DIN EN 61207-3-2002 Gas analyzers - Expression of performance - Part 3 Paramagnetic oxygen analyzers (IEC 61207-3 2002) German version EN 61207-3 2002《气体分析仪 性能表达式 第3部分 顺磁氧气分析仪 (IEC.pdf

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1、DEUTSCHE NORM November 2002GasanalysegerteAngabe zum BetriebsverhaltenTeil 3: Paramagnetische Sauerstoffanalysegerte(IEC 61207-3:2002) Deutsche Fassung EN 61207-3:2002EN 61207-3ICS 71.040.40Gas analyzers Expression of performance Part 3: Paramagnetic oxygen analyzers(IEC 61207-3:2002); German versio

2、n EN 61207-3:2002Analyseurs de gaz Expression des qualits de fonctionnement Partie 3: Analyseurs doxygne paramagntiques(CEI 61207-3:2002); Version allemande EN 61207-3:2002Die Europische Norm EN 61207-3:2002 hat den Status einer Deutschen Norm.Beginn der GltigkeitDie EN 61207-3 wurde am 2002-05-01 a

3、ngenommen.Nationales VorwortFr die vorliegende Norm ist das nationale Arbeitsgremium K 966 Stoffgren-Messgerte fr Betriebund Umwelt der DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN undVDE zustndig.Norm-Inhalt war verffentlicht als E DIN IEC 65D(Sec)10:1995-01.Die enth

4、altene IEC-Publikation wurde vom SC 65A System aspects erarbeitet.Das IEC-Komitee hat entschieden, dass der Inhalt dieser Publikation bis zum Jahr 2006 unverndertbleiben soll. Zu diesem Zeitpunkt wird entsprechend der Entscheidung des Komitees die Publikation besttigt, zurckgezogen, durch eine Folge

5、ausgabe ersetzt oder gendert.Fortsetzung Seite 2und 29 Seiten ENDKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise,nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e.V.,

6、Berlin, gestattet.Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinRef. Nr. DIN EN 61207-3:2002-11Preisgr. 15 Vertr.-Nr. 2515DIN EN 61207-3:2002-112Nationaler Anhang NA(informativ)Zusammenhang mit Europischen und Internationalen NormenFr den Fall einer undatierten Verweisung im normativ

7、en Text (Verweisung auf eine Norm ohne Angabe desAusgabedatums und ohne Hinweis auf eine Abschnittsnummer, eine Tabelle, ein Bild usw.) bezieht sich dieVerweisung auf die jeweils neueste gltige Ausgabe der in Bezug genommenen Norm.Fr den Fall einer datierten Verweisung im normativen Text bezieht sic

8、h die Verweisung immer auf die in Be-zug genommene Ausgabe der Norm.Der Zusammenhang der zitierten Normen mit den entsprechenden Deutschen Normen ergibt sich, soweit einZusammenhang besteht, grundstzlich ber die Nummer der entsprechenden IEC-Publikation. Beispiel:IEC 60068 ist als EN 60068 als Europ

9、ische Norm durch CENELEC bernommen und als DIN EN 60068 insDeutsche Normenwerk aufgenommen.IEC hat 1997 die Benummerung der IEC-Publikationen gendert. Zu den bisher verwendeten Normnummernwird jeweils 60000 addiert. So ist zum Beispiel aus IEC 68 nun IEC 60068 geworden.EUROPISCHE NORMEUROPEAN STANDA

10、RDNORME EUROPENNEEN 61207-3Mai 2002ICS 71.040.40; 19.040 Ersatz fr EN 61207-3:1999 Deutsche FassungGasanalysegerte Angabe zum BetriebsverhaltenTeil 3: Paramagnetische Sauerstoffanalysegerte(IEC 61207-3:2002)Gas analyzers Expression of performancePart 3: Paramagnetic oxygen analyzers(IEC 61207-3:2002

11、)Analyseurs de gaz Expression des qualits de fonctionnementPartie 3: Analyseurs doxygneparamagntiques(CEI 61207-3:2002)Diese Europische Norm wurde von CENELEC am 2002-05-01 angenommen. DieCENELEC-Mitglieder sind gehalten, die CEN/CENELEC-Geschftsordnung zuerfllen, in der die Bedingungen festgelegt s

12、ind, unter denen dieser EuropischenNorm ohne jede nderung der Status einer nationalen Norm zu geben ist.Auf dem letzten Stand befindliche Listen dieser nationalen Normen mit ihren biblio-graphischen Angaben sind beim Zentralsekretariat oder bei jedem CENELEC-Mit-glied auf Anfrage erhltlich.Diese Eur

