GC-7800氣相色譜儀的故障分析及應用

馬慧穎

（大同煤礦集團有限責任公司煤峪口礦，山西 大同 037041）

1 引言

氣相色譜是一種分離技術，能夠通過分離檢測井下氣體中各類成分的準確含量。礦井發生火災的初期、中期，風流中的氣體成分都是不同的，所以，可以利用氣相色譜分析井下氣體成分從而判斷是否處在事故早發時期，及時采取控制措施。氣相色譜儀可以通過抽樣檢測井下風流中的氣體，得到各類氣體成分濃度，判斷是否超出規定的范圍。

大同煤礦集團公司煤峪口礦通風路線較長，系統較為復雜。在生產中，時有CO超限現象發生，通風化驗室利用氣相色譜進行實時檢查，通風化驗工每天需要檢測氣樣五十多個，能夠比較準確地掌握井下動態，當發生火災事故時，也能夠為滅火決策提供一手資料，做好安全工作第一道防線。煤峪口礦主要使用安捷倫GC490型分析儀檢測礦井氣樣，但是該儀器已經使用了多年，現在檢測精度較低，誤差較大，已經無法精確檢測氣體濃度。因此，煤峪口礦通風區化驗室安裝了新的GC-7800型氣相色譜儀。

2 GC-7800氣相色譜儀

2.1 氣相色譜法原理

由于不同物質具有不同的特性，當其做相對運動時，這些不同的物質會因為特性不同產生的微小差異而出現分離效果。氣相色譜法就是根據這一原理，將氣體樣本送入儀器后，有額定流速載氣把氣樣代入色譜柱檢定器，樣品分子會在檢定器中進行分配，由于氣樣中各類氣體的性質不一樣，在分配時就會出現分離現象，運動速度會不同，一段時間后各氣體就會按照不同速度從色譜柱中流出，對應的檢定器通過記錄信號并分析結果進行計算，這樣就可以得到不同氣體成分的含量。

2.2 GC-7800氣相色譜儀

氣相色譜儀就是根據氣相色譜法的基本原理設計出來的專業氣體分析儀器，一般是通過高壓鋼瓶作為載氣，調節載氣流速、色譜柱和檢定器溫度到額定值，然后把氣樣送入進行分離，分離后的成分流出至檢定器，并在記錄設備上顯示電信號轉化而成的色譜圖。最后通過計算得到氣體組成成分。通常，煤礦井下風流中氣體成分比較復雜，GC-7800氣相色譜儀可以對一氧化碳、乙烯、乙炔等氣體進行準確檢測。煤峪口礦所用GC-7800氣相色譜儀主要參數如表1所示，外觀如圖1所示。

表1 GC-7800氣相色譜儀主要參數

圖1 GC-7800氣相色譜儀外觀示意圖

GC-7800氣相色譜儀的主要組成部分包括氣路控制系統、進氣系統、色譜柱以及檢測系統等。（1）氣路控制系統的功能主要是提供必要的燃氣、輔助氣體以及穩定的監測載氣，因此會對測量的準確度、靈敏度以及可靠性產生直接影響。（2）進氣系統則是將氣樣送入色譜柱中。（3）色譜柱是分離氣樣組成成分的部位，是對氣樣成分進行分析的核心。（4）檢測系統是轉化電信號并進行記錄和分析的主要部件。

3 GC-7800氣相色譜儀故障分析

GC-7800氣相色譜儀投入使用以來，出現過一些故障。下面就對出現的故障類型及原因進行分析。

3.1 色譜峰故障

2017年3月，GC-7800氣相色譜儀在使用中出現了分離后的氣樣進入檢測系統后，色譜峰與信號沒有顯示，無法計算具體成分含量。這一故障的發生影響了整個檢測過程，浪費了樣品。

對待這一類故障，故障排除方案應按以下步驟進行：（1）檢查注射器有沒有堵塞，如果注射器存在堵塞現象，氣樣和載氣送入量無法達到檢測最低值，這樣就不會顯示色譜峰和信號。解決方案是更換或者清洗注射器，確保通暢。（2）檢查氣化室有沒有老化，色譜柱的密封圈有沒有出現老化或者漏氣等情況。解決方案是更換密封圈。（3）檢查氫火焰檢測器有沒有故障。通過觀察火焰的顏色等來判斷火焰檢測器的狀態。

煤峪口礦色譜儀出現的這次故障，經過檢查發現是注射器堵塞，清洗注射器之后，故障解決。

3.2 基線波動故障

2017年5月，GC-7800氣相色譜儀在使用中出現了基線不穩定的問題。經過檢查發現，色譜儀加熱絲出現了變形，導致色譜儀內電場不均勻，因此基線就會波動。技術人員對加熱絲采取了壓平處理，確保加熱絲平面平行于吸收極平面，故障解決。

因此，在儀器使用中，應該注意控制好點火時間，避免加熱絲加熱時間太長而老化變形。

3.3 峰值缺失故障

2017年10月，GC-7800氣相色譜儀在使用中出現了峰值缺失，影響了測量的精度。由于峰值缺失故障通常是由于氣路系統出現問題導致的，因此，技術人員對氣路系統進行了檢查。（1）檢查氣路系統是否存在污染硅膠，分子篩等零部件是否損壞，以及線路連接是否接觸良好。（2）把點火裝置取出，直接進行點火測試，觀察噴火嘴是否存在冷凝問題。

由于環境影響點火裝置出現問題。因此，打開恒溫機對儀器預熱，之后儀器正常使用。

3.4 峰形不規則故障

2018年4月，GC-7800氣相色譜儀在使用中出現了峰形不規則的問題。造成這個故障的主要原因是氣化室受到污染，影響了測量的準確度。這時可以先降低氣樣的進氣量，加大載氣量，以此對氣化室進行清潔，之后再將進氣量恢復，故障解決。

3.5 其他故障

GC-7800氣相色譜儀在使用中偶爾還出現點火失敗等狀況，如果遇到這一問題就要對整個點火線圈進行檢查，可以通過儀器外點火判斷是否為線圈故障。如果可以正常點火，再檢查氣路和裝置溫度。

4 GC-7800氣相色譜儀在煤峪口礦的應用

GC-7800型氣相色譜儀于2017年1月份正式投入運行，雖然出現了幾次故障，但都及時解決了，總體運行平穩，氣體檢測準確率較高，大大提高了礦井氣體檢測的準確率。為煤峪口礦通風系統的調控提供了準確的數據，為煤礦安全生產提供了有力保障。與同類型產品相比，在滿足功能需求時，該儀器費用較低，節約了設備成本。同時，提高了工作效率，可以節省一定的人工費用，具有一定的經濟效益。

5 結語

本文對GC-7800型氣相色譜儀在使用中出現的一些故障進行了總結分析，提出了解決故障的措施，提高了設備的可靠性。經過一段時間的使用發現，儀器運行平穩，能夠在煤礦井下氣體成分檢測中發揮較好的作用，也為煤礦防火工作和安全生產提供了準確的依據。