レーザガス分析計 TDLS™8000

レーザガス分析計 TDLS™8000
~省エネや操業の安全に貢献~

レーザガス分析計TDLS™8000 は、石油、石油化学、電力、鉄鋼等の各種プロセスにおいてO2、CO、CH4、NH3、H2O以外にも、近赤外線領域に吸収を持つ様々なガスの濃度を測定することができます。センサ部はプロセスガスと非接触であるため、高温、高圧、腐食性ガスや刺激性ガス、高ダスト濃度等の過酷な条件下で安定した測定を行う堅牢な機器です。
従来機TDLS™200の後継機種として、スマート化設計により各種機能を向上させました。またタッチパネルの採用により、直感的で優れた操作性を実現しました。

特長

  • TruePeakによる高精度測定と SIL2適合 による高信頼性測定
  • 燃焼排ガスおよびプロセスガス中のO2、CO、NH3、H2Oを測定
  • 直感的なタッチスクリーンを搭載したHMIユニット、10言語に対応
    英語、ドイツ語、フランス語、スペイン語、ポルトガル語、ロシア語、ハンガリー語、韓国語、中国語、日本語
  • HART 通信およびModbus TCP 通信機能を標準装備
  • オートゲイン機能により過酷な条件下でも高信頼測定
  • 各種診断機能に加えて最大50日分のトレンドデータを保存可能
  • 従来機より3/4小型・軽量化し、設置が容易に
  • 危険場所に設置可能 本体・HMIユニットともに日本防爆に対応

システム構成

TDLS8000構成パターン

高信頼性

リファレンスセルで低濃度も安定測定

リファレンスセルの採用により、常に測定ガスのスペクトルを正確に検知し、微量計測においても高信頼で測定することができます。
他製品で0%と表示されるような低濃度でも安定して測定できます。

オートゲイン機能で高ダストでも高信頼測定

受光部でのオートゲイン機能の採用によりS/N比が向上し、高ダスト環境下でも、高信頼で測定することができます。

自動ゲイン

オンラインバリデーション

オンラインバリデーションは、測定ガス濃度が安定した条件下において、測定ガスの濃度を測定しながら内蔵チェックガスフローセルを使って、既知濃度のガスを導入して確認します。

安全度水準SIL2に適合

国際規格IEC61508に基づき安全度水準SIL2の認証に適合しています。分析計を二重化することでSIL3に適合させることができます。

 

高精度

従来の波長変調法(2f法)は吸収ピークの形状およびピークの高さが干渉ガスにより影響を受けます。
横河電機独自のスペクトル面積法は、他ガスの干渉の影響をほとんど受けず、また、温度・圧力補正による高精度測定が可能です。

各共存ガス中のO2(10%)スペクトル例

 

直感的な操作が可能に

大型7.5インチ カラーLCDタッチスクリーン採用

  • 直感的な操作を実現
  • トレンド機能を搭載し、表示機能を向上
  • 同時に最大4台の分析計と接続することが可能
  • 10言語対応でストレスなく操作が可能

*HMIユニット YH8000の詳細は「HMIユニット」のタブをご参照ください。

直観的な操作が可能な7.5インチカラーLCD


ミニディスプレイ

  • センサコントロールユニットとレーザユニットには小型表示器を標準装備しています。この表示器には光軸を調整するために必要な透過率が常に表示されるので、簡単に光軸調整ができるようになりました。

両サイドのミニディスプレイ

プロセス監視

プロセス監視イメージ

各種化学プロセスにおいては、爆発防止の安全監視やプロセス不純物の上限監視などの高速オンラインモニタリングが必要となります。レーザガス分析計によるプロセスガスの酸素測定や微量水分測定は、正確かつ高速なモニタリングを実現します。

 加熱炉内の燃焼ガス濃度をリアルタイムに制御し、環境負荷の低減と生産効率の向上を実現
 プロセスガスの酸素濃度を、5秒以下で直接測定SIL2認証の安全計装ソリューション

 

