分析儀表應(yīng)用之難，從事自動(dòng)化儀表應(yīng)用者都深有體會。尤其是在有色冶煉工業(yè)中，過程分析面對的困難與問題很多：高溫、高粉塵、高水份、負(fù)壓及結(jié)晶、腐蝕性等惡劣氣體條件；預(yù)處理裝置的有效性差；過程、預(yù)處理及分析儀等環(huán)節(jié)導(dǎo)致的大滯后；防塵、防濺、防腐等防護(hù)的高要求；較高的自動(dòng)化程度與較少的維護(hù)工作量等等。這些都對過程成分分析和環(huán)保監(jiān)測分析儀表(系統(tǒng))的應(yīng)用帶來了很多困難。
1、氣體成分分析的特點(diǎn)及要解決的問題
在有色冶煉工業(yè)中，最重要也是用得最多的是氣體成分的分析測量。根據(jù)氣體成分分析儀工作原理的不同，大致可分為兩種測量方式：一是直接測量方式，即將探頭安裝在過程氣體管道中直接測量(測量、變送裝置在探頭內(nèi))，如紅外線、紫外線和激光氣體分析器等；一是間接(取樣)測量方式，即將過程氣體抽出進(jìn)行除塵等處理后送至分析儀表進(jìn)行測量(測量、變送裝置在儀表內(nèi))。
對于采用間接分析測量的儀表來說，由于受冶煉過程氣體高溫、高粉塵、高水份、負(fù)壓及腐蝕性等惡劣氣體條件影響，面對的最大困難就是怎樣獲得適合儀表測試條件的樣氣。惟一的方法就是采用預(yù)處理裝置對樣氣進(jìn)行處理。由于一些進(jìn)口的分析儀本身技術(shù)的發(fā)展已比較成熟，可以滿足工業(yè)分析的需要。因此，選用(制作)能適應(yīng)工藝條件的、性能穩(wěn)定可靠的預(yù)處理裝置是解決分析儀表使用問題的關(guān)鍵。對于采用直接分析測量的儀表來說，由于它采用了最新光學(xué)技術(shù)，能在不影響被測氣體本身狀態(tài)的情況下進(jìn)行測量，具有測量準(zhǔn)確、反應(yīng)迅速的優(yōu)點(diǎn)。尤其是它不需預(yù)處理裝置，省去了在自動(dòng)吹掃裝置上的投資，與傳統(tǒng)的熱導(dǎo)式氣體分析儀相比有很大的優(yōu)勢。但也存在一些問題：1)價(jià)格昂貴；2)不適用于含塵粒度較大的氣體；3)對工作光波不敏感的氣體無能為力等。
2、部分在線分析儀表的應(yīng)用
韶關(guān)冶煉廠是采用密閉鼓風(fēng)爐(ISP)工藝進(jìn)行鉛鋅冶煉的企業(yè)，在物料燒結(jié)制粒、制酸、密閉鼓風(fēng)爐熔煉、煤氣生產(chǎn)、余熱發(fā)電等工藝流程中使用了不少過程分析儀表，如CO、CO2、SO2氣體分析儀，H2SO4濃度計(jì)和pH計(jì)，紅外線水分計(jì)，熱值儀等。下面介紹部分分析儀的應(yīng)用情況。
2.1OMM3000紅外水分分析儀
用于測量燒結(jié)混合物料的濕度。由于物料濕度對燒結(jié)塊的質(zhì)量有重要影響，選用精度高、穩(wěn)定可靠的水分分析儀對實(shí)現(xiàn)物料濕度的自動(dòng)精確控制極為重要。該廠早期采用的是IRS-MO-Ⅲ型紅外水分分析儀，近兩年逐步改成了OMM3000(前者的換代產(chǎn)品)。該儀表最大的優(yōu)點(diǎn)是取消了二次儀表，實(shí)現(xiàn)了測變一體化，與PC連接即可隨時(shí)進(jìn)行校驗(yàn)、標(biāo)定、設(shè)定、診斷等操作，使操作更加簡便。該儀表本身性能較好，但由于現(xiàn)場條件較差(高溫、高濕、高腐蝕)，在使用過程中還存在不少問題。為此，筆者同廠家一起，對該分析儀的使用作了以下幾項(xiàng)改進(jìn)：1)制作不銹鋼保護(hù)箱，使用壓縮空氣隔離現(xiàn)場空氣，提高儀表的抗腐蝕性能；2)請廠家提高儀表防護(hù)等級；3)請廠家將光路套筒由硬性改為軟性，避免大塊物料對儀表及安裝支架的沖擊；4)采用新的內(nèi)部冷卻結(jié)構(gòu)，根除冷卻氣源中的油、水對光學(xué)器件的損害；5)在現(xiàn)場儀表周圍安裝遮光罩，避免日光對儀表的影響。通過以上改進(jìn)，提高了該儀表的適應(yīng)性和可用性。
2.2 爐氣成分分析儀
