如何設(shè)計(jì)一個(gè)成功的在線氣體分析系統(tǒng)？不是工程設(shè)計(jì)的小編也不是很明白，那么接下來(lái)小編和大家一起學(xué)習(xí)吧！

     在線氣體分析儀表能否可靠運(yùn)行，大部分情況取決于氣體取樣系統(tǒng)是否完善。什么樣的氣體取樣系統(tǒng)才算是一個(gè)好的系統(tǒng)，怎樣才能設(shè)計(jì)一個(gè)好的氣體取樣系統(tǒng)。

1、氣體取樣系統(tǒng)簡(jiǎn)介
　　在線氣體分析儀是一個(gè)儀表，它無(wú)需操作員干預(yù)而自動(dòng)測(cè)量被分析物的化學(xué)組成或一些相應(yīng)的物理性質(zhì)或數(shù)量，在工藝操作中這個(gè)結(jié)果可作指示、記錄、報(bào)警或控制之用。
　　一個(gè)取樣系統(tǒng)是一些元件或設(shè)備的集合。它可完成從工藝過(guò)程取出足夠有代表性的樣品的功能。 處理好的樣品直接進(jìn)入在線氣體分析儀， 通過(guò)分析器后排出去。足夠有代表性是說(shuō)一部分樣品、塵、微粒和其它一些物質(zhì)將被排空與去掉，而不會(huì)影響氣體分析儀測(cè)量結(jié)果的有效性。取樣系統(tǒng)通常也包括校驗(yàn)和真實(shí)氣體分析儀的標(biāo)準(zhǔn)樣品的引入接口。取樣系統(tǒng)可由一個(gè)取樣點(diǎn)和探頭、導(dǎo)管或傳送管線、減壓或調(diào)壓、過(guò)濾器、閥件、流量計(jì)、蒸汽發(fā)生器、冷凝器、霧水過(guò)了器、壓力表或其它組件組成。
　　氣體分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要從氣體分析儀的應(yīng)用、選擇和測(cè)量的對(duì)象就開(kāi)始考慮。 這些決定了取樣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。取樣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)是從工藝中取得足夠有代表性的樣品和用最少的時(shí)間傳送到氣體分析儀器。用戶最需要的、最成功的系統(tǒng)應(yīng)該具有長(zhǎng)的維修間隔、少的日常維護(hù)、系統(tǒng)簡(jiǎn)單。只有在線氣體分析儀表測(cè)量出可信的結(jié)果，系統(tǒng)的性能才能得到證實(shí)。

2、有代表性的樣品
　　什么是足夠有代表性的取樣同測(cè)量的要求大有關(guān)系。在取樣點(diǎn)就去掉樣品中有問(wèn)題的組成是取樣系統(tǒng)中最常見(jiàn)的技術(shù)。但樣品已經(jīng)被改變。如果這些是在受控狀態(tài)下，由此帶來(lái)的樣品組分的濃度偏差就會(huì)與工藝成比例，并能與工藝濃度作合理的可信的關(guān)聯(lián)。這里就出現(xiàn)了‘有偏差的樣品或沒(méi)有偏差的樣品’的概念。如果工藝過(guò)程中的一些確定的組分更應(yīng)該是樣品中的一個(gè)組分而不是與工藝樣成一定比例，那么這種取樣方式就是有偏差的。 當(dāng)我們知道偏差的來(lái)源后，就可能設(shè)計(jì)一種方法將各組分全部取出來(lái)或者干脆允許偏差存在。如果兩個(gè)取樣系統(tǒng)設(shè)計(jì)都能取到有代表性的樣品且都是無(wú)偏差取樣，但往往其中一個(gè)結(jié)果的偏差會(huì)大于另外一個(gè)，那么偏差較小的方法是更有效的和更精確的。如果誤差都是在可以預(yù)見(jiàn)的范圍內(nèi)，誤差的范圍和結(jié)果的有效性就可以定下來(lái)了。
　　另外一個(gè)經(jīng)常遇到的問(wèn)題是我們要取的工藝樣品的可變性。通常較好的是當(dāng)工藝樣處于平衡和單相的狀態(tài)取樣。如果明知工藝中是多相、分層或易變的，那么就必須對(duì)測(cè)量可能得到的精度和經(jīng)濟(jì)性做出切實(shí)的評(píng)估。如果分析的結(jié)果沒(méi)有重復(fù)性和不能被證實(shí)或類似其它的疑問(wèn)，就要另外選擇采樣點(diǎn)或選用其它的分析方法。
 　　一個(gè)樣品具有代表性，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是任何不被檢測(cè)參數(shù)的變化都會(huì)在樣品中引起相應(yīng)等值的成比例或線性相關(guān)的變化。至關(guān)重要的是：取樣系統(tǒng)帶來(lái)的任何變化在整個(gè)測(cè)量范圍內(nèi)具有工藝上的一致性和并且是可重復(fù)的。