NH3 脱硝プロセス

アンモニア 脱硝プロセス イメージ

電力、鉄鋼等大型ボイラにおける燃焼排ガス脱硝プロセスでは、NH3注入量の最適化により効率化が求められています。レーザガス分析計によりリークNH3 を高速測定し、プロセスの最適化が可能になります。

 

 

 

TDLS™8000活用事例
このようなところで活用いただいています。

ゴミ焼却場にTDLS

ごみ焼却場に O2、HCl測定
非接触測定なので、ダストや腐食成分が多いごみ焼却場の排ガス測定もTDLS™なら問題ありません。さらに、高温下での測定が可能なため、燃焼部付近での測定、高速制御を実現し、運転効率を改善できます。

    ごみ焼却プロセスへの導入メリットについて
 

化学工場・製鉄所の安全品質管理に

化学工場・製鉄所の安全、品質管理に O2測定
サンプリングのフィルタのメンテナンス、応答遅れ、干渉ガスの影響、これらの問題をTDLSは解消します。

 

微粉炭貯蔵庫に

石炭、微粉炭貯蔵庫の発火防止監視に O2、CO測定
貯蔵タンク内の石炭、バグフィルタの発火検知には温度とCO測定が不可欠です。
他製品では0%と表示されていた低濃度もリファレンスセル採用で安定測定が可能。ダストで詰まる心配もなく高速測定が可能です。

 

水分監視に

各種水分監視に H2O測定
セロファン、石膏、合板、塗装品、食品等の乾燥炉の%レベルの水分から、
水分を嫌う製造プロセスのppmレベルの水分まで測定します。

 

電気炉に

電気炉に O2、CO測定
電気炉で発生する排ガスのO2, COを測定し無駄なく溶融を行うことができます。
高温・高ダストな電気炉の排ガスですが、その影響を抑える設置方式において実績があり、問題なく測定することができます。

 

