? 什么是減壓式氣體取樣探頭?

減壓式氣體取樣探頭是將減壓閥和取樣管組合成一體，將樣品減壓后再取出的一種探頭，國外將其稱為GPR(Genie Probe Regulator)探頭，可譯為Genie探頭式減壓器或Genie減壓調(diào)節(jié)探頭，由美國A+公司開發(fā)生產(chǎn)。這種探頭多用于天然氣管道取樣，可在14MPaG(2000psiG)壓力下工作，其優(yōu)點是可以防止天然氣凝析液進(jìn)入分析儀，也可用于其他易液化氣體或中高壓氣體樣品的取樣。該探頭下端裝有熱翼片，其作用是當(dāng)樣品減壓膨脹濕度降低時，可通過翼片吸熱從氣流的熱質(zhì)中得到補償。

? 氣體分析系統(tǒng)對樣品傳輸?shù)幕疽笥心男?

(1) 傳輸滯后時間不得超過60s，這就要求氣體分析儀至取樣點的距離盡可能短，傳輸系統(tǒng)的距離盡可能小，樣品流速盡可能快(1.5-3.5m/s之間為宜，故選擇大功率的真空抽氣泵作為增壓設(shè)備)。

(2) 如果在氣體分析儀允許通過的流量下，時間滯后60s，則應(yīng)采用快速回路系統(tǒng)(如真空抽氣泵抽氣量是6L/ min,但是分析儀只需要500ml/min，多余的樣氣全部排掉)。

(3) 氣體傳輸管線最好是筆直地到達(dá)氣體分析儀，只有最少數(shù)轉(zhuǎn)角。

(4) 沒有死的支路和死的體積。

(5) 對含有冷凝液的氣體樣品，傳輸管線應(yīng)保持一定坡度向下傾斜，低點應(yīng)靠近氣體分析儀并設(shè)有冷凝液收集罐。傾斜坡度一般為1:12.對于黏滯冷凝液可增至1:5.

(6) 防止相變，即在傳輸過程中，氣體樣品全保持為氣態(tài)，液體樣品全保持為液態(tài)。

(7) 樣品管線應(yīng)避免通過的濕度變化區(qū)， 它會引起樣品條件無控制的變化。

(8) 樣品傳輸系統(tǒng)不得有泄漏，避免樣品外泄或環(huán)境空氣侵入。

? 樣品氣體處理系統(tǒng)的作用是什么?它有什么重要性?

樣品處理系統(tǒng)的作用是保證氣體分析儀在最短的滯后時間內(nèi)得到有代表性的工藝樣品，樣品的狀態(tài)(濕度、壓力、流量和清潔程度)適合氣體分析儀所需的操作條件。

在線氣體分析儀能否用好，往往不在氣體分析儀自身，而是取決于樣品系統(tǒng)的完善程度和可靠性。因為，氣體分析儀無論如何復(fù)雜和精確，分析精度也要受到樣品的代表性，實時性和物理狀態(tài)的限制。事實上，樣品系統(tǒng)使用中遇到的問題往往比氣體分析儀還要多，樣品系統(tǒng)的維護量也往往超過氣體分析儀本身。所以， 要重視樣品系統(tǒng)的作用，至少要把它放在和分析儀等同的位置上來考慮。

? 對氣體樣品系統(tǒng)的基本要求有哪些?

(1) 使氣體分析儀得到的樣品與工藝管線或設(shè)備中物料的組成和含量一致。

(2) 工藝樣品的消耗量最少。

(3) 易于操作和維護。

(4) 能長期可靠工作。

(5) 系統(tǒng)構(gòu)成盡可能簡單。

(6) 采用快速回路以減少樣品傳送滯后時間。

? 取樣點的位置如何選擇?

