空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)運行維護技術(shù)與方法初探
摘 要: 通過對18年來武漢市空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)運行維護技術(shù)的歸納,、統(tǒng)計和總結(jié)，分析空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)運行維護方面的基本技術(shù),、基本知識和維護方法,，供廣大環(huán)境監(jiān)測工作者借鑒。
1 武漢市空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)概述
為了及時掌握某一區(qū)域空氣質(zhì)量的狀況,，在該區(qū)域內(nèi)設(shè)置若干固定監(jiān)測點位,，使用自動分析儀器進行自動連續(xù)監(jiān)測，稱為空氣自動監(jiān)測,?？諝庾詣颖O(jiān)測系統(tǒng)一般由一個中心控制室和若干監(jiān)測子站構(gòu)成,。各子站設(shè)有空氣質(zhì)量自動監(jiān)測儀器及氣象儀。系統(tǒng)工作方式為無人值守,，全年晝夜連續(xù)自動運行,。各子站還設(shè)有數(shù)據(jù)處理機，采集各臺儀器的空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù),，通過有線或無線的方式將數(shù)據(jù)傳輸至中心控制室,。中心控制室設(shè)有計算機和打印機等其他外設(shè)，可以通過專門的數(shù)據(jù)通信和處理軟件執(zhí)行對各子站的狀態(tài)信息和數(shù)據(jù)的收集,、統(tǒng)計,、處理,、運算,、顯示、存儲以及對各子站發(fā)送遠程控制命令等功能,。
武漢市環(huán)境空氣質(zhì)量自動監(jiān)測系統(tǒng)始建于1986年,，目前該系統(tǒng)由6個監(jiān)測子站(其中一個清潔對照點，五個監(jiān)控點)和一個中心控制室組成,，是國家環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)成員之一,。五個監(jiān)控點是通過網(wǎng)格優(yōu)化篩選產(chǎn)生，監(jiān)測點平均值代表武漢市建成區(qū)201平方公里的空氣質(zhì)量,。
武漢市環(huán)境空氣質(zhì)量自動監(jiān)測系統(tǒng)1986-2000年初使用經(jīng)美國EPA認證,、Monitor Labs公司生產(chǎn)的空氣質(zhì)量自動監(jiān)測設(shè)備主要監(jiān)測項目有：TSP，S02,，N0x,，C0。2000年初更新全部監(jiān)測設(shè)備,，采用美國DASIBI公司九十年代設(shè)備,，經(jīng)EPA認證產(chǎn)品，自動監(jiān)測水平,、運行狀況均屬*,。主要監(jiān)測項目有可吸入顆粒物(PM10)，二氧化硫(S02),，二氧化氮(N02),，另外還有一氧化碳(C0)、臭氧(03),、氣象等監(jiān)測項目,。
武漢市空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)所有監(jiān)測儀器全年晝夜連續(xù)自動運行，監(jiān)測子站無人值守,。監(jiān)測數(shù)據(jù)用有線方式調(diào)回中心控制室,，操作人員可在中心控制室對子站監(jiān)測儀器進行遠程設(shè)置,、遠程診斷和遠程校準。