その他の事例

TDLSシリーズのソリューション

レーザガス分析計TDLSシリーズのソリューション事例

TDLS™8000 仕様

測定対象 燃焼排ガスおよびプロセスガス中のO2, CO (+CH4), H2O, NH3 (+H2O)
測定方式 波長可変半導体レーザ分光方式
測定成分・範囲 測定成分 最小レンジ 最大レンジ
O2 0-1% 0-25%
CO(ppm) 0-200 ppm 0-10,000 ppm
CO+CH4 CO 0-200 ppm 0-10,000 ppm
CH4 0-5 %
NH3 0-30 ppm 0-5,000 ppm
H2O (ppm) in non HC 0-30 ppm 0-30,000 ppm
H2O (ppm) in HC 0-30 ppm 0-30,000 ppm
CO (%) 0-20 % 0-50 %
CO (%) + CO2 (%) 0-30 % 0-100 %
NH3 + H2O NH3 0-30 ppm 0-5,000 ppm
H2O 0-5 % 0-50 %
H2S 0-5 % 0-100 %
CO2 (%) 低濃度 0-1 % 0-5 %
CO2 (%) 高濃度 0-30 % 0-50 %
H2O (%) 0-10 % 0-100 %
HCl 0-50 ppm 0-5,000 ppm
光路長 レーザユニットとセンサコントロールユニット間の光路長
標準; 0.5 ~ 6 m、最大; 30 m
出力信号 2 点、4 ~ 20 mA DC
出力タイプ; ガス濃度、透過率、プロセスガス温度、プロセスガス圧力
出力レンジ: 3.0 ~ 21.6 mA DC
デジタル通信 HART, イーサネット
接点出力 2 点、定格24V DC、1A
DO;機能: 警告/校正/バリデーション/暖機/メンテナンス状態で作動
故障; 機能: 正常状態で作動、故障状態またはシステム電源がオフの場合は作動しない
バルブ駆動用接点出力 2点
機能; ゼロガス、スパンガス、バリデーションガスの校正用またはバリデーション用電磁弁の作動
出力信号;各端子で最大24V DC、500 mA(絶縁出力)
アラーム 警告;
ガス濃度低下、ガス濃度上昇、透過率低下、プロセス圧力低下、プロセス圧力上昇、プロセス温度低下、プロセス温度上昇、要バリデーション、バリデーション基準外、ゼロ校正エラー、スパン校正エラー、非プロセスアラーム、外部アラーム
故障;
レーザモジュール温度低下、レーザモジュール温度上昇、レーザ温度低下、レーザ温度上昇、検出器信号上昇、ピーク中心範囲外、参照ピーク高さ低下、高吸収、透過率低下、参照透過率低下、参照ピーク高さ上昇、レーザユニット故障、レーザモジュールエラー、ファイルアクセスエラー、E2PROM アクセスエラー
接点入力
(デジタル入力)
2点
機能;
外部アラーム/校正の開始/バリデーションの開始/ガス切替え(バルブ制御)
接点仕様;無電圧接点入力(絶縁入力)
入力信号;開信号: 100 kΩ以上、閉信号:200 Ω以下
入力信号
(アナログ)
2点、4~20 mA DC(絶縁入力)
入力タイプ;プロセスガス温度、プロセスガス圧力
自己診断機能 レーザユニット温度、センサコントロー ルユニット温度、レーザ温度、検出器 信号レベル、メモリ読取り/書込み機 能、ピーク固定状態
校正 校正方法; ゼロ、スパン校正
校正モード; 手動、自動((時間による起動)、リモート起動(DI/HART)、ローカル起動(HMI))
バリデーション バリデーション方法; 2 点以下
バリデーションモード; 手動、自動((時間による起動)、リモート起動(DI/HART)、ローカル起動(HMI)
電源 24 V DC ±10%
100~240 V AC 電源で使用する場合、ユニバーサルパワーサプライが必要です。
暖機時間 5分
保護等級 IP66, NEMA Type 4X
危険場所の分類 Division 1, Zone 1; 耐圧防爆;日本防爆(Japan Ex), FM (US、Canada), IECEx, ATEX
Division 2, Zone 2; ノンインセンディブ/タイプ n;日本防爆(Japan Ex), FM(US、Canada), ATEX, IECEx, KOSHA, NEPSI
測定ガス条件 測定ガス温度; 1500°C以下
測定ガス圧力;最大 1 MPa、 最小 -90 kPa
ダスト; 20 g/m3以下
設置環境 周囲温度; -20~55°C
保管温度;-30~70°C
湿度;0~95%RH(40°C、結露しないこと)
取付けフランジ形式;ASME B 16.5, DIN, JIS
ガス接続口;1/4 NPT or Rc1/4
パージガス; 推奨パージガス;
O2測定;N2 (99.99%以上、アプリケーションにより異なる)
H2O測定(ppm);N2 (99.99%以上、H2O 20 ppm未満 オプションのドライヤ付きシステムの場合)
CO、CO またはCH4、CO2、CO+CO2、NH3、NH3+H2O、H2S、HCl 測定 ; N2(99.99% 以上、アプリケーションにより異なる)または計装空気
パージガス流量; 光学系用:5-20 L/min、プロセス窓用:5-30 L/min
パージガス接続; 1/4NPT (-G1, -C2, -D2, -C2, -D1, -C1)、 Rc1/4 (-G2, -S2, -E2, -J2, -E1, -J1)

上記レンジ以外の測定をご希望の場合は、当社までご相談ください。

 

