1  在線分析系統(tǒng)工程應(yīng)用的現(xiàn)狀

我國專業(yè)化開展在線氣體分析工程應(yīng)用始于1985年,，艱辛歷程24年的工程應(yīng)用實踐經(jīng)驗值得認(rèn)真總結(jié)和充分利用,。基于在線分析系統(tǒng)已經(jīng)突破和超越了在線分析系統(tǒng)的不爭事實，在線分析系統(tǒng)已成為主導(dǎo)市場的主要業(yè)態(tài),，在線分析工程技術(shù)必須高度鎖定工程應(yīng)用的向度,。當(dāng)今的在線分析系統(tǒng)已經(jīng)具有工程應(yīng)用的力度、適應(yīng)性和較大規(guī)模,，并正在拓展更為廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域,。

在線分析系統(tǒng)工程應(yīng)用的主要目的是工藝過程的優(yōu)化控制和安全生產(chǎn)以及節(jié)能治污減排，更直觀的技術(shù)表達(dá)就是追求物質(zhì)成分量信息適時,、連續(xù)計量的準(zhǔn)確度,。“不連續(xù)”和“不準(zhǔn)確”將成為判斷在線分析系統(tǒng)“廣義”故障的兩個技術(shù)尺度。

2  在線分析系統(tǒng)工程應(yīng)用故障的定義

本文討論的在線分析系統(tǒng)工程應(yīng)用故障決不是僅僅指系統(tǒng)或儀器損壞,，可能停用報廢的狹義而經(jīng)典意義的故障,，而是“廣義”的故障。

使在線分析系統(tǒng)的運行嚴(yán)重偏離正常的工程應(yīng)用狀態(tài),，使在線分析系統(tǒng)的物質(zhì)成分量檢測輸出信號嚴(yán)重偏離正確檢測值的一切非常態(tài)或故障,，定義為在線分析系統(tǒng)的工程應(yīng)用故障（以下簡稱故障）。自然也包括在線分析系統(tǒng)或在線分析器損壞而停用甚至報廢的后果極為嚴(yán)重的故障,。

3  在線分析系統(tǒng)工程應(yīng)用故障的分類技術(shù)分析

本文以在線分析系統(tǒng)工程應(yīng)用角度的廣闊視野,，對在線分析系統(tǒng)的工程應(yīng)用故障進(jìn)行分類評估和技術(shù)分析，以求能準(zhǔn)備好故障處置的“應(yīng)急預(yù)案”,，提高故障排除的效率和效果。

在線分析系統(tǒng)的工程應(yīng)用故障可大致分成如下十類,，其后將分類陳述：

（1）       針對性設(shè)計失誤

（2）       技術(shù)轉(zhuǎn)移失效

（3）       環(huán)境適應(yīng)性太差

（4）       反應(yīng)速度太慢

（5）       樣氣流量下降或中斷

（6）       樣氣除塵失效

（7）       樣氣除濕失效

（8）       無檢測信號

（9）       分析值準(zhǔn)確度低

（10）   安全性差

3.1 針對性設(shè)計失誤

在線分析系統(tǒng)的zui大特點是針對樣氣條件,、工程應(yīng)用要求及環(huán)境條件的針對性設(shè)計，這種針對性設(shè)計的主要根據(jù)是工程項目的技術(shù)協(xié)議（合同的有效附件）,，當(dāng)然訂貨合同也是根據(jù),，只是它遠(yuǎn)不如技術(shù)協(xié)議準(zhǔn)確和全面。

（1）       分析器的測量范圍不符合工程應(yīng)用要求,，并進(jìn)而導(dǎo)致檢測準(zhǔn)確度嚴(yán)重降低,；

（2）       分析器的選型和規(guī)格令設(shè)備的使用維護(hù)者不滿意；

（3）       在線分析系統(tǒng)不很適應(yīng)工程非常態(tài)的樣氣條件和環(huán)境條件,。對“非常態(tài)”缺氣認(rèn)識和交流非常有害,。

