几种在线分析仪表的特点及其在工业应用中常见问题分析

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  摘要:本文简述了在线分析仪表的基本特点,对在线分析仪表在工业应用中的常见问题进行分析,并提出解决方案。
  关键詞:在线分析仪表;特点;问题;分析
  Abstract: this paper briefly describes the basic characteristics of online analysis instrument, to the common problems in application of on-line analysis instruments in industry is analyzed, and put forward solutions.
  Key words: online analysis instrument; Characteristic; The problem; analysis
  中图分类号:TQ056文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)
  
  
  引言
  随着中国加入WTO,国内各化工企业面临着国际大型公司日益激烈的竞争压力,与此同时,企业应用先进控制系统的目标就是为了有效地监测和控制生产过程, 使生产过程处于最佳状态,节省原材料, 降低能耗和其它消耗,提高产品收率、产品质量和设备的使用寿命, 安全、稳定生产。过程分析技术对于化工工艺生产控制与优化具有重要作用,在过程分析中不可避免的会使用大量在线分析仪表。在现今的化工企业生产过程中,在线分析仪表越来越显示出其在优化生产操作、稳定产品质量、降低劳动强度、提高经济效益和推进技术进步等方面的重要作用,而且它的应用已成为现代化工企业的标志。顾名思义,在线分析仪表是用来在线检测工业生产过程中的原料、中间产品、产品以及相关辅助原料、副产品等物料性能指标的分析仪器。
  一、在线分析仪表概述
  在线分析仪表用于化工生产流程中(即在线)连续或周期性检测物质化学成分或某些物性的自动分析仪表。由于各种在线分析仪表的作用原理、分析对象和复杂程度不同,其组成也大不相同。
  1.在线分析仪表基本构成
  在线分析仪表一般都由四个部分所构成
  取样、预处理及进样系统。从流程中取出具有代表性的样品,并使它符合分析器对样品状态或条件的要求。
  分析器。将样品的成分量或物性量转换成可测量的电信号。
  (3)电源和电子线路。对仪表各部分供电,控制仪表各部分的工作,将分析器送来的电信号放大后,输出至显示、记录器,或同时送至自动控制器或电子计算机。
  (4)显示、记录器。用来显示、记录代表成分量或物性量的电信号。
  2.在线分析仪表的分类
   (1)热学式分析仪表,如热导式和热化学式气体分析器等。
   (2)电化学式分析仪表,如pH计,电导仪,盐量计,电磁浓度计,原电池式、极谱式和氧化锆氧分析器等。
   (3)磁式分析仪表,如热磁式和磁力机械式氧分析器等。
   (4)光学式分析仪表,如红外线气体分析器、紫外线分析器和流程光电比色计等。
   (5)色谱分析仪,如流程气相色谱仪和流程液相色谱仪两类;此外,还有密度计、湿度计、水分仪和粘度计等。
  二、红外线气体分析仪的特点及常见问题分析
  1.主要特点
  红外线气体分析仪是基于某些气体对红外线的选择性吸收。红外线分析仪常用的红外线波长为2~12µm。简单说就是将待测气体连续不断的通过一定长度和容积的容器,从容器可以透光的两个端面的中的一个端面一侧入射一束红外光,然后在另一个端面测定红外线的辐射强度,然后依据红外线的吸收与吸光物质的浓度成正比就可知道被测气体的浓度。其特点为:
   (1)能测量多种气体
  除了单原子的惰性气体和具有对称结构无极性的双原子分子气体外,CO、CO2、NO、NO2、NH3等无机物、CH4、C2H4等烷烃、烯烃和其他烃类及有机物都可用红外分析器进行测量。 (2)测量范围宽可分析气体的上限达100%,下限达几个ppm的浓度。进行精细化处理后,还可以进行痕量分析。 (3)灵敏度高具有很高的监测灵敏度,气体浓度有微小变化都能分辨出来。 (4)测量精度高一般都在+/-2%FS,不少产品达到+/-1%FS。与其他分析手段相比,它的精度较高且稳定性好。 (5)反应快响应时间一般在10S以内。 (6)有良好的选择性红外分析器有很高的选择性系数,因此它特别适合于对多组分混合气体中某一待分析组分的测量,而且当混合气体中一种或几种组分的浓度发生变化时,并不影响对待分析组分的测量。
