新型工業(yè)在線氣相色譜儀智能溫度控制器設計與應用

（寧夏和寧化學有限公司，寧夏 銀川 750411）

一、引言

我國著名儀表專家朱良漪先生提出過：分析技術儀表化與分析儀器自動化乃是解決科學技術與生產現(xiàn)代化的重要手段。就是說要想發(fā)展現(xiàn)代化生產模式，必須發(fā)展在線分析儀器如-在線氣相色譜儀，通過先進技術提高生產水平，以求經(jīng)濟效益更大化。在這樣的社會大環(huán)境下在線分析儀器-氣相色譜分析儀近幾年發(fā)展迅速，在新材料研究、工業(yè)生產、科學制藥等方面應用廣泛，各類尖端科學研究都離不開在線氣相色譜分析儀，也真因如此要對在線氣相色譜分析儀的一些技術問題進行改進和完善，本文就對新型工業(yè)在線氣相色譜儀智能溫度控制器進行設計，提高儀器的安全性。

二、我國新型工業(yè)在線氣相色譜儀發(fā)展現(xiàn)狀

氣相色譜儀在工業(yè)上應用范圍是分離氣體或者分析特定溫度下是氣體，卻又不易分解的物質。在線氣相色譜儀可以在短時間內同時分離物體并且測定物體成分。在新型工業(yè)領域利用在線氣相色譜儀可以對生產的樣品氣體進行在線分析，然后整合信息將其反饋到控制系統(tǒng)。

雖然我國的氣相色譜儀起步較晚，但是發(fā)展卻很迅速，通過對色譜儀技術的探索技術人員為我國新型工業(yè)研究出了防爆型新型氣相色譜儀，目前氣相色譜儀的發(fā)展問題主要體現(xiàn)在：

（一）在進樣口和檢測器位置的溫度控制困難，不能做到對儀器部分進行升降溫；

（二）爐溫控制緩慢，早期的氣相色譜儀對溫度進行改變，儀表的過程十分緩慢，導致儀表的效率緩慢；

（三）氣體流量控制要在一些部位采用精確的壓力表和流量計，近幾年采用了電子壓力控制可以較為方便的流量控制。總之現(xiàn)階段氣相色譜儀的最大難題就是做到智能溫度控制，做到氣相色譜儀可以在300-500℃做到任意調溫 并且在任意溫度可以保持恒溫，也保證儀表可以按照一定速率調整溫度。為了解決加熱緩慢的難題，提高加熱速度采用程序升溫方式。

三、新型工業(yè)在線氣相色譜儀智能溫度控制的系統(tǒng)設計

為了改變國產在線氣相色譜儀的溫度控制器范圍窄，旨在設計一類適用于新型工業(yè)的新型智能溫控的氣相色譜儀。

（一）氣相色譜儀智能溫度控制的硬件設計

溫度檢測裝置的精度直接影響到溫度控制的精度，如果溫度檢測的波動幅度大就會導致溫度控制不穩(wěn)定。該新型氣相色譜儀溫度控制系統(tǒng)有兩種控制功能，一種是恒溫控制，另一種是程序控溫。為了做到智能調溫，必須設置靈敏的測溫系統(tǒng)，測溫系統(tǒng)因為功能復雜，所以該控制系統(tǒng)的線路結構復雜，易被干擾，因為氣相色譜儀的測溫要求精準，為了避免相對誤差就要解決在線色譜儀溫控系統(tǒng)高精度溫度檢測難題。常用的方法就是用鉑電橋，軟件線性化，在設計是要考慮避免干擾，高穩(wěn)定性強的電路，保證精密的溫度控制的前提就是要有高精度的溫度檢測裝置。

智能溫度控制器的加熱方式要進行改進，不能再采用傳統(tǒng)的電爐加熱法，因為傳統(tǒng)方式加熱效率低并且加熱升溫緩慢，現(xiàn)階段比較流行的方式是采用熱風槍加熱方法，這種加熱原理是將工業(yè)現(xiàn)場的空氣進行抽取到氣相色譜儀里，在經(jīng)過調節(jié)閥進行調節(jié)降壓后運送到熱分槍管里進行加熱再輸送到升溫部位，這種方法升溫迅速，可以達到快速升溫的目的，并且保證加熱均勻。為了防止熱風槍加熱絲過熱熔斷保障溫度控制器的安全性，要設計相應的過熱保護電路系統(tǒng)。因為工業(yè)在線氣相色譜儀工作環(huán)境惡劣，所以要設計相應的智能溫度控制器防爆電路設計，把新設計的電路板安裝到有正壓吹掃的防爆機箱內，保障電路板有一個安全穩(wěn)定的工作環(huán)境。

智能溫度控制系統(tǒng)制冷設計要選用色譜儀專用制冷器，專用的制冷器工作原理是渦流管通過壓縮空氣產生渦流，渦流再將空氣分為熱氣流和冷氣流，再將氣流分別輸送入管道，熱流就以熱空氣形式散出，而冷空氣就可以通過冷風口輸送到儀表需要降溫的部位。為了保證溫度調控迅速，該系統(tǒng)可以采用ABB 溫度速率控制技術。

（二）工業(yè)在線氣相色譜儀智能溫度控制的軟件設計

在線氣相色譜儀軟件系統(tǒng)包括對內部硬件的驅動程序和上層應用軟件，因為系統(tǒng)需要實現(xiàn)的功能復雜導致需要的代碼數(shù)量龐大，因此在編寫該程序時整體采用c 語言，在編譯通信代碼時采用C++來編寫代碼。智能溫度控制軟件要做到可以周期性采集溫度值，并且自行計算平均值然后整合數(shù)據(jù)信息反饋到控制系統(tǒng)。

四、智能溫控器在新型工業(yè)中的應用舉例

工業(yè)在線色譜儀是一種高精度的大型分析儀器，一般用于工廠分析過程，測定分析氣、液體的成分，在石油能源等產業(yè)生產方面應用廣泛。因為在新型工業(yè)領域應用的色譜儀暴露在易燃易爆氣體環(huán)境下，因此保證分析儀表的安全很有必要，例如在防爆工業(yè)如果對色譜儀應用到智能溫度控制系統(tǒng)，在儀表工作過程中，做到溫度智能調控，確保儀表不起火爆炸就可以保證工業(yè)生產的安全環(huán)境。

總結

溫度時色譜儀分析的主要操作參數(shù)，它直接影響這色譜柱的選擇，以及分析儀表的穩(wěn)定性和準確性。所以在色譜儀中對其溫度智能控制器的研究尤為重要，智能溫度控制器的設計原理就是根據(jù)檢測溫度變化適當散熱和補熱，確保氣相色譜儀在恒溫條件下工作分析。