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    根據(jù)氣體成分分析儀工作原理的不同,氣體成分分析大致可分為兩種測量方式:

一是,直接測量方式,即將探頭安裝在過程氣體管道中直接測量(測量、變送裝置在探頭內(nèi)),如紅外氣體分析儀、紫外氣體分析儀和激光光譜氣體分析儀等,由于它采用了光學(xué)技術(shù)能在不影響被測氣體本身狀態(tài)的情況下進(jìn)行實(shí)時(shí)測量,具有測量準(zhǔn)確、反應(yīng)迅速的優(yōu)點(diǎn),尤其是它不需預(yù)處理裝置,與傳統(tǒng)的熱導(dǎo)式氣體分析儀相比有很大的優(yōu)勢。

二是,間接(取樣)測量方式,即將過程氣體抽出進(jìn)行除塵等處理后送至分析單元進(jìn)行測量(測量、變送裝置在內(nèi)）。

由于受工業(yè)過程氣體高溫、高粉塵、高水份、負(fù)壓及腐蝕性等惡劣氣體條件影響,對采用間接分析測量方式來說,大的困難就是怎樣獲得適合測試條件的樣氣,惟一的方法就是采用預(yù)處理裝置對樣氣進(jìn)行處理,因此選用(制作)能適應(yīng)工藝條件、性能穩(wěn)定可靠的預(yù)處理裝置是解決在線氣體分析儀使用問題的關(guān)鍵。

雖然直接測量方法在對氣體進(jìn)行實(shí)時(shí)測量時(shí)可省去預(yù)處理裝置,但工業(yè)過程氣體的監(jiān)測大部分時(shí)候是一個連續(xù)的過程,需要提供在線實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)參考,因此為了保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性,即便是采用光學(xué)技術(shù)原理的氣體分析儀一般也建議采用間接測量方式。本文針對在線氣體分析儀的預(yù)處理裝置——預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)行了分析與介紹,希望可以幫助大家更好的了解在線氣體分析儀的基本原理。

一、預(yù)處理系統(tǒng)部件組成

1.取樣部分

主要設(shè)備有粗過濾器、取樣閥、取樣管道、支架等,安裝在現(xiàn)場。這是預(yù)處理系統(tǒng)的核心組成部分,也是決定儀器能否給出科學(xué)可信數(shù)據(jù)的一個重要環(huán)節(jié),因此在實(shí)際的取樣過程中應(yīng)該做到小心謹(jǐn)慎、規(guī)范操作。

2樣氣處理部分

主要設(shè)備有取樣閥、取樣管道、支架、精密過濾器、干燥裝置、穩(wěn)壓裝置、穩(wěn)流裝置、壓力表、流量計(jì)、取樣泵、標(biāo)準(zhǔn)氣和載氣裝置、氣泵或水泵、清洗裝置等,安裝在分析儀內(nèi)。

主要設(shè)備有電源裝置、小型PLC控制器、電磁閥或氣動切換閥、環(huán)境狀態(tài)報(bào)警儀等,安裝在分析室儀表盤內(nèi)。這是預(yù)處理系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié),也是預(yù)處理系統(tǒng)的精密的部分,該部分集中了在線氣體分析儀預(yù)處理系統(tǒng)的核心的部分,對于整個的測試結(jié)果與測試過程都有著極為重要的價(jià)值和意義。

因此,儀器在工作過程中的核心的環(huán)節(jié)還是控制部分。

4其他部分

主要設(shè)備有分析儀表盤、分析室恒溫和恒濕設(shè)備,安裝在分析室內(nèi)。這些儀表雖然不是氣體在線分析儀預(yù)處理系統(tǒng)的主要部分,但是對于氣體在線分析儀預(yù)處理系統(tǒng)的正常工作都有著輔助作用,在很大程度上反應(yīng)了在線氣體分析儀預(yù)處理系統(tǒng)的工作狀態(tài),為我們的操作提供相應(yīng)的指導(dǎo)性意見,更好地使在線氣體分析儀為大家所用。

