鍍鋅生產(chǎn)線氫氣分析儀原理及應(yīng)用

宇榮發(fā)

一、鍍鋅線生產(chǎn)工藝及分析儀配置情況簡介

鍍鋅線加熱爐中充滿的是一定配比的氮?dú)夂蜌錃獾幕旌蠚怏w。如果加熱爐內(nèi)氧含量過高將導(dǎo)致帶鋼在加熱過程中變藍(lán)、化學(xué)活性增加；如果加熱爐內(nèi)氫含量高將會(huì)發(fā)生加熱爐爆炸的特大安全事故，可見加熱爐氣體分析儀系統(tǒng)的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性對(duì)于保證生產(chǎn)安全，提高產(chǎn)品質(zhì)量以及提高生產(chǎn)自動(dòng)化程度都有非常重要的意義。

鍍鋅線分析儀使用的采樣方式是利用現(xiàn)場(chǎng)氮?dú)鈿庠醋鳛橐錃?，在整個(gè)采樣系統(tǒng)內(nèi)形成負(fù)壓，將現(xiàn)場(chǎng)取樣樣氣抽入分析儀傳感器內(nèi)進(jìn)行分析。因?yàn)榉治鰞x分析管路部分本身就配置有氮?dú)庀到y(tǒng)作為參比氣，“因地取材”使用已有的氮?dú)庾鳛橐錃猓恍枰硗馀渲霉苈?，?jié)省了抽氣泵使用費(fèi)用，杜絕了因抽氣泵堵塞等造成的故障，減少了設(shè)備安裝空間，降低了設(shè)備成本和維護(hù)成本，提高了分析儀運(yùn)行的穩(wěn)定性和完好率。

二、分析儀系統(tǒng)的組成

H2%分析系統(tǒng)由樣氣采集、預(yù)處理部分、分析探頭及分析儀等部分組成。

1、樣氣采集：樣氣采集部分由現(xiàn)場(chǎng)采樣管路及氮?dú)庖洳糠纸M成，由于氮?dú)庖渥饔貌蓸庸苈穬?nèi)形成負(fù)壓，現(xiàn)場(chǎng)樣氣被抽入分析探頭進(jìn)行分析后排空。

2、預(yù)處理：因?yàn)殄冧\線加熱爐內(nèi)的氮、氫混合氣體比較清潔，故只采用精細(xì)過濾器除塵后直接送入分析探頭進(jìn)行分析。

3、分析探頭：鍍鋅線的分析探頭的安裝方式是采用分析柜安裝。分析柜安裝是將現(xiàn)場(chǎng)幾路采樣管集中送入分析柜，在分析柜內(nèi)利用“多點(diǎn)切換、逐點(diǎn)循環(huán)”方式使各段分析樣氣進(jìn)入預(yù)處理部分處理后送入分析探頭進(jìn)行分析。這樣，幾路采樣點(diǎn)用一臺(tái)分析儀就可完成氣體的分析，減小了設(shè)備費(fèi)用和維護(hù)力度。

4、分析儀：是將分析探頭送過來的毫伏信號(hào)值進(jìn)行分析運(yùn)算，并輸出模擬量信號(hào)和開關(guān)量信號(hào)至PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示和生產(chǎn)過程的自動(dòng)化控制。

三、分析儀原理簡介

鍍鋅生產(chǎn)線上的H2%含量分析儀采用的是熱導(dǎo)式氣體分析儀。下面對(duì)這種分析儀的檢測(cè)原理進(jìn)行簡單說明：

熱導(dǎo)檢測(cè)器（TCD）是利用被測(cè)樣氣和參比氣的熱導(dǎo)系數(shù)不同而響應(yīng)的濃度型檢測(cè)器，屬物理常數(shù)檢測(cè)方法。鍍鋅線使用的是法國ARELCO公司的 CATARC MP-R型氣體分析儀，它是專為監(jiān)測(cè)和檢查二元混合氣體如H2/ N2等氣體的。

