在線分析儀表系統(tǒng)空分裝置日常應(yīng)用及維護(hù)

郝磊

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司，河北 唐山 063200）

為滿足本公司鋼鐵生產(chǎn)的氣體（主要為氧、氮）能源需求，公司引進(jìn)了2套75000Nm3/h的大型空分裝置。空分裝置所使用的工藝為深冷制氧工藝，其工作的原理主要是立足于液態(tài)空氣當(dāng)中不同物質(zhì)成分的不同沸點(diǎn)，逐個(gè)抽離其中的部分，并將其轉(zhuǎn)化為所需的各類氣體。就目前的運(yùn)行情況而言，2套空分裝置所能起到的效果是不容小覷的，在實(shí)踐中不僅能夠滿足本公司生產(chǎn)所需要的氣態(tài)氧、氮、氬，還能實(shí)現(xiàn)液態(tài)氧、氮、氬銷售盈利。

1 淺析在空分裝置中分析儀表所能起到的作用

在空氣分離流程的各個(gè)階段，都需要配備不同類型氣體分析儀。分析儀會(huì)對取樣的樣品氣進(jìn)行檢測，測量出不同組分的占比情況，并將結(jié)果實(shí)時(shí)反饋給操作人員，操作人員根據(jù)這些數(shù)據(jù)調(diào)整空分裝置設(shè)備，控制分離流程，從而獲得純度合格的或者是更高的所需氣體，例如02、N2、Ar、低溫液體等。另外，考慮空分設(shè)備的生產(chǎn)安全，多數(shù)流程都會(huì)設(shè)置主冷液氧中甲烷或碳?xì)浠衔锉壤脑诰€分析儀表，因此在線分析儀表也提高了整個(gè)分離過程的安全性。

2 如何選擇合適的分析儀表

在選擇在線分析儀表的時(shí)候，我們需要遵循以下幾個(gè)原則。首先，要選擇檢測范圍適用于現(xiàn)有的空分裝置的儀表，并且重點(diǎn)考核其檢測靈敏度和精度及數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。其次，要對所要購進(jìn)的在線分析儀表有充分的了解，能夠從整體上把握其性能，了解其使用過程所須注意的原則。接下來，在對其進(jìn)行操作之前，必須熟悉相應(yīng)的規(guī)范，避免錯(cuò)誤操作給儀表帶來的損害，與此同時(shí)，在平時(shí)對其進(jìn)行保養(yǎng)的過程只遵循最基本的原則即可，無需太過復(fù)雜。最后，在保障所選擇的儀表能夠滿足當(dāng)前空分裝置需求的前提之下，還必須適當(dāng)?shù)毓?jié)省成本。如果國內(nèi)的在線分析儀表已經(jīng)能夠滿足所需，則購進(jìn)國內(nèi)的，如果不能，再酌情考慮從國外購買。

3 淺析空分裝置在線分析儀表的配置情況

以下以本公司所使用的75000Nm3/h的空分裝置分析儀為例子，來對空分裝置的在線分析儀配置進(jìn)行全面的介紹。測點(diǎn)如下：（1）凈化空氣中二氧化碳；（2）增壓空氣（氮?dú)猓┲兴郑唬?）液空中氧；（4）產(chǎn)品氧純度；（5）產(chǎn)品氮中微量氧；（6）氬餾分中氧；（7）粗氬中氧；（8）氬氣含量；（9）主冷凝器液氧中甲烷及碳?xì)洹?/p>