在成功的維護了監(jiān)測系統(tǒng)正常運行的基礎(chǔ)上,，武漢市環(huán)境監(jiān)測中心站1997年6月5日開始空氣質(zhì)量周報工作,，是中國早開展該項工作的城市之一；2000年6月5日成為中國*批開展空氣質(zhì)量日報工作的城市之一,，同年,，在中國環(huán)境監(jiān)測總站安排下，武漢站派出技術(shù)人員成功完成了昆明市*空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)的建立,，為昆明市順利開展空氣質(zhì)量日報工作做出了貢獻,，武漢站獲得總站表彰；2001年6月5日成為中國*批開展空氣質(zhì)量預(yù)報工作的城市之一,，同年被中國環(huán)境監(jiān)測總站授予空氣質(zhì)量日報城市稱號,。武漢市環(huán)境監(jiān)測中心站在空氣自動監(jiān)測工作中取得的成績和榮譽體現(xiàn)了武漢站空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)的運行維護水平。
2 武漢市空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)運行維護
在實際工作中,，空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)的運行維護工作可分為三類：預(yù)防性維護,、定期例行維護和排除故障。采用科學(xué),、合理和成功的維護方法和技術(shù)對空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)進行維護,，可以有力地監(jiān)測系統(tǒng)的正常運行，提高監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性和延長監(jiān)測儀器使用壽命,。
2．1 預(yù)防性維護
預(yù)防性維護的目的是發(fā)現(xiàn)潛在的問題,，避免系統(tǒng)故障的產(chǎn)生。根據(jù)儀器的特點,、結(jié)構(gòu),、對運行環(huán)境的要求以及操作人員的工作經(jīng)驗來確定預(yù)防性維護的內(nèi)容。合理有效的預(yù)防性維護可以減少系統(tǒng)總的維護工作量,，提高監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性,。預(yù)防性維護應(yīng)該貫穿空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)整個運行期間。
2．1．1 監(jiān)測子站預(yù)防性維護
空氣自動監(jiān)測儀器的安裝和運行對工作環(huán)境有一定的要求,，因此子站站房的建立和設(shè)置上要充分考慮環(huán)境和氣候的影響,，必須防暑、防寒,、防塵,、防雨、防雷擊：空氣自動監(jiān)測子站均為無人值守并自動連續(xù)運行,，在站房建設(shè)方面必須采取防火,、防盜等安全措施；子站必須安裝空調(diào),，使子站內(nèi)溫度保持在25攝氏度左右,，夏季運行要避免子站溫度和室外溫度差距過大,，以免室外空氣通過采樣管進入室內(nèi)時在采樣管中形成冷凝水。
必須采取措施子站供電系統(tǒng)的安全可靠,。如果市電超過規(guī)定值或伴隨其他干擾信號,，儀器就有可能發(fā)生故障，因此可以使用200v交流穩(wěn)壓器,。
監(jiān)測子站內(nèi)儀器的安裝要穩(wěn)固,，以免儀器或泵運行時產(chǎn)生的振動對儀器機械和電氣連接造成損壞。站房的面積和儀器在站房中安裝的位置必須便于操作人員進行維護工作,。
系統(tǒng)中振動較大的空壓機,，N0x分析儀和PM10。分析儀的采樣泵在運行時容易因振動而自行移動,，可在安裝時在其下放置一橡膠墊,，即可避免泵的移動并起到一定的降低噪聲作用。必須注意校準系統(tǒng)中空壓機和其他采樣泵的正常運行,，避免發(fā)生校準器無氣源和采樣系統(tǒng)工作不正常等現(xiàn)象,。
建立并妥善保存維護記錄，以便判斷問題和故障的趨勢情況,，而且可以預(yù)先發(fā)現(xiàn)自動監(jiān)測系統(tǒng)中容易出現(xiàn)問題的部分。維護記錄主要應(yīng)該包括每臺儀器的維修記錄,、子站巡檢記錄和中心控制室每日的值班記錄,。
2．1．2 中心控制室預(yù)防性維護
