根據(ju)氣體(ti)成分(fen)(fen)分(fen)(fen)析儀(yi)工(gong)作原(yuan)理的不(bu)同，氣體(ti)成分(fen)(fen)分(fen)(fen)析大致可分(fen)(fen)為(wei)兩種測量方(fang)式：

一是(shi)，直(zhi)接(jie)測(ce)量方式，即將探頭(tou)(tou)安裝(zhuang)在過(guo)程氣體管道中直(zhi)接(jie)測(ce)量（測(ce)量、變送(song)裝(zhuang)置在探頭(tou)(tou)內(nei)），如(ru)紅外氣體分(fen)析(xi)儀(yi)、紫外氣體分(fen)析(xi)儀(yi)和激光拉曼光譜氣體分(fen)析(xi)儀(yi)等，由于它采用了最新光學技術，能在不(bu)(bu)影響被測(ce)氣體本身(shen)狀態的(de)情況下(xia)進(jin)行實時測(ce)量，具有測(ce)量準確、反應迅速的(de)優(you)點，尤其是(shi)它不(bu)(bu)需預處理(li)裝(zhuang)置，與(yu)傳(chuan)統的(de)熱導(dao)式氣體分(fen)析(xi)儀(yi)相比有很大(da)的(de)優(you)勢(shi)。

二(er)是(shi)，間(jian)接（取樣）測(ce)量(liang)方式(shi)，即(ji)將(jiang)過(guo)程(cheng)氣(qi)體抽出進(jin)行(xing)除塵等(deng)處理后送至分(fen)析單元進(jin)行(xing)測(ce)量(liang)（測(ce)量(liang)、變送裝(zhuang)置(zhi)在內）。由于(yu)受工(gong)業過(guo)程(cheng)氣(qi)體高溫(wen)、高粉(fen)塵、高水份、負(fu)壓及(ji)腐(fu)蝕性等(deng)惡劣氣(qi)體條(tiao)(tiao)件影(ying)響，對采(cai)用(yong)(yong)間(jian)接分(fen)析測(ce)量(liang)方式(shi)來說(shuo)，最大的(de)困難(nan)就(jiu)(jiu)是(shi)怎樣獲得(de)適合(he)測(ce)試(shi)條(tiao)(tiao)件的(de)樣氣(qi)，而(er)惟一的(de)方法(fa)就(jiu)(jiu)是(shi)采(cai)用(yong)(yong)預處理裝(zhuang)置(zhi)對樣氣(qi)進(jin)行(xing)處理，因此選用(yong)(yong)（制作）能適應(ying)工(gong)藝條(tiao)(tiao)件、性能穩定可靠的(de)預處理裝(zhuang)置(zhi)是(shi)解(jie)決在線氣(qi)體分(fen)析儀使用(yong)(yong)問題的(de)關鍵(jian)。

雖(sui)然直接測量方法在(zai)對(dui)(dui)氣(qi)體(ti)進行(xing)實(shi)時測量時可省(sheng)去預(yu)處理裝置，但(dan)工業(ye)過(guo)(guo)程氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)監測大(da)(da)部分(fen)時候(hou)是(shi)一個(ge)連續的(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)程，需要提供在(zai)線(xian)實(shi)時的(de)(de)(de)(de)數據參考(kao)，因此為了保(bao)證測量結果的(de)(de)(de)(de)準(zhun)確性，即便是(shi)采用光(guang)學(xue)技術原理的(de)(de)(de)(de)氣(qi)體(ti)分(fen)析(xi)(xi)儀一般也建(jian)議采用間接測量方式。本文(wen)針對(dui)(dui)在(zai)線(xian)氣(qi)體(ti)分(fen)析(xi)(xi)儀的(de)(de)(de)(de)預(yu)處理裝置——預(yu)處理系統(tong)進行(xing)了分(fen)析(xi)(xi)與介(jie)紹(shao)，希望可以幫助大(da)(da)家更好的(de)(de)(de)(de)了解在(zai)線(xian)氣(qi)體(ti)分(fen)析(xi)(xi)儀的(de)(de)(de)(de)基本原理。 

