技術(shù)文章
Technical articles樣品預(yù)處理及其作用:
①當(dāng)在線分析儀表的傳感元件不直接安裝在工藝管線和設(shè)備中時都需要配置樣品處理系統(tǒng)。
②樣品的預(yù)處理的作用是保證分析儀表在短的滯后時間內(nèi)得到有代表性的工藝樣品,樣品的狀態(tài)適合分析儀表所需的操作條件。
③在線分析儀表能否用好,往往不在分析儀自身,而是取決于樣品系統(tǒng)的完善程度和可靠性。因此,分析儀表無論如何復(fù)雜和,分析精度也要受到樣品的代表性、實時性和物理狀態(tài)的限制。事實上,樣品系統(tǒng)使用中遇到的問題往往比分析儀還要多,樣品系統(tǒng)的維護(hù)量也往往超過分析儀本身。所以,要重視樣品系統(tǒng)的作用,至少要把它放到和分析儀表等同的位置上來考慮。
對樣品系統(tǒng)的一般要求:
①使分析儀得到的樣品與工藝管線或設(shè)備中物料的餓組分和含量一致。
②工藝樣品的消耗量很少。
③易于操作和維護(hù)。
④能長期可靠工作。
⑤系統(tǒng)構(gòu)成盡可能簡單。
⑥采用快速回路以減少樣品傳送滯后時間。
對取樣方式的要求:
①不能在管壁上鉆孔取樣 如果在管臂上直接取樣,一是無法保證樣品的代表性,不但流體處于層流或紊流狀態(tài)時是這樣的,處于湍流時也難以保證取出樣品的代表性;二是由于管道內(nèi)壁的吸收或吸附作用會引起記憶效應(yīng),使流體的實際濃度降低,又會發(fā)生解吸現(xiàn)象,使樣品的組成發(fā)生變化,特別是對微量組分進(jìn)行分析時,影響尤為顯著。所以,樣品均應(yīng)用插入式取樣探頭取出。
②應(yīng)考慮取樣探頭的插入方位 對于水平管道,氣體取樣,探頭應(yīng)從管道頂部插入,以避免可能存在的凝液或液滴;液體取樣,探頭應(yīng)從管道的側(cè)壁插入,以避免管道上部可能存在的蒸氣和氣泡,以及管道底部可能存在的殘渣和沉淀物。
對于垂直管道 從管道側(cè)壁插入,液體應(yīng)從由下至上流動的管段取出,避免下流液體流動不正常時氣體混入。
關(guān)于快速回路:
①快速回路 是用來加快樣品流動以縮短樣品傳輸滯后時間的管路。
快速回路的構(gòu)成形式有兩種,即返回到裝置的快速循環(huán)回路和通往廢料的快速旁路回路。
樣品取出點和返回點距離較遠(yuǎn)時,應(yīng)特別注意不能有流量測量儀表和緊急切斷閥的旁路。
跨接壓差較小時,可在快速回路中增設(shè)泵輸,泵的選型應(yīng)避免其潤滑油系統(tǒng)對樣品造成污染或降解。
分析儀的樣品回路通常經(jīng)自清洗式旁路過濾器引出。路內(nèi)應(yīng)提供流量指示和調(diào)節(jié)儀表。
②快速旁路回路通的適用場合 當(dāng)樣品排放不會造成環(huán)境危險和污染時可采用快速旁通回路;
當(dāng)將樣品返回工藝不現(xiàn)實時,如減壓后的氣體、液體汽化后的蒸汽,可采用快速旁通回路;
當(dāng)樣品回收成本高于其本身價值時,將其返回工藝是不經(jīng)濟(jì)的,可采用快速旁通回路;
當(dāng)將樣品返回工藝可能導(dǎo)致污染或降解時,如多流路測量的混合樣品,可采用快速旁通回路。
關(guān)于伴熱和隔熱:
①伴熱 利用蒸汽拌熱管、電拌熱器對樣品管線加熱來補(bǔ)充樣品在傳輸過程中損失的熱量,以維持樣品溫度在某一范圍內(nèi)。
②隔熱 為了減少樣品在傳輸過程中向周圍環(huán)境散熱,或從周圍環(huán)境中吸熱,而在樣品管線外表面采取的包覆措施。或者說,為保證樣品在傳輸過程中免受周圍環(huán)境溫度影響而采取的隔熱措施。
樣品處理的基本任務(wù)和功能:
分析儀表通常需要不含干擾組分的清潔、非腐蝕性的樣品,在正常情況下,樣品必須是在限定的溫度、壓力、流量范圍之內(nèi)。預(yù)處理單元對樣品做進(jìn)一步處理和調(diào)節(jié),如溫度、壓力、流量調(diào)節(jié)、過濾、除濕、去除有害物質(zhì)等,安全泄壓、限流和流路切換一般也包括在該單元之中。
樣品處理的基本任務(wù)和功能歸納如下:
①流量調(diào)節(jié),包括快速回路和分析回路。
②壓力調(diào)節(jié),包括降壓、抽吸和穩(wěn)壓。
③溫度調(diào)節(jié),包括降溫和保溫;
④除塵、除水除濕和氣液分離;
④去除有害物,包括對分析儀有危害的組分和影響分析的干擾組分。
關(guān)于樣品預(yù)處理單元:
樣品處理單元應(yīng)安裝在儀表保護(hù)箱、保溫箱內(nèi)或金屬板上,箱或板可安裝在現(xiàn)場或分析小屋外墻上,如需要安裝在屋內(nèi),應(yīng)得到用戶認(rèn)可。非危險介質(zhì)的樣品處理單元,可放置在分析小屋內(nèi)。
樣品處理系統(tǒng)常用的流量調(diào)節(jié)部件:
