基于在线分析系统的工程应用故障的分类技术介绍

1 在线分析系统工程应用的现状

　　我国专业化开展在线气体分析工程应用始于1985年，艰辛历程24年的工程应用实践经验值得认真总结和充分利用。基于在线分析系统已经突破和超越了在线分析系统的不争事实，在线分析系统已成为主导市场的主要业态，在线分析工程技术必须高度锁定工程应用的向度。当今的在线分析系统已经具有工程应用的力度、适应性和较大规模，并正在拓展更为广阔的应用领域。

　　在线分析系统工程应用的主要目的是工艺过程的优化控制和安全生产以及节能治污减排，更直观的技术表达就是追求物质成分量信息适时、连续计量的准确度。“不连续”和“不准确”将成为判断在线分析系统“广义”故障的两个技术尺度。

　　2 在线分析系统工程应用故障的定义

　　本文讨论的在线分析系统工程应用故障决不是仅仅指系统或仪器损坏，可能停用报废的狭义而经典意义的故障，而是“广义”的故障。

　　使在线分析系统的运行严重偏离正常的工程应用状态，使在线分析系统的物质成分量检测输出信号严重偏离正确检测值的一切非常态或故障，定义为在线分析系统的工程应用故障(以下简称故障)。自然也包括在线分析系统或在线分析器损坏而停用甚至报废的后果极为严重的故障。

　　3 在线分析系统工程应用故障的分类技术分析

　　本文以在线分析系统工程应用角度的广阔视野，对在线分析系统的工程应用故障进行分类评估和技术分析，以求能准备好故障处置的“应急预案”，提高故障排除的效率和效果。

　　在线分析系统的工程应用故障可大致分成如下十类，其后将分类陈述：

　　(1) 针对性设计失误

　　(2) 技术转移失效

　　(3) 环境适应性太差

　　(4) 反应速度太慢

　　(5) 样气流量下降或中断

　　(6) 样气除尘失效

　　(7) 样气除湿失效

　　(8) 无检测信号

　　(9) 分析值准确度低

　　(10) 安全性差

　　3.1 针对性设计失误

　　在线分析系统的最大特点是针对样气条件、工程应用要求及环境条件的针对性设计，这种针对性设计的主要根据是工程项目的技术协议(合同的有效附件)，当然订货合同也是根据，只是它远不如技术协议准确和全面。

　　(1) 分析器的测量范围不符合工程应用要求，并进而导致检测准确度严重降低;

　　(2) 分析器的选型和规格令设备的使用维护者不满意;

　　(3) 在线分析系统不很适应工程非常态的样气条件和环境条件。对“非常态”缺气认识和交流非常有害。

　　加强工程用户的内部协调，加强供需双方订货前后的深入技术交流，一般可以避免此类故障的发生。

　　3.2 技术转移失效

　　在线分析一旦进入工程应用现场，系统针对性设计的产品技术，安装技术，使用维护技术，以及一般性的检修技术，都要准确无误地转移到工程用户的专业操作人员手中。快速有效转移的方式主要是系统的安装使用说明书、系统安装规范或指导文件、操作人员的针对性培训以及供应的备品备件等。

　　技术转移失效的突出表现是用户反映“不会用”，“不会维护”。其严重后果是会引发不该发生的故障，甚至是系统停运或损坏。

　　(1) 安装使用说明书的指导性差;

　　(2) 技术培训不到位;

　　(3) 用户的管理不规范。

　　供方的责任是：安装使用说明书要能真正准确无误、容易理解地指导用户安装、使用，维护设备;培训用户要按程序实施，以提高培训质量。需方也应有规范的管理，让专业人士接受培训，避免操作人员盲目流动。

　　3.3 环境适应性太差

　　在线分析系统的应用环境是很难控制的，有时选一个合适的安装位置都十分困难。

　　(1) 环境的极限温度无论最高，最低都很容易引发系统的故障。最高温度≥45℃时，40℃使用温度的分析器肯定要瘫痪了，加空调器降温是必要的。最低温度≤+5℃是绝对不允许的，分析器和某些样气处理部件也不能适应，控制室升温≥10℃是非常必要。

　　(2) 系统的取样点离分析机柜的距离越小越好，以15米为宜。对提高系统的反应速度有利。

　　(3) 控制室或分析机柜的安装处要远离大功率用电设备或强电磁场设备，避免发生电气干扰和高频电磁干扰。电气干扰会造成分析仪器信号与上位DCS信号不一致，此时可加信号隔离器排除。高频干扰信号会使系统的安全性能降低，甚至使质量不高的分析器出现液晶显示乱跳字或黑屏的故障。

　　电气干扰和高频电磁干扰一旦出现，排除故障一般都比较困难。

　　3.4 反应速度太慢

　　在线分析的适时显示非常必要，安全监控项目尤为重要。一般对系统总滞后时间(T10)的要求是60s，有快速旁路流设计的系统和短距离传输样气的系统会远小于60s 。

　　(1) 样气传输管线太长(例如≥30米)、太粗(以φ61为宜)、内壁太脏和粗糙;

　　(2) 样气处理部件过多，死体积过大;

　　(3) 样气流量过小(分析器流量尽可能选择1L/min)。

　　正压力样气的分析系统，在取样点用减压箱对高压样气就地减压至0.1MPa左右尤为重要。传输压力越高，系统的反应速度(总滞后时间)越慢。

　　3.5 样气流量下降或中断

　　样气流量下降或中断是样气处理系统的样气处理性能恶化或发生故障的最直观的显示，也是系统每天维护中的重点观察内容。

　　(1) 取样探头过滤器、膜式过滤器积尘严重或发生堵塞;

　　(2) 气路有积尘积液的堵塞，最严重的是样气冷凝器因设定温度过低所造成的冷凝水结冰发生的堵塞故障;

　　(3) 气路泄露严重也会使样气流量严重下降。如果是工艺样气源流的压力过低，则是系统的适应性问题，必要时需要适当改变样气处理系统(例如增加抽气泵)才能排除。

　　3.6 样气除尘失效

　　样气除尘是样气处理系统最为困难的任务之一，分析器的苛刻要求是0.3um，

　　10ug/m3。随技术的发展，系统设计的进步，应该说样气除尘已经是项很成熟的技术。

　　样气除尘有三个技术环节：

　　(1) 取样探头的加热反吹过滤技术，所用的高效过滤元件已能过滤0.3um粉尘99%，过滤元件上不断聚集的灰尘，借助PLC控制电磁阀组实现的0.6MPa压力下的加热反吹扫，完全可以实现免维护、高可靠性的防堵塞连续取样。

　　(2) 后级膜式过滤器的失效，除了过滤膜严重污染或积尘需要更换以外，因气流阻力增大或膜片破损而造成的故障，值得警惕。具有疏水特性的过滤膜片能有效适应偶然的“逃液”和样气中的液雾。

　　(3) 正压型的在线分析系统，仍然需要设置某种原理的前级过滤器，如精度为1um 99%的过滤器和液雾捕集器。粉尘，液滴过滤器和液雾捕集器的合二为一的组合式设计是最理想的，重庆凌卡分析仪器有限公司有这种专利产品。

　　所有的过滤器，除非过滤元件和过滤膜片具有疏水特性，都会因样气含水或液雾严重而容易发生堵塞或破损失效，样气处理系统的针对性设计应能预防这种潜在的故障。