在线分析仪表BDO-EG

在线分析仪表BDO-EG项目新项目仪控部貊玉龙在线分析仪表基础知识在线分析仪器,又称过程分析仪器，或质量监测仪表，是指直接安装在工业生产流程或其它源液体现场。对被测介质的组成或物性参数进行自动连续测量的仪器。在线分析仪器广泛应用于工业生产的实时分析和环境质量及污染排放的连续监测。国内早期的在线仪器起步于五十年代，应用于六十年代，脱胎于现场的就地仪表；因许多仪表受制现场人文环境和物理环境，不便于人长期观察，而测量数据又很重要，必须取得间隙数据和不间断数据，所以就想到了现场数据信号的传输，于是便诞生了在线仪器。在线分析仪器是从在线仪器逐步分化出来的。到如今，它依然是仪表中的一路旁支…在线分析仪器，而与实验室分析并行不悖。分析仪表是对物质的成分及性质进行分析和测量的仪表。在现代工业生产过程中，必须对生产过程的原料、成品、半成品的化学成分（比如水分含量、氧分含量）、密度、Ph值、电导率、等进行自动检测并参与自动控制，以达到优质高产、降低能源消耗和产品成本，确保安全生产和保护环境的目的。在线分析仪表及在线分析系统的构成分析的方法有两种类型，一种是定期采样并通过实验室测定的实验分析方法（这种方法所用到的仪表称为实验室分析仪表或离线分析仪表）。另一种是利用仪表连续测定被测物质的含量或性质的自动分析方法（这种方法所用到的仪表称为过程分析仪表或在线分析仪表）。分析仪表基于多种测量原理，在进行分析测量时，需要根据被测物质的物理或化学特性来选择适当的检测手段和仪表。按照使用场合来分，分析仪表又分为实验室分析仪表、在线分析仪表（有些书中也叫过程分析仪表、自动分析仪表）。在线分析仪表都采用现场安装方式，它可以自动采样、预处理，自动分析、信号处理以及远传，是专门用于生产过程的检测和控制，在过程控制中起着常规仪表不可替代的重要作用。在线分析仪表(on-lineanalyzers)又称过程分析仪表(processanalyzers),是指直接安装在工艺过程中,对物料的组成成分或物性参数进行自动连续分析的一类仪表.通常在线分析仪表（一般安装在分析小屋或专门的保护装置中）和样品（有气体、液体、固体）预处理装置（一般安装在取样点附近）共同组成一个在线测量系统，以保证良好的环境适应性和高可靠性，其典型的基本组成图如下图所示。取样装置从生产设备中自动快速地提取待分析的样品，前级预处理装置对该样品进行初步冷却、除水、除尘、加热、气化、减压和过滤等处理，预处理装置对该样品进行进一步步冷却、除水、除尘、加热、气化、减压和过滤等处理，还实现流路切换、样品分配等功能，为分析仪仪表提供符合技术要求的样品。公用系统为整个系统提供蒸汽、冷却水、仪表空气电源等。样品经分析仪表分析处理后得到代表样品信息的电信号通过电缆远传到DCS。在线分析仪表及在线分析系统的构成取样及前级预处理装置预处理装置分析仪表本体上位机（DCS）公用系统（包括：仪表空气、蒸汽、冷却水、电源等样品管线仪表空气、蒸汽、冷却水、管线电源、信号线虚线框内为分析小屋或专门保护装置样品来自工艺管线在线分析仪表分类按测定方法分:光学分析仪器、电化学分析仪器、色谱分析仪器、物性分析仪器、热分析仪器等。按被测介质的相态分:气体分析仪和液体分析仪。其中气体分析仪表包括红外线分析仪、热导式气体分析仪（氢表、氩表）、氧化锆、磁力机械氧分析仪、热磁式氧分析仪、磁压式氧分析仪、激光烟气分析仪、折射仪、硫比值分析仪、微量水、微量氧、CEMS烟气分析仪、烃分析仪、色谱分析仪、质谱分析仪、拉曼光谱分析仪等等。液体分析仪表主要是常见的水分析仪表包括PH计、电导仪、COD、DO、TOC、ORP、浊度计、氨氮分析仪、水中油、余氯分析仪等等。以上分类方法不是绝对的，比如电容式微量水分仪既可以测量气体中的微量水分又可以处理液体中的微量水分。但是习惯上把它归在气体分析仪表中。在线分析仪表主要性能指标检出限（limitofdetection）是指能产生一个确证在样品中存在被测物质的分析信号所需的该物质的最小含量或最小浓度，是表征和评价分仪器检测能力的基本指标。