento funzioni correttamente. L'analizzatore emette tipicamente un messaggio di ANALOG CALIBRATION WARNING se i circuiti analogici non sono calibrati entro 10 minuti dopo il riavvio. 11.6.2. Sostituzione o aggiornamento della Flash EEPROM. La scheda CPU di M200E può avere fino a due Flash EEPROM. La configurazione standard è un chip con 64 Kb di memoria, usata per memorizzare la configurazione dell'analizzatore creata durante la verifica finale di fabbrica. La sostituzione del questo chip cancellerà quella configurazione, che sarà ricreata con una nuova copia al riavvio dell'analizzatore. Tuttavia, se viene cambiato allo stesso tempo il firmware e/o il chip DOC, tutte le regolazioni di configurazione dell'analizzatore e dati iDAS saranno persi. Aggiungendo un secondo chip EEPROM al chip esistente si avrà il raddoppio della memoria, ma questa procedura richiederà una configurazione del BIOS e questa non è un'opzione standard. Inoltre verificare di ricevere 218 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A un chip EEPROM di sostituzione completamente formattato. Contattare la fabbrica per i particolari. • Toccare un punto di terra per prevenire danni da scarica elettrostatica ai componenti elettronici. • Spegnere lo strumento, abbassare il pannello posteriore allentando le viti di montaggio. Occorre sollevare la copertura dell'analizzatore per evitare che alcuni connettori sulla scheda CPU tocchino contro la copertura. • Guardando i circuiti elettronici dalla parte posteriore dell'analizzatore, localizzare il chip EEPROM su zoccolo all’estrema sinistra della scheda CPU. Il circuito integrato è quasi quadrato con un angolo smussato, lo zoccolo è modellato di conseguenza ed il circuito integrato si mette nello zoccolo. Rimuovere il vecchio chip usando un attrezzo adatto o sollevando delicatamente il circuito integrato per mezzo di un cacciavite molto sottile. Fare attenzione di non piegarne o non distruggere i contatti dello zoccolo. Per aggiornare la CPU con un secondo chip, non occorre nessuna rimozione in quanto il secondo zoccolo dovrebbe essere vuoto. • Reinstallare il chip EEPROM nuovo o aggiuntivo, facendo attenzione che l’angolo smussato coincida con quello dello zoccolo. Premere su tutti lati il circuito integrato e inserire. • Chiudere il pannello posteriore e la copertura ed accendere l'alimentazione. • Se sul display del pannello frontale appare Flash Format INVALID all’avvio, la EEPROM non è stata formattata correttamente. Contattare la fabbrica per una sostituzione adeguata. 11.6.3. Sostituzione del Generatore Ozono Il generatore ozono è un dispositivo nero a forma di mattone con la scheda di circuito stampato fissato nella sua parte posteriore e con i due tubi che si estendono all'esterno a destra nella parte anteriore dell'analizzatore. Per sostituire il generatore di ozono: • Spegnere l'alimentazione dell'analizzatore, rimuovere il cavo di alimentazione e la copertura dell'analizzatore. • Scollegare il tubo nero da 1/8” dalla cartuccia bianca dello scrubber ozono ed il tubo libero da ¼” dal tubo di di estensione in plastica sul raccordo di ottone più vicino al generatore di ozono. Scollegare il cavo elettrico dal lato posteriore. • Svitare le due viti che fissano il generatore ozono al telaio ed eliminare l'intero gruppo. • Se si è ricevuto un generatore completo di sostituzione con la scheda ed il supporto di montaggio attaccato, per sostituire il generatore invertire semplicemente i passi precedenti. Effettuare un controllo della perdita e una ricalibrazione dopo aver riscaldato l'analizzatore per circa 30 minuti. 