加強(qiáng)工程用戶的內(nèi)部協(xié)調(diào)，加強(qiáng)供需雙方訂貨前后的深入技術(shù)交流,，一般可以避免此類故障的發(fā)生,。

3.2 技術(shù)轉(zhuǎn)移失效

在線分析一旦進(jìn)入工程應(yīng)用現(xiàn)場，系統(tǒng)針對性設(shè)計的產(chǎn)品技術(shù),，安裝技術(shù),，使用維護(hù)技術(shù)，以及一般性的檢修技術(shù)，都要準(zhǔn)確無誤地轉(zhuǎn)移到工程用戶的專業(yè)操作人員手中,?？焖儆行мD(zhuǎn)移的方式主要是系統(tǒng)的安裝使用說明書、系統(tǒng)安裝規(guī)范或指導(dǎo)文件,、操作人員的針對性培訓(xùn)以及供應(yīng)的備品備件等,。

技術(shù)轉(zhuǎn)移失效的突出表現(xiàn)是用戶反映“不會用”，“不會維護(hù)”,。其嚴(yán)重后果是會引發(fā)不該發(fā)生的故障,，甚至是系統(tǒng)停運或損壞。

（1） 安裝使用說明書的指導(dǎo)性差,；

（2） 技術(shù)培訓(xùn)不到位,；

（3） 用戶的管理不規(guī)范。

供方的責(zé)任是：安裝使用說明書要能真正準(zhǔn)確無誤,、容易理解地指導(dǎo)用戶安裝,、使用，維護(hù)設(shè)備,；培訓(xùn)用戶要按程序?qū)嵤?，以提高培?xùn)質(zhì)量。需方也應(yīng)有規(guī)范的管理,，讓專業(yè)人士接受培訓(xùn),，避免操作人員盲目流動。

3.3 環(huán)境適應(yīng)性太差

在線分析系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境是很難控制的,，有時選一個合適的安裝位置都十分困難,。

（1） 環(huán)境的極限溫度無論zui高，zui低都很容易引發(fā)系統(tǒng)的故障,。zui高溫度≥45℃時,，40℃使用溫度的分析器肯定要癱瘓了，加空調(diào)器降溫是必要的,。zui低溫度≤+5℃是不允許的,，分析器和某些樣氣處理部件也不能適應(yīng)，控制室升溫≥10℃是非常必要,。

（2） 系統(tǒng)的取樣點離分析機(jī)柜的距離越小越好,，以＜15米為宜。對提高系統(tǒng)的反應(yīng)速度有利,。

（3） 控制室或分析機(jī)柜的安裝處要遠(yuǎn)離大功率用電設(shè)備或強(qiáng)電磁場設(shè)備,，避免發(fā)生電氣干擾和高頻電磁干擾。電氣干擾會造成分析儀器信號與上位DCS信號不一致,，此時可加信號隔離器排除,。高頻干擾信號會使系統(tǒng)的安全性能降低,，甚至使質(zhì)量不高的分析器出現(xiàn)液晶顯示亂跳字或黑屏的故障。

電氣干擾和高頻電磁干擾一旦出現(xiàn),，排除故障一般都比較困難,。

3.4 反應(yīng)速度太慢

在線分析的適時顯示非常必要，安全監(jiān)控項目尤為重要,。一般對系統(tǒng)總滯后時間（T₁₀）的要求是＜60s,，有快速旁路流設(shè)計的系統(tǒng)和短距離傳輸樣氣的系統(tǒng)會遠(yuǎn)小于60s 。

（1）  樣氣傳輸管線太長（例如≥30米）,、太粗（以φ6ⅹ1為宜）,、內(nèi)壁太臟和粗糙；

（2）  樣氣處理部件過多,，死體積過大,；

（3）  樣氣流量過小（分析器流量盡可能選擇1L/min）。

正壓力樣氣的分析系統(tǒng),，在取樣點用減壓箱對高壓樣氣就地減壓至0.1MPa左右尤為重要,。傳輸壓力越高，系統(tǒng)的反應(yīng)速度（總滯后時間）越慢,。