特性

測定ガス 繰り返し性 直線性
O2 読み値の± 1%、または± 0.01% O2の値の大きい方 フルスケールの± 1%
CO (ppm) 読み値の± 2%、または± 1 ppm COの値の大きい方 フルスケールの± 1%
CO + CH4 CO 読み値の± 2%、または± 1 ppm COの値の大きい方 フルスケールの± 2%
CH4 読み値の± 4%、または± 0.02% CH4の値の大きい方 フルスケールの± 4%
NH3 読み値の± 2%、または± 1 ppm NH3の値の大きい方 フルスケールの± 2%
H2O (ppm) in non
HC
読み値の± 2%、または± 0.1 ppm H2Oの値の大きい方 フルスケールの± 1%
H2O (ppm) in HC 読み値の± 2%、または± 0.1 ppm H2Oの値の大きい方 フルスケールの± 1%
CO (%) 読み値の± 1%、または± 0.01% H2Oの値の大きい方 フルスケールの± 1%
CO (%)+ CO2 (%) CO 読み値の± 1%、または± 0.1% COの値の大きい方 フルスケールの± 1%
CO2 読み値の± 1%、または± 0.1% CO2の値の大きい方 フルスケールの± 1%
NH3 + H2O NH3 読み値の± 2%、または± 1 ppm NH3の値の大きい方 フルスケールの±2%
H2O 読み値の± 4%、または± 0.05% H2Oの値の大きい方 フルスケールの±2%
H2S 読み値の± 1%、または± 0.005% H2Sの値の大きい方 フルスケールの± 1%
CO2 (%) 低濃度 読み値の± 1%、または± 0.005% CO2の値の大きい方 フルスケールの± 1%
CO2 (%) 高濃度 読み値の± 1%、または± 0.02% CO2の値の大きい方 フルスケールの± 1%
H2O (%) 読み値の± 1%、または± 0.004% H2Oの値の大きい方 フルスケールの± 1%
HCL 読み値の± 1%、または± 2.5 ppm HClの値の大きい方 フルスケールの±2%

YH8000 HMIユニット

 

HMIユニット

YH8000 は、波長可変半導体レーザガス分析計TDLS8000 専用のHMI です。

  • 使いやすいタッチスクリーンの7.5 インチカラーLCD を装備
  • メンテナンス情報の表示、アラームの状態や記録の表示、およびTDLS™8000 のすべてのパラメータを設定
  • TDLS8000 に直接取り付けることも、離れた場所に設置することも可能
  • イーサネット接続で、YH8000 を最大4 台のTDLS8000 にハブ経由で同時に接続できます。
  • 日本防爆対応
  • 多言語対応:
    英語、ドイツ語、フランス語、スペイン語、ポルトガル語、ロシア語、ハンガリー語、韓国語、中国語、日本語の10言語に対応

仕様

表示部 タッチスクリーン 7.5インチ TFTカラーLCDパネル、640 x 480 (VGA)
通信 イーサネット:RJ-45コネクタ、通信速度;100 Mbps
ケースの保護等級 IP65、NEMA Type 4X
質量 4 kg
取付け チルト機能、パイプ取付け、またはパネル取付けによる分析計への取付け(前面、左側、右側)
ケーブル引込口 1/2NPTまたはM20 x 2
設置環境 周囲温度;-20~55°C
保管温度 -30~70°C
湿度;10~90%RH(40°C、結露しないこと)
電源仕様 24 V DC ±10%
危険場所の分類 Division 2, Zone2:ノンインセンディブ/タイプ n;FM(US、Canada), ATEX, IECEx、KOSHA, NEPSI, 日本防爆(Japan Ex)

*詳細は仕様書(GS)をご参照ください。

 

 

 

