美国热电5030-SHARP型细颗粒物（PM2.5）监测仪故障探究及维护

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　　摘要：PM2.5作为灰霾的主要成分，是衡量空气质量优劣的一个重要指标，是环境空气质量监测领域必测的六个监测因子之一。做好PM2.5监测仪的日常运行管理及维护，保证仪器监测数据准确，事关为环境管理部门提供决策数据的科学性，显得尤为重要。美国热电（Thermo Fisher）PM2.5监测仪作为一款主要品牌的PM2.5监测仪器，在国内已有广泛的应用，在国内已安装的PM2.5监测仪中占相当比重，本研究通过对该品牌的5030-SHARP型PM2.5监测仪器日常维护、常见故障及处理进行分析，以期为PM2.5监测仪运维技术人员提供一定的技术参考。
　　关键词：PM2.5监测仪器;日常维护;故障及处理
　　中圖分类号：X851 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）04-0-01
　　Abstract：As the main component of haze，PM2.5 is an important index to measure the quality of air，and it is one of the six monitoring factors in the field of environmental air quality monitoring.It is particularly important to manage and maintain the daily operation of PM2.5 monitor to ensure the accuracy of monitoring data，which is related to the scientificity of decision-making data for environmental management departments.PM2.5 monitor of Thermo Fisher in American，as a major brand of PM2.5 monitor，has been widely used in China and accounts for a considerable proportion of the installed PM2.5 monitor in China.In order to provide some technical reference for the operation and maintenance technicians of PM2.5 monitoring instrument，this study analyzed the daily maintenance，common faults and treatment of the 5030-SHARP PM2.5 monitoring instrument of Thermo Fisher in American.
　　Keywords：PM2.5 monitor instrument;Maintenance;Troubleshooting
　　PM2.5作为环境空气中较为重要的一个监测指标，受到越来越大的重视。据统计，我国空气污染形势严峻，典型特征为高浓度的PM2.5，中东部地区PM2.5污染形势尤为严峻，京津冀是PM2.5污染最严重区域。作为监测PM2.5的监测仪器其准确性显得尤为重要，因为它直接关系到环境管理部门的施策决策。据统计，热电PM2.5监测仪作为一种主要品牌的PM2.5监测仪其在国内市场占有相当比重，如何做好热电PM2.5监测仪的日常质控、管理和维护对于提供准确的PM2.5监测数据极为重要。本研究以5030-SHARP型PM2.5监测仪为例，对PM2.5监测仪的方法原理、日常质控、管理和维护、常见故障的处理进行探讨，以期为相关运维技术人员提供一定的参考。
　　1 监测仪器及其原理
　　1.1 监测设备
　　设备名称：颗粒物（PM2.5）自动监测仪;型号：5030-SHARP型;生产厂家：赛默飞世尔科技（中国）有限公司。
　　1.2 分析方法及原理
　　仪器设备基于β射线法并动态加热和光散射模块光散射法准确的测量环境中的悬浮物浓度。大气颗粒物由设定的恒定流量（采样流量为1 m3·h-1）的采样泵抽取，经过PM2.5切割头切割，然后进入一段垂直加热管动态加热（尽可能的去除水分干扰，同时保留VOCs等有效成分），沉积在玻璃纤维的纸带上。C14产生的β射线穿过滤膜和颗粒物发生衰减，颗粒物质量越大，衰减越多。检测器根据连续衰减率计算得到颗粒物质量。其加载的光散射模块可将β射线数据与光散射数据进行同步修正计算，从而得到更加精确的瞬时颗粒物浓度。
　　2 日常质控、管理和维护
　　（1）日常巡检时，在现场注意观察仪器面板显示的信息，是否有参数报警、采样管加热是否正常、采样流量是否正常、采样流量波动是否过大，采样纸带是否需要更换，采样泵工作时声音是否异常、监测数据传输是否正常。（2）每月对监测仪的采样流量进行检查和校准，超过误差范围需进行检修并重新校准。（3）每个季度对采样头和切割头进行清洗，雾霾天气可加大维护频率。（4）每个季度对监测仪的温度、湿度、压力传感器进行测试监测，确保在正常误差范围内，如超过范围需进行校准。（5）每半年用标准膜片进行校准，并进行光浊度测量模块零点校准。（6）每年进行检测平台清洗。