在預(yù)防性維護中，中心控制室通過數(shù)據(jù)通信軟件對子站運行進行的日常檢查非常重要,。技術(shù)人員通過軟件調(diào)取子站儀器每日的零標報告和查看各臺儀器的內(nèi)部診斷參數(shù),，通過判斷零標值和儀器內(nèi)部參數(shù)是否處于正常范圍，很容易發(fā)現(xiàn)子站運行是否存在問題,，從而及時發(fā)現(xiàn)問題,，預(yù)防大的故障的產(chǎn)生。通過填寫中心控制室值班記錄表,，詳細記錄值班人的姓名,，各子站的室溫儀器、通信和數(shù)據(jù)等情況,。儀器每日的零標報告要保存好,，供數(shù)據(jù)處理使用。如果對子站的儀器進行了遠程校準和調(diào)整,，要詳細記錄儀器在調(diào)整前后的零標值,。
2．2 定期例行維護
空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)的定期例行維護必須每月進行一次，也可根據(jù)實際情況和遇到的問題來制訂定期維護的計劃,。定期例行維護的實質(zhì)也是以預(yù)防故障發(fā)生為目的的維護,。
2．2．1 子站的定期例行維護
技術(shù)人員必須到子站進行巡檢和維護,，每月至少一次。每個子站都能專門的技術(shù)人員負責巡檢和維護,，便于掌握子站運行中易發(fā)生的問題的變化趨勢,。
巡檢人到子站巡檢要認真按照空氣自動監(jiān)測站巡檢記錄表的要求逐項填寫相應(yīng)的內(nèi)容。表格為一式兩份,，一份存子站,，方便其他人員到子站維護時了解該子站過去的維護情況，另一份由中心控制室統(tǒng)一存檔,。
2．2．1．1 子站站房和外采樣管的檢查維護
檢查站房是否有漏雨或其他損壞,，外采樣管是否正常，防塵帽是否脫落,，是否存在其他物體的遮蓋,，采樣系統(tǒng)正常工作。檢查室溫是否正常,。檢查空調(diào)是否正常工作,，空調(diào)的塵過濾網(wǎng)每月應(yīng)清洗一次。
2．2．1．2 氣路檢查維護
空氣監(jiān)測系統(tǒng)所有的氣路必須定期檢查,，防止漏氣和損壞,。要檢查所有的氣路連接、閥,、儀器和標準氣鋼瓶上的壓力表讀數(shù),。空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)含有較多的閥,，必須注意閥的正常工作,，避免出現(xiàn)因閥的問題而產(chǎn)生的氣路故障。
2．2．1．3 電氣部分的檢查維護
巡檢人在每次的子站巡檢中必須檢查系統(tǒng)中所有的電纜,、電源線,、信號線的連接。并檢查子站的供電安全,。
2．2．1．4 泵和空壓機的檢查維護
泵和空壓機在空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)中的作用是提供校準系統(tǒng)的氣源和采樣系統(tǒng)正常工作,。必須注意泵和空壓機運行時是否有異常的噪聲，空壓機排水是否正常,，泵的壓力是否滿足運行要求,。定期做好上油和更換泵膜、泵缸等維護工作,。
2．2．1．5 儀器設(shè)備的檢查維護
儀器設(shè)備的檢查是定期例行維護的重點,，巡檢人要根據(jù)巡檢記錄上的各個項目認真檢查并做好記錄，檢查并記錄儀器的流量、內(nèi)部診斷參數(shù),、儀器的監(jiān)測值,、校準數(shù)據(jù)等等。子站應(yīng)備有萬用表,、螺絲刀,、扳手等必需的維護工具，另需備有儀器設(shè)備流量,、內(nèi)部診斷參數(shù)合理范圍的說明,，以便巡檢人對照檢查儀器的工作狀況。各儀器采樣口的塵過濾膜每月需定期更換,，也可根據(jù)需要每周更換,。系統(tǒng)中零氣系統(tǒng)和其他儀器所使用的活性碳、硅膠等物質(zhì)必須根據(jù)儀器使用說明書的規(guī)定定期更換,，一般三個月更換一次,。在更換過濾膜時，要注意先關(guān)閉儀器的采樣泵,，要特別注意N0x分析器在關(guān)閉采樣泵之前先要關(guān)閉03發(fā)生器,，避免對儀器造成損壞。子站的例行巡檢還需要注意檢查PM10的紙帶和采集的塵樣是否正常,，估計下一次需更換的時間,，避免出現(xiàn)紙帶用完造成監(jiān)測數(shù)據(jù)缺損的情況。
2．2．1．6 監(jiān)測系統(tǒng)整體的清潔維護
