在线分析仪表的取样预处理系统及掩蔽体

　

样品预处理及其作用：

①当在线分析仪表的传感元件不直接安装在工艺管线和设备中时都需要配置样品处理系统。

②样品的预处理的作用是保证分析仪表在最短的滞后时间内得到有代表性的工艺样品，样品的状态适合分析仪表所需的操作条件。

    ③在线分析仪表能否用好，往往不在分析仪自身，而是取决于样品系统的完善程度和可靠性。因此，分析仪表无论如何复杂和精确，分析精度也要受到样品的代表性、实时性和物理状态的限制。事实上，样品系统使用中遇到的问题往往比分析仪还要多，样品系统的维护量也往往超过分析仪本身。所以，要重视样品系统的作用，至少要把它放到和分析仪表等同的位置上来考虑。

对样品系统的一般要求：

①使分析仪得到的样品与工艺管线或设备中物料的饿组分和含量一致。

②工艺样品的消耗量很少。

③易于操作和维护。

④能长期可靠工作。  

⑤系统构成尽可能简单。

⑥采用快速回路以减少样品传送滞后时间。

对取样方式的要求：

①不能在管壁上钻孔取样    如果在管臂上直接取样，一是无法保证样品的代表性，不但流体处于层流或紊流状态时是这样的，处于湍流时也难以保证取出样品的代表性；二是由于管道内壁的吸收或吸附作用会引起记忆效应，使流体的实际浓度降低，又会发生解吸现象，使样品的组成发生变化，特别是对微量组分进行分析时，影响尤为显著。所以，样品均应用插入式取样探头取出。

②应考虑取样探头的插入方位    对于水平管道，气体取样，探头应从管道顶部插入，以避免可能存在的凝液或液滴；液体取样，探头应从管道的侧壁插入，以避免管道上部可能存在的蒸气和气泡，以及管道底部可能存在的残渣和沉淀物。

对于垂直管道  从管道侧壁插入，液体应从由下至上流动的管段取出，避免下流液体流动不正常时气体混入。

关于快速回路：

①快速回路    是用来加快样品流动以缩短样品传输滞后时间的管路。

快速回路的构成形式有两种，即返回到装置的快速循环回路和通往废料的快速旁路回路。

样品取出点和返回点距离较远时，应特别注意不能有流量测量仪表和紧急切断阀的旁路。

跨接压差较小时，可在快速回路中增设泵输，泵的选型应避免其润滑油系统对样品造成污染或降解。

分析仪的样品回路通常经自清洗式旁路过滤器引出。路内应提供流量指示和调节仪表。

②快速旁路回路通的适用场合    当样品排放不会造成环境危险和污染时可采用快速旁通回路；

当将样品返回工艺不现实时，如减压后的气体、液体汽化后的蒸汽，可采用快速旁通回路；

当样品回收成本高于其本身价值时，将其返回工艺是不经济的，可采用快速旁通回路；

当将样品返回工艺可能导致污染或降解时，如多流路测量的混合样品，可采用快速旁通回路。

关于伴热和隔热：

①伴热    利用蒸汽拌热管、电拌热器对样品管线加热来补充样品在传输过程中损失的热量，以维持样品温度在某一范围内。

    ②隔热    为了减少样品在传输过程中向周围环境散热，或从周围环境中吸热，而在样品管线外表面采取的包覆措施。或者说，为保证样品在传输过程中免受周围环境温度影响而采取的隔热措施。

样品处理的基本任务和功能：

分析仪表通常需要不含干扰组分的清洁、非腐蚀性的样品，在正常情况下，样品必须是在限定的温度、压力、流量范围之内。预处理单元对样品做进一步处理和调节，如温度、压力、流量调节、过滤、除湿、去除有害物质等，安全泄压、限流和流路切换一般也包括在该单元之中。

样品处理的基本任务和功能归纳如下：

①流量调节，包括快速回路和分析回路。

②压力调节，包括降压、抽吸和稳压。

③温度调节，包括降温和保温；

④除尘、除水除湿和气液分离；

④去除有害物，包括对分析仪有危害的组分和影响分析的干扰组分。

关于样品预处理单元：

样品处理单元应安装在仪表保护箱、保温箱内或金属板上，箱或板可安装在现场或分析小屋外墙上，如需要安装在屋内，应得到用户认可。非危险介质的样品处理单元，可放置在分析小屋内。

