一、引言
在工业排放监测、燃烧控制以及过程分析领域，气体分析仪扮演着至关重要的角色。ABB EL3020 是一款基于红外光学原理的多组分分析仪，可用于连续监测 CO、CO₂、NO、SO₂ 等常见气体浓度。然而，在长期运行中，用户时常会遇到一些看似异常的读数，其中最典型的现象之一就是 CO 通道出现负数显示。
这种负值并不意味着环境中真的存在“负浓度”的一氧化碳，而往往是由零点漂移、校准不当或硬件老化等原因造成的。本文将系统地介绍 EL3020 的工作原理、导致负值的可能原因，以及 零点校准（Zero Calibration） 和 跨度校准（Span Calibration） 的详细操作步骤，帮助用户快速定位问题并恢复分析仪的准确性。
二、ABB EL3020 的工作原理概述
2.1 红外吸收原理
EL3020 的核心原理是基于 非分散红外（NDIR, Non-Dispersive Infrared）吸收。不同气体分子在红外光谱中具有特定的吸收波长。
2.2 零点与跨度的定义
三、CO 显示负数的常见原因
3.1 零点漂移
光学检测器和放大电路随着温度、时间和老化会产生基线漂移。如果仪器未定期进行零点校准，基线可能低于正常值，导致负读数。
3.2 背景气体或干扰
当进入分析仪的气体几乎不含 CO 时，如果零点设置偏高，就可能在换算过程中得出小于零的结果。此外，过量氧气、水汽或其他背景气体也可能对光学信号产生干扰。
3.3 光学系统污染或老化
灰尘、冷凝液或光源衰减，会改变检测器接收到的红外光强，使基线发生偏移。
3.4 硬件与电路故障
模拟量采集板或 A/D 转换部分出现偏置，也可能导致 CO 通道异常显示。此类问题通常需要专业维修。
四、零点校准（Zero Calibration）操作步骤
零点校准的目的，是消除基线漂移，将“零气”情况下的输出重新设定为 0 ppm。
4.1 准备工作
使用高纯氮气（99.999%）或符合要求的零空气作为零气。
确认气源纯度，压力调节至 2 bar 左右。
检查采样管路是否漏气、是否有冷凝水。
开机并预热至少 30 分钟。
4.2 操作流程
在面板上选择 OK → Menu → Calibration → Zero Calibration。
选择需要校准的通道，例如 CO。
切换采样口至零气，通气 3–5 分钟，等待读数稳定。
执行 Start Zero Calibration，仪器会将当前值设置为零点。
完成后，保持零气输入，读数应接近 0 ppm（允许 ±2 ppm 波动）。
4.3 校准结果判定
五、跨度校准（Span Calibration）操作步骤
跨度校准的目的，是修正量程比例，确保测量值与标准气体一致。
5.1 准备工作
使用认证的 CO 标准气体，浓度选在量程的 60–90%（如 100 ppm CO）。
检查气瓶、调压阀与管路，确认无泄漏。
在跨度校准前，建议先完成零点校准。
5.2 操作流程
在面板上选择 OK → Menu → Calibration → Span Calibration。
选择通道 CO。
切换采样口至标准气体，通气 5–10 分钟，等待读数稳定。
输入标准气体浓度（如 100 ppm），并执行 Start Span Calibration。
仪器会自动修正斜率因子，并提示 Span OK。
5.3 校准结果判定
六、综合维护与故障处理建议
定期校准：建议每月做一次零点校准，每 1–3 个月做一次跨度校准。
保持清洁：定期检查光学窗口与气室，防止灰尘、水汽和腐蚀性气体进入。
检查管路：防止采样系统漏气或冷凝液进入分析仪。
数据验证：用标准气体定期比对，确保仪器长期运行的准确性。
硬件检查：若校准无效，需检查光源、检测器及模拟采集板，必要时更换。
七、案例分析：CO 负值的排查与恢复
某钢铁厂使用 EL3020 连续监测烟气排放，发现 CO 通道常显示 -5 ppm。经过排查：
首先使用零气做 Zero Calibration，结果显示 Zero OK，但 CO 仍显示 -3 ppm。
随后使用 100 ppm CO 标准气体做 Span Calibration，输入 100 ppm，实际显示 95 ppm。
校准完成后，切回零气，显示接近 0 ppm；切换标准气体，显示稳定在 100 ppm。
最终确认问题源于 跨度因子偏移，经校准恢复正常。
八、结论
ABB EL3020 是一款性能可靠的红外气体分析仪，但在长期运行中，零点漂移和跨度偏移在所难免。CO 通道出现负值，往往是 零点校准不足或光学老化的信号。通过正确执行 零点校准 和 跨度校准，大多数问题都能得到解决。对于无法通过校准消除的异常，则需要进一步检查硬件并联系厂家维修。
通过定期维护与校准，用户可以确保 EL3020 长期稳定运行，为工业过程和环保监测提供准确可靠的数据支持。
