工業(yè)氣體包含氧氣、氮?dú)狻鍤狻⒍趸肌⒁胰驳瘸R?guī)氣體,氖、氦、氪、氙、氧化亞氮等稀有氣體及其它特種氣體。空分裝置是用來(lái)把空氣中的各種組份氣體分離,生產(chǎn)氧氣、氮?dú)獾裙I(yè)氣體的一套工業(yè)設(shè)備,應(yīng)用于冶金、石油化工、煤化工、玻璃、半導(dǎo)體、航天、核應(yīng)用等行業(yè)。
標(biāo)準(zhǔn)《GBT14599-2008 純氧、高純氧和超純氧》、《GBT8979-2008 純氮、高純氮和超純氮》、《GBT 4844-2011 純氦、高純氦和超純氦》等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)對(duì)空分行業(yè)氣體監(jiān)測(cè)提出了嚴(yán)格的要求。
隨著空分行業(yè)對(duì)生產(chǎn)效率以及安全生產(chǎn)及產(chǎn)出質(zhì)量的愈加重視,氣體分析儀(以下簡(jiǎn)稱(chēng)分析儀)在空分行業(yè)越來(lái)越多的得到了應(yīng)用(如下圖為空分制備工藝流程在各點(diǎn)位所需用到的不同氣體分析儀器類(lèi)型)。如何使用和維護(hù)好分析儀可以說(shuō)是空分行業(yè)質(zhì)量監(jiān)控與安全防范的重要工作之一。但由于分析原理以及生產(chǎn)廠(chǎng)家的不同,導(dǎo)致分析儀的使用與維護(hù)具有一定的系統(tǒng)性與復(fù)雜性,本文就分析儀的使用進(jìn)行一定的闡述。
分析儀的量值傳遞
標(biāo)準(zhǔn)氣屬于計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)范疇,其組分濃度具有很好的均勻性、準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性,其等級(jí)分為二種,標(biāo)準(zhǔn)氣體和二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)氣體。二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)氣體準(zhǔn)確性和均勻性未達(dá)到一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)氣體的水平,但能滿(mǎn)足一般測(cè)量需要,穩(wěn)定性在半年以上,一般的氣體生產(chǎn)廠(chǎng)家均會(huì)購(gòu)置,編號(hào)為GBW(E)XXXXXX(X代表阿拉伯?dāng)?shù)字)。無(wú)論是一級(jí)還是二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)氣體,在使用過(guò)程當(dāng)中(即儀器校正)都需要注意一些問(wèn)題,否則,哪怕標(biāo)準(zhǔn)氣級(jí)別再高,準(zhǔn)確性再?gòu)?qiáng)也無(wú)法真正達(dá)到量值傳遞的目的,因此建議做到以下幾點(diǎn):
分析儀的測(cè)量精確度與測(cè)量量程
測(cè)量量程—簡(jiǎn)稱(chēng)量程,是指儀器所能測(cè)得的上下限所限定的一個(gè)量的區(qū)間,例如80~100%。測(cè)量精確度又稱(chēng)準(zhǔn)確度是指在一定條件下,多次測(cè)得的平均值與真值相符合的程度,是表示分析儀的指示值與真值相符合的能力,其一般使用相對(duì)誤差來(lái)表示。即:±%F.S表示(F.S指量程范圍)。由此可見(jiàn),當(dāng)量程設(shè)置越寬時(shí),其測(cè)量誤差則越大,精確性越低。因此,要想保證分析儀的精確性,必須合理地設(shè)置測(cè)量量程。
而量程的設(shè)置又會(huì)影響到分析儀校正點(diǎn)的選取,應(yīng)綜合考慮,不能一概而論,但一般量程范圍應(yīng)包含工藝正常波動(dòng)的范圍以及儀器的校正點(diǎn)。有些分析儀在超出量程設(shè)置時(shí)仍能指示讀數(shù),而此時(shí)所顯示的數(shù)據(jù)因偏離了測(cè)量的線(xiàn)性范圍,數(shù)據(jù)的精度卻得不到保證,因此此時(shí)數(shù)據(jù)變化的趨勢(shì)往往大于數(shù)據(jù)量值的意義。而在線(xiàn)性范圍內(nèi)(校正點(diǎn)之間),數(shù)據(jù)的量值才有一定的保證。
遵循測(cè)量原理的共性與儀器個(gè)性的統(tǒng)一
由于一種分析原理可以檢測(cè)多種氣體成分,而一種樣氣分析又可以使用多種原理進(jìn)行檢測(cè),甚至有些分析儀自成一體,本身就是一個(gè)完整的系統(tǒng)。因此單個(gè)的分析儀器都具有其自身性,必須以此為基礎(chǔ)來(lái)進(jìn)行使用和維護(hù)。當(dāng)然,同一種測(cè)量原理或同一類(lèi)型的分析儀,其之間也具有一定的共性原則,也應(yīng)充分地予以考慮,例如:
1)任何磁式、熱導(dǎo)、紅外分析儀都對(duì)系統(tǒng)內(nèi)溫度較為敏感。任何種類(lèi)的熱磁式氧分析儀對(duì)樣氣流量都特別敏感,而磁力機(jī)械式氧分析儀則對(duì)系統(tǒng)內(nèi)壓力特別敏感。
2)任何原電池式氧分析儀,無(wú)論是常量型還是微量型不管儀器是否通電,只要傳感器內(nèi)有氧存在,其化學(xué)反應(yīng)都能進(jìn)行,也就存在一定的損耗。
3)無(wú)論何種微量氣體分析儀器,在超出測(cè)量量程或停機(jī)狀態(tài)時(shí),都應(yīng)進(jìn)行密封或通入合適的氣體對(duì)傳感器進(jìn)行保護(hù)。
4)任何種類(lèi)的紅外、磁式、熱導(dǎo)、等離子化的分析儀都對(duì)水分、粉塵較為敏感。
總 結(jié)
由于分析儀器組成一般都較為復(fù)雜,涉及到的會(huì)有數(shù)學(xué)、計(jì)算技術(shù)、光學(xué)(光譜學(xué)、物理光學(xué)、幾何光學(xué))、化學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)以及力學(xué)等眾多學(xué)科知識(shí),而其核心部位也往往都是通過(guò)精細(xì)加工而來(lái)的特殊元件,因此需要分析儀的使用和維護(hù)人員小心、謹(jǐn)慎,多學(xué)習(xí)、多思考,特別是需要與同行之間進(jìn)行廣泛而又深入交流,取長(zhǎng)補(bǔ)短,才能更好的使用和維護(hù)好分析儀器。
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