球閥、旋塞閥、單向閥、針形閥、穩(wěn)流閥、限流閥、限流孔板、浮子流量計。
樣品處理系統(tǒng)常用的壓力調(diào)節(jié)部件:
①壓力調(diào)節(jié)閥,是取樣和樣品處理系統(tǒng)中廣泛使用的餓減壓和壓力調(diào)節(jié)部件。
②安全卸壓閥用以保護(hù)分析儀和某些耐壓能力有限的樣品處理部件免受高壓樣品的危害。
③壓力表。
樣品處理系統(tǒng)中除塵采用的除塵方法及各自特點:
①過濾式除塵 主要濾除固體顆粒,有時也濾除液體顆粒物。
②旋風(fēng)分離除塵 廣泛用于液樣,對含塵粒度較大的氣樣效果也很好。
③靜電除塵 可除去粒度小于1μM的固體和液體微粒。
④水洗除塵 用于高溫高含塵的氣體樣品。
樣品處理器中常用的過濾器類型:
①Y型粗過濾器;②篩網(wǎng)過濾器;③燒結(jié)過濾器; ④纖維或紙質(zhì)過濾器;⑤膜式過濾器。
腐蝕性樣品用浮子流量計的選型:
玻璃管浮子流量計的測量管可選用高鋁玻璃、硼玻璃或有機(jī)玻璃,浮子可選用玻璃、氟塑料或耐蝕金屬。如玻璃管不滿足耐溫、耐壓和防腐蝕要求,可選用耐腐蝕材料的金屬管浮子流量計。
關(guān)于分析系統(tǒng):
①單流路分析系統(tǒng)——是指一臺分析儀只分析一個流路的樣品。
相對于多流路系統(tǒng)而言,單流路系統(tǒng)分析周期短,不存在樣品之間的摻混污染問題,系統(tǒng)可靠性較高,但其價格也相對要高許多,在進(jìn)行兩者的價格評估時,必須考慮到單流路分析系統(tǒng)在速度和可靠性方面的明顯優(yōu)勢。對于在線分析來說,重要測量點應(yīng)優(yōu)先采用單流路分析系統(tǒng),對欲閉環(huán)自動控制則必須采用單流路分析系統(tǒng)。
②多流路分析系統(tǒng)——是指一臺分析儀分析兩個以上流路的樣品,它通過流路切換系統(tǒng)進(jìn)行各個樣品流路之間的切換。
一臺多流路分析系統(tǒng)和數(shù)臺單流路分析系統(tǒng)相比,價格明顯要低的多。但其缺點也是顯而易見的,當(dāng)分析儀出現(xiàn)故障時,所有流路的分析中斷和信息損失;樣品之間可能出現(xiàn)摻混污染;一個流路在循環(huán)分析之間的時間延遲;由于流路切換的復(fù)雜性,增大了故障概率和維護(hù)量。
當(dāng)工藝變化比較緩慢,對在線分析的速度要求不高,且分析結(jié)果不參與閉環(huán)控制,僅作為工藝操作指導(dǎo)時,可采用多流路分析系統(tǒng)。
對樣品排放的基本要求:
基本要求是不應(yīng)對環(huán)境帶來危險和造成污染。
關(guān)于分析儀的遮蔽物
遮蔽物——在線分析儀安裝在現(xiàn)場,因而需要不同程度的氣候和環(huán)境防護(hù),以確保儀表的使用性能并利用于維護(hù)。為分析儀提供氣候和環(huán)境防護(hù)的部件或設(shè)施稱為遮蔽物。
在線分析儀的遮蔽物有分析儀殼體、分析儀箱柜、分析儀掩體和分析小屋。
由分析儀外殼提供的氣候和環(huán)境防護(hù)優(yōu)缺點:
分析儀外殼是分析儀的構(gòu)成部分。象PH計、電導(dǎo)儀等儀器,可直接露天安裝,其氣候和環(huán)境防護(hù)*由外殼承擔(dān)。
這種安裝的優(yōu)點是外殼周圍自然通風(fēng),不存在爆炸性氣體積聚的危險,而且安裝費用低,其缺點是儀表和維護(hù)人員沒有氣候的防護(hù),儀表易受腐蝕性氣氛侵襲,其使用壽命可能比安裝在箱柜、掩體和小屋時短,當(dāng)儀表需要加熱或打開維修時,這種方式是比適宜的。
對分析小屋的照明:
①分析小屋內(nèi)的照明應(yīng)有足夠照度,以利于操作和維修。必要時配備事故照明,可采用帶逆變器和蓄電池的照明燈具,停電備用時間不少于30min,照明設(shè)備應(yīng)適用于1區(qū)危險場所。照明開關(guān)應(yīng)安裝在分析小屋外主門旁,采用防爆電源開關(guān)。
②為了便于夜間維護(hù)操作,分析小屋外部的樣品處理箱和氣瓶護(hù)攔也應(yīng)提供照明,并配備照明開關(guān)。
分析小屋的電氣設(shè)備和儀表供電:
①分析小屋的照明、通風(fēng)機(jī)、空調(diào)器、維修插座等公用設(shè)備由公用電源供電;
②分析儀及其附屬設(shè)備,如樣品系統(tǒng)中的電動部件,應(yīng)由儀表電源供電。
③安全檢測報警和聯(lián)鎖系統(tǒng)一般由UPS電源供電,參與閉環(huán)控制的分析儀表也可由UPS電源供電。
④HVAC(Heating Ventilating andAir Conditioning System)機(jī)組和電伴熱系統(tǒng)耗電量高,應(yīng)單獨配電,不應(yīng)和其他設(shè)備混在一起配電,以免相互干擾。
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