預處理

01預處理系統(tong)的部(bu)件組(zu)成

1.取樣部分(fen) 

主要設(she)備有粗過(guo)濾器、取樣(yang)閥、取樣(yang)管(guan)道、支(zhi)架、蒸汽伴(ban)熱管(guan)或電加(jia)熱器等，安裝(zhuang)在現場。這是預處理系統的核(he)心組成部分(fen)，也是決定儀器能否給出科學可信(xin)數據的一個重要環(huan)節，因此在實際(ji)的取樣(yang)過(guo)程中應該做到小心謹慎、規范操作。

2.樣(yang)氣處(chu)理部(bu)分 

主要設備有取樣閥、取樣管道、支架、精密過濾器、干燥(zao)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)、穩壓(ya)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)、穩流裝(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)、壓(ya)力表、流量計(ji)、冷卻或加(jia)熱裝(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)、取樣泵(beng)、尾(wei)氣(qi)處理裝(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)、標準氣(qi)和載氣(qi)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)、氣(qi)泵(beng)或水(shui)泵(beng)、清洗(xi)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)等，安(an)裝(zhuang)在分析(xi)室儀表盤內。

3.控(kong)制部分 

主要設備有電源裝置、小(xiao)型PLC控制(zhi)器(qi)、電磁閥(fa)或氣動(dong)切換閥(fa)、環境狀態報警(jing)儀(yi)等，安裝在分(fen)析室儀(yi)表盤內(nei)。這(zhe)是(shi)預處(chu)理(li)系(xi)(xi)統的(de)(de)核(he)(he)心(xin)環節(jie)，也(ye)是(shi)預處(chu)理(li)系(xi)(xi)統最(zui)為(wei)精密的(de)(de)部(bu)分(fen)，該部(bu)分(fen)集中了在線(xian)氣體(ti)分(fen)析儀(yi)預處(chu)理(li)系(xi)(xi)統最(zui)為(wei)核(he)(he)心(xin)的(de)(de)部(bu)分(fen)，對于(yu)整個的(de)(de)測試(shi)結果與(yu)測試(shi)過(guo)程都有著極(ji)為(wei)重(zhong)要的(de)(de)價值(zhi)和意義。因此，儀(yi)器(qi)在工作過(guo)程中最(zui)為(wei)核(he)(he)心(xin)的(de)(de)環節(jie)還是(shi)控制(zhi)部(bu)分(fen)。 

4.其(qi)他部分(fen) 

主要設備(bei)有分(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi)儀(yi)(yi)(yi)表(biao)盤、分(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi)室恒溫和恒濕設備(bei)，安裝在分(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi)室內。這些儀(yi)(yi)(yi)表(biao)雖(sui)然不(bu)是氣體(ti)在線分(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi)儀(yi)(yi)(yi)預(yu)處理系(xi)統的主要部分(fen)(fen)，但是對于氣體(ti)在線分(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi)儀(yi)(yi)(yi)預(yu)處理系(xi)統的正常工作(zuo)都有著極大(da)的輔(fu)助作(zuo)用，在很大(da)程度上反應了在線氣體(ti)分(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi)儀(yi)(yi)(yi)預(yu)處理系(xi)統的工作(zuo)狀(zhuang)態(tai)，為我(wo)們的操作(zuo)提供相應的指(zhi)導性意見，更好地讓在線氣體(ti)分(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi)儀(yi)(yi)(yi)為大(da)家所(suo)用。

02預(yu)處理(li)系統的功(gong)能作(zuo)用

在(zai)線氣(qi)體分析儀通常需要不含干擾組(zu)分的清潔、非腐蝕的樣氣(qi)，在(zai)正(zheng)常情況下(xia)，樣氣(qi)必(bi)須是(shi)在(zai)限定的溫(wen)度、壓力(li)和流量范圍之內。

