武鋼二煉鋼2#LD氧分析系統(tǒng)的分析

張琪

摘 要 本文介紹了西門子氧分儀Oxymat6 的原理和結(jié)構(gòu)，及這些特點(diǎn)在二煉鋼煤氣回收安全監(jiān)測(cè)中的成功應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 Oxymat6 氧分儀 原理結(jié)構(gòu) 安全監(jiān)測(cè)

1概述

煤氣與一定量的氧氣混合如果達(dá)到一定的極限會(huì)極易發(fā)生爆炸。而工業(yè)上制得的煤氣常常會(huì)混有少量的氧氣，其煤氣中氧氣的主要來源有以下幾方面，一是生產(chǎn)過程中因設(shè)備及管道泄漏而進(jìn)入的空氣；二是氣化所用的氣化劑過剩或短路；三是在煤氣生產(chǎn)過程中，會(huì)有一定量的空氣進(jìn)入煤氣中。為了防止混入的空氣與煤氣混合后達(dá)到爆炸極限而發(fā)生爆炸，必須得控制煤氣中的氧氣含量。工業(yè)上一般使用氧分析儀監(jiān)測(cè)煤氣中的氧含量，一旦氧含量過高，工藝將啟動(dòng)聯(lián)鎖，防止險(xiǎn)情發(fā)生。

氧分析儀有很多種，為了防止煤氣爆炸，發(fā)生安全事故，需對(duì)煤氣中氧含量進(jìn)行精確控制，這就需要所使用的氧分析儀能完成高精度的測(cè)量，西門子公司的西門子Oxymat6氧分析儀是一個(gè)很理想的選擇。而武鋼二煉鋼測(cè)量與控制煤氣中的氧含量所使用的儀器就是西門子公司的西門子Oxymat6氧分析儀。

2 Oxymat 6氧分析儀的工作原理

與其它幾乎所有氣體不同，氧氣有順磁性。Oxymat6 型氧分析儀正是利用了這一原理來測(cè)量O2 濃度的。其工作原理如下：

在不均勻磁場(chǎng)中，氧分子由于其順磁性，會(huì)朝磁場(chǎng)增強(qiáng)方向移動(dòng)。當(dāng)不同氧氣濃度的二種氣體在同一磁場(chǎng)相遇時(shí)，他們之間就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)壓力差。

在OXYMAT 6中，這兩種氣體一種是參比氣（ N2，O2或者空氣）， 另一種是樣氣。 參比氣經(jīng)過兩個(gè)參比氣通道進(jìn)入樣氣室。其中一路參比氣在磁場(chǎng)區(qū)域 和樣氣相遇。因這兩個(gè)通道是連通的，所以與氧濃度成正比的壓力差使得兩路參比氣形成氣流。微流量傳感器感知該氣流并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。微流量傳感器中有兩個(gè)被加熱到大約120℃ 的鎳格柵，這兩個(gè)鎳格柵和兩個(gè)補(bǔ)充電阻形成惠斯通電橋。變化的氣流導(dǎo)致鎳格柵的電阻發(fā)生變化。這使電橋產(chǎn)生偏移。該偏移值大小決定于樣氣中的氧氣濃度。

微流量傳感器位于參比氣路中，不直接接觸樣氣，所以樣氣的熱導(dǎo)率、比熱和樣氣的內(nèi)部摩擦對(duì)測(cè)量結(jié)果都不產(chǎn)生任何影響，同時(shí)，這也避免了樣氣對(duì)微流量傳感器的腐蝕。

通過改變磁場(chǎng)強(qiáng)度，使得微流量傳感器上的背景氣流不被檢測(cè)。儀器擺放的方向因而對(duì)測(cè)量也無影響。

樣氣室是直接安裝在樣氣路上并且體積很小。OXYMAT 6 響應(yīng)時(shí)間非常短，從而微流量傳感器響應(yīng)迅速。由于在測(cè)量地點(diǎn)存在振動(dòng)并可能因此產(chǎn)生測(cè)量誤差 （ 噪音）。所以可額外增加一個(gè)傳感器來作為振動(dòng)傳感器。

如果樣氣密度和參比氣密度偏差超過參比氣密度的50%，則用于補(bǔ)償?shù)奈⒘髁總鞲衅饕脖仨毾裼糜跍y(cè)量的微流量傳感器一樣通入?yún)⒈葰狻?/p>