第一，檢測分子篩空氣中的二氧化碳含量的配置。因分子篩凈化作用，二氧化碳含量極小，目前通常采用紅外氣體分析儀。使用紅外分析儀，可以有效地檢測經(jīng)過分子篩處理之后，空氣中的二氧化碳含量。根據(jù)紅外分析儀器的檢測結(jié)果，我們就能夠?qū)Ψ肿雍Y是否具有良好的功能做一個(gè)評價(jià)。紅外氣體分析儀之所以能夠有效地運(yùn)作，其所依賴的主要原理，是對紅外波長所散發(fā)出來的電磁波能量，不同的氣體具有不同的特征波長和吸收系數(shù)。該分析儀有一個(gè)測量氣室，主要包含紅外光源、樣氣池和檢測器。當(dāng)紅外光通過測量氣室時(shí)，樣品氣所含的二氧化碳將吸收這一波長的紅外光，透過的紅外光因此而產(chǎn)生衰減，檢測器測量出相對的紅外能量，從而確定樣氣中的二氧化碳含量，進(jìn)而確定分子篩的作用是否強(qiáng)大。

第二，檢測產(chǎn)品氧的純度和粗氬含氧量的裝置。對以上樣品氣的氧含量進(jìn)行檢測的儀器，大多數(shù)采用磁力機(jī)械式氧分析儀或電化學(xué)氧分析儀。最普遍的磁力機(jī)械式氧分析儀利用氧的順磁性，就是通過磁場電流與氧氣含量的線性關(guān)系來測量氧含量。而組成這一檢測儀器，也就是磁氧傳感器的部分，主要是一對啞鈴球，它們不僅對稱分布，且都被懸掛著放置于一個(gè)分布不均勻的磁場當(dāng)中。

第三，檢測產(chǎn)品氮和氬氣中微量的氧的裝置。一般選擇燃料電池式氧分析儀或氧化鋯式氧分析儀。最普遍的是燃料電池式氧分析儀，借助這一分析儀器，可以準(zhǔn)確地計(jì)算產(chǎn)品中的ppm級氧含量。一個(gè)微燃料電池，這個(gè)電池作為這一設(shè)備的氧氣傳感器部分，其主要由其陰陽兩極和含量為15%的KOH溶液組成。在工作的時(shí)候，其兩極部分一般都需要在KOH溶液當(dāng)中浸泡。通過這一傳感電池，儀器就可以借助于陰陽兩極和氧氣之間的化學(xué)反應(yīng)來產(chǎn)生一定的能量，從而推動(dòng)電流信號的產(chǎn)生，最后借助于電流的大小來對氧氣濃度做出準(zhǔn)確的判斷。但由于其燃料電池是一種消耗品，所以對預(yù)處理系統(tǒng)和空分停車時(shí)的電池保護(hù)要求比較高，通常用氮?dú)獗Ｗo(hù)。投運(yùn)時(shí)嚴(yán)格按規(guī)程操作，否則不僅檢測結(jié)果不準(zhǔn)確，還會(huì)降低燃料電池的壽命。

第四，檢測對增壓空氣的微量水含量進(jìn)行分析的設(shè)備，名稱為微量水分析儀（露點(diǎn)儀）。主要有電容式和電解式。電解式水分析儀借助五氧化二磷傳感器可以有效地利用相關(guān)的化學(xué)原理來對測量目標(biāo)進(jìn)行測量。這一原理主要是，水電解分子的主要化學(xué)組成部分分別是氫氣和氧氣，而構(gòu)成傳感器的部分一方面是一個(gè)圓柱，且其構(gòu)成材質(zhì)為玻璃，其次是兩根電極，兩個(gè)電極之間涂抹磷酸電解質(zhì)電解過程發(fā)生之后，氫氣和氧氣就會(huì)從原來的水中釋放出來。并且在兩極之間會(huì)出現(xiàn)一種名為五氧化二磷的物質(zhì)。這一物質(zhì)借助其極強(qiáng)的吸附水分子的能力，會(huì)促進(jìn)磷酸的形成。與此同時(shí)，因原先存在于酸之中的水已經(jīng)在上述的電解過程中被完全地分解，在這兩種作用下，就會(huì)出現(xiàn)一種平衡。借由這一過程，微量水分析儀就能夠計(jì)算出相應(yīng)的水含量的數(shù)據(jù)。