注意保持儀器設(shè)備和站房的清潔衛(wèi)生,。每半年清洗一次采樣管道,，避免堵塞和采樣管道過臟影響監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性。對各分析儀器散熱風扇的過濾網(wǎng)每月清洗一次,，有需要也可每月清洗數(shù)次。
2．2．1．7 子站定期例行維護的注意事項
需要注意的是,，在子站進行的維護如果對監(jiān)測數(shù)據(jù)有影響,，必須將該數(shù)據(jù)刪除，或在維護活動期間將系統(tǒng)置于校零的狀態(tài),，數(shù)據(jù)處理機就會自動不保存維護期間數(shù)據(jù),，這樣可以確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的性。
2.2.2 中心控制室的定期例行維護
定期做好計算機,、調(diào)制解調(diào)器,、打印機、傳真機等設(shè)備的維護工作,?？諝庾詣颖O(jiān)測系統(tǒng)中心控制室的計算機為了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰沁B續(xù)運行的，必須使用不間斷電源來計算機的連續(xù)運行。計算機夜間運行應(yīng)關(guān)閉顯示器,，以節(jié)省功耗和延長顯示器壽命,。
計算機應(yīng)使用正版操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件。正確安裝,、設(shè)置和使用空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信軟件,， 正常可靠的數(shù)據(jù)通信,。防范各類計算機病毒可能造成的危害,，安裝正版的具備實時監(jiān)測功能的防殺病毒軟件并定期查殺病毒。在處理電子郵件的過程中,，不要隨意保存和打開陌生的電子郵件中所帶的附件,，以免受到計算機病毒的侵害。
2．3 排除故障
儀器的故障排除工作是在確認儀器工作不正常發(fā)生了各類故障時及時進行維修排除故障,，由具有專業(yè)技術(shù)背景和分析儀器維修經(jīng)驗并對整個系統(tǒng)較為熟悉的技術(shù)人員承擔,，接受過空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)使用維護方面的培訓(xùn)。這樣在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時,，才能夠及時提供解決發(fā)生的問題,。
空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)所使用的儀器主要為分析儀器，就武漢市所使用過的系統(tǒng)來看,，從北京分析儀器廠生產(chǎn)的Monitor Labs產(chǎn)品和目前所使用的Dasibi設(shè)備,，都是由光學(xué)、電子和機械三大類元器件構(gòu)成,，在維修方法上有其共同點,。在十多年的系統(tǒng)運行中遇到的故障現(xiàn)象表明，儀器早期出現(xiàn)的故障大多發(fā)生在電子元器件上,，涉及的因素有元器件質(zhì)量,，電路設(shè)計、生產(chǎn)工藝,，還有操作人員缺乏經(jīng)驗,，人為操作失誤等，儀器使用初期的故障率因此被提高,。而在儀器使用的初期過后,，操作人員逐漸熟練，經(jīng)過運行維護,，儀器已得到老化處理和考驗,，
各部分元器件又未損耗或衰老，儀器性能趨于穩(wěn)定,，所以這段時期儀器故障率較低,。隨著時間的推移,，到了使用后期，儀器發(fā)生故障的部分多見于機械部件或光學(xué)零件,，大多是因為運行損耗的原因,。因此儀器使用到一定時期后必須更新?lián)Q代。
2．3．1 排除故障前必須掌握需維修儀器的情況和過往的修理記錄
分析和了解儀器在發(fā)生故障時的使用情況非常重要,。例如,，有的儀器是在經(jīng)過長途運輸后發(fā)生故障；有的是在高溫或低溫的工作環(huán)境中發(fā)生的故障,；有的是在誤操作時發(fā)生的故障：有的是閑置后再使用時發(fā)生的故障等,。了解這些情況對判斷產(chǎn)生故障的原因和部位時很有幫助的。對于儀器過去的維修情況也要詳細了解,，例如過去的故障情況,，更換過哪些元器件，調(diào)整過哪些電路等,。