11.6.4. Sostituzione dell'essiccatore ozono e campione La configurazione standard di M200E prevede un essiccatore per l'aria di alimentazione ozono. Un essiccatore opzionale è disponibile per il flusso campione e può anche essere acquistato un essiccatore combinato per entrambi i flussi gas. Per cambiare una o tutte queste opzioni: • Spegnere l'analizzatore e la pompa, rimuovere il cavo di alimentazione e la copertura dell'analizzatore. Individuare gli essiccatori al centro dello strumento, fra il sensore ed il convertitore NO2. Questi sono montati ad una staffa, che può essere tolta svitando le due viti di montaggio (se necessario). • Scollegare tutta la tubazione che si estende dal gruppo essiccatore, che sono normalmente il tubo di sfogo che collega il collettore del vuoto, il tubo dall'uscita verso 219 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A il flussimetro ozono (essiccatore di ozono) o la valvola NO/NOx (essiccatore campione) o due tubi verso il flussimetro ozono ed alla valvola NO/NOX (essicatore combinato). Fare mola attenzione di non torcere nessuno dei raccordi di plastica bianchi sull'essiccatore che collegano il tubo interno dell’essicatore con il tubo esterno di sfogo. Vedi sezione 9.3.2 e figura 9-2. • Annotare l'orientamento dell'essicatore sulla staffa. Tagliare i fermi che tengono l'essiccatore al supporto di fissaggio ed eliminare il vecchio essiccatore. Se necessario, svitare le due viti di montaggio sulla staffa ed eliminare l'intero gruppo. • Montare l'essiccatore di sostituzione sul supporto di montaggio con lo stesso orientamento del vecchio essiccatore. Fissare l'essiccatore alla staffa per mezzo di nuovi fermi. Tagliare la lunghezza eccedente dei fermi. • Rimettere il nuovamente gruppo dentro il telaio e stringere le viti di montaggio. • Riattaccare i tubi al collettore del vuoto, al flussimetro e/o alla valvola NO/NOx usando almeno di due chiavi e fare molta attenzione a non torcere i raccordi di plastica bianchi dell’essicatore, poichè questo provocherà grosse perdite che sono difficili da ricercare con una analisi guasti e da riparare. • Effettuare un controllo dettagliato della perdita (sezione 11.5.2), chiudere l'analizzatore, accendere la pompa e l’analizzatore e ricalibrare lo strumento dopo che si è stabilizzato. 11.6.5. Calibrazione Hardware del Sensore PMT La calibrazione hardware del modulo sensore è usata in fabbrica per regolare lo slope e l’offset dell'uscita PMT e per ottimizzare l'uscita segnale e l’alimentatore HVPS. Se lo slope dello strumento ed i valori di offset sono fuori della gamma accettabile e tutte le altre cause più evidenti per questo problema sono state eliminate, la calibrazione hardware può essere usata per regolare il sensore come è stato fatto in fabbrica. Questa procedura è consigliata inoltre dopo la sostituzione di PMT o della scheda preamplificatore. • Con lo strumento in funzione, impostare lo strumento su range SNGL (sezione 6.5.3). • Effettuare una calibrazione completa dello zero usando zero air (vedi 7.2. 7.4. o 7.5). • Individuare la scheda preamplificatore (figura 3-2). • Individuare i seguenti componenti sulla scheda preamplificatore (figura 11-6): • Switch di regolazione di massima del gruppo HVPS (range 0-9, cioé A-F). • Switch di regolazione fine del gruppo HVPS (range 0-9, cioé A-F). • Potenziometro di regolazione guadagno (il fondo scala è 10 giri). • Girare il potenziometro di regolazione di guadagno di 12 giri in senso orario alla sua massima regolazione. • Mentre si alimenta l'analizzatore con 400 ppb di NO (o 80% del valore di range) e dopo aver atteso che il valore STABIL sia inferiore a 0,5 ppb, osservare il pannello frontale e scorrere il menu fino al valore NORMA PMT. Questo valore dovrebbe sempre essere due volte la concentrazione span gas in ppb. Con un 400 ppb di NO, il valore NORMA PMT dovrebbe mostrare 800 mV su un analizzatore correttamente calibrato. • Impostare la regolazione di massima del gruppo HVPS alla suo minimo (0). Impostare la regolazione fine di HVPS al