3、取樣點(diǎn)和取樣探頭的確定
　　在取樣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們要充分考慮我們到底要測(cè)量什么，測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)、重復(fù)性、響應(yīng)時(shí)間和想要的精度是多少？想要的臨界值是怎樣的，允許的偏差、誤差又是多少？ 以下的問(wèn)題是在設(shè)計(jì)中不可忽視：
    要充分考慮氣體分析儀的要求來(lái)決定取樣的形式和樣品需要處理的程度。所需樣品是氣體還是液體，溫度壓力和流量的要求是多少？ 樣品的返回（排出流出物）和其它的使用要求是什么？ 允許的最大顆粒物大小和是否存在腐蝕性或物質(zhì)的兼容性問(wèn)題？
     工藝條件、相態(tài)、流動(dòng)性、溫度壓力密度及組分怎樣？工藝條件是否穩(wěn)定，其最小、正常及最大值是在預(yù)期的范圍內(nèi)？是否存在不完全的反應(yīng)，是否在取樣前在預(yù)期的工藝條件下已經(jīng)完全反應(yīng)？工藝干凈嗎？ 它們是否會(huì)起反應(yīng)，是否有毒或具有危險(xiǎn)性？
 其它需要考慮的事情包括工藝管道的管壁效應(yīng)或組合管壁效應(yīng)、混合、分層、或易變化。    今天山東新澤儀器有限公司把本文說(shuō)明的重點(diǎn)放在樣品的取出。最好能采取最近的抽取和就地處理的方法， 但只是少數(shù)的場(chǎng)合能這樣做，而這些基本的原則則是普遍適用的。
 3.1　管道中的樣品狀態(tài)

　　如圖一所示，在兩種情況下管壁流速都比中心的速度要小。取樣探頭用來(lái)使取樣點(diǎn)遠(yuǎn)離管壁避免管壁效應(yīng)和低流速區(qū)域。如果可能最好在混合良好（紊流）的工藝流路上取樣。層流的工藝管會(huì)出現(xiàn)分層和引入較大的樣品密度的偏差。層流工藝取樣要在充分的混合以后或創(chuàng)造一個(gè)紊流取樣點(diǎn)。 除少數(shù)的情況外，取樣探頭插入深度應(yīng)在管道內(nèi)直徑的25%~30%處，或在平均密度分布的地方。

　　如有可能取樣時(shí)最好使用取樣探頭。下面先看一下兩種典型的取樣探頭。
3.2.1 典型的可移動(dòng)式取樣探頭
3.2.2 抽取、快速回路與過(guò)濾器的組合

3.2.3 取樣探頭的作用
　　無(wú)論在水平或垂直的工藝管道中，重力都是必須考慮的因素。在垂直的管道中向下流的樣品比較容易處理。而煙道、煙囪、焚化爐等樣品通常是向上流動(dòng)，設(shè)計(jì)時(shí)需要特別小心。應(yīng)該考慮到取樣時(shí)存在的紊流加上分層、低壓或負(fù)壓、高露點(diǎn)和含塵等因素。過(guò)濾、速度和露點(diǎn)溫度是極為苛刻的。通常探頭必須加熱到露點(diǎn)以上，并且抽取樣品后就地將固體顆粒過(guò)濾掉. 煙氣應(yīng)用時(shí)通常遇到的困難在于樣品溫度高、露點(diǎn)高、含塵多。
取樣探頭的作用主要體現(xiàn)在：
·樣品探頭用來(lái)使取樣點(diǎn)遠(yuǎn)離管壁，避免管壁效應(yīng)和速度較低的區(qū)域。
·取樣探頭在氣體樣品中減少減壓前的取樣量，在液體樣品中減少汽化前的取樣量。
·取樣探頭用來(lái)阻擋或去掉固體雜質(zhì)。
·取樣探頭用來(lái)選擇性地控制樣品流速。
3.3　斯托克斯定律在取樣中的應(yīng)用
3.3.1　斯脫克斯（Stokes）定律
　　斯脫克斯定律定義了重力場(chǎng)中粒子在流體中懸浮的情形。取樣系統(tǒng)的部件中有許多都使用了這個(gè)定律，從可變面積的轉(zhuǎn)子流量計(jì)到過(guò)濾器和取樣探頭。通過(guò)一定的設(shè)計(jì)斯脫克斯定律可為你所用，你如果忽視其存在就會(huì)找你麻煩。
　　最基本的，當(dāng)有懸浮顆粒的移動(dòng)流體速度變慢時(shí)，我們認(rèn)為重力將粒子加速向下掉并不再懸浮。 因?yàn)檫@個(gè)原因，液體管道經(jīng)常在第一個(gè)拐彎處堵塞。這是斯脫克斯定律在找你的麻煩。如果知道樣品中有顆粒存在，就有可能利用斯脫克斯定律通過(guò)減小速度的辦法使顆粒退出懸浮狀態(tài)。
　　這里我們是一個(gè)利用斯脫克斯定律為我所用的例子。下面的例子是一個(gè)在取樣點(diǎn)直接利用斯脫克斯定律阻止顆粒進(jìn)入樣氣的方法。
3.3.2 斯托克斯定律應(yīng)用實(shí)例:

　　如圖五所示：管中的流體速度V2小于工藝管道中的流體速度V1，重力使懸浮的顆粒往下掉入到工藝管道中。
3.4　取樣中的過(guò)濾方法
　　從樣氣中去掉顆粒還有其它的一些方法。使用過(guò)濾器是其中之一。一些過(guò)濾器綜合使用了斯托克斯定律和布朗寧運(yùn)動(dòng)（Brownian Motion）進(jìn)行緊湊（Impact）過(guò)濾，如伯森微纖維過(guò)濾器（Balston Microfiber）就是一個(gè)很好的例子。慣性過(guò)濾器如摩托管（Mott Metallurgica）和高分子（Perma Pure）快速旁路過(guò)濾器是另一實(shí)例。離心過(guò)濾器如旋風(fēng)分離器（Swirlklean ）組合使用了離心壓力和膜片過(guò)濾的原理。
　　如果必須向系統(tǒng)中引入沒(méi)有過(guò)濾過(guò)的樣品，流體的速度就要求很嚴(yán)格。顆粒物必須一直保持在懸浮狀態(tài)，直到它們被從樣品中去掉或返回到工藝中。圖六所示的高溫負(fù)壓抽取式煙道氧氣體分析儀是一個(gè)很好的例子。這里樣品保持在流動(dòng)狀態(tài)，顆粒通過(guò)快速回路吹回到工藝管道中，而樣品中速度較低的部分基本沒(méi)有顆粒，被對(duì)流（熱感應(yīng)thermally induced）作用輸送到測(cè)量室。這里我們也很好地利用了斯托克斯定律。

