大气自动监测站运行中的常见故障及解决方法

2014-04-03陈曦

环境与生活 2014年6期

关键词：监测数据分析仪仪器

陈曦

（上海市宝山区环境监测站，上海 200000）

引言

在实际工作中，空气自动监测系统的运行维护工作可分为三类：预防性维护、定期例行维护和排除故障。采用科学、合理和成功的维护方法和技术对空气自动监测系统进行维护，可以有力地保证监测系统的正常运行，提高监测数据的可靠性和延长监测仪器使用寿命。

1 数据采集系统

1.1 数据采集系统故障种类和原因

数据采集系统是整个自动监测系统的灵魂，是对外数据的门户，因为其每天担负着监测仪器分析数据的采集、存储和传输至中心站的工作，数据采集系统运行的好坏，直接影响到当天数据是否缺损，也中断了中心平台和该子站的一切监控与联系，所以当某一时段突然在中心平台查看不到该子站的数据时，除了子站停电或者中心平台本生的软件问题外，无外乎都是由数据采集系统故障引起的，一般产生该状况的原因主要有以下两种：第一，死机现象：数据采集系统因硬件或者软件故障产生。第二，通讯系统故障：由于路由器工作不稳定或电话线物理损坏而产生的。

1.2 日常巡检主要内容

所以在日常的巡检过程中，我们进子站的首要任务就是检查数据采集仪是否正常进行工作，主要内容有以下几点。

（1）点击鼠标使用系统查看是否存在延时，系统反应是否缓慢，如果存在，一般是由于硬盘数据过多冗余所导致，需清理硬盘，把数据拷贝到空闲磁盘下，重启系统，一般故障即可解除。

（2）查看数采仪所采集的数据与仪器显示的数据是否一致，如果不一致，需进入数据采集仪系统维护菜单，查看通道设置是否正确，重新调整电压输出数值，这种情况一般出现在还在使用8816、8832等模拟量输出的数据采集仪上，因为模拟量电压输出通过一段时间的运行会出现正漂或者负漂的现象，对于向使用数字量输出的数据采集仪一般不存在此种情况。

（3）触摸路由器外壳，查看是否有过热现象，若有，则关闭路由器，待其冷却，重启使用，接听电话确认电话线路是否正常，条件允许的情况下可在系统中安装定时重启路由器软件，避免因路由器的原因所造成的通讯线路故障。

2 SO2、NOx、CO、O3分析仪

现上海地区地面自动监测站多采用API系列和TE系列的监测分析仪，这两类仪器的工作原理基本一致，均是通过样品气的采集，气体进入光室，在一定的波长范围内，产生相应的光强，将光信号调制成代表光束强度的电压信号，从而得出相应的监测数值，因为是光学仪器，所以在平常的运行和维护保养上，对运维者提出了更高的要求，以下在实际使用过程中针对API分析仪出现的问题和解决方法。

2.1 监测数值偏大或偏小

监测数值的偏大和偏小和仪器的零点和跨度是密不可分的，可通过零跨校准来检查，当发现零跨校准也不在所要求的范围内，并相差很大一段距离时，这一般都是由于以下几种情况所造成的。

（1）连续的监测造成光室中滤光片的污染。这种情况一般，出现在SO2，NOx分析仪上，因为此两种仪器在24小时连续监测过程中，光室内的滤光片会随着时间的推移遭到污染，一层硝酸盐类物质会覆盖在滤光片的表面，造成紫外光强无法完全穿透进入光室，从而造成监测数据的零点偏大，所以我们有的时候能看到在下雨天，有的监测点位为何SO2的监测数值比别的点位相对较高，就是此情况所造成的零点偏大，从而影响实际监测数值的偏高，对于这种情况，一般就是在平时巡检维护的过程中，定期对SO2、NOx分析仪光路进行维护，清洗并更换老化滤光片，重新校准仪器，使仪器恢复正常。

（2）SO2紫外灯（Uv Lamp）灯压低、O3灯检测信号偏低。SO2紫外灯有一个灯的检测范围，SO2允许范围在2000MV-4000MV内都可以使用，但是在实际的应用过程中，当SO2灯压低于2200MV时，SO2分析仪的监测值会明显小于在3000MV左右的数值，这是由于当灯压跌到一定程度时，同时会带来SO2跨度的降低，此时，当校准SO2跨度，会发现跟本达不到所以规定指标的跨度范围（如要求标点是450PPB，通常这种情况只能走到370左右），从而造成对日常监测数据的不正确，这种情况一般是由于SO2灯使用时间过长，灯衰减所致，通常可以相应的调节紫外灯的位置，或者通过调节紫外检测器的电位器，达到提高紫外灯的灯压（一般调节到3500即可），从而提高检测信号，再通过跨度的校准，达到数值的正常。