  常见问题分析
   (1)光路不平衡的干扰
  一台红外线气体分析仪预热后通入氮气时,输出很大,这是由于切光片相位不平衡及光路不平衡引起,因此只要调整相位调节选钮使输出达到小,再调整光路平衡选钮使输出最小即可。然后同零点气和量程气,反复校准仪表零点和量程。
  (2)水分的干扰
  零点气中若有水分,红外线气体分析器标定后,会引起负误差,在近红外区域,水有连续的特征吸收波谱,若标定用的零点气中含有水分时,将造成仪器的零位的负偏,标定后仪器示值必然比实际值偏低,从而起负误差。
  (3)温度变化的干扰
  红外线气体分析仪检测过程需要在恒定的温度下进行。环境温度发生变化将直接影响红外光源的稳定,影响红外辐射的强度,影响测量气室连续流动的气样密度,还将直接影响检测器的正常工作。如果温度大大超过正常状态,检测器的输出阻抗下降,导致仪器不能正常工作,甚至损坏检测器。红外分析仪内部一般有温控装置及超温保护电路,即使如此,有的仪器示值特别是微量分析仪器,亦可观察出环境温度变化对检测的影响,在夏季环境温度较高时尤为明显。在这种情况下,需改变环境温度,设置空调是一种解决办法。
  (4)大气压力波动的干扰
  大气压力即使在同一个地区、同一天内也是有变化的。若天气骤变时,变化的幅度较大。大气压力的这种变化,对气样放空流速有直接影响。经测量气室后直接放空的气样,会随大气压力的变化使气室中气样的密度发生变化,从而造成附加误差。
  三、磁力机械式氧分析仪的特点及常见问题分析
  1、主要特点:
   与热磁式分析仪相比,磁力机械式氧分析仪有如下特点:
   (1)它是对氧的顺磁性直接测量的分析仪,在测量中,不受被测气体导热性变化、密度变化等影响。
   (2)在0…100%O2范围内线性刻度、测量精度较高,测量误差可低至±0.1%O2。
   (3)灵敏度高,除了用于常量的测量以外,还可用于微量氧(O2‰)的测量。
  2、常见问题分析
   (1)磁力机械式氧分析仪基于对磁化率的直接测量,像氧氮等一些强磁性气体会对测量带来严重干扰,所以应将这些干扰组分除掉。此外,一些较强逆磁性气体也会引起较大的测量误差。如氙气,若样品中含有较多的这类气体,也应予以清除或对测量结果采取修正措施。
   (2)氧气的体积磁化率是压力、温度的函数,样气压力、温度的变化以及环境温度的变化,都会对测量结果带来影响。因此,必须稳定样气的压力,使其符合调校仪器时的压力值。环境温度和整个检修部件,均应工作在设计的温度范围内,一般来说,各种型号的磁力机械式氧分析仪均带有温度控制系统,以维持检测部件在恒温条件下工作。
   (3)无论是短时间的剧烈振动,轻微的持续振动,都会削弱磁性材料的磁场强度,因此,该类仪器多将检测器等敏感部件安装在防振装置中。当然,仪器安装位置也应避开振源并采取适当的防振措施。另外,任何电气线路不允许穿过这些敏感部分,以防电磁干扰和振动干扰。
  四、氧化锆分析仪的特点及常见问题分析
  1.主要特点
  在许多生产过程中,特别是燃烧过程和氧化反应过程中,测量和控制混合气体中的氧含量是非常重要的。电化学法(氧化锆属电化学类)是目前工业上分析氧含量的一种方法,具有结构简单、维护方便,反应迅速,测量范围广等特点。氧化锆氧量计是电化学分析器的一种,可以连续分析各种工业锅炉和炉窑内的燃烧情况,通过控制送风来调整过剩空气系数α值,以保证最佳的空气燃料比,达到节能和环保的双重效果。
  目前,化工行业的燃气炉已用氧化锆分析仪来取代顺磁氧分析仪。现在的氧化锆分析仪,在仪器探头前加装了一个可燃气气体检测探头,可同时测量烟道气中的氧含量和可燃性气体含量。其特点有以下几点:
   (1)在可燃气体检测头上,可燃性气体与氧发生催化反应而消耗掉,从而消除了其对氧化锆探头的干扰和威胁。
   (2)用可燃气体检测结果对氧化锆探头的输出值进行修正和补偿,从而使氧含量的测量结果更为准确。