　　過(guò)濾，就是從想要的流路樣品中除掉顆粒物。但我們也需要對(duì)有效過(guò)濾的方法、工藝流路、氣體分析儀的精確需求和它的樣品系統(tǒng)有充分的了解。
　　分級(jí)過(guò)濾是液體流路中常用的方法?？焖倩芈愤^(guò)濾，通常是慣性過(guò)濾或離心過(guò)濾，用來(lái)從樣品中除掉主要的雜質(zhì)。第二級(jí)過(guò)濾是為滿足氣體分析儀的要求，在某些情況下在氣體分析儀前面使用第三級(jí)過(guò)濾作為保護(hù)性過(guò)濾。
4、氣體取樣的特點(diǎn)
　　干凈的氣體取樣
　　圖七是一種最簡(jiǎn)單的取樣設(shè)計(jì)。

　　請(qǐng)注意圖中一部分的樣品通過(guò)旁路排放以保證傳輸管線有足夠的速度和增加系統(tǒng)的響應(yīng)速度，減少滯后時(shí)間。 這里假定工藝壓力能滿足系統(tǒng)的需要。推薦使用過(guò)濾器，但這里并沒(méi)有畫(huà)出來(lái)。

氣體系統(tǒng)的重要特點(diǎn)：
· 氣體容易被壓縮
· 氣體流動(dòng)力阻力低
· 氣體溫度容易快速達(dá)到平衡
· 氣體密度因組成溫度壓力而不同
　　氣體的樣品系統(tǒng)設(shè)計(jì)成容量很小的系統(tǒng)，通常操作在較低的壓力下，從而減少所需要的樣品量，是為了：
·　保證系統(tǒng)的快速響應(yīng)
·　減少樣品的浪費(fèi)
·　防止冷凝
5、氣體取樣系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　　如圖八所示是一個(gè)典型的單流路氣體取樣系統(tǒng)，包括預(yù)處理減壓、快速旁路過(guò)濾、校驗(yàn)標(biāo)定和排放口。

　　在工藝管道壓力下減少樣品容量的途徑有用小直徑的輸送管、減少壓力和使用最短的管線、減少樣品預(yù)處理部件的尺寸和容量。這種盡量節(jié)省的設(shè)計(jì)還有如下的好處：
低的樣品壓力減少了部件局部的壓力，有利于減少冷凝的可能性。
●　組合的管壁效應(yīng)因表面接觸樣品量減少而得到減少。
●　樣品速度因大氣流速降低而增加。
●　過(guò)濾器負(fù)載因而減少。
●　滯后和響應(yīng)時(shí)間減少。
●　樣品排出量減少。
　　在高壓的工藝中，探頭與管的容量在減壓前非常嚴(yán)格。因膨脹而冷卻、減壓、（H2是一個(gè)特殊）將使樣品溫度降低導(dǎo)致蒸汽壓降低而產(chǎn)生冷凝問(wèn)題。如果出現(xiàn)這種情況，就要減壓時(shí)加熱和減壓前對(duì)樣品管進(jìn)行伴熱和保溫。
5.2　氣體取樣要考慮的問(wèn)題
　　氣體樣品輸送通常首先要考慮用專用氣體取樣管。選用氣體取樣管有利于選擇最合適的最小的內(nèi)徑、最小的表面積和比普通管道平滑的內(nèi)壁。通常氣體取樣內(nèi)壁比普通管平滑。用壓縮接頭連接的氣體取樣也會(huì)減少漏的可能性。

   聯(lián)合管道效應(yīng)
　　聯(lián)合管道效應(yīng)是一個(gè)總的說(shuō)法，包括對(duì)足夠有代表性樣品的多個(gè)限制現(xiàn)象。吸收和解吸是最常見(jiàn)的限制的現(xiàn)象。樣品的一些組分粘到管壁或從管壁釋放出來(lái)會(huì)帶來(lái)磁滯現(xiàn)象。如果壓力、溫度或樣品的速度改變，平衡就會(huì)被打破。這種影響還會(huì)因?yàn)橐恍悠方M分的反應(yīng)或極化而變得嚴(yán)重。酸性氣體和水蒸汽是很明顯的實(shí)例。樣品管材質(zhì)的選擇（選用更為惰性的材料）將有利于減少這種現(xiàn)象。增加輸送管/樣品的溫度和樣品的流速也有助于減少這種現(xiàn)象。這種現(xiàn)象的存在使保證系統(tǒng)的平衡變成非常困難的事情。

    泄漏如何處理
　　泄漏是一個(gè)必須消除的常見(jiàn)的問(wèn)題。不同的局部壓力是一個(gè)巨大的推動(dòng)力，并且要認(rèn)識(shí)到是差壓而不僅僅是系統(tǒng)壓力決定了泄漏的方向。這個(gè)問(wèn)題在作微量測(cè)量時(shí)越顯嚴(yán)重。微量的氧和低濃度的溫度測(cè)量是兩個(gè)常見(jiàn)的泄漏會(huì)導(dǎo)致極大測(cè)量誤差的例子。在這兩個(gè)場(chǎng)合，由出口向內(nèi)滲漏是一個(gè)問(wèn)題。所以要求測(cè)量室出口必須沒(méi)有背壓擴(kuò)散，或濕氣與氧氣從出口向內(nèi)倒流。必須使用最小的鏍紋管接頭，推薦使用壓縮（雙層壓環(huán)）接頭。最好使用焊接的接頭和整體性的VCO（SWAGELOK注冊(cè)商標(biāo)）接頭。

