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拉曼光譜氣體分析儀等，由于它采用了最新光學(xué)技術(shù)，能在不影響被測氣體本身狀態(tài)的情況下進(jìn)行實時測量，具有測量準(zhǔn)確、反應(yīng)迅速的優(yōu)點，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，最大的困難就是怎樣獲得適合測試條件的樣氣，而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)行實時測量時可省去預(yù)處理裝置，但工業(yè)過程氣體的監(jiān)測大部分時候是一個連續(xù)的過程，需要提供在線實時的數(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。 

預(yù)處理

01預(yù)處理系統(tǒng)的部件組成

1.取樣部分 

主要設(shè)備有粗過濾器、取樣閥、取樣管道、支架、蒸汽伴熱管或電加熱器等，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、冷卻或加熱裝置、取樣泵、尾氣處理裝置、標(biāo)準(zhǔn)氣和載氣裝置、氣泵或水泵、清洗裝置等，安裝在分析室儀表盤內(nèi)。

3.控制部分 

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)最為精密的部分，該部分集中了在線氣體分析儀預(yù)處理系統(tǒng)最為核心的部分，對于整個的測試結(jié)果與測試過程都有著極為重要的價值和意義。因此，儀器在工作過程中最為核心的環(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)的正常工作都有著極大的輔助作用，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，更好地讓在線氣體分析儀為大家所用。

02預(yù)處理系統(tǒng)的功能作用

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人分析儀柜，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

完成對分析儀主機零點和量程自動標(biāo)定工作，主要有電磁閥或氣動切換閥、分析儀主機控制電路、零點和量程標(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。

預(yù)處理

03預(yù)處理系統(tǒng)的工藝選擇

1.取樣點位置的選擇

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最適宜位置，以便樣品預(yù)處理部件的數(shù)量減之最少。

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

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）可燃危險氣體分排放：使用排火炬或阻火裝置高位排放。

04四保證預(yù)處理系統(tǒng)正常工作的要求

在線氣體分析儀（系統(tǒng)）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)計既與在線氣體分析儀（系統(tǒng)）本身的設(shè)計有關(guān)，又與工藝現(xiàn)場的運行條件有關(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”對預(yù)處理系統(tǒng)的平穩(wěn)運行有著十分重要的作用和價值。

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)驗的分析儀器制造廠設(shè)計、制造。不受工藝現(xiàn)場條件的影響：系統(tǒng)設(shè)計及部件選用規(guī)范化，操作維護(hù)方便，可以在實驗室內(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)）的故障率及運行周期，通常取決于取樣及預(yù)處理裝置。因此，在設(shè)計中應(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，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)的運行費用。

4.現(xiàn)場就近安裝，縮短滯后時間

在線氣體分析儀（系統(tǒng)）的滯后時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)計上縮短滯后時間的唯一途徑就是盡可能的縮短取樣管線長度，這對實時控制具有重要意義。

05 結(jié)論

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)步有著極大的推動作用。因此，在實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，以期更好的為我們服務(wù)。

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