二、預(yù)處理系統(tǒng)功能作用

在線氣體分析儀通常需要不含干擾組分的清潔、非腐蝕的樣氣,在正常情況下,樣氣必須是在限定的溫度、壓力和流量范圍之內(nèi)。

前處理單元對取出的樣氣進(jìn)行初步處理,使樣氣適合于傳輸,縮短樣氣的傳輸滯后,減輕后處理單元的負(fù)擔(dān),如減壓、降溫、除塵。后預(yù)處理單元對樣氣再做進(jìn)一步處理和調(diào)節(jié),如溫度、壓力、流量的調(diào)節(jié),過濾、除濕、去除有害物等,安全泄壓、限流和流路切換等。預(yù)處理系統(tǒng)的功能作用歸納如下:

1)流量調(diào)節(jié)

包括快速流路和分析回路,使用針閥、限流閥、單向閥和浮子流量計(jì)等,使樣氣流量達(dá)到分析儀表的要求。

2)壓力調(diào)節(jié)

包括降壓、抽吸和穩(wěn)壓,利用減壓閥、安全閥和背壓閥等,調(diào)節(jié)樣氣的壓力達(dá)到系統(tǒng)所需要的恒定壓力。

3)溫度調(diào)節(jié)

包括降溫和保溫,一般采用螺旋管或水冷方式,將高溫樣氣降至常溫;一般采用伴熱裝置給氣體伴熱。

4)提取樣氣

將樣氣從工藝流程中通過取樣管道引入分析儀,主要有粗過濾器、取樣閥、取樣管道、支架等設(shè)備。為防止高溫樣氣結(jié)露應(yīng)加裝保溫設(shè)備,對于負(fù)壓樣氣應(yīng)加裝取樣泵設(shè)備。

5)過濾樣氣

將樣氣中的粉塵、水分等雜質(zhì)過濾干凈,主要有取樣閥、取樣管道、支架、精密過濾器、普通干燥器、冷卻干燥裝置、離心干燥裝置等設(shè)備。

6)自動標(biāo)定

完成對分析儀主機(jī)零點(diǎn)和量程自動標(biāo)定工作,主要有電磁閥或氣動切換閥、分析儀主機(jī)控制電路、零點(diǎn)和量程標(biāo)準(zhǔn)氣瓶及減壓裝置等設(shè)備