   水分如何處理
　　低于露點(diǎn)溫度時(shí)的冷凝是另外一個(gè)常見(jiàn)的問(wèn)題。在所有的情況下，取樣系統(tǒng)各部件的局部壓力必須小于它們的蒸汽壓以防止冷凝。在整個(gè)取樣系統(tǒng)中都要保持系統(tǒng)較低的壓力（低的局部壓力）和高的樣品溫度（增加蒸汽壓）以防止冷凝。在氣體的系統(tǒng)中樣品必須保持單相，也就是氣相。必須注意的是顆粒和離子化射線能減少露點(diǎn)（提高露點(diǎn)溫度）。溫度必須始終保持在安全的方向（不結(jié)露）并有10°C 以上的保險(xiǎn)區(qū)。

    壓力如何處理
　　壓力錯(cuò)誤 – 大多的氣體（蒸汽）測(cè)量是與局部壓力（基于容量的）有關(guān)，測(cè)量結(jié)果會(huì)受到局部壓力變化的影響。測(cè)量池的壓力必須保持穩(wěn)定，或采用壓力補(bǔ)償減少誤差。通常大氣壓力是最穩(wěn)定的參考?jí)毫?，而在某些情況下這些小的壓力感應(yīng)誤差對(duì)測(cè)量也影響很大，若誤差不允許的范圍內(nèi)就須作修正。正因?yàn)檫@個(gè)原因，調(diào)節(jié)閥、壓力調(diào)節(jié)器和流量控制器件通常放在所有的壓力傳感器的上游。而有毒、有害、危險(xiǎn)性的樣品是不能直接排放到大氣壓力的，這時(shí)必須使用樣品的回收或處理裝置。而系統(tǒng)成功的最重要的衡量標(biāo)準(zhǔn)是壓力控制穩(wěn)定。
　　死體積也就是說(shuō)沒(méi)有更新的體積：是取樣系統(tǒng)中樣品沒(méi)有流動(dòng)的體積。取樣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必須避免死體積的存在或?qū)⑵錅p到最小。死體積中的流動(dòng)樣品的平衡完全靠樣品的擴(kuò)散，這是個(gè)很慢的過(guò)程。所以它們會(huì)帶來(lái)樣品的滯后現(xiàn)象。

6、工藝過(guò)程的數(shù)據(jù)很重要
　　可靠的工藝數(shù)據(jù)是得到可靠設(shè)計(jì)的必須信息。因?yàn)闃悠奉A(yù)處理系統(tǒng)是連續(xù)運(yùn)行的，所以設(shè)計(jì)時(shí)一定要考慮到工藝樣品可能出現(xiàn)的異常情況。設(shè)計(jì)必須適應(yīng)很寬的工藝波動(dòng)范圍。至少需要三種情況的數(shù)據(jù)：最小、正常和最大工藝條件。裝置的開(kāi)停工期間，工藝條件會(huì)超過(guò)實(shí)際的設(shè)計(jì)范圍。如果在這種情況下，就必須切斷樣品預(yù)處理系統(tǒng)和工藝管道的連接。
　　如果同一工藝過(guò)程中樣品的沸點(diǎn)范圍特別寬，那么設(shè)計(jì)的要求就更高了。氣體取樣線中的冷凝液是一種污染物質(zhì)，在固有的樣品預(yù)處理系統(tǒng)運(yùn)行的情況下會(huì)給樣品帶來(lái)偏差和干擾。液體系統(tǒng)中起沸點(diǎn)溫度低不應(yīng)認(rèn)為是一種污染，但是在固有的樣品預(yù)處理系統(tǒng)運(yùn)行情況下會(huì)引起短期的偏差（分餾）和干擾。以上兩種情形最好都要避免。當(dāng)預(yù)計(jì)到有類似問(wèn)題的系統(tǒng)時(shí)，要進(jìn)行相平衡的計(jì)算。取樣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行都要作適當(dāng)?shù)奶幚硪员苊忸愃频膯?wèn)題。
7 、新澤分析技術(shù)總結(jié)
　　氣體分析儀的取樣系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)以經(jīng)濟(jì)的、滿足要求的解決方案為目標(biāo)。而系統(tǒng)的可靠性不僅要求分析結(jié)果值得信任，同時(shí)也不排斥低維護(hù)和容易理解。我們經(jīng)常會(huì)在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改變以消除不可靠的現(xiàn)象。這樣做常常為使系統(tǒng)可被用戶正確理解，但對(duì)改進(jìn)性能卻不是必要的。只有對(duì)系統(tǒng)的完全理解才能有正確的觀察和并采取正確的干預(yù)行動(dòng)而使性能得到改善。完成一個(gè)可靠的設(shè)計(jì)需要的概念并不困難，最簡(jiǎn)單的解決辦法就是給出最好的全面的性能。在尋求最可靠系統(tǒng)時(shí)，用戶條件和排放系統(tǒng)也是不可忽視的。安全和環(huán)保的考慮可能會(huì)增加系統(tǒng)的復(fù)雜性和費(fèi)用，但對(duì)一個(gè)完善的系統(tǒng)來(lái)講也是必須的。最后一點(diǎn)，可靠系統(tǒng)的唯一指標(biāo)就是能得到的可信的分析結(jié)果。山東新澤儀器有限公司專業(yè)提供相關(guān)的氣體分析儀、環(huán)境監(jiān)測(cè)、VOCs監(jiān)測(cè)相關(guān)的取樣系統(tǒng)和分析儀產(chǎn)品。希望能為您服務(wù)！