熱導(dǎo)式氫氣分析儀主要部分是檢測(cè)單元，它是由兩個(gè)接在惠斯通電橋橋臂上的微熱敏電阻工作組成的檢測(cè)器，一個(gè)RTD（感溫電阻）插入樣氣氣流中，另一個(gè)RTD（感溫電阻）插入?yún)⒈葰饬?。參比氣一般是混合氣體中的主要成分，通過兩個(gè)RTD差值計(jì)算出氣體成分含量。CATARC MP-R型分析儀的測(cè)量環(huán)境要求在最大1 bar壓力，流量0.5 l/min，探頭溫度40-50℃時(shí)工作正常。兩種熱導(dǎo)率相差很大的氣體混合物，可以按照混合物的導(dǎo)熱能力與兩組分的含量相關(guān)的特點(diǎn)來分析某一組分的百分含量。當(dāng)混合物的組分超過兩種時(shí)，混合氣體的導(dǎo)熱系數(shù)可以近似的認(rèn)為是各個(gè)組分的熱導(dǎo)率與其含量乘積之和。

四、鍍鋅生產(chǎn)線分析儀氣路切換原理

分析儀把現(xiàn)場(chǎng)采樣管路接入分析柜內(nèi)，經(jīng)柜內(nèi)手閥、精細(xì)過濾器過濾，由PLC程序控制EV1—EV7（三通電磁閥）進(jìn)行逐點(diǎn)循環(huán)切換，切換到該點(diǎn)時(shí)相應(yīng)三通電磁閥得電，采樣氣經(jīng)流量開關(guān)后送入分析傳感器。其它6路未切換的電磁閥不得電，樣氣經(jīng)旁通管路放空。

PLC回路切換間隔時(shí)間為3分鐘。

五、氫氣分析儀常見故障及處理方法

氫氣分析儀在使用過程中會(huì)出現(xiàn)各種故障。常見的故障是“分析儀探頭溫度報(bào)警”和“樣氣流量不穩(wěn)定”。被分析的樣氣如果溫度過高或者過低，超出了分析儀探頭允許的溫度范圍，分析儀即發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)相應(yīng)故障報(bào)警燈點(diǎn)亮，分析儀輸出信號(hào)為最大值。我們對(duì)這類故障的處理方法采用現(xiàn)場(chǎng)降溫或修改溫度報(bào)警。冬天天氣嚴(yán)寒，在分析儀啟運(yùn)時(shí)，可用伴熱系統(tǒng)加熱探頭避免故障報(bào)警。下面列舉分析儀在使用中出現(xiàn)的故障處理，供大家參考。

冬季某日凌晨，鍍鋅線檢修后準(zhǔn)備將生產(chǎn)線投入生產(chǎn)。檢查發(fā)現(xiàn)H2%分析儀不能正常工作，分析儀輸出故障信號(hào)，分析儀面板始終顯示傳感器加熱。檢查管路、電氣均正常，分析儀重新啟動(dòng)仍然不能正常工作。后更換輸出繼電器仍不能解決問題。此時(shí)鍍鋅線加熱爐內(nèi)已經(jīng)吹掃完畢，但由于氫氣分析儀無法分析爐內(nèi)氫氣含量，加熱爐就不能點(diǎn)火升溫，鍍鋅生產(chǎn)就無法進(jìn)行。在如此嚴(yán)峻的形勢(shì)下，我們經(jīng)過分析相關(guān)資料，判斷是采樣氣體溫度過低導(dǎo)致分析儀故障（當(dāng)時(shí)廠房內(nèi)溫度是零下）。經(jīng)過使用電吹風(fēng)對(duì)分析儀傳感器緊急加熱后，分析儀的故障信號(hào)消失。為確保故障不再發(fā)生，我們給分析儀傳感器前采樣管和分析儀傳感器增加伴熱系統(tǒng)（掛白熾燈的應(yīng)急措施），保證了氫氣分析儀的正常工作和鍍鋅線正常生產(chǎn)。在鍍鋅線生產(chǎn)一段時(shí)間后，加熱爐內(nèi)溫度逐漸升高，進(jìn)入氫氣分析儀的采樣氣體的溫度也達(dá)到了分析儀要求，隨后可以將應(yīng)急伴熱解除。

六、結(jié)束語

在日常維護(hù)工作中，我們結(jié)合鍍鋅線生產(chǎn)工藝，分析研究氫氣分析儀各種故障，逐步完善氫氣分析儀各種故障的處理預(yù)案。氫氣分析儀穩(wěn)定順行為鍍鋅線安全、高效生產(chǎn)提供了可靠保證。