在工藝管線上選擇氣體分析儀的取樣點位置時，應(yīng)遵循下述原則，最佳位置可能是以下各點中某幾點的權(quán)衡：

(1). 取樣點應(yīng)僅位于能反映工藝流體性質(zhì)和組成變化的靈敏點上;

(2). 取樣點應(yīng)僅次于對過程控制最適宜的位置，以避免不必要的工藝滯后;

(3). 取樣點應(yīng)僅次于可用工藝壓差構(gòu)成快速循環(huán)回路的位置;

(4). 取樣點應(yīng)選擇在樣品溫度、壓力、清潔度、干燥度和其他條件盡可能接近氣體分析儀要求的位置，以便使樣品處理部件的數(shù)目減至最小(越多部件出問題的隱患越多);

(5). 取樣點位置應(yīng)易于從扶梯或固定平臺接近;

(6). 在線分析儀和實驗室分析取樣點應(yīng)分開設(shè)置。

一般認(rèn)為，在大多數(shù)氣體和液體管線中，從產(chǎn)生良好混合的湍流位置上取樣，可保證樣品真正具有代表性。因為氣體或流體混合物除非有湍流存在是不容易達(dá)到全混合的，取樣點可選在一個或多個90º彎頭之后，緊接最后一個彎頭的順流位置上，或選在節(jié)流元件下游一個相對平靜的位置上(不要緊靠節(jié)流元件)。

盡可能避免以下情況。

(1) 不要在一個相當(dāng)長而直的管道下游取樣。因為這個位置流體的流動往往呈層流狀態(tài)，管道橫截面上的濃度梯度會導(dǎo)致樣品組成的非代表性。

(2) 避免在可能存在污染的位置或可能積存有氣體、蒸汽、液態(tài)烴、水、灰塵和污物的死體積處取樣。

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對于清潔樣品或含塵量不大(<10mg/m3)氣體樣品，采用直通式(敞開式)取樣探頭，探頭切口呈45º角，背向流體流動方向。

含塵量較高(>10mg/ m3)的氣體樣品， 可采用過濾式探頭取樣，過濾器裝在探管頭部(工藝管道內(nèi))的稱為內(nèi)置過濾器式探頭，裝在探管尾部(工藝管道外)的稱為外置過濾器式探頭。

對于乙烯裂解氣、催化裂化再生煙氣、硫磺回收尾氣、煤或重油汽化氣、尿素酸性氣等復(fù)雜條件樣品的取樣，應(yīng)采用特殊設(shè)計的專用取樣裝置。

? 取樣探頭的長度應(yīng)如何確定?

探頭的長度主要取決于插入長度，為了保證取出樣品的代表性，SINZEN新澤儀器推薦插入長度至少等于管道內(nèi)徑的1/3.

? 氣體取樣探頭應(yīng)從什么方位插入工藝管道?

氣體取樣探頭的插入方位應(yīng)作如下考慮：

1.水平管道 氣體取樣，探頭應(yīng)從管道頂部插入，以避開可能存在的凝液或液滴，探頭應(yīng)從管道側(cè)壁插入，以避開管道上部可能存在的蒸氣，以及管道底部可能存在的殘渣和沉淀物。

2.垂直管道 從管道側(cè)壁插入。

? 在線氣體分析儀表和樣品處理系統(tǒng)中使用的Tube管有哪些類型和規(guī)格?

常用的Tube管按材質(zhì)分，主要有316不銹鋼和304不銹鋼;按成型工藝分，有無縫鋼管(先熱軋后冷拔而成)和焊接鋼管(用帶鋼焊接而成)兩種; 按其外徑和壁厚尺寸采用的計量單位制有英寸制Tube管米制Tube管兩種。

? 在線氣體分析儀表和樣品處理系統(tǒng)中使用的管接頭有哪些類型?