重复性(repeatability)又称重复性误差。重复性误差是指仪器在操作条件不变的情况下，多次分析结果之间的偏差。精密度——是指多次重复测定同一量时各次测定值之间彼此相符合的程度，表示测定过程中随机误差的大小，一般用标准偏差表征。仪器的准确度（accuracy）是指在一定测量条件下，多次测定的平均值与真值相符合的程度，表示仪器的指示值接近真值的能力。仪器的准确度有称精确度，简称精度。分辨率(resolution)又称分辨力或分辨能力，是指仪器能区分开最邻近示量值的能力。稳定性是指在规定的工作条件下，仪器保持其计量特性不变的能力。分析仪器的稳定性，主要是指分析仪器响应值随时间的变化特性。稳定性可用噪声和漂移来表征。线性范围是指校正曲线所跨越的最大线性区间，用来表示对被测组分含量或浓度的适应性。仪器的线性范围越宽越好。线性度又称线性度误差或非线性误差，一般是指仪表的输出曲线与相应直线之间的最大偏差，用该偏差与仪器量程的百分数表示。红外线气体分析仪红外线气体分析仪的基本原理红外线是一种看不见的光，其波长范围为0.78—1000微米。它在红光界限以外，所以得名红外线。红外线可分为三部分，即近红外线，波长为0.75～1.50μm之间；中红外线，波长为1.50～6.0μm之间；远红外线，波长为6.0～l000μm之间。其工作原理是基于某些气体对红外线的选择性吸收。红外线分析仪常用的红外线波长为2~12µm。简单说就是将待测气体连续不断的通过一定长度和容积的容器，从容器可以透光的两个端面的中的一个端面一侧入射一束红外光，然后在另一个端面测定红外线的辐射强度，然后依据红外线的吸收与吸光物质的浓度成正比就可知道被测气体的浓度。朗伯—比尔定律——其物理意义是当一束平行单色光垂直通过某一均匀非散射的吸光物质时,其吸光度与吸光物质的浓度及吸收层厚度成正比。这就是红外线气体分析仪的测量依据。红外线气体分析仪红外线气体分析仪的特点1、能测量多种气体除了单原子的惰性气体和具有对称结构无极性的双原子分子气体外，CO、CO2、NO、NO2、NH3等无机物、CH4、C2H4等烷烃、烯烃和其他烃类及有机物都可用红外分析器进行测量；2、测量范围宽可分析气体的上限达100%，下限达几个ppm的浓度。进行精细化处理后，还可以进行痕量分析；3、灵敏度高具有很高的监测灵敏度，气体浓度有微小变化都能分辨出来；4、测量精度高一般都在+/-2%FS,不少产品达到+/-1%FS。与其他分析手段相比，它的精度较高且稳定性好；5、反应快响应时间一般在10S以内6、有良好的选择性红外分析器有很高的选择性系数，因此它特别适合于对多组分混合气体中某一待分析组分的测量，而且当混合气体中一种或几种组分的浓度发生变化时，并不影响对待分析组分的测量。红外线气体分析仪红外线气体分析仪的特点12345679810111213141.光源2.滤光片3.分光器4.马达5.切光片6.样气入口7.样品池8.参比池9.样气出口10.检测器,左11.检测器,右12.微流量传感器13.光耦合器14.滑动触头,可调微量氧分析仪（燃料电池式）微量氧分析仪的基本原理燃料电池是指原电池中的一种类型。原电池式氧分析仪中的电化学反应可以自发地进行，不需要外部供电，其综合反应是气样中的氧和阳极发生氧化反应，反应的结果生成阳极氧化物，这种反应类似于氧的燃料反应，所以这类原电池也称为“燃料电池”，以便与其他类型的原电池相区别，安装有这类原电池的分析仪，我们称之为燃料电池分析仪。由于阳极在反应中不断消耗，因而电池需要定期更换。微量氧分析仪（燃料电池式）常见的化学燃料电池结构图（酸性）1—FEP制成的氧扩散膜；2—电解液（乙酸）；3—用于温度补偿的热敏电阻和负载电阻；4—外电路信号输出；5—石墨阳极；6—金阳极微量氧分析仪（燃料电池式）燃料电池式使用注意事项：①燃料电池的寿命与所测氧的浓度有关，浓度越大，阳极消耗越多，电池寿命越短。