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

1概述

煤氣與一定量的氧氣混合如果達(dá)到一定的極限會極易發(fā)生爆炸。而工業(yè)上制得的煤氣常常會混有少量的氧氣，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?；蚨搪?；三是在煤氣生產(chǎn)過程中，會有一定量的空氣進(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)測煤氣中的氧含量，一旦氧含量過高，工藝將啟動聯(lián)鎖，防止險情發(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量，西門子公司的西門子Oxymat6氧分析儀是一個很理想的選擇。而武鋼二煉鋼測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量O2 濃度的。其工作原理如下：

在不均勻磁場中，氧分子由于其順磁性，會朝磁場增強(qiáng)方向移動。當(dāng)不同氧氣濃度的二種氣體在同一磁場相遇時，他們之間就會產(chǎn)生一個壓力差。

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)過兩個參比氣通道進(jìn)入樣氣室。其中一路參比氣在磁場區(qū)域 和樣氣相遇。因這兩個通道是連通的，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?。微流量傳感器中有兩個被加熱到大約120℃ 的鎳格柵，這兩個鎳格柵和兩個補(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)部摩擦對測量結(jié)果都不產(chǎn)生任何影響，同時，這也避免了樣氣對微流量傳感器的腐蝕。

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

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

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，否則會影響氧含量的測量，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期、可靠運(yùn)行的關(guān)鍵，而且是含氧量檢測準(zhǔn)確的先決條件。

（1）自動取樣裝置。是自動、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)壓或微正壓時配有抽氣泵，使樣品氣的壓力、流量滿足儀表檢測的需要。

（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樣品氣中影響儀表示值的組份進(jìn)行凈化、吸收處理，對微細(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，保持能及時反映工況，必須采用快速回流。

（4）試樣的切斷與反吹。通過對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)配有反沖洗時間的自動設(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)確測量。要求要有定期試樣切換和儀表示值的自動校準(zhǔn)功能。

4系統(tǒng)控制原理

當(dāng)被測樣氣經(jīng)順磁氧分析儀完成濃度分析后，分析儀顯示出濃度信號并將信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的4～20mA 信號輸出，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三通閥動作，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)的自動控制、故障自診斷以及與中控室操作站PLC的信號交接。

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中投用以來，沒有發(fā)生大的故障，運(yùn)行可靠、穩(wěn)定，測量準(zhǔn)確，分析趨勢平穩(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量重復(fù)性和長時間不間斷運(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量方式，響應(yīng)時間遠(yuǎn)優(yōu)于其它品牌的同類產(chǎn)品，可迅速測量待測氣體中氧的濃度。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)置的振動測量補(bǔ)償功能更適合現(xiàn)場實(shí)際工況。

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