答：管接頭的類型繁多，但可歸納為以下幾個大類。

1. 中間接頭(Union) 用于Tube管和Tube管之間的連接，或者說兩邊均采用卡套連接的接頭，主要有以下幾種：直通中間接頭(Union);三通中間接頭(Union Tee);四通中間接頭(Union Cross);彎通中間接頭{Union Elbow(有90º和45º彎通兩種)};穿板接頭(Bulkhead Union)。

2. 異徑接頭(Reducing Union) 用于不同管徑Tube管之間的連接，俗稱大小頭，也是一種中間接頭。

3. 終端接頭(Connector) 用于Tube管和分析儀、樣品處理部件(過濾器、減壓閥、流量計、樣品泵等)之間的連接。這種接頭，一邊采用卡套和Tube管連接，一邊采用螺紋和分析儀及樣品處理部件連接，是Tube管終端處的連接件，所以稱為終端接頭。主要有以下幾種：直通終端接頭(Connector);三通終端接頭(Connector Tee);彎通終端接頭{Connector Elbow (有90º和45º彎通兩種)};穿板接頭(Bulkhead Connector)。

4 壓力表接頭(Gauge Connector) 用于Tube管和壓力表之間的連接，也是一種終端接頭。主要有直通(Gauge Connector)和三通(Gauge Connector Tee)兩種。

5 其他如短管接頭(Adapter)、管堵頭(Flug)、管帽(Cap)等，不再贅述。

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伴熱(heat-tracing) 利用蒸汽伴熱管、電伴熱帶對樣品管線加熱來補充樣品在傳輸過程中損失的熱量，以維持樣品濕度在某一范圍內(nèi)。

隔熱(thermal insulation) 為了減少樣品在傳輸過程中向周圍環(huán)境散熱，或從周圍環(huán)境中吸熱，而在樣品管線外表面采取的包覆措施?；蛘哒f，為保證樣品在傳輸過程中免受周圍環(huán)境溫度影響而采取的隔離措施。

? 樣品傳輸管線為什么要進(jìn)行伴熱或隔熱保溫?哪些樣品需要伴熱或隔熱保溫傳輸?

在石油化工裝置中，樣品傳輸管線往往需要伴熱或隔熱保溫，以保證樣品相態(tài)和組成不因溫度變化而改變。樣品傳輸過程中一個明顯的溫度變化來源是天氣的變化， 我國處于大陸性季風(fēng)帶，冬夏溫度之差往往高達(dá)60℃以上。此外，還必須考慮直接太陽輻射的加熱效應(yīng)，在夏季陽光曝曬下，樣品管線表面溫度有時可達(dá)80-90℃。因此，在樣品傳輸設(shè)計中必須考慮環(huán)境溫度變化對樣品粗態(tài)和組成的影響。

氣樣中含有易冷凝的組分，應(yīng)伴熱保溫在其露以上;液樣中含有易氣化的組分，應(yīng)隔熱保溫在其蒸發(fā)溫度以下或保持壓力在其蒸氣壓以上。微量分析樣品(特別是微量水、微量氧)必須伴熱輸送，因為管壁的吸附效應(yīng)隨溫度降低而增強，解吸效應(yīng)則呈相反趨勢。易凝析、結(jié)晶的樣品也必須伴熱傳輸?？傊瑧?yīng)根據(jù)樣品條件和組成，根據(jù)環(huán)境溫度的變化情況，合理選擇保溫方式，確定保溫溫度。

? 蒸汽伴熱有何公有優(yōu)缺點?

采用低壓蒸汽伴熱的優(yōu)點：溫度高，熱量大，可迅速加熱樣品并使樣品保持在較高溫度。其缺點如下：

1 .蒸汽伴熱系統(tǒng)因蒸汽管徑偏細(xì)，氣壓不能太高和存在立管高度的變化，有效伴熱長度受到很大的限制，以致樣品管線較長或重負(fù)荷伴熱時，不得不采用分段伴熱的做法。根據(jù)國外資料，蒸汽伴熱的最大有效伴熱長度為100ft(30.48m)，因此，對于60m長的樣品管線，一般要分兩段伴熱。

2 .蒸汽壓力的波動會導(dǎo)致溫度的較大幅度變化，供氣不足甚至短時中斷也時有發(fā)生，難以達(dá)到樣品管線伴熱溫度均衡、穩(wěn)定的要求。

3 .樣品管線采用蒸汽伴熱時，對伴熱溫度進(jìn)行控制是非常困難的，或者說是不可控的(對樣品處理箱可采用溫控閥控溫)。

? 與蒸汽伴熱方式相比，電伴熱有何特點?

