預(yù)干燥系統(tǒng)一氧化碳分析測(cè)量的應(yīng)用及改進(jìn)

盧濤

摘要：本文針對(duì)原料煤預(yù)干燥系統(tǒng)中袋式過濾器后一氧化碳含量的分析測(cè)量，比較分析不同種類一氧化碳分析儀表使用情況，結(jié)合實(shí)際對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化創(chuàng)新，配套設(shè)計(jì)和使用了PLC測(cè)量程序，實(shí)現(xiàn)了不同系列一氧化碳數(shù)據(jù)使用一套分析儀表的測(cè)量。

關(guān)鍵詞：預(yù)干燥；袋式過濾器；一氧化碳；分析

我公司原料煤預(yù)干燥系統(tǒng)，供有三個(gè)單元，每個(gè)單元有五條生產(chǎn)線，每條生產(chǎn)線包含一臺(tái)袋式過濾器，為滿足安全生產(chǎn)操作要求，需監(jiān)測(cè)袋式過濾器后一氧化碳含量，在袋式過濾器出口管線上配有一氧化碳分析儀表。

1 一氧化碳分析儀使用現(xiàn)狀

目前公司在用的一氧化碳分析儀有兩種，測(cè)量原理相同，都是基于一氧化碳對(duì)紅外光普吸收原理的紅外氣體分析儀，區(qū)別之處是采樣方式不同。

一種為原位安裝（in-situ）分析儀（如圖1），在用兩臺(tái)，主要技術(shù)數(shù)據(jù)：供電電源220VCA 75VA，量程0-500ppm，精度±1%F.S，響應(yīng)時(shí)間5-360sec，環(huán)境溫度：-20℃--50℃，防護(hù)等級(jí)IP65。優(yōu)點(diǎn)是可以在“含塵、含濕”環(huán)境中測(cè)量；故障率低，在保證吹掃氣源品質(zhì)并做好定期檢查情況下，基本可以實(shí)現(xiàn)免維護(hù)；測(cè)量準(zhǔn)確，響應(yīng)快，原位安裝，單臺(tái)分析儀對(duì)應(yīng)單獨(dú)測(cè)量工況，有益于過程參數(shù)控制優(yōu)化。不足之處是單臺(tái)分析儀無法做到多點(diǎn)巡測(cè)，對(duì)目前測(cè)量需求而言經(jīng)濟(jì)性略差。

一種為帶預(yù)處理系統(tǒng)的抽取式分析儀（如圖2），在用三臺(tái)，主要技術(shù)數(shù)據(jù)：供電電源220VCA 70VA；量程0-500ppm；精度±1%F.S；響應(yīng)時(shí)間（90%F.S響應(yīng)）3個(gè)以上組分測(cè)量30秒以內(nèi)；環(huán)境溫度：-10℃--50℃；樣氣流速 1l/min±0.5l/min；樣氣溫度0℃--50℃；樣氣壓力10kPa或更低（氣體出口與大氣相連）；樣氣含塵100μg/Nm3之內(nèi)，顆粒大小0.3μm之內(nèi)；樣氣濕度 室溫下未飽和（不允許結(jié)露）。優(yōu)點(diǎn)是可利用預(yù)處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)單臺(tái)分析儀多點(diǎn)巡測(cè)，經(jīng)濟(jì)性較好；不足之處是帶預(yù)處理系統(tǒng)的抽取式分析需取樣管線，且由于工藝氣中含一定水分，需伴熱、保溫，維護(hù)工作量較大；由于存在采樣氣體管路抽取時(shí)間，測(cè)量響應(yīng)稍慢。

2 一氧化碳分析儀測(cè)量技術(shù)改進(jìn)背景

公司曾使用過的某進(jìn)口品牌一氧化碳分析儀，備件提供、技術(shù)服務(wù)等因故一度終止，導(dǎo)致分析儀投用率逐步降低、退出使用，急需解決。

目前在用的兩種分析儀均能滿足測(cè)量要求，單獨(dú)就測(cè)量、維護(hù)工作量而言原位安裝式較好，但一次性全部更新，費(fèi)用較高。根據(jù)實(shí)際，利用現(xiàn)有三臺(tái)帶預(yù)處理系統(tǒng)的抽取式分析儀改造取樣方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)三個(gè)單元各生產(chǎn)線各測(cè)量點(diǎn)的巡測(cè)，既能滿足測(cè)量分析及工藝運(yùn)行要求，又可以節(jié)約大量采購(gòu)資金。

3 一氧化碳分析儀預(yù)處理系統(tǒng)技術(shù)改進(jìn)實(shí)施

3.1 預(yù)處理改造

將原來1路取樣管線改為5路取樣管線，在每1路取樣管線上增加1臺(tái)電磁閥，通過周期性的循環(huán)控制電磁閥的通斷來控制氣路依次進(jìn)入分析儀表內(nèi)，實(shí)現(xiàn)循環(huán)測(cè)量，如圖3。