     在線氣體分析儀表能否可靠運(yùn)行，大部分情況取決于氣體取樣系統(tǒng)是否完善。什么樣的氣體取樣系統(tǒng)才算是一個(gè)好的系統(tǒng)，怎樣才能設(shè)計(jì)一個(gè)好的氣體取樣系統(tǒng)。

1、氣體取樣系統(tǒng)簡(jiǎn)介
　　在線氣體分析儀是一個(gè)儀表，它無(wú)需操作員干預(yù)而自動(dòng)測(cè)量被分析物的化學(xué)組成或一些相應(yīng)的物理性質(zhì)或數(shù)量，在工藝操作中這個(gè)結(jié)果可作指示、記錄、報(bào)警或控制之用。
　　一個(gè)取樣系統(tǒng)是一些元件或設(shè)備的集合。它可完成從工藝過(guò)程取出足夠有代表性的樣品的功能。 處理好的樣品直接進(jìn)入在線氣體分析儀， 通過(guò)分析器后排出去。足夠有代表性是說(shuō)一部分樣品、塵、微粒和其它一些物質(zhì)將被排空與去掉，而不會(huì)影響氣體分析儀測(cè)量結(jié)果的有效性。取樣系統(tǒng)通常也包括校驗(yàn)和真實(shí)氣體分析儀的標(biāo)準(zhǔn)樣品的引入接口。取樣系統(tǒng)可由一個(gè)取樣點(diǎn)和探頭、導(dǎo)管或傳送管線、減壓或調(diào)壓、過(guò)濾器、閥件、流量計(jì)、蒸汽發(fā)生器、冷凝器、霧水過(guò)了器、壓力表或其它組件組成。
　　氣體分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要從氣體分析儀的應(yīng)用、選擇和測(cè)量的對(duì)象就開(kāi)始考慮。 這些決定了取樣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。取樣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)是從工藝中取得足夠有代表性的樣品和用最少的時(shí)間傳送到氣體分析儀器。用戶最需要的、最成功的系統(tǒng)應(yīng)該具有長(zhǎng)的維修間隔、少的日常維護(hù)、系統(tǒng)簡(jiǎn)單。只有在線氣體分析儀表測(cè)量出可信的結(jié)果，系統(tǒng)的性能才能得到證實(shí)。

2、有代表性的樣品
　　什么是足夠有代表性的取樣同測(cè)量的要求大有關(guān)系。在取樣點(diǎn)就去掉樣品中有問(wèn)題的組成是取樣系統(tǒng)中最常見(jiàn)的技術(shù)。但樣品已經(jīng)被改變。如果這些是在受控狀態(tài)下，由此帶來(lái)的樣品組分的濃度偏差就會(huì)與工藝成比例，并能與工藝濃度作合理的可信的關(guān)聯(lián)。這里就出現(xiàn)了‘有偏差的樣品或沒(méi)有偏差的樣品’的概念。如果工藝過(guò)程中的一些確定的組分更應(yīng)該是樣品中的一個(gè)組分而不是與工藝樣成一定比例，那么這種取樣方式就是有偏差的。 當(dāng)我們知道偏差的來(lái)源后，就可能設(shè)計(jì)一種方法將各組分全部取出來(lái)或者干脆允許偏差存在。如果兩個(gè)取樣系統(tǒng)設(shè)計(jì)都能取到有代表性的樣品且都是無(wú)偏差取樣，但往往其中一個(gè)結(jié)果的偏差會(huì)大于另外一個(gè)，那么偏差較小的方法是更有效的和更精確的。如果誤差都是在可以預(yù)見(jiàn)的范圍內(nèi)，誤差的范圍和結(jié)果的有效性就可以定下來(lái)了。
　　另外一個(gè)經(jīng)常遇到的問(wèn)題是我們要取的工藝樣品的可變性。通常較好的是當(dāng)工藝樣處于平衡和單相的狀態(tài)取樣。如果明知工藝中是多相、分層或易變的，那么就必須對(duì)測(cè)量可能得到的精度和經(jīng)濟(jì)性做出切實(shí)的評(píng)估。如果分析的結(jié)果沒(méi)有重復(fù)性和不能被證實(shí)或類似其它的疑問(wèn)，就要另外選擇采樣點(diǎn)或選用其它的分析方法。
 　　一個(gè)樣品具有代表性，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是任何不被檢測(cè)參數(shù)的變化都會(huì)在樣品中引起相應(yīng)等值的成比例或線性相關(guān)的變化。至關(guān)重要的是：取樣系統(tǒng)帶來(lái)的任何變化在整個(gè)測(cè)量范圍內(nèi)具有工藝上的一致性和并且是可重復(fù)的。

3、取樣點(diǎn)和取樣探頭的確定
　　在取樣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們要充分考慮我們到底要測(cè)量什么，測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)、重復(fù)性、響應(yīng)時(shí)間和想要的精度是多少？想要的臨界值是怎樣的，允許的偏差、誤差又是多少？ 以下的問(wèn)題是在設(shè)計(jì)中不可忽視：
    要充分考慮氣體分析儀的要求來(lái)決定取樣的形式和樣品需要處理的程度。所需樣品是氣體還是液體，溫度壓力和流量的要求是多少？ 樣品的返回（排出流出物）和其它的使用要求是什么？ 允許的最大顆粒物大小和是否存在腐蝕性或物質(zhì)的兼容性問(wèn)題？
     工藝條件、相態(tài)、流動(dòng)性、溫度壓力密度及組分怎樣？工藝條件是否穩(wěn)定，其最小、正常及最大值是在預(yù)期的范圍內(nèi)？是否存在不完全的反應(yīng)，是否在取樣前在預(yù)期的工藝條件下已經(jīng)完全反應(yīng)？工藝干凈嗎？ 它們是否會(huì)起反應(yīng)，是否有毒或具有危險(xiǎn)性？
 其它需要考慮的事情包括工藝管道的管壁效應(yīng)或組合管壁效應(yīng)、混合、分層、或易變化。    今天山東新澤儀器有限公司把本文說(shuō)明的重點(diǎn)放在樣品的取出。最好能采取最近的抽取和就地處理的方法， 但只是少數(shù)的場(chǎng)合能這樣做，而這些基本的原則則是普遍適用的。
 3.1　管道中的樣品狀態(tài)