13、opische Norm besteht in drei offiziellen Fassungen (Deutsch, Englisch,Franzsisch). Eine Fassung in einer anderen Sprache, die von einem CENELEC-Mitglied in eigener Verantwortung durch bersetzung in seine Landessprache ge-macht und dem Zentralsekretariat mitgeteilt worden ist, hat den gleichen Status

14、 wiedie offiziellen Fassungen.CENELEC-Mitglieder sind die nationalen elektrotechnischen Komitees von Belgien,Dnemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien,Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, sterreich, Portugal, Schweden,Schweiz, Spanien, der Tschechisch

15、en Republik und dem Vereinigten Knigreich.CENELECEuropisches Komitee fr Elektrotechnische NormungEuropean Committee for Electrotechnical StandardizationComit Europen de Normalisation ElectrotechniqueZentralsekretariat: rue de Stassart 35, B-1050 Brssel2002 CENELEC Alle Rechte der Verwertung, gleich

16、in welcher Form und in welchem Verfahren,sind weltweit den Mitgliedern von CENELEC vorbehalten.Ref. Nr. EN 61207-3:2002 DEN 61207-3:20022VorwortDer Text des Schriftstcks 65D/79/FDIS, zuknftige 2. Ausgabe von IEC 61207-3, ausgearbeitet von demSC 65D Analyzing equipment des IEC TC 65 Industrial-proces

17、s measurement and control, wurde der IEC-CENELEC Parallelen Abstimmung unterworfen und von CENELEC am 2002-05-01 als EN 61207-3angenommen.Diese Europische Norm ersetzt EN 61207-3:1999.Nachstehende Daten wurden festgelegt: sptestes Datum, zu dem die EN auf nationaler Ebenedurch Verffentlichung einer

18、identischen nationalenNorm oder durch Anerkennung bernommen werdenmuss (dop): 2003-02-01 sptestes Datum, zu dem nationale Normen, dieder EN entgegenstehen, zurckgezogen werdenmssen (dow): 2005-05-01Diese Europische Norm muss in Verbindung mit EN 61207-1 angewendet werden.Anhnge, die als normativ bez

19、eichnet sind, gehren zum Norminhalt.Anhnge, die als informativ bezeichnet sind, enthalten nur Informationen.In dieser Norm ist Anhang ZA normativ und sind die Anhnge A und B informativ.Der Anhang ZA wurde von CENELEC hinzugefgt.AnerkennungsnotizDer Text der Internationalen Norm IEC 61207-3:2002 wurd

20、e von CENELEC ohne irgendeine Abnderung alsEuropische Norm angenommen.EN 61207-3:20023InhaltSeiteVorwort2Einleitung 41 Anwendungsbereich und Zweck 52 Normative Verweisungen .53 Begriffe .64 Festlegung technischer Daten94.1 Beschreibung der wesentlichen Hilfseinrichtungen und Betriebsmittel104.2 Zust

21、zliche Merkmale hinsichtlich der Festlegung des Betriebsverhaltens.104.3 Wichtige Aspekte hinsichtlich der Festlegung des Betriebsverhaltens115 Verfahren bei Abnahmeprfungen .135.1 Einleitung135.2 Durchfhrung der Prfungen13Bild 1 Magnetisches selbstabgleichendes System mit Stromrckkopplung15Bild 2 M

22、esszelle nach dem thermomagnetischen Verfahren 16Bild 3 Messzelle nach dem Differenzdruck-Verfahren 17Bild 4 Typisches Probennahmesystem fr feuchte Proben mit Pumpe, Filter- undTrocknungseinheit 18Bild 5 Allgemeine Prfanordnung Trockene Gase .19Bild 6 Typisches Probennahmesystem fr feuchte Proben mi

23、t Dampfstrahlpumpe undWasserabscheider mit Phasentrenner .20Bild 7 Prfeinrichtung, um Analysensystemen Gase und Wasserdampf zuzufhren .21Anhang A (informativ) Quereinfluss durch Begleitgase.22Anhang B (informativ) Verfahren zur Herstellung von Wasserdampf in Prfgasen 26Literaturhinweise.28Anhang ZA

24、(normativ) Normative Verweisungen auf internationale Publikationen mit ihrenentsprechenden europischen Publikationen 29EN 61207-3:20024EinleitungParamagnetische Sauerstoffanalysegerte (Analysatoren) messen den Partialdruck und nicht dieVolumenkonzentration. Sie werden in einer Vielzahl von Anwendung