前處(chu)理(li)單元對取出的(de)樣(yang)(yang)(yang)氣進行初步處(chu)理(li)，使樣(yang)(yang)(yang)氣適合于傳輸，縮短樣(yang)(yang)(yang)氣的(de)傳輸滯后，減輕(qing)后處(chu)理(li)單元的(de)負擔，如減壓、降溫(wen)、除塵。后處(chu)理(li)單元對樣(yang)(yang)(yang)氣再(zai)做進一步處(chu)理(li)和調節，如溫(wen)度、壓力、流(liu)量的(de)調節，過濾、除濕、去(qu)除有害物等，安全泄壓、限流(liu)和流(liu)路切換等。預處(chu)理(li)系統的(de)功(gong)能作(zuo)用歸納如下：

1）流量調節

包括快速(su)流(liu)路和(he)分(fen)析(xi)回路，使用針閥(fa)、限流(liu)閥(fa)、單向閥(fa)和(he)浮子流(liu)量計等(deng)，使樣氣流(liu)量達到分(fen)析(xi)儀表的要求(qiu)。

2）壓力調節

包括降壓(ya)(ya)、抽吸(xi)和(he)穩壓(ya)(ya)，利(li)用減壓(ya)(ya)閥(fa)、安全(quan)閥(fa)和(he)背壓(ya)(ya)閥(fa)等(deng)，調節樣氣的(de)壓(ya)(ya)力達到(dao)系統所需要的(de)恒定(ding)壓(ya)(ya)力。

3）溫度調節

包括降溫和(he)保溫，一般(ban)采(cai)用(yong)螺旋管或水(shui)冷(leng)方(fang)式，將高溫樣氣降至常溫；一般(ban)采(cai)用(yong)伴熱(re)(re)裝(zhuang)置給氣體伴熱(re)(re)。

4）提取樣氣

將樣(yang)(yang)(yang)氣從工藝(yi)流程中通過取(qu)樣(yang)(yang)(yang)管(guan)道(dao)引人(ren)分析儀柜，主要(yao)有粗(cu)過濾器、取(qu)樣(yang)(yang)(yang)閥、取(qu)樣(yang)(yang)(yang)管(guan)道(dao)、支架等設備。為(wei)防止高溫樣(yang)(yang)(yang)氣結(jie)露(lu)應(ying)(ying)加(jia)裝保溫設備，對(dui)于負壓樣(yang)(yang)(yang)氣應(ying)(ying)加(jia)裝取(qu)樣(yang)(yang)(yang)泵設備。

5）過濾樣氣

將樣(yang)(yang)氣中的粉塵、水分等(deng)雜(za)質過濾(lv)干(gan)凈(jing)，主要有取(qu)樣(yang)(yang)閥、取(qu)樣(yang)(yang)管道、支架、精密過濾(lv)器、普通干(gan)燥(zao)器、冷(leng)卻干(gan)燥(zao)裝(zhuang)置、離心干(gan)燥(zao)裝(zhuang)置等(deng)設備。

6）自動標定

完成對分(fen)析儀主機零點和量(liang)程(cheng)自動(dong)標定工(gong)作，主要有電(dian)磁(ci)閥或氣(qi)動(dong)切(qie)換閥、分(fen)析儀主機控制電(dian)路、零點和量(liang)程(cheng)標準氣(qi)瓶(ping)及減壓裝置(zhi)等設備。

7）自動采樣

使(shi)用(yong)一臺分析儀(yi)主(zhu)機對多個(ge)樣氣組分進(jin)行周期(qi)分析的工(gong)作(zuo)，主(zhu)要由電(dian)磁閥(fa)或(huo)氣動切換閥(fa)、控制系統等(deng)設(she)備完成。

預處理

03預處理系(xi)統的工藝選(xuan)擇(ze)