第五，檢測氬餾分和粗氬氬含量的有效設(shè)備，所借助的原理是熱導(dǎo)式原理。在所有條件都相同的情況下，不同的氣體也會(huì)產(chǎn)生不同的熱傳導(dǎo)效率。與此同時(shí)，在通過電阻的時(shí)候，如果氬組分氣體的濃度水平有所差異，那么它們經(jīng)由產(chǎn)生不同的熱傳導(dǎo)效應(yīng)，也會(huì)帶走不相等的熱量。此時(shí)，通過從電阻到電流信號的轉(zhuǎn)化，氬氣的含量就得以被精確地計(jì)算出來了。

4 淺析如何對在線分析儀表進(jìn)行日常的維護(hù)工作

要想確保在線分析表能夠持續(xù)平穩(wěn)的運(yùn)行，就必須制定嚴(yán)格的日常檢查表，定期對在線分析儀表進(jìn)行有效的質(zhì)量檢查和維護(hù)，并且為其定期進(jìn)行標(biāo)定。具體而言，主要需要關(guān)注以下幾個(gè)方面的內(nèi)容。

首先，在日常檢查和維護(hù)的過程中，維護(hù)人員必須側(cè)重于關(guān)注在線分析儀表的以下幾個(gè)方面的指標(biāo)：其一是含量顯示指數(shù)，其二是分析儀預(yù)處理系統(tǒng)樣品氣的過濾和穩(wěn)壓、穩(wěn)流，其三是運(yùn)行氣的耗損量和報(bào)警指示器的狀態(tài)。只有當(dāng)這幾個(gè)方面都維持在正常的水平時(shí)，維護(hù)人員才能夠從中確定在線分析儀表的狀態(tài)。其次，由于不同的在線分析儀有不同的標(biāo)定周期，因此當(dāng)前使用的在線分析儀也需要有合適且固定的標(biāo)定周期，并且在進(jìn)行實(shí)際標(biāo)定時(shí)，應(yīng)當(dāng)遵循標(biāo)定操作規(guī)范。再者，由于標(biāo)準(zhǔn)瓶氣的質(zhì)量期限一般都在2年之內(nèi)，因此，我們在實(shí)際中使用標(biāo)準(zhǔn)瓶氣的時(shí)候，必須確認(rèn)其質(zhì)量期限，最好能夠確保其國家標(biāo)準(zhǔn)證書是在本年度內(nèi)獲得的。接下來，為了對在線分析儀表進(jìn)行有效的維護(hù)，相關(guān)的維護(hù)人員必須熟知儀器的相關(guān)說明書，從而保障其流程的規(guī)范程度進(jìn)一步提高。除此之外，如果微量氧分析儀存放過久又不使用，就會(huì)對電池造成影響，縮短使用壽命，必須通入高純度的氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體。此外，維護(hù)人員必須準(zhǔn)備必要分析儀備件，以保證當(dāng)前使用的分析儀出現(xiàn)了問題可以及時(shí)處理，如此才能確保空分生產(chǎn)不受影響。最后，要培養(yǎng)員工的專業(yè)技能和工作素養(yǎng)，加強(qiáng)員工對分析儀表的重視程度，這樣才能更好地確保儀器的正常運(yùn)行，從而滿足企業(yè)的生產(chǎn)需求。

5 結(jié)語

本文從提高在線分析儀表系統(tǒng)的實(shí)際使用性能及對其進(jìn)行有效的日常維護(hù)的角度出發(fā)，深入淺出地探究了在空分裝置當(dāng)中，在線分析儀表各個(gè)組成部分的使用原理和工作性能，以期能夠借此來加深相關(guān)工作人員對這一在線分析儀表系統(tǒng)的了解，從而使其能夠更加懂得如何在工作過程中對這一系統(tǒng)進(jìn)行操作和使用。要想真正提高這一在線分析儀表的使用壽命和使用效率，必須注重其日常的養(yǎng)護(hù)。