suo massimo (F). • Impostare lo switch di massima del gruppo HVPS alla regolazione più bassa per un segnale NORMA PMT appena superiore a 800 mV (2x il valore di span gas in ppb). La regolazione di massima incrementa normalmente il segnale NORMA PMT di 100-300 mV per ogni step. 220 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A Figura 11-6: Layout della scheda preamplificatore • Impostare la registrazione fine di HVPS tale che il valore NORMA PMT sia 800-830 mV. La regolazione fine incrementa normalmente il segnale NORMA PMT di circa 30 mV. Può essere necessario fare dei tentativi con le regolazioni grossolana e fine se il valore adeguato si trova alla soglia di min/max della regolazione di massima. NOTA. Non sovraccaricare PMT erroneamente regolando entrambi gli switch alla loro regolazione massima. Partire con la regolazione più bassa ed incrementare lentamente. Attendere 10 secondi fra ogni regolazione. • Se il valore NORMA PMT impostato è ora fra 790-810 mV, saltare questo punto. Altrimenti, regolare il valore NORMA PMT con il potenziometro di guadagno verso il basso a 800±10 mV (in generale: 2x il valore di concentrazione span gas in ppb). Questa è la regolazione finale molto fine. • Notare che durante le regolazioni, il valore NORMA PMT può oscillare in quanto l'analizzatore continua a commutare fra i flussi NOx e NO e fra i modi misura e AutoZero. Per questa regolazione occorre fare mentalmente una media dei valori della risposta di NOx e NO. • Effettuare una calibrazione SPAN a software (vedi 7.2. 7.4. or7.5) per normalizzare la risposta del sensore alla sua nuova sensibilità PMT. • Rivedere i valori di slope e offset, gli slope dovrebbero essere 1.000±0.300 ed i valori di offset dovrebbero essere 0.0±20 mV (da -20 a +150 mV sono ammessi). 11.6.6. Sostituzione di PMT, HVPS o TEC Il tubo foto-moltiplicatore (PMT) dovrebbe durare per tutta la vita dell'analizzatore. Tuttavia, in alcuni casi, l’alimentatore ad alta tensione HVPS o il dispositivo di raffreddamento termoelettrico (TEC) può guastarsi. Nel caso di guasto di PMT, HVPS o TEC, sarà necessario aprire il gruppo sensore per cambiare uno di questi componenti. Fare riferimento alla figura 17 per il layout del gruppo sensore di M200E e seguire i punti qui sotto riportati per la sostituzione di uno dei suoi componenti. Accertarsi che i moduli PMT, HVPS o TEC siano effettivamente difettosi per evitare di aprire inutilmente il sensore. 221 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A • Spegnere l'analizzatore, scollegare il cavo di alimentazione, rimuovere la copertura e scollegare tutti i collegamenti pneumatici ed elettrici dal gruppo sensore. • Anche se per un tecnico esperto è possibile sostituire il modulo PMT o HVPS dal pannello frontale lasciando montato il gruppo sensore nell'analizzatore, si consiglia di rimuovere l'intero complesso e deporlo su un tavolo pulito antistatico avendo l’avvertenza di mettere al polso un cinturino antistatico per prevenire danni di scariche elettrostatiche al complesso o ai suoi circuiti. • Per sostituire il modulo TEC, rimuovere il gruppo celle di reazione svitando le due viti di tenuta. Ciò sarà necessario soltanto se il blocco di raffreddamento PMT deve essere rimosso. Questo punto non è necessario se devono essere sostituiti soltanto i moduli HVPS o PMT. • Rimuovere i due connettori sulla piastra laterale dell’alloggiamento PMT di fronte al pannello frontale. Rimuovere la piastra laterale stessa (4 viti con rondelle di plastica). Rimuovere i package dell'essiccatore all'interno dell'alloggiamento PMT. Con la piastra, sfilare il LED OPTIC TEST ed il termistore che misura la temperatura PMT. Entrambi possono essere ricoperti con una pasta bianca per la conducibilità termica. Non sporcare la parte interna dell'alloggiamento con questo grasso, perché