　　如圖一所示，在兩種情況下管壁流速都比中心的速度要小。取樣探頭用來(lái)使取樣點(diǎn)遠(yuǎn)離管壁避免管壁效應(yīng)和低流速區(qū)域。如果可能最好在混合良好（紊流）的工藝流路上取樣。層流的工藝管會(huì)出現(xiàn)分層和引入較大的樣品密度的偏差。層流工藝取樣要在充分的混合以后或創(chuàng)造一個(gè)紊流取樣點(diǎn)。 除少數(shù)的情況外，取樣探頭插入深度應(yīng)在管道內(nèi)直徑的25%~30%處，或在平均密度分布的地方。

　　如有可能取樣時(shí)最好使用取樣探頭。下面先看一下兩種典型的取樣探頭。
3.2.1 典型的可移動(dòng)式取樣探頭
3.2.2 抽取、快速回路與過(guò)濾器的組合

3.2.3 取樣探頭的作用
　　無(wú)論在水平或垂直的工藝管道中，重力都是必須考慮的因素。在垂直的管道中向下流的樣品比較容易處理。而煙道、煙囪、焚化爐等樣品通常是向上流動(dòng)，設(shè)計(jì)時(shí)需要特別小心。應(yīng)該考慮到取樣時(shí)存在的紊流加上分層、低壓或負(fù)壓、高露點(diǎn)和含塵等因素。過(guò)濾、速度和露點(diǎn)溫度是極為苛刻的。通常探頭必須加熱到露點(diǎn)以上，并且抽取樣品后就地將固體顆粒過(guò)濾掉. 煙氣應(yīng)用時(shí)通常遇到的困難在于樣品溫度高、露點(diǎn)高、含塵多。
取樣探頭的作用主要體現(xiàn)在：
·樣品探頭用來(lái)使取樣點(diǎn)遠(yuǎn)離管壁，避免管壁效應(yīng)和速度較低的區(qū)域。
·取樣探頭在氣體樣品中減少減壓前的取樣量，在液體樣品中減少汽化前的取樣量。
·取樣探頭用來(lái)阻擋或去掉固體雜質(zhì)。
·取樣探頭用來(lái)選擇性地控制樣品流速。
3.3　斯托克斯定律在取樣中的應(yīng)用
3.3.1　斯脫克斯（Stokes）定律
　　斯脫克斯定律定義了重力場(chǎng)中粒子在流體中懸浮的情形。取樣系統(tǒng)的部件中有許多都使用了這個(gè)定律，從可變面積的轉(zhuǎn)子流量計(jì)到過(guò)濾器和取樣探頭。通過(guò)一定的設(shè)計(jì)斯脫克斯定律可為你所用，你如果忽視其存在就會(huì)找你麻煩。
　　最基本的，當(dāng)有懸浮顆粒的移動(dòng)流體速度變慢時(shí)，我們認(rèn)為重力將粒子加速向下掉并不再懸浮。 因?yàn)檫@個(gè)原因，液體管道經(jīng)常在第一個(gè)拐彎處堵塞。這是斯脫克斯定律在找你的麻煩。如果知道樣品中有顆粒存在，就有可能利用斯脫克斯定律通過(guò)減小速度的辦法使顆粒退出懸浮狀態(tài)。
　　這里我們是一個(gè)利用斯脫克斯定律為我所用的例子。下面的例子是一個(gè)在取樣點(diǎn)直接利用斯脫克斯定律阻止顆粒進(jìn)入樣氣的方法。
3.3.2 斯托克斯定律應(yīng)用實(shí)例:

　　如圖五所示：管中的流體速度V2小于工藝管道中的流體速度V1，重力使懸浮的顆粒往下掉入到工藝管道中。
3.4　取樣中的過(guò)濾方法
　　從樣氣中去掉顆粒還有其它的一些方法。使用過(guò)濾器是其中之一。一些過(guò)濾器綜合使用了斯托克斯定律和布朗寧運(yùn)動(dòng)（Brownian Motion）進(jìn)行緊湊（Impact）過(guò)濾，如伯森微纖維過(guò)濾器（Balston Microfiber）就是一個(gè)很好的例子。慣性過(guò)濾器如摩托管（Mott Metallurgica）和高分子（Perma Pure）快速旁路過(guò)濾器是另一實(shí)例。離心過(guò)濾器如旋風(fēng)分離器（Swirlklean ）組合使用了離心壓力和膜片過(guò)濾的原理。
　　如果必須向系統(tǒng)中引入沒(méi)有過(guò)濾過(guò)的樣品，流體的速度就要求很嚴(yán)格。顆粒物必須一直保持在懸浮狀態(tài)，直到它們被從樣品中去掉或返回到工藝中。圖六所示的高溫負(fù)壓抽取式煙道氧氣體分析儀是一個(gè)很好的例子。這里樣品保持在流動(dòng)狀態(tài)，顆粒通過(guò)快速回路吹回到工藝管道中，而樣品中速度較低的部分基本沒(méi)有顆粒，被對(duì)流（熱感應(yīng)thermally induced）作用輸送到測(cè)量室。這里我們也很好地利用了斯托克斯定律。