1.取樣點(dian)位置的選擇

1）應選(xuan)擇(ze)(ze)在能(neng)反映工藝流體性質和組成變(bian)化的(de)靈敏(min)點上，通常選(xuan)擇(ze)(ze)在大于2倍直徑管段的(de)二分之一處。

2）應位(wei)于工藝(yi)壓(ya)差(cha)處，構成快速循環回路的位(wei)置。

3）應(ying)選擇樣氣溫度、壓力(li)、清潔度、干燥度和其他條件(jian)(jian)盡可能接近分析(xi)儀(yi)要求最(zui)適宜位置(zhi)，以便樣品預處(chu)理部件(jian)(jian)的(de)數量減(jian)之最(zui)少。

2.取樣探頭的選擇

1）直通式取樣(yang)探頭：適用(yong)于含塵量極微小(xiao)或無粉塵的氣(qi)體取樣(yang)，多用(yong)于石油化(hua)工行業。

2）過(guo)濾式取樣探(tan)頭：帶有過(guo)濾器的(de)探(tan)頭，適用于含塵量較高的(de)氣體取樣，探(tan)頭濾芯為燒結金屬或陶瓷。

3）減壓式取(qu)樣探(tan)頭：是將(jiang)減壓閥(fa)和取(qu)樣管組(zu)合(he)成一體，將(jiang)樣品(pin)氣(qi)體先減壓再(zai)取(qu)出的(de)探(tan)頭。多用于高壓樣氣(qi)的(de)取(qu)樣，防止壓力過大損壞儀表。

3.樣氣傳輸管路的選擇(ze)

1）管(guan)材(cai)的材(cai)質和(he)管(guan)徑(jing)尺寸的選擇(ze)，一般采用316不銹鋼或PTFE管(guan)路，管(guan)外徑(jing)以6mm為多。

2）管(guan)接(jie)頭(tou)的選(xuan)(xuan)用，一(yi)般(ban)選(xuan)(xuan)擇不銹鋼(gang)雙(shuang)卡套接(jie)頭(tou)以保(bao)證(zheng)連接(jie)的密閉性，特殊環境選(xuan)(xuan)擇PTFE或塑(su)膠接(jie)頭(tou)。

4.保(bao)溫和伴熱裝(zhuang)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(qi)伴熱：通過取樣(yang)(yang)套管中的高溫蒸汽(qi)對樣(yang)(yang)氣(qi)進行伴熱。

5.氣路切換的選擇

1）標定(ding)、測(ce)試的(de)切(qie)換：通(tong)過電(dian)磁(ci)閥或電(dian)動閥切(qie)換不同的(de)樣氣管路，予以選擇不同測(ce)量的(de)氣泵。

2）多點(dian)測量(liang)：通過電磁(ci)閥(fa)(fa)或電動閥(fa)(fa)切換到不同的取樣點(dian)，達到一(yi)臺儀(yi)表可測量(liang)多點(dian)樣氣。

6.樣氣排放的選擇

1）有毒氣體(ti)的(de)排放：對人體(ti)有害的(de)毒氣，可采用高位高空排放或(huo)返回取樣管道、回收裝置等。

2）可燃危(wei)險(xian)氣(qi)體分排放：使用排火(huo)炬或阻火(huo)裝置高位排放。

04四保證預處(chu)理系(xi)統正常工作的要求

在線氣(qi)體分析儀（系(xi)統）結構復(fu)雜而精密，對被(bei)分析介質的(de)組份(fen)構成，清潔度及熱工參(can)數均有不少特殊要求。為此，在設計中需要處理的(de)問題有：

1.編制科學的“操(cao)作維護規(gui)程” 