目前國內(nèi)石化企業(yè)大多使用蒸汽伴熱方式，主要原因是可以利用廠內(nèi)原已存在的蒸汽鍋爐，但其伴熱效能及日后運轉(zhuǎn)中的維修和水泵都遠(yuǎn)不如采用電伴熱經(jīng)濟。另外，供汽管網(wǎng)和回水管路的材料、保溫安裝及日后維護費用、蒸汽用水的費用也是相當(dāng)可觀的。與蒸汽伴熱相比，電伴熱還具有以下優(yōu)點。

1 電伴熱是比較簡單的伴熱系統(tǒng)，不像蒸汽伴熱那樣需要復(fù)雜的供汽管網(wǎng)和回水管路，所需的供配電設(shè)施可與其他電氣線路共用。

2 電伴熱的熱損失范圍和運行、維護費用僅限于伴熱管線上。

3 電伴熱是極易控制的伴熱系統(tǒng)，其溫度控制可以十分精確，這是蒸汽伴熱無法達(dá)到的。

4 無噪聲、無污染，蒸汽伴熱有“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象，電伴熱則沒有。

5 電伴熱帶的使用壽命可達(dá)25年甚至更長，這一點是蒸汽伴熱很難達(dá)到的。

6 安裝、使用、維護方便。

很多發(fā)達(dá)國家已在工業(yè)領(lǐng)域普遍采用電伴熱技術(shù)，目前國內(nèi)新建的大型石化項目，儀表系統(tǒng)的伴熱不少已采用電伴熱。但需注意電伴熱溫度范圍通常低于200℃，蒸汽伴熱范圍可達(dá)到450℃，有些樣品的汽化、傳輸仍需采用蒸汽伴熱方式。

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答：分析儀通常需要不含干擾組分的清潔、非腐蝕性的樣品，在正常情況下，樣品必須是在限定的溫度、壓力和流量范圍之內(nèi)。樣品處理的基本任務(wù)和功能可歸納如下：

• 流量調(diào)節(jié)，包括快速回路和分析回路;

• 壓力調(diào)節(jié)，包括降壓、抽吸和穩(wěn)壓;

• 溫度調(diào)節(jié)，包括降溫和保溫;

• 除塵;

• 除水除濕和氣液分離;

• 去除有害物，包括對氣體分析儀有危害的組分和影響分析的干擾組分。

? 樣品處理系統(tǒng)常用的流量調(diào)節(jié)部件有哪些?

答：(1)球閥(Ball Valvees)閥芯呈球形，用于切斷或接通樣品流路。樣品處理系統(tǒng)中大量使用的是二通球閥(2-WayBall Valves)和三通(3-WayBall Valves)球閥，根據(jù)驅(qū)動方式，二通、三通球閥又可分為手動、氣動、電動幾種。此外，有時還少量使用四通、五通、六通、七通球閥。

(2)旋塞閥(Plug Balves)閥芯呈圓柱形，其作用同二通球閥。

(3)單向閥(Check Valaes)又稱止逆閥、止回閥，只允許樣品單向流動，而不能逆向流動。

(4)針閥(Needle Valves)閥芯呈圓錐形，用于微調(diào)樣品流量和壓力。

(5)穩(wěn)流閥　用于穩(wěn)定樣品流量和壓力。

(6)限流閥、限流孔板　限制樣品流量不超過某一允許值，起安全保護作用。

(7)浮子流量計(Flowmeter)又稱轉(zhuǎn)子流量計，用于指示樣品流量。其錐形圓管材料有玻璃和金屬兩種，浮子材料有不銹鋼、銅、鋁、塑料等幾種。樣品系統(tǒng)中多使用帶針閥的浮子流量計，既可指示流量，也可調(diào)節(jié)流量。有時也使用帶低流量報警的浮子流量量，當(dāng)樣品流量低于規(guī)定值時發(fā)出報警號，以免分析儀發(fā)出錯誤的流量信號。

