Daniel色譜儀典型故障研究

劉宣 祁理智 彭新峰 尹朝營

摘要：色譜儀在天然氣生產工藝過程中應用比較廣泛，主要是用來精確的測量天然氣中各組分的含量，是外輸計量中的重要一環。色譜儀一旦出現故障，直接帶來熱值、壓縮因子、密度的計算誤差，將嚴重影響產量的貿易計量。理解色譜儀的結構組成及工作原理、熟悉掌握色譜儀的維保過程對解決常見的故障具有積極的促進作用。東方終端擁有Daniel?500型色譜儀7臺，主要用于檢測脫碳系統工作情況及貿易計量。

關鍵詞：色譜儀;天然氣;貿易計量;工作原理;故障

1?色譜儀異常峰和毛刺問題研究

在色譜儀的維保過程中，首先要對色譜儀的運行狀況進行摸底，查看圖譜，分析確定維保的重點。甲醇外輸計量色譜儀分析基線時發現在2號電磁閥動作之前存在異常的峰，并且在線色譜儀存在的基線不平的問題，另外基線存在大量的毛刺，且對比最后一次標定曲線和當前樣氣曲線進行分析，發現樣氣圖譜有延遲。

2?異常峰問題解決方法與步驟

2.1?DCS切換流量計算機鍵盤值

首先在流量計算機上進行KEYPAD的鍵盤值的輸入，其次在VIEW界面上選擇操作員（OPERATOR）進入流路1（STREAM?1），輸入密碼：1111，把流量計算機的狀態由在線值（DOWNLOAD）更改為鍵盤值（KEYPAD），然后修改組分值為前段時間穩定的組分值，并確認。組分輸入后要檢查組分是否輸入正確，重新投用正常的色譜儀時，只需在STATUS內把鍵盤值（KEYPAD）更改為在線值（DOWNLOAD）。

2.2?檢查樣氣管線

斷開在線色譜儀電源，檢查樣氣管線上的過濾器，查看過濾器上是否存在雜質。在放空端，接入氣體流量計，看流量，流量值穩定在22L/min。現場檢查發現，過濾器膜片很干凈，不需要進行更換。若出現膜片被污染、或單向閥有堵塞的情況，應該用無水乙醇進行清洗，對污染的濾器進行更換。

2.3?檢查TCD探頭阻值

首先停下正在運行的色譜儀，關閉色譜儀電源及載氣、標氣的進口閥門，拆下色譜儀防護罩，打開恒溫箱保溫外套，等色譜儀恒溫箱冷卻，測量TCD探頭的電阻，測量值為8kΩ，并在放空口用干凈的紙巾堵著，泄氣，查看放空氣體的潔凈程度。

2.4?檢查六通閥膜片

拆裝六通閥膜片前，首先用記號筆對色譜柱及進氣管線進行標記防止接錯，然后拆下六通閥上的色譜柱及進氣管線的接頭。接著拆下六通閥并解體，使用干凈的A4紙擦拭六通閥的金屬面，防止雜質影響膜片的密封。并使用手電筒檢查六通閥接頭處的通道是否暢通，如果有雜物使用注射器注射無水乙醇清洗雜質。在更換膜片時發現，3號閥的膜片有破損，可以推測圖譜10秒位置出現的異常峰是因此而出現的。

2.5?六通閥回裝及測漏

按順序安裝好六通閥膜片后，使用扭矩扳手，設定扭矩力為30lbf.ft大約為40N.M，進行六通閥緊固。緊固完成后，回裝六通閥，并根據在色譜柱及氣路管線上做的標記回裝接頭。由于維護前色譜儀各組分分析比較正常，因此未做色譜柱的更換。正常情況下只要保證樣氣進氣管線的過濾器沒有問題，色譜柱屬于非易損耗備件。回裝完成后，用堵頭把載氣VENT口堵上，給色譜儀上電，同時打開載氣，等瓶頭閥壓力表示數穩定時，關閉載氣，觀察載氣壓力是否下降。如果下降，對流程進行測漏（正常情況下10分鐘內壓力降100psi正常），對內部管線測漏時使用注射器注射肥皂水進行測漏，并用紙巾擦拭，防止堆積的水滴滲入六通閥內部腐蝕金屬表面，影響膜片的密封性能。

2.6?通電測試

將色譜儀回裝，并通電測試，通樣氣分析。經幾個周期（4分鐘一個周期）之后，發現原來圖譜中10秒位置出現的異常峰消失，至此異常峰的問題解決，是因為六通閥膜片破損的原因導致的。但在圖譜中可以看出毛刺的情況比較嚴重。

3?毛刺產生原因分析與處理

3.1?TCD探頭異常及傳輸回路排查

在排除有漏點的前提下，初步是懷疑TCD探頭異常造成毛刺，決定先更換新的TCD探頭。更換時，先斷電，后拆卸TCD探頭，并清理內部密封圈。回裝時，一定要更換新的密封圈，并且擰緊時應該用手擰緊，再用扳手緊1/4圈即可。檢查傳輸線路，對控制器2350A、現場色譜儀斷電。由于控制器直接與中控系統相連接，斷電后，中控會接到一個警報，確認即可。檢查時，如J19-1/2/3/4為正，J19-5為公共地，同樣，J18-1/4/7/10為正，J18-11為公共地。用萬用表進行檢查，是否有接地情況。

3.2?解碼板及前置放大版的更換

在確認TCD探頭及其線路無問題之后，分別對解碼板和前置放大版進行更換，以排除探頭數據在解碼過程中出現的干擾導致毛刺的情況。更換步驟為，對現場色譜儀斷電，拔出閥門驅動板、前置放大板，按住電線接頭暗扣，將電線拆下，即可將解碼板拆出。回裝時注意要插緊閥門驅動板以及前置放大板。

3.3?瞬變保護模塊檢查

更換前置放大板后，送電，在加熱燈恢復閃爍后，讓色譜儀重新分析樣氣，發現毛刺仍然沒有得到改善，接著檢查對應端口的瞬變保護模塊。拆開控制器背板，翻到背面，可以看到多塊瞬變保護模塊，203是保護四重差分傳輸的。我們要拆卸203模塊，并進行檢測。檢查后發現，瞬變保護電路正常，回轉后，重新分析樣氣，發現毛刺仍然存在。

3.4?模擬量通道校準

在逐步的排查與測試中，毛刺問題一直存在，最后對模擬量通道進行校準，毛刺現象明顯有明顯改善，測量值也更加準確。最后通過MON2000軟件分析基線、標定、分析樣氣，發現狀況明顯改善，滿足廠家測試要求。

4?結束語

色譜儀的故障排查過程需要耗費很大的時間與精力，需要維修人員細心和耐心。在經驗相對缺乏的情況下，通過單元替換的概念，逐步排查可能存在的故障點。這要求維修人員不僅要熟悉掌握色譜儀的結構及工作原理，而且要熟悉MON?2000軟件的使用，通過圖譜發現問題、解決問題。筆者通過不斷探索，提供了兩起復雜的色譜儀典型故障維修的案例，供研究和學習。

參考文獻

[1]王艷麗，在線氣相色譜分析儀的應用.儀器儀表用戶，2017

[2]DANALYZER/2350氣相色譜分析儀硬件手冊.丹尼爾測量和控制公司，2003