在線分析儀表的取樣預(yù)處理系統(tǒng)及掩蔽體

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最短的滯后時間內(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)雜和精確，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。

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，以確保儀表的使用性能并利用于維護。為分析儀提供氣候和環(huán)境防護的部件或設(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)境防護優(yōu)缺點：

分析儀外殼是分析儀的構(gòu)成部分之一。象PH計、電導(dǎo)儀等儀器，可直接露天安裝，其氣候和環(huán)境防護完全由外殼承擔(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，而且安裝費用最低，其缺點是儀表和維護人員沒有氣候的防護，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為了便于夜間維護操作，分析小屋外部的樣品處理箱和氣瓶護攔也應(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、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 and Air Conditioning System) 機組和電伴熱系統(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。