鼓風(fēng)爐冶煉過程所產(chǎn)生的爐氣成分很復(fù)雜，主要含有SO2、SO3、CO、CO2、H2、水蒸汽、塵、鉛鋅蒸汽等，其中CO、CO2及H2的含量是衡量爐內(nèi)物料反應(yīng)狀態(tài)的重要參數(shù)，工藝要求對CO、CO2及H2進(jìn)行實(shí)時(shí)測量。由于在早期還沒有成熟的能用于復(fù)雜條件下的成套分析系統(tǒng)采用的是國內(nèi)某廠的熱導(dǎo)式氣體分析儀，只分析測量CO、CO2的含量，預(yù)處理裝置是自制的兩級過濾罐。由于爐氣含塵量大、過濾裝置處理能力差和儀表本身性能差等原因，爐氣成分分析一直沒能用好，給生產(chǎn)造成極大不便。在爐氣分析方面已有幾種較成熟的分析儀表(系統(tǒng))目前正抓緊選型和考察工作，以盡快解決廠里鼓風(fēng)爐爐氣分析這個(gè)難題。
2.3 873 pH值分析儀
該廠在制酸工藝中使用了10套美國FOXBRO公司的873 pH計(jì)，用于93%、98%H2SO4冷卻器循環(huán)水的pH值測量，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備漏酸事故。該儀表性能穩(wěn)定、精度高、維護(hù)量很小，在93%酸冷卻器上使用很成功。但在98%酸冷卻器上使用不太理想，傳感器非常容易壞。經(jīng)對照93%酸冷卻器的使用條件認(rèn)真研究分析，確定了98%酸冷卻器出口循環(huán)水溫度過高，使傳感器的玻璃電極破裂，是傳感器損壞的根本原因。為此，專為傳感器設(shè)計(jì)制作了冷卻器安裝于傳感器前方，徹底解決了問題。
2.4 CW95 digital熱值儀
使用德國UNIOn的CW95 digital成套系統(tǒng)對自產(chǎn)煤氣熱值進(jìn)行測量。該系統(tǒng)的預(yù)處理裝置不能說不好，因?yàn)樗阡撹F、化工等其它行業(yè)用得還可以。但由于自產(chǎn)煤氣質(zhì)量太差，含水、焦油、煤灰等雜質(zhì)較多，使得該系統(tǒng)的預(yù)處理裝置對其無能為力。由于熱值儀使用條件惡劣，使得預(yù)處理部分經(jīng)常堵塞，過濾芯、閥易損壞，使得維護(hù)費(fèi)用高(部分易耗件昂貴)、維護(hù)工作量大，嚴(yán)重影響了煤氣熱值的分析測量及液化氣的摻混調(diào)節(jié)。針對這種情況，專門成立了攻關(guān)小組對此進(jìn)行攻關(guān)。經(jīng)過認(rèn)真分析研究和反復(fù)不斷的試驗(yàn)，最后對原處理裝置進(jìn)行了兩方面的改進(jìn)：1)在原預(yù)處理裝置中增加自制的過濾器：過濾器分為兩層。下層為水洗室，裝有兩層鉆有細(xì)孔的不銹鋼板，盡可能讓煤氣在水中形成的氣泡最小，達(dá)到充分洗滌的效果，從而去除絕大部分的油及灰塵雜質(zhì)；上層為玻璃纖維過濾器，用來進(jìn)一步除去煤氣中的雜質(zhì)。該自制過濾器還具備自動(dòng)沖洗功能，可以不斷地將水洗室中的雜質(zhì)帶出罐外，大大延長了過濾器的使用周期，減少了維護(hù)量。2)將儀表用壓縮空氣經(jīng)進(jìn)一步的除塵、除水處理后，送至熱值儀底箱，隔離現(xiàn)場空氣，保證燃燒空氣的質(zhì)量。經(jīng)過改進(jìn)后，在維護(hù)人員的精心維護(hù)下，該套分析系統(tǒng)已能長期正常運(yùn)行。
2.5 MW31－1 SO2濃度分析儀
該裝置用于監(jiān)測收塵煙氣排放SO2濃度。分析儀采用紫外線作為檢測光源，通過測量光線經(jīng)過測量管段的衰減來測量SO2的濃度，由于傳感器采用插入式安裝，不需對氣樣進(jìn)行預(yù)處理，因此測量實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確且維護(hù)量小。在使用一段時(shí)間后，又發(fā)現(xiàn)該套裝置還存在兩點(diǎn)不太理想的地方：1)吹掃空氣單元的效果不好，鏡片很容易臟；2)探頭太笨重(5 kg 以上)，給反射鏡片的清潔造成極大不便。針對以上情況采取了兩項(xiàng)措施：1)引入壓縮空氣，經(jīng)進(jìn)一步凈化后取代原吹掃空氣單元；2)安裝方式改為伸出式，使探頭前端伸出工藝管道(測量段仍在過程管道內(nèi))，以方便反射鏡片的清潔。改進(jìn)后取得了很好的效果，基本上實(shí)現(xiàn)了免維護(hù)。