   (3)根据可燃气体检测结果判断燃烧工况是否正常,以便及时进行调节和控制;也有在氧化锆探头前,增设两个检测探头的产品,增设的探头一般是可燃气探头和甲烷气探头。甲烷气探头的作用是为了更好地判断天然气的燃烧工况是否正常。
  2.常见问题分析
   (1)冷机投运24小时内,指示是不正常的,投用一天后,再用标气进行校准。因为,冷机检测器或新装检测器内会存在一些吸附水分或可燃性物质,热机后,在高温下,这些吸附水分蒸发,可燃性物质燃烧,会消耗参比侧电池中的参比空气,导致参比空气的氧含量低于正常值20.6%,会出现检测器信号偏低,甚至出现负信号,造成测量的氧含量值偏高,甚至大于20.6%的现象,这时的测量值是不准确的。应该等到检测器内部的水分和可燃性物质被新鲜空气置换干净后,才能使测量准确。所以,氧化锆检测器至少需要熱机一天以上才能进行校准。
   (2)氧化锆分析仪在使用过程中存在许多干扰因素,如锆管的老化、积灰、SO2和SO3对电极的腐蚀等。运行一段时间后,仪器的性能会逐渐变化,给测量带来误差,因此必须定期对仪器进行校准,校准周期通常为1-3个月,这要看仪器的使用环境和使用情况而定。
  校准时,不能使用纯N2作为零点气,通常零点气应为满量程的10%;量程气是满量程的90%;现场采用的是干燥空气作为量程气;零点气则采用100ppm O2,这是因为到,零点在100ppm以下,标气误差对仪器的影响太大且校验吹扫时间太长,又不易吹到位;测量值采用测量线性的下延线。实践证明,这种方法是明确而有效的。
  五、比值分析仪
  1.主要特点
  比值分析仪由正压通风的电气箱、加热的样气箱和检测器箱三个主要部分组成。一个大口径密封的不锈钢管作为光路基座,它的一部分在样气箱内,一部分在检测器箱内并与样气箱连通,检测器箱与样气箱之间由石英玻璃窗在管内隔离。比值分析仪可直接安装在取样管道上,取消了样品传输环节,消除了样品传输管路的堵塞问题。其主要特点如下:
   (1)具有四路单独的硅光电二极管检测系统,可同时测量H2S、SO2、硫蒸气和参比气,检测器中配有高精度滤光器,可使四路独立测量。
   (2)采用了小容量气室,响应速度快(T90<10s),有利于闭环控制,同时也减少硫和氨的污染。
   (3)仪器配有校准滤光镜,仪器校准不需要标准气。
   (4)分析仪中装有除雾器,可以除掉样气中夹带的硫雾,同时降低硫蒸气的压力,以避免气样中硫磺冷凝并呈液态析出。
   (5)配备有完善的反吹系统,可有效防止管路堵塞,减轻样品对光学系统的污染。
  2.常见问题分析
   (1)因接触样品的管道和阀门都是采用夹套保温的,所以要保持蒸汽的畅通。要经常检查蒸汽压力与温度是否符合规定,保证样品气体的温度不低于129℃,否则会引起硫蒸气冷凝而堵塞工艺管道,中断系统工作。
   (2)进入喷射器的仪表空气要保持畅通,并具有足够压力,以便产生足够的真空度,保证样品正常循环。
  (3)样品室的石英窗、光路上的滤光片、光电管等元件要保证吹扫空气质量,从而保持光学表面清洁,并驱除其他光路上的吸光物质。
  (4)在装置正常操作时,样品系统中存在致命浓度的H2S和其他混合气体,因此维修前必须用零位气体吹扫样品管后与工艺流程隔离。必要时使用呼吸器。
  (5)在校准零位时,以一种非吸收物质(通常为仪表空气)吹扫样品池,并测量每个通道的偏移值,然后储存在存储器内,直到下次校零前均用此数来校正每个光电管的零吸收率。量程校准时,样品池仍在校零状态,将校准滤光片插入光路,测量和显示吸收率的数值,并调整到标准值。
  结束语
  在线分析仪表在生产过程中越来越重要,但在实际应用中会发现许多始料不及的问题,因此在设计过程中就应当本着充分分析、妥当处理的原则,设计尽量合乎现场工况的采样系统,以减少问题的出现慨率,使在线分析仪表在工程应用中保证安全生产、提高经济效益方面发挥更大的作用。
  参考文献
  [1]褚小立,袁洪福,陆婉珍.现代科学仪器,2004,2:3~21
  [2]王彦刚,潘新成.在线分析仪表及其成套系统的作用及存在问题.大氮肥,2002,25(3):174~175
  [3]龙德清,杨旭辉,彭守泉.化工自动化及仪表, 2001,28(5): 61~62
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