在線氣體分析儀原理與常見故障處理

在線氣體分析儀工作原理與日常維護(hù)煤制氫系統(tǒng)使用的氣體分析儀一、分析表采樣與預(yù)處理一個在線分析表使用好壞主要在于分析表的取樣與預(yù)處理部分，如果取樣與預(yù)處理比較理想就可以大大延長分析表的使用壽命，而且大大減輕儀表的維護(hù)成本；反之則可能使分析表不能正常運行，更不要說儀表的壽命和維護(hù)成本了。分析表的預(yù)處理主要取決于對工藝介質(zhì)的物理和化學(xué)性能。根據(jù)介質(zhì)的工況進(jìn)行樣氣的抽吸器、冷凝器、機械夾雜及化學(xué)雜質(zhì)過濾器、干燥器、分離器、穩(wěn)壓穩(wěn)定器、流量指示器等組成。一、分析表取樣與預(yù)處理分析表的取樣要求：1、能正確地反應(yīng)被測組分的地點；2、不存在泄露的3、試樣中含塵霧少，不易發(fā)生堵塞現(xiàn)象；4、樣品不處于化學(xué)反應(yīng)過程之中。5、一般來說為了減少滯后時間最好分析表與取樣點越近越好。一、分析表采樣與預(yù)處理根據(jù)制氫分析表的特點進(jìn)行預(yù)處理改造：1、煤制氫前段樣氣中壓力低、粉塵多、帶水嚴(yán)重、有硫化物等的情況，我們主要在前段采用了，增加增壓泵進(jìn)行加壓、用分離器進(jìn)行脫離水垢，用水洗罐進(jìn)行清洗樣氣中的粉塵和少量的硫化氫氣體，用旋風(fēng)制冷器除去樣氣中的冷凝水，用干燥劑（活性炭)繼續(xù)脫出樣氣中的水分，再用膜式過濾器脫出樣氣中的微粒，用玻璃轉(zhuǎn)子流量計進(jìn)行控制樣氣流量。用旁路玻璃轉(zhuǎn)子流量計加速樣氣流量減少滯后。一、分析表采樣與預(yù)處理2、煤制氫后段樣氣特點:從315工段出來以后氣體壓力比較高，粉塵雜物比較少的特點，后續(xù)工段的分析表預(yù)處理主要是減壓和精過濾系統(tǒng)，預(yù)處理相對比較簡單。3、其他特殊情況就是316工段2#變換爐出口CO分析表AI-31602還有高溫和帶水現(xiàn)象，因此在取樣處增加了換熱器和氣水分離器，再進(jìn)行減壓過濾，旋風(fēng)制冷器進(jìn)行脫水裝置，從而達(dá)到脫水降溫減壓目的。318工段尾氣出口CO2分析表壓力偏低的現(xiàn)象，但經(jīng)過長期觀察發(fā)現(xiàn)在供氣情況下其壓力有20KPa以上，可以不要增加增壓泵進(jìn)行加壓就能推動分析與處理系統(tǒng)，因此，我們?nèi)∠嗽摲治霰淼脑鰤罕?，作為備品備件處理。二、逐步分析制氫分析表的特點煤制氫所用氧分析表主要有磁氧分析儀和電化學(xué)分析儀。為什么要采用磁氧和電化學(xué)呢？主要是從工況和分析表的特性來說的：磁氧分析表響應(yīng)快，維護(hù)相對比較少，但易受環(huán)境溫度影響，測量氧的精度相對比較差，其量程極限在1%以上，誤差在10%左右，因此，對于煤制氫氧含量要求較高的場所不利于大量使用。二、逐步分析制氫分析表的特點電化學(xué)氧分析儀的特點就是：精度高可以達(dá)到PPm級，其缺點就是響應(yīng)時間較長，還要定時更換傳感器，因此維護(hù)費用相對較高。廠家說：微氧傳感器有效時間可達(dá)一年，一年左右就要報備件，而且備件又不能長期準(zhǔn)備，長期準(zhǔn)備也會造成傳感器失效，最好提前一個月準(zhǔn)備為好。1、磁氧分析儀的工作原理與日常維護(hù)煤制氫磁氧分析儀目前只有一臺AI-31203。工作原理：核心是被形象稱為啞鈴球的測量池，（見下圖一）該啞鈴球懸掛在測量池內(nèi)超強的非均勻磁場中，由于氧氣的順磁性，當(dāng)樣氣中的氧氣進(jìn)入測量池中會產(chǎn)生對懸掛在測量池中的啞鈴球發(fā)生偏轉(zhuǎn)的推力，使啞鈴球偏離原來的平衡位置，此偏轉(zhuǎn)（趨勢）與樣氣中的氧濃度成正比，該偏轉(zhuǎn)被安置在測量池外的光電池檢測到，并將此信號經(jīng)電路放大，送回到纏繞在啞鈴球上的反饋線圈上，使之產(chǎn)生大小相等作用力與氧分子推力相反力，將啞鈴球推回到原來的平衡位置。該反饋電流的大小與樣氣中氧分子的濃度成正比。1、磁氧分析儀的工作原理與日常維護(hù)測出電流反饋系統(tǒng)充氮玻璃微珠反饋線圈反光鏡感光元件光源1、磁氧分析儀的工作原理與日常維護(hù)日常維護(hù)工作：1、檢查預(yù)處理水洗罐水位是否正常，水洗罐內(nèi)水質(zhì)是否清潔，氣體鼓泡情況是否合適；2、檢查增壓泵出口壓力變化，其外殼是否過熱；3、旋風(fēng)制冷器制冷效果是否異常（結(jié)霜）；4、干燥器中干燥劑是否進(jìn)水變質(zhì)；5、玻璃轉(zhuǎn)子流量計流量符合要求；6、膜式過濾器過濾紙有無污垢變色情況；7、分離器排水是否正常。1、磁氧分析儀的工作原理與日常維護(hù)序號故障現(xiàn)象故障原因處理方法1儀表顯示偏低a、樣氣流量偏低b、儀表零漂偏低C、儀表量漂偏小找出原因調(diào)整至合適位置用標(biāo)氣校準(zhǔn)零點用量程標(biāo)氣校準(zhǔn)。2、儀表顯示偏高a、取樣管道有泄漏b、樣氣流量偏高c、儀表零點偏高d、儀表量漂偏高e、測量池有異物檢查管線除漏調(diào)整流量至合適位置用高純氮校準(zhǔn)零位，用量程標(biāo)氣校準(zhǔn)量程用高純氮長期吹掃3、儀表示值來回波動大a