25、en in der Industrie, im Laboratorium undanderweitig eingesetzt, wobei der Nennmessbereich des Analysators, bezogen auf Normaldruck, zwischen0 % und 1 % und 0 % und 100 % liegt.Nur wenige Gase weisen Paramagnetismus auf (z. B. Sauerstoff, Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid).Sauerstoff hat eine be

26、sonders hohe paramagnetische Suszeptibilitt (siehe Anhang A). Unter Ausnutzungdieser besonderen Eigenschaft des Sauerstoffs sind Analysatoren konstruiert worden, die hochspezifisch frdie Messung in den meisten industriellen Anwendungen sein knnen, wobei z. B. ein hoher Hintergrundpegelan Kohlenwasse

27、rstoffen vorhanden sein kann.Zur Messung der paramagnetischen Eigenschaften des Sauerstoffs sind mehrere verschiedene Verfahrenbekannt, doch haben sich in vielen Jahren gewerblicher Anwendung drei Hauptverfahren durchgesetzt.Diese drei Verfahren sind: Verfahren mit automatischem Nullabgleich; thermo

28、magnetisches Verfahren oder Verfahren mit magnetischem Wind; Differenzdruck- oder Quinke-Verfahren.Bei smtlichen Verfahren muss das Probengas sauber und trocken sein, wobei einige Varianten bei erhhtenTemperaturen arbeiten, um auch die Analyse von Proben, die bei niedrigeren Temperaturen kondensiere

29、nwrden, zu ermglichen.Aufgrund dieser Anforderung ist bei Analysatoren hufig ein Probennahmesystem erforderlich, um die Probevor der Messung vorbehandeln zu knnen.EN 61207-3:200251 Anwendungsbereich und ZweckDieser Teil der IEC 61207 bezieht sich auf die in der Einleitung erwhnten drei Hauptverfahre

30、n. Er betrachtetwesentliche Hilfseinrichtungen und gilt fr Analysatoren, die in Rumen oder im Freien aufgebaut sind.ANMERKUNG Sicherheitskritische Anwendungen knnen zustzliche Anforderungen an die Auslegung des Systemsund des Analysators notwendig machen, die nicht in dieser Norm enthalten sind.Dies

31、e Norm ist dafr vorgesehen Terminologie und Definitionen zum Funktionsverhalten paramagnetischer Analysatoren fr die Messungvon Sauerstoff in einem Ausgangsgas festzulegen; Verfahren zu vereinheitlichen, die bei der Erstellung und berprfung der Angaben ber dasFunktionsverhalten solcher Analysatoren

32、verwendet werden; festzulegen, welche Prfungen durchgefhrt werden sollten, um das Funktionsverhalten zu bestimmen,und wie diese Prfungen ausgefhrt werden sollten; Basisdokumente bereitzustellen, um die Anwendung der Qualittssicherungsnormen (ISO 9001,ISO 9002 und ISO 9003) zu untersttzen.2 Normative

33、 VerweisungenDie folgenden belegten Publikationen sind unentbehrlich fr die Anwendung dieses Schriftstckes. Bei da-tierten Verweisungen kommt nur die zitierte Ausgabe zur Anwendung. Bei undatierten Verweisungen gilt dieletzte Ausgabe der in Bezug genommenen Publikation (einschlielich aller Nachtrge)

34、.IEC 60654-1:1993, Industrial-process measurement and control equipment Operating conditions Part 1:Climatic conditions.IEC 61115:1992, Expression of performance of sample handling systems for process analysers.IEC 61207-1:1994, Expression of performance of gas analyzers Part 1: General.ISO 9001:200

35、0, Quality management systems Requirements.ISO 9002:1994, Quality systems Model for quality assurance in production, installation and servicing.ISO 9003:1994, Quality systems Model for quality assurance in final inspection and test.EN 61207-3:200263 BegriffeIm Sinne dieses Teils der IEC 61270 gelten

36、 die nachfolgenden Begriffe.3.1magnetische SuszeptibilittMa ()X fr die nderung der Feldstrke eines Magnetfelds H im Vakuum, wenn das Vakuum durch denTeststoff ersetzt wird1H HXH= (1)Dabei istH die magnetische Feldstrke im Vakuum;1H die magnetische Feldstrke im Teststoff.3.1.1ParamagnetismusStoffe, d

37、ie eine Zunahme der magnetischen Feldstrke ()0X bewirken3.1.2DiamagnetismusStoffe, die eine Verminderung der magnetischen Feldstrke ()10daXHH bewirken3.1.3spezifische magnetische Suszeptibilittgegeben durch das Verhltnis der magnetischen Suszeptibilitt nach:sXXD= (2)Dabei istD die Dichte des betrach

