隨甲烷分析儀配套的樣品預(yù)處理系統(tǒng)，對(duì)工藝樣品氣脫水、除塵、減壓等進(jìn)行預(yù)處理。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行后，發(fā)現(xiàn)滿足不了甲烷紅外線分析儀對(duì)樣氣的要求，致使甲烷紅外線氣體分析儀不能長(zhǎng)周期運(yùn)行。工藝條件制氫裝置轉(zhuǎn)化氣余熱鍋爐出口溫度為340～360℃，壓力2. 5 MPa ，各組分的體積分?jǐn)?shù)原甲烷紅外線分析儀分析系統(tǒng)存在問(wèn)題原甲烷分析預(yù)處理系統(tǒng)的組成工藝樣品氣經(jīng)一次閥采出后，直接進(jìn)入相距采樣點(diǎn)5 m處的前級(jí)慣性分離器，除去大部分水。

　　然后，樣品氣經(jīng)<10 mm×2 mm ，長(zhǎng)約20 m不銹鋼管線，直接進(jìn)入分析儀表間內(nèi)的樣品預(yù)處理系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)減壓至同軸套管式熱交換器加渦旋管冷凝除水，再經(jīng)滑流過(guò)濾器除水過(guò)濾，經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計(jì)進(jìn)入甲烷紅外線氣體分析儀對(duì)樣品氣進(jìn)行分析。原分析儀表預(yù)處理系統(tǒng)的組成原理圖如所示。對(duì)分析系統(tǒng)存在的問(wèn)題進(jìn)行分析由工藝條件可知樣品氣中水的體積分?jǐn)?shù)高達(dá)38. 78 % ，高溫樣氣采出直接進(jìn)入慣性分離器。由于樣品氣進(jìn)入慣性分離器后氣體體積增加，樣品氣溫度降低，樣品氣大部分水析出進(jìn)入儲(chǔ)水罐。儲(chǔ)水罐采用手動(dòng)排水，當(dāng)儲(chǔ)水罐在短時(shí)間內(nèi)水量增加，維護(hù)人員來(lái)不及手動(dòng)排水，使大部分水進(jìn)入分析間內(nèi)樣品預(yù)處理系統(tǒng)。原分析儀表采樣及預(yù)處理系統(tǒng)組成原理工藝樣品氣壓力2. 5 mpa ，根部沒(méi)有設(shè)計(jì)減壓器進(jìn)行減壓，造成大體積高壓樣品氣的傳輸，會(huì)帶來(lái)潛在的危險(xiǎn)。另外，傳輸時(shí)間額外延長(zhǎng)，使甲烷紅外線分析儀測(cè)量滯后。樣品氣進(jìn)入甲烷分析儀預(yù)處理系統(tǒng)，經(jīng)渦旋管冷凝和滑流過(guò)濾器處理后，樣氣中仍然含有少量的水，造成甲烷分析儀測(cè)量室污染。試圖在滑流過(guò)濾器和轉(zhuǎn)子流量計(jì)之間加一個(gè)化學(xué)除水裝置，少量的水是除掉了。但是，化學(xué)除水裝置內(nèi)的干燥劑1～2天就需要人為更換一次，使維護(hù)費(fèi)增加和維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度增加；另外一方面，由于工藝樣氣中co體積分?jǐn)?shù)達(dá)7. 56 %.而在作業(yè)空間，國(guó)儀器儀表與應(yīng)用改進(jìn)后甲烷分析儀分析系統(tǒng)組成及原理改進(jìn)后的前級(jí)預(yù)處理系統(tǒng)針對(duì)以上分析儀系統(tǒng)存在的問(wèn)題，根據(jù)實(shí)際工況的工藝數(shù)據(jù)，改進(jìn)后的前級(jí)預(yù)處理系統(tǒng)組成及原理參。高溫高壓工藝樣品氣，由一次采樣閥取出，進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)盤管式水冷卻器，降低樣品氣溫度。冷卻后的樣品氣經(jīng)減壓器、渦旋管及旋風(fēng)冷凝器進(jìn)入外置浮球式自動(dòng)排液罐。采用前級(jí)預(yù)處理系統(tǒng)的作用原理工藝樣品氣經(jīng)根部減壓冷凝避免測(cè)量滯后，旋風(fēng)冷凝器采用底部切線進(jìn)入列管式加渦旋管，將樣品氣中的水分充分析出，排入儲(chǔ)液罐中。外置浮球式自動(dòng)排液罐能夠自動(dòng)/手動(dòng)間歇式排出儲(chǔ)液罐中的積水，完全不需要人為干預(yù)。無(wú)維護(hù)量，避免大量水串入下一級(jí)預(yù)處理系統(tǒng)。