每臺儀器都必須建立維修檔案,，可以分析和判斷儀器的故障率和易發(fā)故障，做好維修記錄對今后的維修工作將是一個很好的有價值的參考資料,。儀器維修記錄的內(nèi)容應(yīng)該包括每次遇到的故障和檢修和排除故障的方法,，如故障現(xiàn)象、部位,、故障的排除,、更換過的元件等等。
2．3．2 觀察故障現(xiàn)象查找故障原因
首先觀察故障現(xiàn)象,，應(yīng)該按照儀器的使用程序,，通過面板上的各種按鈕來檢查儀器內(nèi)部的參數(shù)，觀察儀器的反映,。然后根據(jù)儀器的工作原理,、結(jié)構(gòu)、邏輯關(guān)系來判斷和初步確定儀器產(chǎn)生故障的可能部位,。例如,，觀察和檢查電路插件位置是否正確，是否穩(wěn)固接觸良好,，儀器氣路的連接是否良好，各電路板上元器件情況,，機內(nèi)有無異物,，如螺絲、昆蟲等,。這樣的觀察和檢查工作很必要,，有些故障常常經(jīng)過這樣的仔細檢查就能很快的解決問題。但在實際工作中容易忽略，容易產(chǎn)生急噪的亂拆亂卸,，造成更多故障,。
在故障現(xiàn)象清楚后，應(yīng)從儀器的結(jié)構(gòu)來推測產(chǎn)生故障的原因,。例如,，要判斷故障的部位是氣路部分、機械部分還是光學(xué)或電子部分,。通過檢測手段將大的部位確定,，然后逐步縮小范圍，直到找到故障原因,。查找故障,，就是從儀器的原理和結(jié)構(gòu)出發(fā)，對故障不斷進行分析,、判斷和測試的過程,。
2．3．3 具體故障的排除
查找到故障部位后才能動手排除故障。排除故障時,，無論是更換元器件或調(diào)整工作狀態(tài),，都必須按照儀器的設(shè)計要求來進行，使用儀器提供的備品備件和元器件,，不能隨意使用元器件代替湊合,。
2．3．4 排除故障工作中的注意事項
在使用萬用表檢測儀器時要注意在測量元器件緊密的電路板時不要造成線間短路，損壞電路,、燒壞元件,。在維修過程中，要避免處理不當而擴大故障的現(xiàn)象,。因此,，技術(shù)人員在維修時，不能隨意拆卸,，隨便變動電路中的可調(diào)元件,，更不能無目的東找西尋，企圖僥幸找到故障的原因,，這種做法極易導(dǎo)致故障擴大化,。
儀器的使用說明書對于儀器的故障排除工作非常重要。儀器維修人員必須認真閱讀儀器說明書,，詳細了解儀器的結(jié)構(gòu),，工作原理，各關(guān)鍵部件的維護和測試方法,。
空氣自動監(jiān)測儀器服從于一定的邏輯安排,。儀器的各部分都是按邏輯關(guān)系進行工作,，以實現(xiàn)儀器所規(guī)定的各種功能。因此,，無論組成儀器的任一部分或該部分某一元件損壞,，或其性能發(fā)生變化，都可導(dǎo)致儀器工作狀態(tài)失?；驘o法工作,。出現(xiàn)故障，首先要檢查確定問題可能產(chǎn)生于哪一個部分,，再采取相應(yīng)的措施,。例如，儀器斷電,，應(yīng)依次檢查電源,，插座，保險和開關(guān),，然后再檢查儀器內(nèi)部是否存在問題,。如果流量出現(xiàn)問題，應(yīng)先確認泵是否正常工作,，然后再逐步檢查儀器內(nèi)部氣路,。空氣自動監(jiān)測儀器常見的故障和排除方法見表3,。
表3 空氣自動監(jiān)測儀器常見故障和排除方法
| 故障現(xiàn)象 | 可能的原因 | 排除方法 |
| 通電不工作 | 電源線,、插頭開路，保險斷 | 更換保險,，進一步檢查電源和儀器內(nèi)部電氣部分 |
| 無流量或流量不正常 | 泵工作不正常,、流量計損壞、 | 檢修泵,，用其他流量計測流量判斷流量計是否正常,，氣路檢漏、清理 |
| 儀器輸出負值 | 信號線接反 | 正確連接信號輸出線 |
| 無法標定 | 標氣不準 | 檢查標氣到校準器間的連接,，檢查校準器標準氣體的輸出和流量,，檢漏 |
| 響應(yīng)時間慢 | 流量不正常，氣路故障 | 檢查校準氣體流量和儀器流量,，檢查氣路中的閥,，盡量縮短氣路進行檢測 |
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