3、分析儀表(系統(tǒng))選型應(yīng)注意的問題
分析儀表(系統(tǒng))的選型是應(yīng)用成功的關(guān)鍵，選型不當(dāng)會造成儀表不能正常使用或是增加維護(hù)的難度。不少企業(yè)都遇到過因選型不當(dāng)造成儀表不好用甚至不能用的情況，故而選型時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
(1) 工藝條件與儀表的適用條件是否一致
工藝方面必須提供最詳細(xì)的被測對象的特征(以氣體成分分析為例)：組成成分、溫度、濕度、含塵粒度、結(jié)晶情況及腐蝕性等，以便廠家研究設(shè)計(jì)與生產(chǎn)工藝條件相匹配、相適應(yīng)的分析檢測儀表并予以集中解決。如果對對象考慮不全，就可能出現(xiàn)意想不到的情況。如前文提到的MW31－1分析儀，最初是用于制酸工藝尾吸塔出口排放煙氣SO2濃度的測量，但由于對尾氣中含有(NH4)2SO4結(jié)晶的重視不夠，導(dǎo)致安裝后因探頭產(chǎn)生結(jié)晶而不能工作，造成選型上的失誤。
(2) 預(yù)處理裝置的處理能力與可靠性
預(yù)處理部分是分析系統(tǒng)的重要組成部分，其重要程度不亞于儀表本身，因?yàn)?a title="中國分析儀表網(wǎng)" href="http://www.scbcq.cn/product/list.php?catid=1352" target="_blank">分析儀表(系統(tǒng))90%以上的故障都發(fā)生在預(yù)處理部分。好的預(yù)處理裝置不但要處理能力強(qiáng)，還要有很好的可靠性，否則會大大增加備件成本或維護(hù)工作量。
(3) 儀表技術(shù)的先進(jìn)性與廠家的后續(xù)開發(fā)、服務(wù)能力
采用了先進(jìn)技術(shù)的分析儀表往往是針對同類儀表的某些缺陷或不足而推出的，選型時(shí)可重點(diǎn)考慮。大型的、有實(shí)力的廠家或代理公司在分析儀表的維修、維護(hù)及備件供應(yīng)等方面較有保證。
(4) 在經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下盡可能選用進(jìn)口儀表
不可否認(rèn)，進(jìn)口分析儀表的性能的確比較好。因此，對重要生產(chǎn)過程中的成分分析應(yīng)盡量選用進(jìn)口分析儀表，而預(yù)處理裝置最好選用國內(nèi)產(chǎn)品，因國內(nèi)廠家的預(yù)處理裝置比較有針對性，可以根據(jù)用戶的具體要求和現(xiàn)場情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。
(5) 實(shí)例考察不可少
不同廠家的分析儀表(系統(tǒng))都有自己優(yōu)點(diǎn)，有的預(yù)處理裝置做得很成功，有的是采樣及分析部分好，但幾乎沒有廠家的各個(gè)部分都是最好的。因此，選定一、兩種儀表(系統(tǒng))再去它的用戶進(jìn)行考察，能夠獲得最真實(shí)的信息，有助于最后的定型。
4、結(jié)束語
由以上分析可知，大多數(shù)分析儀表(系統(tǒng))不是買回來就能用得好，即使是先進(jìn)、昂貴的進(jìn)口分析儀表也常會出現(xiàn)“水土不服”的情況。除了在選型上把好關(guān)、注意選用適合自身工藝條件的儀表外，在使用過程中針對現(xiàn)場條件對儀表設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)，加強(qiáng)維護(hù)工作，是用好在線分析儀表(系統(tǒng))的關(guān)鍵。