必要です。 見積り・手配時にスタートアップ依頼を行ってください。
光軸調整の際には、ベローズで角度を調整するので密閉性を保つことができます。 したがって、測定ガス漏れはありません。
輻射遮蔽ボックスを付け、ボルテックスクーラで冷やす方法、ボイラなどでは付けてもらう方法があります。
理論的には可能ですが、窓が汚れやすくなりますので推奨いたしません。
できるだけ振動のないところに設置してください。
水滴は外乱影響になります。 プロセス窓パージを確実に行ってください。
安定した測定を行うために、5分程度は暖機が必要です。
ランベルト・ベールの法則により、正確な濃度指示値のために必要です。
ゲートバルブを取り付けるか、アイソレーションフランジを取り付けることによるプロセスとの縁切りが必要となります。
例として、Oリングは必要に応じて交換して下さい。
基本的には光軸調整は必要ありません。
アプリケーションによります。
光源、受光部の寿命は約10年です。 *寿命は統計的な値であり、それを保障するものではありません。
実績では3~3.5年校正なしで使用しています。 バリデーションについては、最初は週1回程度実施し、次第に周期を延ばすようにしています。 オンラインで切り換えられるように外付けし...
オンラインでの機器のパフォーマンス確認です。 既知濃度の標準ガスを用いて、オンラインで校正チェックを行うことです。 頻度はアプリケーションによります。
プロセスに設置されている状態からレーザユニットおよびセンサコントロールユニットを取り外し、校正セルに取り付けてゼロ/スパン校正を行います。
お客様で既知の濃度の校正ボンベをご用意ください。
レーザが測定サンプル中を透過する長さを表します。
6m以下の時と同様です。 透過光量が100%に近い値になるようにLAOユニットで調整してください。 LAOユニットは、光学アクセサリ-LAを選択しますと出荷時に付属されます。
レーザユニット、センサコントロールユニットいずれからでも受光量を表示でき、確認できます。
プロセスガスからの熱、ダスト、腐食性成分からTDLS8000を保護するために必要です。 プロセスの稼働中は、必ずパージガスを流してください。 パージガスの流量は、プロセスガスの条件...
発光側の画面に透過光量モニタをすることによって、光軸調整が可能です。 その頻度としては、設置環境に依存します。 また、炉の温調による熱膨張などによって軸ズレする可能性は...
レーザのスキャン範囲は、アプリケーションによって異なります。 O2計の場合、レーザの線幅は0.0002nmでスキャン幅が0.1~0.2nmです。 この0.1~0.2nm幅をスキャンすることで測定を行ってお...
標準タイプの光路長の最大は6mです。 また、LAO(大口径アパーチャ)タイプの光路長の最大は30mです。 それ以上の光路長となった場合、光軸調整が困難になること、または、レーザの光...
標準(光路長6mまで)仕様の場合にはレーザは平行光で、その光径は約20mmとなります。 LAO(大口径アパーチャ)(光路長が6m以上)仕様の場合には光径は100mmとなります。
通常、出荷時の5%まで下がっても測定可能です。
パージガスの種類は測定ガス成分によって決められます。 微量水分測定とO2測定の際にはN2をパージガスとして使用し、それ以外の測定成分では計装空気をパージガスとして使用します...
影響はありません。 測定ガスの温度変動の影響は自動補正できます。
温度補正曲線のデータベースにより補正しています。
問題ありません。 ただし、未知のアプリでは事前チェックが必要です。
正常なパージ圧であれば、付着することは非常に少ないです。 また、多少付着することがあっても、影響を受けません。 ただし、透過光量が窓ガラス部汚れによってアラームレベルま...
TDLS8000は干渉成分スペクトラムの影響を除去する測定プログラムを保有しますが、新しいアプリケーションの場合、受注前に使用スペクトル波長の確認等が必要です。 ご引合いの際に、...
パス長に依存しますが、1mあたり 20g/Nm3以下であれば、おおむね問題ないと考えます。 なお、光量が5%程度までの変化であれば問題なく安定した測定が可能です。
スペクトル面積法とは、測定ガス成分の赤外吸収スペクトルの1本の吸収線の面積を測定し、そこから濃度を算出している方法を示しています。 スペクトル面積法と波長変調法(2f 法)...
お客様の仕様により、システム構成が異なります。 基本的には、現場操作型と遠隔操作型とがあります。 1. 現場操作型 このシステムは、24VDC電源、電磁弁、流量計等のユーティリテ...
酸素濃度計の中で、「CEマーク」を付している製品は下記のとおりです。 ZR402G 分離型ジルコニア式酸素濃度計 変換器 ZR202G 一体型ジルコニア式酸素濃度計 AV550G ジルコニア式酸素濃度...
現在市販されている酸素濃度計の測定方法を分類すると下記のようになります。 ジルコニア式: 濃淡電池式 (弊社製品形名:ZR22G/ZR402G, ZR202G, ZS8D/ZS8C, OX400) 限界電流式 (弊社製品形名...
空気比とは、燃料を完全に燃焼させるために理論的に必要な空気量(理論空気量)と実際に燃焼用として送り込まれた空気量との比をいいます。 空気比mは、次式によって算出されます...
横河技報
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