样品处理系统常用的流量调节部件：

球阀、旋塞阀、单向阀、针形阀、稳流阀、限流阀、限流孔板、浮子流量计。

样品处理系统常用的压力调节部件：

①压力调节阀，是取样和样品处理系统中广泛使用的饿减压和压力调节部件。

②安全卸压阀用以保护分析仪和某些耐压能力有限的样品处理部件免受高压样品的危害。

③压力表。

样品处理系统中除尘采用的除尘方法及各自特点：

①过滤式除尘  主要滤除固体颗粒，有时也滤除液体颗粒物。

②旋风分离除尘  广泛用于液样，对含尘粒度较大的气样效果也很好。

③静电除尘  可除去粒度小于1μM的固体和液体微粒。

④水洗除尘   用于高温高含尘的气体样品。

样品处理器中常用的过滤器类型：

①Y型粗过滤器；②筛网过滤器；③烧结过滤器；  ④纤维或纸质过滤器；⑤膜式过滤器。

腐蚀性样品用浮子流量计的选型：

玻璃管浮子流量计的测量管可选用高铝玻璃、硼玻璃或有机玻璃，浮子可选用玻璃、氟塑料或耐蚀金属。如玻璃管不满足耐温、耐压和防腐蚀要求，可选用耐腐蚀材料的金属管浮子流量计。

关于分析系统：

①单流路分析系统——是指一台分析仪只分析一个流路的样品。

相对于多流路系统而言，单流路系统分析周期短，不存在样品之间的掺混污染问题，系统可靠性较高，但其价格也相对要高许多，在进行两者的价格评估时，必须考虑到单流路分析系统在速度和可靠性方面的明显优势。对于在线分析来说，重要测量点应优先采用单流路分析系统，对欲闭环自动控制则必须采用单流路分析系统。

②多流路分析系统——是指一台分析仪分析两个以上流路的样品，它通过流路切换系统进行各个样品流路之间的切换。

一台多流路分析系统和数台单流路分析系统相比，价格明显要低的多。但其缺点也是显而易见的，当分析仪出现故障时，所有流路的分析中断和信息损失；样品之间可能出现掺混污染；一个流路在循环分析之间的时间延迟；由于流路切换的复杂性，增大了故障概率和维护量。

当工艺变化比较缓慢，对在线分析的速度要求不高，且分析结果不参与闭环控制，仅作为工艺操作指导时，可采用多流路分析系统。

对样品排放的基本要求：

基本要求是不应对环境带来危险和造成污染。

关于分析仪的遮蔽物

遮蔽物——在线分析仪安装在现场，因而需要不同程度的气候和环境防护，以确保仪表的使用性能并利用于维护。为分析仪提供气候和环境防护的部件或设施称为遮蔽物。

   在线分析仪的遮蔽物有分析仪壳体、分析仪箱柜、分析仪掩体和分析小屋。

由分析仪外壳提供的气候和环境防护优缺点：

分析仪外壳是分析仪的构成部分之一。象PH计、电导仪等仪器，可直接露天安装，其气候和环境防护完全由外壳承担。

这种安装的优点是外壳周围自然通风，不存在爆炸性气体积聚的危险，而且安装费用最低，其缺点是仪表和维护人员没有气候的防护，仪表易受腐蚀性气氛侵袭，其使用寿命可能比安装在箱柜、掩体和小屋时短，当仪表需要加热或打开维修时，这种方式是比适宜的。

对分析小屋的照明：

①分析小屋内的照明应有足够照度，以利于操作和维修。必要时配备事故照明，可采用带逆变器和蓄电池的照明灯具，停电备用时间不少于30min，照明设备应适用于1区危险场所。照明开关应安装在分析小屋外主门旁，采用防爆电源开关。

②为了便于夜间维护操作，分析小屋外部的样品处理箱和气瓶护拦也应提供照明，并配备照明开关。

分析小屋的电气设备和仪表供电:

①分析小屋的照明、通风机、空调器、维修插座等公用设备由公用电源供电；

    ②分析仪及其附属设备，如样品系统中的电动部件，应由仪表电源供电。

③安全检测报警和联锁系统一般由UPS电源供电，参与闭环控制的分析仪表也可由UPS电源供电。

④HVAC(Heating Ventilating and Air Conditioning System) 机组和电伴热系统耗电量高，应单独配电，不应和其他设备混在一起配电，以免相互干扰。