3.5 樣氣流量下降或中斷

樣氣流量下降或中斷是樣氣處理系統(tǒng)的樣氣處理性能惡化或發(fā)生故障的zui直觀的顯示,，也是系統(tǒng)每天維護(hù)中的重點觀察內(nèi)容。

（1） 取樣探頭過濾器,、膜式過濾器積塵嚴(yán)重或發(fā)生堵塞,；

（2） 氣路有積塵積液的堵塞，zui嚴(yán)重的是樣氣冷凝器因設(shè)定溫度過低所造成的冷凝水結(jié)冰發(fā)生的堵塞故障,；

（3） 氣路泄露嚴(yán)重也會使樣氣流量嚴(yán)重下降,。如果是工藝樣氣源流的壓力過低，則是系統(tǒng)的適應(yīng)性問題,，必要時需要適當(dāng)改變樣氣處理系統(tǒng)（例如增加抽氣泵）才能排除。

3.6 樣氣除塵失效

樣氣除塵是樣氣處理系統(tǒng)zui為困難的任務(wù)之一,，分析器的苛刻要求是＜0.3um,，

＜10ug/m³。隨技術(shù)的發(fā)展,，系統(tǒng)設(shè)計的進(jìn)步,，應(yīng)該說樣氣除塵已經(jīng)是項很成熟的技術(shù)。

樣氣除塵有三個技術(shù)環(huán)節(jié)：

（1） 取樣探頭的加熱反吹過濾技術(shù),，所用的過濾元件已能過濾0.3um粉塵99%,，過濾元件上不斷聚集的灰塵，借助PLC控制電磁閥組實現(xiàn)的0.6MPa壓力下的加熱反吹掃,，*可以實現(xiàn)免維護(hù),、高可靠性的防堵塞連續(xù)取樣,。

（2） 后級膜式過濾器的失效，除了過濾膜嚴(yán)重污染或積塵需要更換以外,，因氣流阻力增大或膜片破損而造成的故障,，值得警惕。具有疏水特性的過濾膜片能有效適應(yīng)偶然的“逃液”和樣氣中的液霧,。

（3） 正壓型的在線分析系統(tǒng),，仍然需要設(shè)置某種原理的前級過濾器，如精度為1um 99%的過濾器和液霧捕集器,。粉塵,，液滴過濾器和液霧捕集器的合二為一的組合式設(shè)計是的，重慶凌卡分析儀器有限公司有這種產(chǎn)品,。

所有的過濾器,，除非過濾元件和過濾膜片具有疏水特性，都會因樣氣含水或液霧嚴(yán)重而容易發(fā)生堵塞或破損失效,，樣氣處理系統(tǒng)的針對性設(shè)計應(yīng)能預(yù)防這種潛在的故障,。

3.7 樣氣除濕失效

樣氣處理系統(tǒng)的除濕（含除水），也是樣氣處理系統(tǒng)zui為困難的任務(wù),，至今仍有很大的優(yōu)化提高的技術(shù)空間,。

（1） 樣氣除水采用氣水分離器，排放冷凝水zui經(jīng)典和zui可靠的手段是采用蠕動泵,。但是蠕動泵排水故障（如排水管粘連）,，會造成冷凝水進(jìn)入后級流量計的嚴(yán)重故障。

（2） 降低樣氣的濕度,，即除濕,，要采用某種原理的樣氣冷凝器。zui為經(jīng)典和有效的是壓縮機(jī)式樣氣冷凝器,，雙路更好,。渦流式樣氣冷凝器的zui大優(yōu)點是本安防爆，但樣氣溫度只能降低25℃以內(nèi),。半導(dǎo)體制冷的樣氣冷凝器的優(yōu)點是成本低,，樣氣入口溫度也只能達(dá)到60℃左右。

（3） 使用樣氣冷凝器的zui大問題是出口樣氣的設(shè)定溫度不能太低,，一般以+4℃左右為宜,，如果設(shè)定＜+2℃,極有可能產(chǎn)生局部結(jié)冰堵塞，進(jìn)而冷凝水向后灌入分析器,，造成更為嚴(yán)重的后果,。