38、teten Stoffes, gemessen in gcm3bei 273,15 K, 1 013 kPa.Die Maeinheit von sX ist daher cm3g1.3.1.4molare magnetische Suszeptibilittdie molare magnetische Suszeptibilitt Xmist das Produkt aus spezifischer magnetischer Suszeptibilitt unddem Molekulargewicht des betrachteten Stoffes:msXXM= (3)Dabei wird

39、M in Gramm pro Mol (gmol1) gemessen (fr Sauerstoff ist M = 0,032).Die Maeinheit von mXist daher cm3g1gmol1= cm3mol1.ANMERKUNG 1 Elektronen bestimmen die magnetischen Eigenschaften von Stoffen auf zweierlei Weise: ein Elektron kann als kleine Kugel mit negativer Ladung angesehen werden, die sich um i

40、hre eigene Achse dreht.Diese rotierende Ladung erzeugt ein magnetisches Moment; ein Elektron, das sich auf einer geschlossenen Bahn um einen Atomkern bewegt, erzeugt ebenfalls einmagnetisches Moment.EN 61207-3:20027Die Kombination von Spinmoment und Bahnmoment ist verantwortlich fr die sich ergebend

41、en magnetischen Eigen-schaften eines einzelnen Atoms oder Ions.In paramagnetischen Stoffen stammt der Hauptbeitrag zum magnetischen Moment von ungepaarten Elektronen. Die An-ordnung der Bahnelektronen und ihrer Spinorientierungen bestimmen den Paramagnetismus des Sauerstoffmolekls undunterscheiden e

42、s von den meisten anderen Gasen.ANMERKUNG 2 Werden paramagnetische Gase in ein magnetisches Fremdfeld gebracht, so ist der magnetische Flussim Gas hher, als er im Vakuum wre, deshalb werden paramagnetische Gase in den Teil des Magnetfeldes mit demstrksten magnetischen Fluss hineingezogen. Im Gegensa

43、tz dazu besitzen diamagnetische Stoffe magnetische Dipole,die einige Kraftlinien des Fremdfeldes verdrngen, aus diesem Grund werden diamagnetische Gase durch denmagnetischen Fluss abgestoen.ANMERKUNG 3 Die molare magnetische Suszeptibilitt von Sauerstoff ist umgekehrt proportional der absolutenTempe

44、ratur. Nach Van Vleck 11)kann die molare Suszeptibilitt von Sauerstoff durch Gleichung (4) angenhert werden.Fr Sauerstoff 2Bm83kLXT= (4)Dabei istmX die molare Suszeptibilitt von Sauerstoff, gemessen in dm3 mol1;L die Avogadro-Zahl = 6,0227 1023mol1;B das Bohrsche Magneton = 9,274 1024A m2;k die Bolt

45、zmann-Konstante = 1,38 x 1023J K-1;T die absolute Temperatur in K (Kelvin).Gleichung (4) kann auch wie folgt geschrieben werden:93 1m101055710 dm molXT= (nur fr Sauerstoff).ANMERKUNG 4 Das volle Verstndnis von Paramagnetismus und Diamagnetismus lsst sich aus Lehrbchern derPhysik und anorganischen Ch

46、emie gewinnen. Die Erluterung in dieser Norm soll dem Anwender paramagnetischerSauerstoffanalysatoren lediglich ein einfaches Verstndnis der zunutze gemachten physikalischen Eigenschaften ver-mitteln.3.2Analysator mit automatischem NullabgleichAnalysatoren dieser Bauart liegt als allgemeines Funktio

47、nsprinzip die Verschiebung eines Krpers, der einVakuum oder ein diamagnetisches Gas enthlt, aus einem Bereich hoher magnetischer Feldstrke durchparamagnetische Sauerstoffmolekle zugrunde (siehe Bild 1).Die Messzelle verwendet typischerweise eine Hantel aus Glas, deren Kugeln Stickstoff enthalten und

48、 die aneinem Torsionsband zwischen magnetischen Polschuhen aufgehngt ist, die den magnetischen Fluss um dieHantel herum konzentrieren. Die Messzelle muss in ein magnetisches Feld gebracht werden. Wenn Sauer-stoffmolekle in die Messzelle eintreten, wird die Hantel abgelenkt, da die Sauerstoffmolekle,

49、 die in den Be-reich mit der hchsten magnetischen Feldstrke hineingezogen werden, eine Kraft auf die Hantel ausben.Mit Hilfe einer optischen Ablenkeinheit, einer Rckkoppelspule und geeigneter Elektronik erhlt man ein Aus-gangssignal, das dem Partialdruck des Sauerstoffs direkt proportional ist. Der Messumformer wird blicher-weis