　　過(guò)濾，就是從想要的流路樣品中除掉顆粒物。但我們也需要對(duì)有效過(guò)濾的方法、工藝流路、氣體分析儀的精確需求和它的樣品系統(tǒng)有充分的了解。
　　分級(jí)過(guò)濾是液體流路中常用的方法?？焖倩芈愤^(guò)濾，通常是慣性過(guò)濾或離心過(guò)濾，用來(lái)從樣品中除掉主要的雜質(zhì)。第二級(jí)過(guò)濾是為滿足氣體分析儀的要求，在某些情況下在氣體分析儀前面使用第三級(jí)過(guò)濾作為保護(hù)性過(guò)濾。
4、氣體取樣的特點(diǎn)
　　干凈的氣體取樣
　　圖七是一種最簡(jiǎn)單的取樣設(shè)計(jì)。

　　請(qǐng)注意圖中一部分的樣品通過(guò)旁路排放以保證傳輸管線有足夠的速度和增加系統(tǒng)的響應(yīng)速度，減少滯后時(shí)間。 這里假定工藝壓力能滿足系統(tǒng)的需要。推薦使用過(guò)濾器，但這里并沒(méi)有畫(huà)出來(lái)。

氣體系統(tǒng)的重要特點(diǎn)：
· 氣體容易被壓縮
· 氣體流動(dòng)力阻力低
· 氣體溫度容易快速達(dá)到平衡
· 氣體密度因組成溫度壓力而不同
　　氣體的樣品系統(tǒng)設(shè)計(jì)成容量很小的系統(tǒng)，通常操作在較低的壓力下，從而減少所需要的樣品量，是為了：
·　保證系統(tǒng)的快速響應(yīng)
·　減少樣品的浪費(fèi)
·　防止冷凝
5、氣體取樣系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　　如圖八所示是一個(gè)典型的單流路氣體取樣系統(tǒng)，包括預(yù)處理減壓、快速旁路過(guò)濾、校驗(yàn)標(biāo)定和排放口。

　　在工藝管道壓力下減少樣品容量的途徑有用小直徑的輸送管、減少壓力和使用最短的管線、減少樣品預(yù)處理部件的尺寸和容量。這種盡量節(jié)省的設(shè)計(jì)還有如下的好處：
低的樣品壓力減少了部件局部的壓力，有利于減少冷凝的可能性。
●　組合的管壁效應(yīng)因表面接觸樣品量減少而得到減少。
●　樣品速度因大氣流速降低而增加。
●　過(guò)濾器負(fù)載因而減少。
●　滯后和響應(yīng)時(shí)間減少。
●　樣品排出量減少。
　　在高壓的工藝中，探頭與管的容量在減壓前非常嚴(yán)格。因膨脹而冷卻、減壓、（H2是一個(gè)特殊）將使樣品溫度降低導(dǎo)致蒸汽壓降低而產(chǎn)生冷凝問(wèn)題。如果出現(xiàn)這種情況，就要減壓時(shí)加熱和減壓前對(duì)樣品管進(jìn)行伴熱和保溫。
5.2　氣體取樣要考慮的問(wèn)題
　　氣體樣品輸送通常首先要考慮用專用氣體取樣管。選用氣體取樣管有利于選擇最合適的最小的內(nèi)徑、最小的表面積和比普通管道平滑的內(nèi)壁。通常氣體取樣內(nèi)壁比普通管平滑。用壓縮接頭連接的氣體取樣也會(huì)減少漏的可能性。

   聯(lián)合管道效應(yīng)
　　聯(lián)合管道效應(yīng)是一個(gè)總的說(shuō)法，包括對(duì)足夠有代表性樣品的多個(gè)限制現(xiàn)象。吸收和解吸是最常見(jiàn)的限制的現(xiàn)象。樣品的一些組分粘到管壁或從管壁釋放出來(lái)會(huì)帶來(lái)磁滯現(xiàn)象。如果壓力、溫度或樣品的速度改變，平衡就會(huì)被打破。這種影響還會(huì)因?yàn)橐恍悠方M分的反應(yīng)或極化而變得嚴(yán)重。酸性氣體和水蒸汽是很明顯的實(shí)例。樣品管材質(zhì)的選擇（選用更為惰性的材料）將有利于減少這種現(xiàn)象。增加輸送管/樣品的溫度和樣品的流速也有助于減少這種現(xiàn)象。這種現(xiàn)象的存在使保證系統(tǒng)的平衡變成非常困難的事情。

    泄漏如何處理
　　泄漏是一個(gè)必須消除的常見(jiàn)的問(wèn)題。不同的局部壓力是一個(gè)巨大的推動(dòng)力，并且要認(rèn)識(shí)到是差壓而不僅僅是系統(tǒng)壓力決定了泄漏的方向。這個(gè)問(wèn)題在作微量測(cè)量時(shí)越顯嚴(yán)重。微量的氧和低濃度的溫度測(cè)量是兩個(gè)常見(jiàn)的泄漏會(huì)導(dǎo)致極大測(cè)量誤差的例子。在這兩個(gè)場(chǎng)合，由出口向內(nèi)滲漏是一個(gè)問(wèn)題。所以要求測(cè)量室出口必須沒(méi)有背壓擴(kuò)散，或濕氣與氧氣從出口向內(nèi)倒流。必須使用最小的鏍紋管接頭，推薦使用壓縮（雙層壓環(huán)）接頭。最好使用焊接的接頭和整體性的VCO（SWAGELOK注冊(cè)商標(biāo)）接頭。