、因環(huán)境溫度變化太大造成恒溫裝置在不停升溫降溫b、附近有震動源造成干擾。主要是給儀表降溫，最好把分析儀安裝在有空調(diào)的恒溫室內(nèi)；消除震動源或遠(yuǎn)離振動源2、電化學(xué)氧分析儀工作原理與日常維護(hù)電化學(xué)氧分析儀工作原理。電化學(xué)氧分析表是一種化學(xué)類的氣體分析儀表。它根據(jù)傳感器中電解液的化學(xué)反應(yīng)所引起的電流變化來測量氣體中氧的成分。其特點就是：測量精度高，可以達(dá)到PPm級，但響應(yīng)時間較長，易中毒造成損壞，根據(jù)使用時間和使用環(huán)境情況不定時進(jìn)行更換傳感器。2、電化學(xué)氧分析儀工作原理與日常維護(hù)2、電化學(xué)氧分析表的日常維護(hù)工作。1）■傳感器不能長時間暴露在空氣中。只要拆開傳感器包裝，要保證傳感器不長時間暴露在空氣中，特別是在停產(chǎn)或檢修期間，要保證測量池的密閉性（進(jìn)去口和出氣口都密封）或用高純氮氣持續(xù)吹掃傳感器■避免有腐蝕性、液態(tài)物質(zhì)進(jìn)入測量池，以免污染傳感器、污染測量池■避免測量池內(nèi)的傳感器受壓，儀表的排放口一定要對空排放，杜絕氣路有背壓■保證樣品氣路和量程氣路的密閉性，避免因為管路密閉性問題影響儀表的使用和傳感器的壽命■不建議長期儲存?zhèn)鞲衅?，但建議用戶提前采購■不需要進(jìn)行零點校準(zhǔn)2、電化學(xué)氧分析儀工作原理與日常維護(hù)每天檢查分析與處理中有沒有帶水情況，膜式過濾器中的過濾紙有沒有變色情況；連接好氣路后，一定要完整檢查整個氣路的密閉性樣氣流量要求為0.5-2L/MIN，典型值為1L/MIN樣氣壓力為5-50PSI（1PSI=6.78KPa），典型值為10PSI調(diào)整好流量和壓力后,要保持壓力和流量的穩(wěn)定2、電化學(xué)氧分析儀工作原理與日常維護(hù)傳感器安裝步驟如下：儀表電路和氣路已連接完畢，儀表已進(jìn)入測量模式，氣路為高純氮氣（99.999%N2）吹掃氮氣（99.999%N2）的壓力為5psig，流量為1升/分鐘打開儀表測量池底部的傳感器倉底蓋快速拆開氧傳感器的兩層保護(hù)包裝，拔下氧傳感器頂面（金屬環(huán)面）的短路保護(hù)鈕，快速將氧傳感器放入儀表底部的傳感器倉。2、電化學(xué)氧分析儀工作原理與日常維護(hù)注意：氧傳感器頂面（金屬環(huán)面）朝上（內(nèi)）接觸兩個探針，底部（金屬網(wǎng)面）朝外（下）接觸底蓋快速拉上傳感器倉底蓋保持吹掃氮氣（99.999%N2）持續(xù)吹掃24小時，觀察儀表讀數(shù)，應(yīng)該3ppm以下（由于時間太長，根據(jù)我們煤制氫儀表使用量程一般當(dāng)儀表讀數(shù)在300ppm以內(nèi)就可以了）切換到樣品氣測量或量程氣標(biāo)定2、電化學(xué)氧分析表工作原理與日常維護(hù)1、序號故障現(xiàn)象故障原因處理方法1儀表顯示偏低a、樣氣流量偏低b、儀表量漂偏低調(diào)整流量至合適位置用標(biāo)氣校準(zhǔn)量程2、儀表顯示偏高a、樣氣流量偏高b、儀表零點偏高C、測量池有雜物d