3預(yù)處理系統(tǒng)工作原理

進(jìn)入氧分析儀中的樣氣不能含有灰塵，否則會(huì)影響氧含量的測(cè)量，容易造成事故，所以樣氣在進(jìn)入氧分析儀之前要進(jìn)行預(yù)處理。預(yù)處理系統(tǒng)是聯(lián)系氧含量分析儀表與生產(chǎn)過程的橋梁，它不但是氧量分析儀表長(zhǎng)期、可靠運(yùn)行的關(guān)鍵，而且是含氧量檢測(cè)準(zhǔn)確的先決條件。

（1）自動(dòng)取樣裝置。是自動(dòng)、快速地把樣氣從生產(chǎn)過程中連續(xù)地取出，并輸送到預(yù)處理系統(tǒng)中去進(jìn)一步處理，在負(fù)壓或微正壓時(shí)配有抽氣泵，使樣品氣的壓力、流量滿足儀表檢測(cè)的需要。

（2）凈化、過濾和干燥裝置。主要是在進(jìn)入分析儀表變送器前對(duì)樣品氣中影響儀表示值的組份進(jìn)行凈化、吸收處理，對(duì)微細(xì)粉塵、水分進(jìn)行過濾、干燥，一般配有凈化、吸收器、過濾器、渦流制冷除水或干燥劑。

（3）快速回流。為了減少滯后，保持能及時(shí)反映工況，必須采用快速回流。

（4）試樣的切斷與反吹。通過對(duì)取樣探頭的定期反吹，以清除探頭污染物。保持取樣探頭和取樣管道的暢通。應(yīng)配有反沖洗時(shí)間的自動(dòng)設(shè)定功能。

（5）多路試樣的切換及其儀表標(biāo)定。分析儀表必須定期進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)及樣氣標(biāo)定，以便進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。要求要有定期試樣切換和儀表示值的自動(dòng)校準(zhǔn)功能。

4系統(tǒng)控制原理

當(dāng)被測(cè)樣氣經(jīng)順磁氧分析儀完成濃度分析后，分析儀顯示出濃度信號(hào)并將信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的4～20mA 信號(hào)輸出，送給中控室操作站的PLC，由操作站的PLC控制工藝管道上的電磁氣動(dòng)三通閥動(dòng)作，進(jìn)行煤氣的回收或放散燃燒。

氣體分析系統(tǒng)采用可編程序控制器（PLC）作為控制中樞，并由相應(yīng)的操作按鈕及有關(guān)閥件、指示燈、繼電器，根據(jù)編制的程序，完成系統(tǒng)的自動(dòng)控制、故障自診斷以及與中控室操作站PLC的信號(hào)交接。

5 Oxymat6氧分析儀在煤氣監(jiān)控中的成果

西門子Oxymat6氧分析儀自從在武鋼二煉鋼煤氣中氧氣含量檢測(cè)中投用以來，沒有發(fā)生大的故障，運(yùn)行可靠、穩(wěn)定，測(cè)量準(zhǔn)確，分析趨勢(shì)平穩(wěn)，其高品質(zhì)的硬件以及集成的智能化處理軟件滿足了測(cè)量重復(fù)性和長(zhǎng)時(shí)間不間斷運(yùn)行的苛刻要求，滿足了生產(chǎn)系統(tǒng)安全監(jiān)控需要，解決了多年來一直存在的氧量在線檢測(cè)的問題。西門子Oxymat6氧分析儀的成功應(yīng)用，為其他同類型的氣體分析儀提供理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

6結(jié)論

西門子Oxymat 6氧分儀采用磁微壓測(cè)量方式，響應(yīng)時(shí)間遠(yuǎn)優(yōu)于其它品牌的同類產(chǎn)品，可迅速測(cè)量待測(cè)氣體中氧的濃度。微流量傳感器不接觸樣氣，不受腐蝕性成分與雜質(zhì)的污損。內(nèi)置的振動(dòng)測(cè)量補(bǔ)償功能更適合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工況。

西門子Oxymat 6氧分儀測(cè)量快速、準(zhǔn)確，漂移小，維護(hù)量低，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)預(yù)處理系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)與維護(hù)，是全聯(lián)鎖監(jiān)控分析儀的可靠之選。