　　3 常见故障及处理方法
　　5030-SHARP型监测仪结构可分为气路、电路两部分，其中电路部分较少出现故障，较为稳定，故障率较低，气路包括颗粒物采样和检测，构成仪器分析部分，因此仪器的维修维护主要集中在气路上。
　　3.1 电路部分
　　电路部分一般来说较为稳定，故障率较高的部件是电源。电源部件为仪器提供220V的交流电和24V的直流电，交流电主要是为仪器和外置采样泵供电，直流电用于各个电路板和分析元器件的供电。当电源供电故障时，观察相应的元器件，判断其工作状态是否工作，就可判断电源是否故障。出现这种故障只能用更换电源来解决，减少此类故障需通过加强对电源的保养，而加强对电源的保养最好是加装 UPS电源 ，以减少对监测仪电源的冲击。 　　3.2 气路部分
　　气路部分主要包括外置采样头、PM2.5颗粒物切割器、加热管、光浊度检测模块、β射线检测模块、采样流量检测模块，最后由采样泵抽出。
　　3.2.1 采样头、PM2.5颗粒物切割器故障
　　采样头、PM2.5颗粒物切割器是由铝材料物理固件加工，一般不出现故障，只需平时做好清洗，清除堆积的粉尘，防止粉尘掉入检测室。
　　3.2.2 加热管故障
　　加热管加热是由管内相对湿度控制，相对湿度超过设定值，则启动加热管加热装置，如发现不加热，则需进行检查，一般有两点故障原因：①加热控制故障;②加热管加热模块故障。
　　针对以上故障的处理方法：①对于加热控制模块故障，可仔细观察其指示灯是否闪亮，用万用表交流档测量其输出电压，是否有电压显示，如无电压显示，加热控制器故障，一般为其内部温度保险丝烧掉，更换新温度保险丝，可正常工作;如更换后还无法正常工作，则需更换加热控制器。②对于加热管加热模块不加热，可拆下加热管，加热管为内外双层管，查看内管加热单元焊点是否脱落，如脱落重新焊接，检查导线接头，并旋紧，确保接触良好。
　　3.2.3 光浊度计异常
　　监测仪器工作参数正常，监测数据异常，数值异常高，可查看光浊度计检测模块，可能是由于外部大颗粒粉尘或飞蛾、蜘蛛等异物被抽入，堆积在光浊度计模块检测室，导致监测数值异常。针对此类情况，可卸下采样管，打开仪器盖板，拆下光浊度计模块，用干净的压缩空气进行吹扫数次后，重新装回光浊度计模块，并进行光浊度计零点校准，可排除异常故障。
　　3.2.4 β射线检测器故障
　　β射线检测器故障，可通过面板发现β射线计数率异常，数值乱跳，波动明显无规律。故障一般原因：①检测器前置放大管故障;②β射线检测器故障。
　　针对以上故障的处理方法：①若检测器前置放大管故障，需更换检测器前置放大管;②对于β射线检测器故障，处理故障相对复杂。对于更换检测器，需特别注意：严禁用手触摸检測器表面膜层;严禁用任何尖利物品触碰检测器表面膜层;严禁用任何物品擦拭检测器表面膜层;严禁使任何液体或清洁剂接触检测器表面膜。更换检测器的步骤如下：首先，拆下仪器盖板和前面板，将检测器高压模块的BNC接头松开，使用内六角扳手，将固定检测器的两个螺丝钉松开并取下，取下检测器，更换新检测器并反向按照上述顺序装回，安装后重新开机，待仪器稳定，重新校准。
　　3.2.5 采样流量故障
　　采样流量故障，可查看面板，流量数值一般低于设定值（16.67ml/min），故障一般原因：①流量计异常;②采样泵异常。
　　故障处理方法：①检查流量测量单元，流量测量单元为差压孔板测量原理，查看连接压力检测的细管是否有冷凝水，并清除。②采样泵因长期工作，内部刮板磨损，容易导致采样流量不足，则需更换采样泵刮片。更换步骤;使用内六角扳手将固定泵头的两颗内六角螺丝钉拆下，将泵头盖子取下，泵头盖子的垫片上的5个透气小孔的位置，应该分别位于泵头盖子上隔断的两侧;使用内六角扳手将泵头上面的三个螺丝钉取下，取下泵头后使用内六角扳手可以将阀片取下，并将刮片舱取下，取下三片刮片，并检查其磨损情况，更换新刮片;安装刮片时，使用内六角扳手，可以松开刮片泵转轴的定位顶丝，并用手前后向进行调整，调整到转轴与后背板刚刚没有摩擦为佳，调整完成需要重新将定位顶丝上紧，将刮片舱装回时，注意转轴顶部和刮片舱接触部分调整到刚刚没有摩擦为佳，其余部件按照上述顺序反向回到泵中，注意所有螺丝需要上紧。
　　4 结论
　　做好PM2.5监测仪的管理维护，确保监测仪器正常稳定运行，直接关系到为环境管理部门和公众提供科学可信的监测数据，是极其重要和富有意义的。PM2.5监测仪长期稳定的正常运行，需要对仪器进行严格质控、定期维护，掌握仪器常见的故障、问题和解决方法，并进行必要的维修和预防性检修。
　　参考文献
　　[1]魏复盛.空气和废气监测分析方法指南[M].2006.
　　[2] 美国Thermo公司5030-SHARP颗粒物监测仪、说明书[Z].2009
　　收稿日期：2019-02-19
　　作者简介：杨祖成（1977-），男，本科，工程师，研究方向为大气污染监测。
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