、傳感器中毒調(diào)整流量至合適位置用純氮較長時間吹掃激活傳感器拆下測量池用無水酒精清洗干凈用無水酒精擦凈，或更換傳感器3儀表不斷上漂a、測量池有雜物拆下測量池用無水酒精清洗干凈4、儀表總是亂漂a、測量池污染b

、傳感器損壞中毒拆下測量池用無水酒精清洗，用高純氮長期吹掃。用無水酒精擦凈，或更換傳感器。3、紅外線氣體分析儀的工作原理與日常維護(hù)1、紅外線氣體分析儀的工作原理：紅外線分析儀是基于被測介質(zhì)對紅外光有選擇性吸收而建立的一種分析方法，屬于分子吸收光譜分析法

。

使紅外線通過裝在一定長度容器內(nèi)的被測氣體，然后通過測定通過氣體后的紅外線輻射強度來測量被測氣體濃度。

根據(jù)朗伯-比爾吸收定律

式中Ι0——射入被測組分的光強度

Ι——經(jīng)被測組分吸收后的光強度

k——被測組分對光能的吸收系數(shù)

c——被測組分的摩爾百分比濃度

l——光線通過被測組分的長度（氣室長度）3、紅外線氣體分析儀的工作原理與日常維護(hù)（2-1）式表明待測組分是按照指數(shù)規(guī)律對紅外輻射能量進(jìn)行吸收的，當(dāng)k、l一定時，上式可簡化為線性吸收定律

（2-2）式表明，當(dāng)Kl一定時，輻射能量的衰減與待測組分的濃度成線性關(guān)系。

為了保證讀數(shù)呈線性關(guān)系，當(dāng)待測組分濃度大時，分析儀的測量氣室較短；當(dāng)濃度低時，測量氣室較長。經(jīng)吸收后的光能用檢測器檢測，轉(zhuǎn)換為被測濃度的變化。3、紅外線氣體分析儀的工作原理與日常維護(hù)3、紅外線氣體分析儀的工作原理與日常維護(hù)3、紅外線氣體分析儀的工作原理與日常維護(hù)由光源發(fā)出一定波長范圍的紅外光，切光片在同步電機的帶動下做周期性旋轉(zhuǎn)，將紅外線按一定的周期切割（即連續(xù)地周期性地遮斷光源），使紅外光變成脈沖式紅外線輻射，通過測量氣室和參比氣室后到達(dá)檢測器，在檢測器內(nèi)腔中位于兩個接受室的一側(cè)裝有薄膜電容檢測器，通過參比氣室和測量氣室的兩路光束交替的射入檢測器的前、后吸收室。在較短的前室充有被測氣體，這里輻射的吸收主要發(fā)生在紅外光譜帶的中心處，在較長的后室也充有被測氣體，它吸收譜帶兩側(cè)的邊緣輻射。3、紅外線氣體分析儀的工作原理與日常維護(hù)日常維護(hù)定期標(biāo)定