7)自動采樣

使用一臺分析儀主機(jī)對多個樣氣組分進(jìn)行周期分析的工作,主要由電磁閥或氣動切換閥、控制系統(tǒng)等設(shè)備完成。

三、預(yù)處理系統(tǒng)工藝選擇

1.取樣點(diǎn)位置的選擇

1)應(yīng)選擇在能反映工藝流體性質(zhì)和組成變化的靈敏點(diǎn)上,通常選擇在大于2倍直徑管段的二分之一處。

2)應(yīng)位于工藝壓差處,構(gòu)成快速循環(huán)回路的位置。

3)應(yīng)選擇樣氣溫度、壓力、清潔度、干燥度和其他條件盡可能接近分析儀要求適宜位置,以便樣品預(yù)處理部件的數(shù)量減之少。 

2.取樣探頭的選擇

1)直通式取樣探頭:適用于含塵量極微小或無粉塵的氣體取樣,多用于石油化工行業(yè)。

2)過濾式取樣探頭:帶有過濾器的探頭,適用于含塵量較高的氣體取樣,探頭濾芯為燒結(jié)金屬或陶瓷。

3)減壓式取樣探頭:是將減壓閥和取樣管組合成一體,將樣品氣體先減壓再取出的探頭。多用于高壓樣氣的取樣,防止壓力過大損壞儀表。

3樣氣傳輸管路的選擇

1)管材的材質(zhì)和管徑尺寸的選擇,一般采用316不銹鋼或PTFE管路,管外徑以6mm為多。

2)管接頭的選用,一般選擇不銹鋼雙卡套接頭以保證連接的密閉性,特殊環(huán)境選擇PTFE或塑膠接頭。

4.保溫和伴熱裝置的選擇

1)電伴熱:通過纏繞在取樣管線上的電伴熱給樣氣伴熱。

2)蒸汽伴熱:通過取樣套管中的高溫蒸汽對樣氣進(jìn)行伴熱

5.氣路切換的選擇

1)標(biāo)定、測試的切換:通過電磁閥或電動閥切換不同的樣氣管路,予以選擇不同測量的氣泵。

2)多點(diǎn)測量:通過電磁閥或電動閥切換到不同的取樣點(diǎn),達(dá)到一臺儀表可測量多點(diǎn)樣氣。

6樣氣排放的選擇

1)有毒氣體的排放:對人體有害的毒氣,可采用高位高空排放或返回取樣管道、回收裝置等。

2)可燃危險(xiǎn)氣體分排放:使用排火炬或阻火裝置高位排放。

四、保證預(yù)處理系統(tǒng)正常工作的要求

在線氣體分析儀結(jié)構(gòu)復(fù)雜而精密,對被分析介質(zhì)的組份構(gòu)成,清潔度及熱工參數(shù)均有不少特殊要求。為此,在設(shè)計(jì)中需要處理的問題有:

1編制科學(xué)的“操作維護(hù)規(guī)程”

在線氣體分析儀（系統(tǒng)）除需要周期的標(biāo)定外，樣品預(yù)處理系統(tǒng)中的傳感器更換，冷凝物排出、化學(xué)藥劑的投放等,均需遵守嚴(yán)格的操作程序。這個程序的設(shè)計(jì)既與在線氣體分析儀(系統(tǒng))本身的設(shè)計(jì)有關(guān),又與工藝現(xiàn)場的運(yùn)行條件有關(guān)。任何失誤的操作維護(hù),均可導(dǎo)致在線氣體分析儀(系統(tǒng))失靈或癱瘓,由此可見編制科學(xué)的“操作維護(hù)規(guī)程”對于該預(yù)處理系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行有著十分重要的作用和價(jià)值。

2.使用“分析儀器柜”進(jìn)行在預(yù)裝配調(diào)試

在線氣體分析儀(系統(tǒng))中,取樣、預(yù)處理,標(biāo)定、控制及保護(hù)裝置的價(jià)值,常常超過在線分析器本身,要把這些部件及裝置按工藝要求連接起來,才能組成分析系統(tǒng)。

“分析儀器柜”由具備經(jīng)驗(yàn)的分析儀器制造廠設(shè)計(jì)、制造。不受工藝現(xiàn)場條件的影響:系統(tǒng)設(shè)計(jì)及部件選用規(guī)范化,操作維護(hù)方便,可以在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬操作調(diào)試,使得系統(tǒng)在設(shè)備及結(jié)構(gòu)上的主要問題在送往現(xiàn)場前,可及早得到糾正。

3集中取樣提高利用率

在線氣體分析儀(系統(tǒng))的故障率及運(yùn)行周期,通常取決于取樣及預(yù)處理裝置。因此,在設(shè)計(jì)中應(yīng)把可能集中起來的在線分析儀器集中在一起,共用一個取樣點(diǎn),共用一套樣氣預(yù)處理裝置。這樣既減少了系統(tǒng)硬件的用量,降低了系統(tǒng)成本,也可降低系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。

4現(xiàn)場就近安裝,縮短滯后時(shí)間

在線氣體分析儀(系統(tǒng))的滯后時(shí)間主要來源于樣氣輸送管線及預(yù)處理系統(tǒng)。在線氣體分析儀(系統(tǒng))的硬件一經(jīng)確定后,設(shè)計(jì)上縮短滯后時(shí)間的途徑就是盡可能的縮短取樣管線長度,這對實(shí)時(shí)控制具有重要意義。

在線氣體分析儀是一種重要的檢測手段,對于現(xiàn)代社會的發(fā)展與進(jìn)步起了很大推動作用。因此,在實(shí)際的工作之中我們應(yīng)該充分的認(rèn)識到在線氣體分析儀預(yù)處理系統(tǒng)的重要性,規(guī)范操作,以期更好的為您服務(wù)。