在線分析系統(tǒng)工程應(yīng)用故障的分類技術(shù)分析

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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)值得認(rèn)真總結(jié)和充分利用?；?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/在線分析">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(shí)，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(shí)、連續(xù)計(jì)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(gè)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(bào)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(yùn)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(bào)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(jì)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(jì)失誤

　　在線分析系統(tǒng)的最大特點(diǎn)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(jì)，這種針對性設(shè)計(jì)的主要根據(jù)是工程項(xiàng)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(jì)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。快速有效轉(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(huì)用”，“不會(huì)維護(hù)”。其嚴(yán)重后果是會(huì)引發(fā)不該發(fā)生的故障，甚至是系統(tǒng)停運(yùn)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蕴岣吲嘤?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(dòng)。

　　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(shí)選一個(gè)合適的安裝位置都十分困難。

　　(1) 環(huán)境的極限溫度無論最高，最低都很容易引發(fā)系統(tǒng)的故障。最高溫度≥45℃時(shí)，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。最低溫度≤+5℃是絕對不允許的，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(diǎn)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(huì)造成分析儀器信號與上位DCS信號不一致，此時(shí)可加信號隔離器排除。高頻干擾信號會(huì)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(shí)顯示非常必要，安全監(jiān)控項(xiàng)目尤為重要。一般對系統(tǒng)總滯后時(shí)間(T10)的要求是60s，有快速旁路流設(shè)計(jì)的系統(tǒng)和短距離傳輸樣氣的系統(tǒng)會(huì)遠(yuǎn)小于60s 。

　　(1) 樣氣傳輸管線太長(例如≥30米)、太粗(以φ61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(diǎn)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(shí)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)生故障的最直觀的顯示，也是系統(tǒng)每天維護(hù)中的重點(diǎn)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，最嚴(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(huì)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(shí)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)最為困難的任務(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(jì)的進(jìn)步，應(yīng)該說樣氣除塵已經(jīng)是項(xiàng)很成熟的技術(shù)。

　　樣氣除塵有三個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)：

　　(1) 取樣探頭的加熱反吹過濾技術(shù)，所用的高效過濾元件已能過濾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(shí)現(xiàn)的0.6MPa壓力下的加熱反吹掃，完全可以實(shí)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(jì)是最理想的，重慶凌卡分析儀器有限公司有這種專利產(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(huì)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(jì)應(yīng)能預(yù)防這種潛在的故障。