在線(xian)氣體(ti)分(fen)析儀（系統）除需(xu)周期的(de)標定(ding)外(wai)，樣品(pin)預處理系統中的(de)傳感器更換(huan)，冷凝物排出、化學藥劑的(de)投放(fang)等，均(jun)需(xu)遵(zun)守嚴格的(de)操(cao)作(zuo)(zuo)程序(xu)。這(zhe)個程序(xu)的(de)設(she)計既(ji)與在線(xian)氣體(ti)分(fen)析儀（系統）本身的(de)設(she)計有關，又與工(gong)藝現場的(de)運(yun)行條件有關。任何失(shi)誤(wu)的(de)操(cao)作(zuo)(zuo)維(wei)護(hu)，均(jun)可導(dao)致(zhi)在線(xian)氣體(ti)分(fen)析儀（系統）失(shi)靈或癱瘓，由此(ci)可見(jian)編制(zhi)科學的(de)“操(cao)作(zuo)(zuo)維(wei)護(hu)規程”對預處理系統的(de)平(ping)穩運(yun)行有著十分(fen)重要的(de)作(zuo)(zuo)用和價值。

2.使用“分析儀器柜”進行在預裝配調試

在線氣(qi)體分(fen)析儀（系(xi)統(tong)）中，取(qu)樣、預處理，標定(ding)、控制及保護(hu)裝置(zhi)的價值，常常超過在線分(fen)析器本身，要把這些部件及裝置(zhi)按工藝(yi)要求連接(jie)起來，才能組成分(fen)析系(xi)統(tong)。

“分析(xi)儀(yi)器(qi)柜”由(you)具備經(jing)驗的分析(xi)儀(yi)器(qi)制(zhi)(zhi)造廠設(she)計、制(zhi)(zhi)造。不(bu)受(shou)工藝現(xian)場(chang)條件(jian)的影(ying)響：系(xi)統設(she)計及(ji)部件(jian)選用規范化，操(cao)作維護方便，可以在(zai)實驗室內模(mo)擬(ni)操(cao)作調試(shi)，使(shi)得系(xi)統在(zai)設(she)備及(ji)結構上的主要問題(ti)在(zai)送(song)往現(xian)場(chang)前，可及(ji)早得到糾(jiu)正。

3.集中取樣提高利用(yong)率

在(zai)線(xian)氣體分(fen)析儀（系(xi)統）的故障(zhang)率及運行周期(qi)，通常取決于取樣(yang)及預處理裝(zhuang)置。因(yin)此(ci)，在(zai)設計(ji)中應把可能(neng)集中起來的在(zai)線(xian)分(fen)析儀器集中在(zai)一起，共用(yong)一個取樣(yang)點，共用(yong)一套樣(yang)氣預處理裝(zhuang)置。這樣(yang)既減少了(le)系(xi)統硬(ying)件的用(yong)量，降低了(le)系(xi)統成(cheng)本(ben)，也可降低系(xi)統的運行費用(yong)。

4.現場就近安裝，縮短滯后時(shi)間(jian)

在(zai)線(xian)(xian)氣(qi)體分(fen)析(xi)儀(yi)(yi)（系統(tong)）的(de)滯后時(shi)間主要(yao)來源(yuan)于樣氣(qi)輸送(song)管線(xian)(xian)及預(yu)處理系統(tong)。在(zai)線(xian)(xian)氣(qi)體分(fen)析(xi)儀(yi)(yi)（系統(tong)）的(de)硬件一經確(que)定后，設(she)計上(shang)縮(suo)短(duan)滯后時(shi)間的(de)唯(wei)一途(tu)徑就是盡可能(neng)的(de)縮(suo)短(duan)取樣管線(xian)(xian)長度(du)，這對實時(shi)控制具有重(zhong)要(yao)意(yi)義。

05 結論(lun)

在(zai)線(xian)氣體分(fen)析儀是(shi)一種(zhong)重(zhong)要的(de)(de)檢測手段(duan)，對于現代社會的(de)(de)發展與進步有著極大的(de)(de)推動(dong)作用。因此，在(zai)實際(ji)的(de)(de)工作之中我們(men)應該充分(fen)的(de)(de)認(ren)識到在(zai)線(xian)氣體分(fen)析儀預處理系統的(de)(de)重(zhong)要性，規范(fan)操作，以期(qi)更好的(de)(de)為我們(men)服務。

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