   水分如何處理
　　低于露點(diǎn)溫度時(shí)的冷凝是另外一個(gè)常見(jiàn)的問(wèn)題。在所有的情況下，取樣系統(tǒng)各部件的局部壓力必須小于它們的蒸汽壓以防止冷凝。在整個(gè)取樣系統(tǒng)中都要保持系統(tǒng)較低的壓力（低的局部壓力）和高的樣品溫度（增加蒸汽壓）以防止冷凝。在氣體的系統(tǒng)中樣品必須保持單相，也就是氣相。必須注意的是顆粒和離子化射線能減少露點(diǎn)（提高露點(diǎn)溫度）。溫度必須始終保持在安全的方向（不結(jié)露）并有10°C 以上的保險(xiǎn)區(qū)。

    壓力如何處理
　　壓力錯(cuò)誤 – 大多的氣體（蒸汽）測(cè)量是與局部壓力（基于容量的）有關(guān)，測(cè)量結(jié)果會(huì)受到局部壓力變化的影響。測(cè)量池的壓力必須保持穩(wěn)定，或采用壓力補(bǔ)償減少誤差。通常大氣壓力是最穩(wěn)定的參考?jí)毫?，而在某些情況下這些小的壓力感應(yīng)誤差對(duì)測(cè)量也影響很大，若誤差不允許的范圍內(nèi)就須作修正。正因?yàn)檫@個(gè)原因，調(diào)節(jié)閥、壓力調(diào)節(jié)器和流量控制器件通常放在所有的壓力傳感器的上游。而有毒、有害、危險(xiǎn)性的樣品是不能直接排放到大氣壓力的，這時(shí)必須使用樣品的回收或處理裝置。而系統(tǒng)成功的最重要的衡量標(biāo)準(zhǔn)是壓力控制穩(wěn)定。
　　死體積也就是說(shuō)沒(méi)有更新的體積：是取樣系統(tǒng)中樣品沒(méi)有流動(dòng)的體積。取樣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必須避免死體積的存在或?qū)⑵錅p到最小。死體積中的流動(dòng)樣品的平衡完全靠樣品的擴(kuò)散，這是個(gè)很慢的過(guò)程。所以它們會(huì)帶來(lái)樣品的滯后現(xiàn)象。

6、工藝過(guò)程的數(shù)據(jù)很重要
　　可靠的工藝數(shù)據(jù)是得到可靠設(shè)計(jì)的必須信息。因?yàn)闃悠奉A(yù)處理系統(tǒng)是連續(xù)運(yùn)行的，所以設(shè)計(jì)時(shí)一定要考慮到工藝樣品可能出現(xiàn)的異常情況。設(shè)計(jì)必須適應(yīng)很寬的工藝波動(dòng)范圍。至少需要三種情況的數(shù)據(jù)：最小、正常和最大工藝條件。裝置的開(kāi)停工期間，工藝條件會(huì)超過(guò)實(shí)際的設(shè)計(jì)范圍。如果在這種情況下，就必須切斷樣品預(yù)處理系統(tǒng)和工藝管道的連接。
　　如果同一工藝過(guò)程中樣品的沸點(diǎn)范圍特別寬，那么設(shè)計(jì)的要求就更高了。氣體取樣線中的冷凝液是一種污染物質(zhì)，在固有的樣品預(yù)處理系統(tǒng)運(yùn)行的情況下會(huì)給樣品帶來(lái)偏差和干擾。液體系統(tǒng)中起沸點(diǎn)溫度低不應(yīng)認(rèn)為是一種污染，但是在固有的樣品預(yù)處理系統(tǒng)運(yùn)行情況下會(huì)引起短期的偏差（分餾）和干擾。以上兩種情形最好都要避免。當(dāng)預(yù)計(jì)到有類似問(wèn)題的系統(tǒng)時(shí)，要進(jìn)行相平衡的計(jì)算。取樣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行都要作適當(dāng)?shù)奶幚硪员苊忸愃频膯?wèn)題。
7 、新澤分析技術(shù)總結(jié)
　　氣體分析儀的取樣系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)以經(jīng)濟(jì)的、滿足要求的解決方案為目標(biāo)。而系統(tǒng)的可靠性不僅要求分析結(jié)果值得信任，同時(shí)也不排斥低維護(hù)和容易理解。我們經(jīng)常會(huì)在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改變以消除不可靠的現(xiàn)象。這樣做常常為使系統(tǒng)可被用戶正確理解，但對(duì)改進(jìn)性能卻不是必要的。只有對(duì)系統(tǒng)的完全理解才能有正確的觀察和并采取正確的干預(yù)行動(dòng)而使性能得到改善。完成一個(gè)可靠的設(shè)計(jì)需要的概念并不困難，最簡(jiǎn)單的解決辦法就是給出最好的全面的性能。在尋求最可靠系統(tǒng)時(shí)，用戶條件和排放系統(tǒng)也是不可忽視的。安全和環(huán)保的考慮可能會(huì)增加系統(tǒng)的復(fù)雜性和費(fèi)用，但對(duì)一個(gè)完善的系統(tǒng)來(lái)講也是必須的。最后一點(diǎn)，可靠系統(tǒng)的唯一指標(biāo)就是能得到的可信的分析結(jié)果。山東新澤儀器有限公司專業(yè)提供相關(guān)的氣體分析儀、環(huán)境監(jiān)測(cè)、VOCs監(jiān)測(cè)相關(guān)的取樣系統(tǒng)和分析儀產(chǎn)品。希望能為您服務(wù)！