以上所述樣氣冷凝器處理后出口樣氣的溫度都在+4℃，達(dá)不到0℃的極限,。因為樣氣壓力等條件的影響,，此時樣氣的露點并不是+4℃,，而是可能高得多，造成其后出現(xiàn)液態(tài)水的嚴(yán)重故障,。

美國Perma Fure公司的Nafion高分子隔膜干燥器能使樣氣露點達(dá)到-10℃以下,，Baldwin熱電冷凝器也能將樣氣露點降至-7℃。這是樣氣處理系統(tǒng)技術(shù)很大的跨越,，能為在線分析器提供更加有效地保護(hù),。

3.8 無檢測信號

在線分析系統(tǒng)讓人zui不能接受的故障是分析器無顯示值，即無輸出信號,。

（1） 樣氣中斷,，樣氣流量無顯示。主要是樣氣處理系統(tǒng)因堵塞或抽氣泵損壞等嚴(yán)重故障引起,，應(yīng)針對性檢查和排除,。樣氣帶有液態(tài)水也很容易造成抽氣泵損壞。

（2） 系統(tǒng)或分析器的電器連接存在錯誤,，特別是輸出信號開路,，應(yīng)認(rèn)真檢查確認(rèn)無誤。

（3） 分析器故障,；如接收器等部件損壞,。儀器保險絲熔斷保護(hù)也不要疏忽。

3.9 分析值準(zhǔn)確度低

工程上使用在線分析器和在線分析系統(tǒng)的本質(zhì)目的或zui終目的,，是準(zhǔn)確,、可靠、適時地在線檢測,，為工業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)工藝過程優(yōu)化控制提供物質(zhì)成分量的準(zhǔn)確信息,。

分析值是否準(zhǔn)確，只有正確使用合格的標(biāo)準(zhǔn)氣,，對分析器的零點和量程進(jìn)行嚴(yán)密的校準(zhǔn),，才能予以確認(rèn)。

分析值不準(zhǔn)確的原因在“在線分析系統(tǒng)廣義抗干擾研究”^【1】論文中已有全面深入的論述,，大至可分為以下幾類,；

（1） 分析器方面：儀器原理及其量程選型不當(dāng)，干擾組分的干擾誤差過大等,。

（2） 樣氣處理系統(tǒng)方面：工藝樣氣在取樣、樣氣傳輸和樣氣處理全過程中,，發(fā)生的各種細(xì)微的變化和影響,。如煙氣脫硫（CEMS）系統(tǒng)的樣氣冷凝器是樣氣處理系統(tǒng)*的樣氣處理部件，SO₂會從冷凝水中流失3—5%,，也就是在這一技術(shù)環(huán)節(jié),，分析值的準(zhǔn)確度下降了    3—5% ,。

（3） 應(yīng)用環(huán)境方面：主要是電氣干擾和射頻電磁干擾，如前所述,。質(zhì)量不高的分析器,，旁邊有人打手機(jī)，都會使儀器的顯示亂“跳字”,。

此方面的影響因素很多,，涉及多方面的原理和許多微妙的因素，只能具體問題具體分析,，工程應(yīng)用的經(jīng)驗起著決定性的作用,。

3.10 安全性差

在線分析系統(tǒng)的安全應(yīng)用所涉及的技術(shù)問題很多，而且專業(yè)性很強(qiáng),，可簡單歸納如下：

（1） 分析器和在線分析器的電氣安全指標(biāo)是合格的,，但因運輸、貯存,、安裝等方面,，因濕度高等原因，會使原有的電氣安全性能下降,。

（2） 有一定防爆要求的在線分析系統(tǒng)和規(guī)范設(shè)計的在線分析系統(tǒng),，在現(xiàn)場安裝或重新組裝的過程中，由于安裝疏忽或檢查確認(rèn)不到位等原因,，使原設(shè)計的防爆功能下降,。