? 氣體多路取樣流路切換系統(tǒng)

在多流路分析中，需要多流路切換系統(tǒng)。一臺多流路分析儀和數(shù)臺單流路分析儀相比，可節(jié)約很多資金。但多流路分析系統(tǒng)有更大的故障率和維護量。當(dāng)分析儀出現(xiàn)故障停運時，所有流路的分析中斷和信息損失。樣品之間可能出現(xiàn)串氣現(xiàn)象，分析間隔周期較長。

流路切換系統(tǒng)常見故障是閥件泄漏、樣品置換不干凈、流路樣品之間摻混。

流路切換系統(tǒng)常采用以下兩種方式

? 氣體樣品處理后排放的原則

樣品排放要求不應(yīng)對環(huán)境帶來危險或造成污染。

氣體樣品的排放方式有：

1.排火炬或返回工藝管線。

這對于易燃、有毒或腐蝕性氣體是安全經(jīng)濟的處理方法。

樣品返回點的壓力應(yīng)低于排放壓力，以維持一定的排放壓差。

而且返回點不應(yīng)有壓力波動，否則影響分析值得穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

如果樣品中有易冷凝的組分，排放管線應(yīng)伴熱保溫，并在適當(dāng)位置加凝液閥以排除冷凝物。防止凝液堵塞和背壓形成。

多臺儀表的集中排放，應(yīng)保證總管有足夠的容積，總管口徑應(yīng)是分析儀排氣管的6倍以上?？偣芩椒笤O(shè)時，應(yīng)有1：100—1：10的斜度，以利于排放，且排氣管應(yīng)從總管上部垂直接入，避免排放口被總管內(nèi)積液或雜質(zhì)瘀堵。還可以用排氣收集罐取代排氣總管，每臺分析儀的排氣管線分別接入罐中。

2.排大氣。

直接排放。對環(huán)境無危害的清潔、無毒、可直接排大氣。有些以大氣壓力為參照點的分析儀(如紅外、氣相色譜儀的柱系統(tǒng)和檢測器出口等)，也需要直接排入大氣。排放時，可在分析小屋頂部伸出一根垂直管子，管子未端應(yīng)裝有防護罩或180?彎頭，防止雨水侵入并將風(fēng)的影響減至低限度。如果含有冷凝物，則加一個低點排放。

稀釋排放。即設(shè)置稀釋排放系統(tǒng)，用壓縮空氣和氮氣在一個足夠容積的稀釋罐中稀釋至LEL以下，通入放空煙窗(高于6米)排空。

對于以大氣壓力為參照點的分析儀，應(yīng)注意大氣壓變化對分析儀示值誤差的影響。因為氣候變化會引起大氣壓的變化，尤其是下雨時，這個變化不能忽視。必要時可加裝絕對壓力調(diào)節(jié)閥。

? 液體樣品的排放

液體樣品的排放方式及應(yīng)注意的問題;

1.返回工藝管線

液體樣品一般是直接返回工藝流程，特別是具有產(chǎn)品、中間產(chǎn)品或原料價值時。液體樣品一般需要泵送以提供傳動壓力。

2.就地排放

如果樣品不能返回工藝，少量的、不含易燃、有毒、腐蝕性成分的液體樣品可排入化學(xué)排水溝或污水溝送處理廠處理，如含有上述成分則需經(jīng)過處理后才能排放。但是，決不能排入地表水排水溝里。

需注意的一點是：如果液樣中含有易揮發(fā)的可燃性組分、或混有可燃性氣體成分時，必須將其脫除后才可以排放。