研究改進甲烷分析儀器
隨甲烷分析儀配套的樣品預處理系統，對工藝樣品氣脫水、除塵、減壓等進行預處理。經過一段時間的運行后，發現滿足不了甲烷紅外線分析儀對樣氣的要求，致使甲烷紅外線氣體分析儀不能長周期運行。工藝條件制氫裝置轉化氣余熱鍋爐出口溫度為340～360℃，壓力2. 5 MPa ，各組分的體積分數原甲烷紅外線分析儀分析系統存在問題原甲烷分析預處理系統的組成工藝樣品氣經一次閥采出后，直接進入相距采樣點5 m處的前級慣性分離器，除去大部分水。
然后，樣品氣經<10 mm×2 mm ，長約20 m不銹鋼管線，直接進入分析儀表間內的樣品預處理系統，經過減壓至同軸套管式熱交換器加渦旋管冷凝除水，再經滑流過濾器除水過濾，經轉子流量計進入甲烷紅外線氣體分析儀對樣品氣進行分析。原分析儀表預處理系統的組成原理圖如所示。對分析系統存在的問題進行分析由工藝條件可知樣品氣中水的體積分數高達38. 78 % ，高溫樣氣采出直接進入慣性分離器。由于樣品氣進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入儲水罐。儲水罐采用手動排水，當儲水罐在短時間內水量增加，維護人員來不及手動排水，使大部分水進入分析間內樣品預處理系統。原分析儀表采樣及預處理系統組成原理工藝樣品氣壓力2. 5 mpa ，根部沒有設計減壓器進行減壓，造成大體積高壓樣品氣的傳輸，會帶來潛在的危險。另外，傳輸時間額外延長，使甲烷紅外線分析儀測量滯后。樣品氣進入甲烷分析儀預處理系統，經渦旋管冷凝和滑流過濾器處理后，樣氣中仍然含有少量的水，造成甲烷分析儀測量室污染。試圖在滑流過濾器和轉子流量計之間加一個化學除水裝置，少量的水是除掉了。但是，化學除水裝置內的干燥劑1～2天就需要人為更換一次，使維護費增加和維護人員的勞動強度增加；另外一方面，由于工藝樣氣中co體積分數達7. 56 %.而在作業空間，國儀器儀表與應用改進后甲烷分析儀分析系統組成及原理改進后的前級預處理系統針對以上分析儀系統存在的問題，根據實際工況的工藝數據，改進后的前級預處理系統組成及原理參。高溫高壓工藝樣品氣，由一次采樣閥取出，進入現場盤管式水冷卻器，降低樣品氣溫度。冷卻后的樣品氣經減壓器、渦旋管及旋風冷凝器進入外置浮球式自動排液罐。采用前級預處理系統的作用原理工藝樣品氣經根部減壓冷凝避免測量滯后，旋風冷凝器采用底部切線進入列管式加渦旋管，將樣品氣中的水分充分析出，排入儲液罐中。外置浮球式自動排液罐能夠自動/手動間歇式排出儲液罐中的積水，完全不需要人為干預。無維護量，避免大量水串入下一級預處理系統。
改進后采樣與前級預處理系統組成及原理改進后的樣品預處理系統組成及原理4. 3改進后樣品預處理系統改進后樣品預處理系統參 ，接收來自前級預處理系統處理后的樣品氣，在原甲烷分析儀預處理系統的基礎上，在滑流過濾器與轉子流量之間，加裝1件半透膜過濾裝置。在常溫常壓下，可以使樣品氣實際露點達到- 45℃，它相當于水的體積分數為100×10 - 6時過程樣品氣濕度。當實際樣品壓力控制到小于0. 1 MPa時，也完全可以滿足甲烷分析儀表的技術要求。半透膜過濾裝置的作用及原理在樣品處理系統中，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。Nafion半透膜是以水合作用的吸收為基礎來進行工作的。水合作用是一種與水的特殊的化學反應，它不吸收或傳送其他別的化合物。當含水的氣體通過Nafion管路時，水蒸汽被管路壁所吸收。而與過程樣品流路相對的管路壁表面的水蒸汽則揮發掉了。其內部結構原理：Nafion半透膜管路是封閉在一個有逆流干燥儀表風循環的殼內，在經過Na2 fion半透膜管路時會有一個持續的、從濕過程樣品氣到較干燥凈化儀表風的濕度梯度。干燥凈化儀表風不斷萃取濕過程樣品氣中的水汽。由于水合作用的吸收是一個一級化學反應，因此這個過程會在瞬間完成。在過程樣品氣水含量與干燥凈化儀表風水含量相等之前，吸收作用將會持續存在。由于過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中，因此整個系統的能量不會發生變化。實際使用中，要保證干燥凈化的儀表風持續供給，一般將干燥凈化儀表風流速設定為濕過程樣品流速的2倍。半透膜過濾裝置應用的效果Nafion半透膜過濾裝置的應用，完全可以取代原化學除水裝置，滿足在線分析儀表的技術要儀表長周期運行的改進出4 mA保持不變；同時在調節器輸出50 %～100 %時，AO2對應輸出4～20 mA ，AO1輸出保持20 mA不變。這樣就實現了分程調節。
用常規儀表只能用方法1和2實現分程調節系統，方法3只能采用DCS實現。常規儀表實現的分程調節系統，調節器只能輸出1路信號，輸出信號只能串聯在2臺閥門定位器的輸入端，這樣當線路出現故障時2臺閥門都無法調節。而DCS的調節器可以輸出2路AO信號，分別送給2臺閥門定位器就可以克服常規儀表的缺陷了，這樣當一個線路故障或一個AO點故障等就只能影響1臺調節閥，而另外1臺仍舊可以正常工作，提高了系統的安全性。同時由于DCS采用的是第3種方法，用的控制閥和閥門定位器均是標準信號，因而調校使用維修更換等都很方便。第3種方法無論是用國外的DCS還是國內的DCS （如和利時的MACS smartPro等系統） ，都能夠輕松地實現。在TPS中，可以利用其AO點的5段線性化輸出功能，方便實現分程調節。當DCS的調節器輸出0～50 %時，AO1對應線性輸出 ，AO2輸出一直是0 不變；當DCS的調節器輸出50 %～100 %時，AO1輸出一直是100 %）不變，AO2對應線性輸出是0～100 %（即4～20 mA）。這樣實現了分程調節。當然在TPS系統中，還可以利用邏輯點拉調節器的輸出，經邏輯運算后分別推給2個AO點實現上述功能，也可利用TPS的控制語言CL語言實現此功能。當然這兩種功能相對稍復雜，建議還是用AO點的線性化輸出功能比較方便。
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