potrebbe contaminare il tubo di vetro PMT durante il riassemblaggio. • Svitare il gruppo PMT, che è tenuto al blocco di raffreddamento con due viti di plastica. Eliminare le viti di plastica e sostituire con nuove viti al termine di questa procedura (i filetti si rovinano facilmente e si consiglia quindi di utilizzare nuove viti). Figura 11-7: Gruppo sensore di M200E • Estrarre con attenzione il gruppo costituito da HVPS, guarnizione e PMT. • Sostituire il modulo PMT o HVPS o entrambi, pulire il tubo di vetro PMT con un panno pulito e antistatico e successivamente non toccarlo più. 222 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A • Se deve essere sostituito il blocco di raffreddamento o il TEC, scollegare la scheda del driver TEC dalla scheda preamplificatore, rimuovere il condotto del ventilatore del raffreddatore (4 viti ai lati) incluso la scheda driver, staccare la scheda driver dal modulo TEC e porre il sotto-insieme da parte. • Rimuovere la piastra laterale con le alette di raffreddamento (4 viti) e sfilare il blocco di raffreddamento PMT che contiene il TEC. • Svitare il TEC dalle alette di raffreddamento e dal blocco e sostituirlo con uno nuovo. • Riassemblare questo sotto-insieme TEC nell'ordine inverso. Stendere uno strato di grasso termico fra il TEC e le alette di raffreddamenti come pure fra il TEC e blocco di raffreddamento e fare attenzione che l'apertura laterale nel blocco di raffreddamento guardi verso la cella di reazione una volta montato. Stringere anche le viti di montaggio lunghe per avere una buona conducibilità termica. ATTENZIONE Il dispositivo di raffreddamento termoelettrico deve essere montato tutto contro il dissipatore. Se si lascia anche una piccola distanza, il TEC potrebbe bruciare. Applicare la pasta dissipativa prima del montaggio e stringere uniformemente con le viti. • Reinserire il sotto-insieme TEC nell'ordine inverso. Assicurarsi che gli anelli OR siano posizionati correttamente e che il gruppo sia stretto uniformemente. • Reinserire il sotto-insieme PMT/HVPS nell'ordine inverso e non dimenticare la guarnizione fra HVPS e le viti di plastica su PMT. Usare le viti nuove per montare il gruppo PMT sul blocco di raffreddamento di PMT. • Inserire il LED ed il termistore nel blocco di raffreddamento, inserire i nuovi pachage di asciugatura e con attenzione sostituire la piastra laterale assicurandosi che l’anello OR sia correttamente posizionato. In caso contrario si avranno delle perdite che, a loro volta, portano l'umidità a condensare sulla parte interna del dispositivo di raffreddamento e causare un probabile cortocircuito in HVPS. • Ricollegare i cavi e la cella di reazione (stringere uniformemente queste viti), rimettere il gruppo sensore nel telaio e fissare con quattro viti e rondelle. • Ripristinare tutti i collegamenti elettrici e pneumatici, controllare le perdite nel sistema ed accendere l'analizzatore. • Verificare il funzionamento base dell'analizzatore usando le funzioni OTEST e ETEST o i gas zero e span, quindi effettuare una calibrazione hardware dell'analizzatore (sezione 11.6.5) seguita da una calibrazione software. 223 Analizzatore Ossidi d’Azoto – Modello 200E – Manuale d’Istruzione, 044100102. Rev. A 11.7. Assistenza tecnica Se questo manuale e le relative sezioni di riparazione/ricerca guasti non è sufficiente a risolvere i problemi, richiedere l'assistenza tecnica Teledyne-API, 6565 Nancy Ridge Drive, San Diego, CA 92121. Telefono: +1 858 657 9800 o 1-800 324 5190. Fax: +1 858 657 9816. Email: [email protected]. Prima di mettersi in contatto con il servizio assistenza, compilare il modulo di rapporto del problema nell'appendice C, accessibile anche online per l’invio elettronico al sito http://www.teledyne-api.com/forms/. 224
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