一、引言
在工業(yè)排放監(jiān)測、燃燒控制以及過程分析領(lǐng)域，氣體分析儀扮演著至關(guān)重要的角色。ABB EL3020 是一款基于紅外光學(xué)原理的多組分分析儀，可用于連續(xù)監(jiān)測 CO、CO?、NO、SO? 等常見氣體濃度。然而，在長期運行中，用戶時常會遇到一些看似異常的讀數(shù)，其中最典型的現(xiàn)象之一就是 CO 通道出現(xiàn)負(fù)數(shù)顯示。
這種負(fù)值并不意味著環(huán)境中真的存在“負(fù)濃度”的一氧化碳，而往往是由零點漂移、校準(zhǔn)不當(dāng)或硬件老化等原因造成的。本文將系統(tǒng)地介紹 EL3020 的工作原理、導(dǎo)致負(fù)值的可能原因，以及 零點校準(zhǔn)（Zero Calibration） 和 跨度校準(zhǔn)（Span Calibration） 的詳細(xì)操作步驟，幫助用戶快速定位問題并恢復(fù)分析儀的準(zhǔn)確性。
二、ABB EL3020 的工作原理概述
2.1 紅外吸收原理
EL3020 的核心原理是基于 非分散紅外（NDIR, Non-Dispersive Infrared）吸收。不同氣體分子在紅外光譜中具有特定的吸收波長。
當(dāng)紅外光通過含 CO 的氣體樣品時，CO 分子會吸收對應(yīng)波段的光能。
檢測器接收到的光強減弱，與氣體濃度成比例關(guān)系。
儀器通過比對參考光路與測量光路的信號差異，計算出氣體濃度。
2.2 零點與跨度的定義
三、CO 顯示負(fù)數(shù)的常見原因
3.1 零點漂移
光學(xué)檢測器和放大電路隨著溫度、時間和老化會產(chǎn)生基線漂移。如果儀器未定期進(jìn)行零點校準(zhǔn)，基線可能低于正常值，導(dǎo)致負(fù)讀數(shù)。
3.2 背景氣體或干擾
當(dāng)進(jìn)入分析儀的氣體幾乎不含 CO 時，如果零點設(shè)置偏高，就可能在換算過程中得出小于零的結(jié)果。此外，過量氧氣、水汽或其他背景氣體也可能對光學(xué)信號產(chǎn)生干擾。
3.3 光學(xué)系統(tǒng)污染或老化
灰塵、冷凝液或光源衰減，會改變檢測器接收到的紅外光強，使基線發(fā)生偏移。
3.4 硬件與電路故障
模擬量采集板或 A/D 轉(zhuǎn)換部分出現(xiàn)偏置，也可能導(dǎo)致 CO 通道異常顯示。此類問題通常需要專業(yè)維修。
四、零點校準(zhǔn)（Zero Calibration）操作步驟
零點校準(zhǔn)的目的，是消除基線漂移，將“零氣”情況下的輸出重新設(shè)定為 0 ppm。
4.1 準(zhǔn)備工作
使用高純氮氣（99.999%）或符合要求的零空氣作為零氣。
確認(rèn)氣源純度，壓力調(diào)節(jié)至 2 bar 左右。
檢查采樣管路是否漏氣、是否有冷凝水。
開機(jī)并預(yù)熱至少 30 分鐘。
4.2 操作流程
在面板上選擇 OK → Menu → Calibration → Zero Calibration。
選擇需要校準(zhǔn)的通道，例如 CO。
切換采樣口至零氣，通氣 3–5 分鐘，等待讀數(shù)穩(wěn)定。
執(zhí)行 Start Zero Calibration，儀器會將當(dāng)前值設(shè)置為零點。
完成后，保持零氣輸入，讀數(shù)應(yīng)接近 0 ppm（允許 ±2 ppm 波動）。
4.3 校準(zhǔn)結(jié)果判定
五、跨度校準(zhǔn)（Span Calibration）操作步驟
跨度校準(zhǔn)的目的，是修正量程比例，確保測量值與標(biāo)準(zhǔn)氣體一致。
5.1 準(zhǔn)備工作
使用認(rèn)證的 CO 標(biāo)準(zhǔn)氣體，濃度選在量程的 60–90%（如 100 ppm CO）。
檢查氣瓶、調(diào)壓閥與管路，確認(rèn)無泄漏。
在跨度校準(zhǔn)前，建議先完成零點校準(zhǔn)。
5.2 操作流程
在面板上選擇 OK → Menu → Calibration → Span Calibration。
選擇通道 CO。
切換采樣口至標(biāo)準(zhǔn)氣體，通氣 5–10 分鐘，等待讀數(shù)穩(wěn)定。
輸入標(biāo)準(zhǔn)氣體濃度（如 100 ppm），并執(zhí)行 Start Span Calibration。
儀器會自動修正斜率因子，并提示 Span OK。
5.3 校準(zhǔn)結(jié)果判定
六、綜合維護(hù)與故障處理建議
定期校準(zhǔn)：建議每月做一次零點校準(zhǔn)，每 1–3 個月做一次跨度校準(zhǔn)。
保持清潔：定期檢查光學(xué)窗口與氣室，防止灰塵、水汽和腐蝕性氣體進(jìn)入。
檢查管路：防止采樣系統(tǒng)漏氣或冷凝液進(jìn)入分析儀。
數(shù)據(jù)驗證：用標(biāo)準(zhǔn)氣體定期比對，確保儀器長期運行的準(zhǔn)確性。
硬件檢查：若校準(zhǔn)無效，需檢查光源、檢測器及模擬采集板，必要時更換。
七、案例分析：CO 負(fù)值的排查與恢復(fù)
某鋼鐵廠使用 EL3020 連續(xù)監(jiān)測煙氣排放，發(fā)現(xiàn) CO 通道常顯示 -5 ppm。經(jīng)過排查：
首先使用零氣做 Zero Calibration，結(jié)果顯示 Zero OK，但 CO 仍顯示 -3 ppm。
隨后使用 100 ppm CO 標(biāo)準(zhǔn)氣體做 Span Calibration，輸入 100 ppm，實際顯示 95 ppm。
校準(zhǔn)完成后，切回零氣，顯示接近 0 ppm；切換標(biāo)準(zhǔn)氣體，顯示穩(wěn)定在 100 ppm。
最終確認(rèn)問題源于 跨度因子偏移，經(jīng)校準(zhǔn)恢復(fù)正常。
八、結(jié)論
ABB EL3020 是一款性能可靠的紅外氣體分析儀，但在長期運行中，零點漂移和跨度偏移在所難免。CO 通道出現(xiàn)負(fù)值，往往是 零點校準(zhǔn)不足或光學(xué)老化的信號。通過正確執(zhí)行 零點校準(zhǔn) 和 跨度校準(zhǔn)，大多數(shù)問題都能得到解決。對于無法通過校準(zhǔn)消除的異常，則需要進(jìn)一步檢查硬件并聯(lián)系廠家維修。
通過定期維護(hù)與校準(zhǔn)，用戶可以確保 EL3020 長期穩(wěn)定運行，為工業(yè)過程和環(huán)保監(jiān)測提供準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)支持。