　　改進(jìn)后采樣與前級(jí)預(yù)處理系統(tǒng)組成及原理改進(jìn)后的樣品預(yù)處理系統(tǒng)組成及原理4. 3改進(jìn)后樣品預(yù)處理系統(tǒng)改進(jìn)后樣品預(yù)處理系統(tǒng)參 ，接收來(lái)自前級(jí)預(yù)處理系統(tǒng)處理后的樣品氣，在原甲烷分析儀預(yù)處理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，在滑流過(guò)濾器與轉(zhuǎn)子流量之間，加裝1件半透膜過(guò)濾裝置。在常溫常壓下，可以使樣品氣實(shí)際露點(diǎn)達(dá)到- 45℃，它相當(dāng)于水的體積分?jǐn)?shù)為100×10 - 6時(shí)過(guò)程樣品氣濕度。當(dāng)實(shí)際樣品壓力控制到小于0. 1 MPa時(shí)，也完全可以滿足甲烷分析儀表的技術(shù)要求。半透膜過(guò)濾裝置的作用及原理在樣品處理系統(tǒng)中，用Nafion半透膜的目的是為了將汽水從樣品的汽相中分離出來(lái)。Nafion半透膜是以水合作用的吸收為基礎(chǔ)來(lái)進(jìn)行工作的。水合作用是一種與水的特殊的化學(xué)反應(yīng)，它不吸收或傳送其他別的化合物。當(dāng)含水的氣體通過(guò)Nafion管路時(shí)，水蒸汽被管路壁所吸收。而與過(guò)程樣品流路相對(duì)的管路壁表面的水蒸汽則揮發(fā)掉了。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理：Nafion半透膜管路是封閉在一個(gè)有逆流干燥儀表風(fēng)循環(huán)的殼內(nèi)，在經(jīng)過(guò)Na2 fion半透膜管路時(shí)會(huì)有一個(gè)持續(xù)的、從濕過(guò)程樣品氣到較干燥凈化儀表風(fēng)的濕度梯度。干燥凈化儀表風(fēng)不斷萃取濕過(guò)程樣品氣中的水汽。由于水合作用的吸收是一個(gè)一級(jí)化學(xué)反應(yīng)，因此這個(gè)過(guò)程會(huì)在瞬間完成。在過(guò)程樣品氣水含量與干燥凈化儀表風(fēng)水含量相等之前，吸收作用將會(huì)持續(xù)存在。由于過(guò)程汽相樣品中的水汽在半透膜管路中被吸收，而后汽化在干燥凈化儀表風(fēng)中，因此整個(gè)系統(tǒng)的能量不會(huì)發(fā)生變化。實(shí)際使用中，要保證干燥凈化的儀表風(fēng)持續(xù)供給，一般將干燥凈化儀表風(fēng)流速設(shè)定為濕過(guò)程樣品流速的2倍。半透膜過(guò)濾裝置應(yīng)用的效果Nafion半透膜過(guò)濾裝置的應(yīng)用，完全可以取代原化學(xué)除水裝置，滿足在線分析儀表的技術(shù)要儀表長(zhǎng)周期運(yùn)行的改進(jìn)出4 mA保持不變；同時(shí)在調(diào)節(jié)器輸出50 %～100 %時(shí)，AO2對(duì)應(yīng)輸出4～20 mA ，AO1輸出保持20 mA不變。這樣就實(shí)現(xiàn)了分程調(diào)節(jié)。

　　用常規(guī)儀表只能用方法1和2實(shí)現(xiàn)分程調(diào)節(jié)系統(tǒng)，方法3只能采用DCS實(shí)現(xiàn)。常規(guī)儀表實(shí)現(xiàn)的分程調(diào)節(jié)系統(tǒng)，調(diào)節(jié)器只能輸出1路信號(hào)，輸出信號(hào)只能串聯(lián)在2臺(tái)閥門定位器的輸入端，這樣當(dāng)線路出現(xiàn)故障時(shí)2臺(tái)閥門都無(wú)法調(diào)節(jié)。而DCS的調(diào)節(jié)器可以輸出2路AO信號(hào)，分別送給2臺(tái)閥門定位器就可以克服常規(guī)儀表的缺陷了，這樣當(dāng)一個(gè)線路故障或一個(gè)AO點(diǎn)故障等就只能影響1臺(tái)調(diào)節(jié)閥，而另外1臺(tái)仍舊可以正常工作，提高了系統(tǒng)的安全性。同時(shí)由于DCS采用的是第3種方法，用的控制閥和閥門定位器均是標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，因而調(diào)校使用維修更換等都很方便。第3種方法無(wú)論是用國(guó)外的DCS還是國(guó)內(nèi)的DCS （如和利時(shí)的MACS smartPro等系統(tǒng)） ，都能夠輕松地實(shí)現(xiàn)。在TPS中，可以利用其AO點(diǎn)的5段線性化輸出功能，方便實(shí)現(xiàn)分程調(diào)節(jié)。當(dāng)DCS的調(diào)節(jié)器輸出0～50 %時(shí)，AO1對(duì)應(yīng)線性輸出 ，AO2輸出一直是0 不變；當(dāng)DCS的調(diào)節(jié)器輸出50 %～100 %時(shí)，AO1輸出一直是100 %）不變，AO2對(duì)應(yīng)線性輸出是0～100 %（即4～20 mA）。這樣實(shí)現(xiàn)了分程調(diào)節(jié)。當(dāng)然在TPS系統(tǒng)中，還可以利用邏輯點(diǎn)拉調(diào)節(jié)器的輸出，經(jīng)邏輯運(yùn)算后分別推給2個(gè)AO點(diǎn)實(shí)現(xiàn)上述功能，也可利用TPS的控制語(yǔ)言CL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)此功能。當(dāng)然這兩種功能相對(duì)稍復(fù)雜，建議還是用AO點(diǎn)的線性化輸出功能比較方便。

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