3.2 預(yù)處理控制邏輯說明

每臺(tái)分析儀表包含5個(gè)流路，這5個(gè)流路預(yù)處理系統(tǒng)的切換及采樣時(shí)間由PLC程序控制去實(shí)現(xiàn)，通過PLC循環(huán)控制5個(gè)電磁閥的開關(guān)來完成。每個(gè)流路的采樣測(cè)量時(shí)間可用PLC中的定時(shí)器功能塊設(shè)定，并且可調(diào)整。設(shè)計(jì)的PLC控制邏輯程序包含一氧化碳采樣系統(tǒng)的啟動(dòng)和停止，以及5個(gè)流路的選擇，并在上位機(jī)畫面上相應(yīng)設(shè)置1個(gè)啟動(dòng)按鈕、1個(gè)停止按鈕和5個(gè)選擇按鈕。

預(yù)處理采樣系統(tǒng)的控制過程分述如下。

（1）預(yù)處理采樣程序的啟動(dòng)。首先在上位機(jī)畫面用選擇按鈕對(duì)可以投用的流路進(jìn)行選擇，然后按下啟動(dòng)按鈕，被選擇的流路采樣電磁閥根據(jù)程序設(shè)定的步序和時(shí)間進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作，分析儀表開始采樣，被選擇的流路將根據(jù)控制程序進(jìn)行循環(huán)采樣，未被選則的流路則不參與采樣也不參與循環(huán)。

（2）預(yù)處理采樣程序的停止。在上位機(jī)畫面上按下停止按鈕，PLC程序?qū)⒆詣?dòng)關(guān)閉5個(gè)流路的采樣電磁閥，分析儀表將停止采樣。

預(yù)處理系統(tǒng)啟停操作及流路選擇畫面如圖4所示，啟動(dòng)和停止功能控制程序如圖5和圖6所示。

3.3 上位機(jī)顯示

由于該分析儀表只有一個(gè)模擬量通道輸出，如實(shí)現(xiàn)5路數(shù)據(jù)在上位機(jī)上分別顯示，則需要在PLC中設(shè)計(jì)1入5出的選擇器，并在上位機(jī)畫面中組態(tài)5個(gè)顯示區(qū)，即5個(gè)顯示區(qū)分別連接選擇器的相應(yīng)5路的輸出值。即當(dāng)?shù)?流路電磁閥得電開始采樣時(shí)，則選擇器將其輸出值送至第1顯示區(qū)；當(dāng)?shù)?流路電磁閥得電開始采樣時(shí)，則選擇器將其輸出值送至第2顯示區(qū)，并且設(shè)置第1顯示區(qū)數(shù)值保持當(dāng)前數(shù)值不變，直到下次第1流路采樣時(shí)再更新顯示，以此類推。為防止流路的切換對(duì)下一流路造成干擾，將相應(yīng)電磁閥得電選擇下一區(qū)顯示時(shí)將選擇信號(hào)做一定延時(shí)（時(shí)間現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)獲得），依次類推。

上位機(jī)畫面顯示區(qū)設(shè)置見圖4，1入5出的信號(hào)選擇處理功能見圖7。

3.4 改進(jìn)預(yù)處理系統(tǒng)后的一氧化碳分析儀使用效果

經(jīng)對(duì)分析儀表預(yù)處理系統(tǒng)及PLC控制系統(tǒng)程序改造，實(shí)現(xiàn)了用三臺(tái)分析儀表分別進(jìn)行三個(gè)單元共十五條生產(chǎn)線一氧化碳含量的循環(huán)測(cè)量，節(jié)約十臺(tái)設(shè)備采購(gòu)費(fèi)超過100萬元，經(jīng)濟(jì)效益巨大。

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行、調(diào)整，每個(gè)流路的分析檢測(cè)時(shí)間為30秒（包括系統(tǒng)吹掃時(shí)間），五條生產(chǎn)線全部投用時(shí)，每條生產(chǎn)線一氧化碳分析間隔最大為150秒，滿足工藝運(yùn)行監(jiān)測(cè)要求。

4 結(jié)束語

對(duì)一氧化碳分析儀表預(yù)處理系統(tǒng)及PLC控制系統(tǒng)程序改造，在滿足工藝運(yùn)行監(jiān)測(cè)要求的前提下，實(shí)現(xiàn)多流路循環(huán)測(cè)量，節(jié)約了大量設(shè)備采購(gòu)資金，是基于對(duì)單一介質(zhì)連續(xù)測(cè)量的分析儀表分析應(yīng)用的有益嘗試，為類似問題的解決提供了借鑒。endprint