一旦电池达到寿命，读数锐减为零，此时应更换燃料电池。②仪器正常维护量较小，通常3个月量程气单标一次即可。接近电池寿命耗尽的时候，可通过读数变化或标定时，电位补偿的圈数来判断，新电池一般为4圈左右，快耗尽的电池，一般在7圈以上，一旦达到7圈，就应考虑更换电池，否则，其后的测量数值就会明显不准且反应速度慢。③电池的正常寿命一般为半年左右，从出厂日算起，常备的备用电池要考虑时效性，不要一味储存燃料电池。④燃料电池的储存，最好将燃料电池密封袋置于充氮保护中。需要更换时再打开密封袋。注意：备用的燃料电池的短路环应插入短路端中，一旦取下短路环，需将电池迅速装入分析仪测量腔中。⑤分析仪停用期间，最好使用零点氮气进行吹扫保护或将仪器测量腔两端的截止阀关闭。注意1：通常零点氮气的吹扫保护，要比关阀保护效果要好，建议采用此招。注意2：高含量的氧（包括空气）渗入燃料电池测量腔，对燃料电池的寿命影响极大，千万要注意！氧化锆分析仪氧化锆分析仪的基本原理氧化锆分析仪的检测原理是氧浓差电池。在氧化锆材料中添加一定的添加剂后通过高温烧结,在一定的温度下成为氧离子的固体电解质,在元件的内外侧焙烧铂电极就成了氧化锆氧传感器。在一定温度下,内外两电极间产生随两侧氧浓度差变化的浓差电势。当固定了参比电极侧的氧浓度(通常以空气作参比气,空气中氧含量为20.95%),则浓差电势只随测量侧氧浓度的变化而变化。氧化锆式氧分仪最大的优点在于仪表工作稳定、维护量小。缺点是工艺样气温度猝然变冷、或含有水蒸气时锆管容易炸裂。此外,在高温下若被测气体中含有H2、CO等还原性气体时,会发生还原反应消耗O2,导致仪表测量值较实际偏低,这一现象在微量氧含量检测时尤为明显。氧化锆分析仪氧化锆分析仪的基本原理氧浓差电池原理图电化学分析仪电化学分析仪的基本原理电化学式氧分仪是基于氧气和传感器阴极之间的电化学反应来进行测量的。它的传感器是一个电解池,外加的直流电加在电解池的阴、阳极之间,电解池内充以电解液,样品气通过扩散板或半透膜到达阴极,并在阴极产生电解反应而被还原,产生相应的电流,电流的大小与样品气体中氧气的浓度成正比关系。这类仪表的应用范围比较宽,根据结构不同,即可测量气体中的氧含量,也可以测量溶液中溶解氧的氧含量。缺点是:传感器工作场所温度范围窄、压力不能高,传感器寿命短等。另外由于电解液一直在消耗,仪表稳定性较差,漂移偏大。微量水分析仪露点分析仪的基本原理露点仪的几种工作方法1.镜面式露点仪不同水份含量的气体在不同温度下的镜面上会结露。采用光电检测技术，检测出露层并测量结露时的温度，直接显示露点。镜面制冷的方法有：半导体制冷、液氮制冷和高压空气制冷。镜面式露点仪采用的是直接测量方法，在保证检露准确、镜面制冷高效率和精密测量结露温度前提下，该种露点仪可作为标准露点仪使用。目前国际上最高精度达到±0.1℃(露点温度)，一般精度可达到±0.5℃以内。2.电传感器式露点仪采用亲水性材料或憎水性材料作为介质，构成电容或电阻，在含水份的气体流经后，介电常数或电导率发生相应变化，测出当时的电容值或电阻值，就能知道当时的气体水份含量。建立在露点单位制上设计的该类传感器，构成了电传感器式露点仪。目前国际上最高精度达到±1.0℃(露点温度)，一般精度可达到±3℃以内。3.电介法露点仪利用五氧化二磷等材料吸湿后分解成极性分子，从而在电极上积累电荷的特性，设计出建立在绝对含湿量单位制上的电解法微水仪。目前国际上最高精度达到±1.0℃(露点温度)，一般精度可达到±3℃以内。微量水分析仪露点分析仪的基本原理露点仪的几种工作方法4.晶体振荡式露点仪利用晶体沾湿后振荡频率改变的特性，可以设计晶体振荡式露点仪。这是一项较新的技术，目前尚处于不十分成熟的阶段。国外有相关产品，但精度较差且成本很高。5.红外露点仪利用气体中的水份对红外光谱吸收的特性，可以设计红外式露点仪。目前该仪器很难测到低露点，主要是红外探测器的峰值探测率还不能达到微量水吸收的量级，还有气体中其他