（3） 完成安裝并運行的系統(tǒng)，冷凝水和尾氣排放不符合要求,，不暢通或未排到安全,、不致造成污染的地方。

（4） 樣氣處理系統(tǒng)的泄漏是不允許的,，是很大的安全隱患和故障源,。

4  在線分析系統(tǒng)工程應(yīng)用故障的排除

在線分析系統(tǒng)是大型、精密的成套設(shè)備,，應(yīng)該追求100%的工程應(yīng)用成功率,。所以對其工程應(yīng)用故障進(jìn)行全面深入的技術(shù)分析，有很重要的現(xiàn)實意義,，對其故障的排除也有一定的指導(dǎo)意義,。

對在線分析系統(tǒng)工程應(yīng)用故障的排除提出如下意見：

4.1 加強(qiáng)專業(yè)廠的全過程技術(shù)服務(wù)

專業(yè)廠有針對性，規(guī)范的專業(yè)化設(shè)計,，這是分析系統(tǒng)成功應(yīng)用zui大的保證,。也應(yīng)要求系統(tǒng)的安裝使用說明書、技術(shù)培訓(xùn),、備品備件供應(yīng)等,，能有效保障該產(chǎn)品的設(shè)計技術(shù),、應(yīng)用維護(hù)技術(shù)、一般性的檢修技術(shù),，能被工程用戶的專業(yè)操作人員全面理解,、掌握和熟練運用。

4.2 以專業(yè)技術(shù)知識為指導(dǎo)

在線分析工程技術(shù)是門很特殊的新專業(yè),，要檢修其工程應(yīng)用故障,，沒有較好的專業(yè)技術(shù)知識和相當(dāng)?shù)睦碚撝R是很難想象的。所以,，進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和技術(shù)交流就顯得必要了,。

4.3 經(jīng)驗主義地解決現(xiàn)實問題

在線分析系統(tǒng)的專業(yè)化應(yīng)用也有24年艱辛歷程，畢竟已經(jīng)積累了比較豐富的工程應(yīng)用經(jīng)驗,，這在系統(tǒng)的使用維護(hù)與檢修中肯定用得著,。某種故障的排除或降低其不利影響，即使我們不知道為什么,，但我們知道怎樣按程序如何做,，也肯定能取得好的效果。

4.4 對生產(chǎn)工藝條件和現(xiàn)場條件的當(dāng)前狀態(tài)多做深入分析研究

應(yīng)十分清醒的認(rèn)識到,，工業(yè)生產(chǎn)的生產(chǎn)工藝條件是動態(tài)變化的,，當(dāng)然十分穩(wěn)定的也有。變化的zui大原因是產(chǎn)品的調(diào)整或生產(chǎn)工藝的改進(jìn),，此時還固執(zhí)地認(rèn)為分析值與原來有差別,，和大的變化，就是分析系統(tǒng)有故障,，顯然是誤會或誤解,。生產(chǎn)工藝也可能發(fā)生意外的不希望的擾動或失常，造成樣氣條件巨大變化,，難免發(fā)生這種潛在的故障,，也應(yīng)該引起我們高度關(guān)注。

4.5 注重細(xì)節(jié),，關(guān)注過程

在線分析行業(yè)的在線分析系統(tǒng)工程應(yīng)用,， “細(xì)節(jié)決定成敗”的觀念很流行，也的確如此,。難的是任何時間,、任何技術(shù)環(huán)節(jié)，我們關(guān)注細(xì)節(jié)都嚴(yán)密周到,，沒有任何疏忽和漏洞,。

在線分析系統(tǒng)的工程應(yīng)用，只有控制住了全過程，才能把握住所有細(xì)節(jié),。

所以，我們zui后的忠告和建議是：

有效控制全過程,，把握住所有細(xì)節(jié),，把故障消除在發(fā)生之前，全力爭取在線分析系統(tǒng)工程應(yīng)用的*成功,。

參考文獻(xiàn)

金義忠,，曹以剛，在線分析系統(tǒng)廣義抗干擾研究,，分析儀器,，2009，（6）：