分析儀進(jìn)行正常工作以后，一般是每3個月要用標(biāo)準(zhǔn)氣校驗一次。標(biāo)定時先通N2檢查分析儀零點，再通入量程氣檢查分析儀的范圍。如果分析儀的零點和范圍與標(biāo)準(zhǔn)氣偏差較大時，可按相應(yīng)分析儀的校驗中所規(guī)定的步驟，校正零點和范圍。（1）定期清洗或更換過濾器。

（2）每天按時巡檢，檢查樣品氣的流量、壓力、溫度是否符合要求。

（3）每天檢查樣品管路連接處有無泄漏，特別是對有毒的、可燃性的樣品，應(yīng)特別注意。3、紅外線氣體分析儀的工作原理與日常維護(hù)為確保最優(yōu)化的測量性能，樣氣須經(jīng)過如下預(yù)處理：1、過濾器除塵、顆粒物。2、

樣氣露點須低于環(huán)境溫度，避免分析儀內(nèi)樣氣凝結(jié)。若樣氣中含有水蒸汽，則必須使用減濕器，使露點減低至0°C。3、若樣氣中含有SO2霧氣，則需使用霧氣過濾器或冷卻器將其去除；其他霧氣也需使用相應(yīng)的霧氣過濾器或冷卻器去除。4、若樣氣中存在大量的腐蝕性氣體（例如Cl2,F2andHCl），會減短儀表壽命,也必須用脫除劑除去。5、樣氣溫度保持在0-50°C之間，高溫樣氣不得直接通入分析儀器。6、流量：0.5L/min±0.2L/min采樣系統(tǒng)設(shè)計必須在測量中防止流量變化。使用流量計控制流量。3、紅外線氣體分析儀的工作原理與日常維護(hù)3、紅外線氣體分析儀的工作原理與日常維護(hù)4、熱導(dǎo)式氣體分析儀工作原理與日常維護(hù)熱導(dǎo)式氣體分析儀的工作原理：熱導(dǎo)式氫分析器工作原理基于氫氣熱導(dǎo)率比其它氣體高，各種氣體具有不同的熱導(dǎo)率，如以空氣為參比，在標(biāo)準(zhǔn)氣壓和0℃時，各種氣體的相對熱導(dǎo)率見表1：氣

體空氣H2CH4O2N2CONH3ArCO2SO2相對熱導(dǎo)率1.007.151.251.0130.9960.960.890.6840.6050.354、熱導(dǎo)式氣體分析儀工作原理與日常維護(hù)熱導(dǎo)式氣體分析儀的基本原理，是根據(jù)氣體的導(dǎo)熱率，而確定其成分，即通過混合氣體的導(dǎo)熱率的測量來決定混合氣體中某氣體的含量，在混合氣體中氫氣熱導(dǎo)率最高，因此當(dāng)混合氣體中背景氣體（如N2等）或其它成分基本保持恒定時，混合氣體的熱導(dǎo)率基本取決于氫氣的多少，這樣根據(jù)混合氣體導(dǎo)熱率的不同，就可測出所含氫氣多少。實際上氣體的導(dǎo)熱率絕對值極小，尤其在工業(yè)中更不易正確測出，由于氣體導(dǎo)熱率的變化而使電阻值改變，從而可間接測得不同氣體的不同導(dǎo)熱率，本儀器利用上述特性進(jìn)行工作，利用通電加熱的鉑絲作敏感元件以測量混合氣體導(dǎo)熱率的變化，當(dāng)被測氣體中氫含量變化時，導(dǎo)熱率隨之變化，其電阻值也隨之改變，則在惠斯登電橋中產(chǎn)生不平衡電壓，通過數(shù)字表頭顯示氫的含量。4、熱導(dǎo)式氣體分析儀工作原理與日常維護(hù)4、熱導(dǎo)式氣體分析儀工作原理與日常維護(hù)儀表有4個氣體接口，在靠近前面板的底部，分別為：參比氣入口、出口、樣品氣入口、樣品氣出口。如果儀表有內(nèi)置參比氣，儀表就沒有參比氣入口、出口或者處于封堵的狀態(tài)。由于我們制氫的氫氣要求比較高達(dá)99.9%以上，所以采用99.999%的高純氫作為參比氣，并且要不斷通參比氣以保證分析表準(zhǔn)確，我們試圖進(jìn)行改造把高純氫關(guān)閉在參比室中，但不成功，主要達(dá)不