O3灯同样有个检测范围，允许在2500MV到4800MV之内，当灯检测信号在2500至2600这个区间时，O3仪器在校准跨度时也会出现达不到跨度所要求的范围内，当小于2500MV，O3分析仪便不再显示数据，故在平时的巡检过程中当发现O3灯信号处于2500这个临界点时，及时转动O3灯的位置，观察O3MEAS的变化情况，至3000左右，等其稳定，在进行校准。此外，O3分析仪的剔除器的老化同样会引起O3分析仪监测数值偏低，这种情况较先前的O3灯信号偏低更为明显，跨度校准也比实际所要求的跨度相差更大，所以当出现这种情况，应及时更换剔除器。

（3）分析仪内置泵抽力不够或管路漏气。当监测数据在相当长的一段时间内出现持续的偏低或者变化相对较小的情况，一般都是由于分析仪采样泵的抽力不足所造成的，拿NOx分析仪为例，NOx分析仪正常的反应室压力（RECL PRESS）在＜10 in-Hg-A时均可使用，所以当压力＞10 in-Hg-A甚至更高时，相对应的NOx分析仪监测数据会相比偏低。此时，应及时更换内置泵膜，同时检测负压是否在规定的范围内（小于-20PSI即可），并同时做好仪器的校准工作。

管路漏气也是长期数字偏低，变化不大的主要原因之一，通常检查仪器内管路是否漏气需同时用流量计辅助来检查。可以先用手按住进气口，同时查看仪器显示流量是否归零或者小于10CC/M，来查看仪器是内部管路漏气还是仪器以外的采样系统漏气，如流量未归零或还保持在一定量的数值范围上，可确准是仪器内部管路存在漏气的情况。此时应配合流量计，查看仪器结构线路图，逐步仪器管路进行排漏检查。

此外，定期半年更换零气发生器内的活性碳和氧化剂，能确保仪器零点准确有效。

2.2 监测数值变化过大

日常监测过程中，有时会出现一小时数值处于一个低浓度范围，下一小时便达到了一个相对的高点，循环往复，小时数据呈锯齿状态，这一般是由仪器的硬件故障所造成的，主要分以下几种情况。

（1）紫外检测器故障。这种情况多发生在SO2分析仪和O3分析仪上，因紫外检测器对光信号处于检测不稳定状态，故对检测的读数做出持续的波动，这一般是固件使用年限长，老化所造成的遇到这种情况，应立即更换新的紫外检测器。

（2）光室漏光。此种情况主要发生在SO2分析仪和NOx分析仪上，一般多为上次维修过后光室未完全安装好所致，因可见光透进光室，造成散射光（STR LGT读数）太高、PMT暗电压读数太高（DRK PMT读数）、紫外灯暗电流太高（DRK LMP读数），并在气路切换时造成光路波动，从而产生忽高忽低的数值；故应立即重新安装光室，并做好检光测试。

（3）光电倍增管故障。光电倍增管的主要功能是将仪器的光信号转换成电信号的一个重要元件，故当光电倍增管因使用期限过长而老化时，会使转换成的电信号产生波动，从而造成PMT读数不稳定，影响仪器数值的监测。此外，在巡检过程中如发现PMT暗电压读数太高（DRK PMT读数）的情况，或者仪器SLOPE（斜率）因每次校正而造成明显偏高，均可能是光电倍增管老化，需及时更换。

2.3 监测数值存在明显异常

当中心平台出现明显异常的数值时，如一台分析仪持续数小时出现一个较大的负值或者一个正值并无变化时，即可诊断现场仪器出现了故障，以下例举了部分仪器产生异常数据及故障原因。

（1）SO2分析仪持续出现较高的数值主要由以下两个原因：第一，SO2采样电磁阀堵塞，采样流量报警，造成数值长时间偏高，应立即清洗电磁阀；第二，SO2制冷单元故障，制冷片无法将光室温度保持在正常工作所要求的范围内（7℃ ± 2℃），造成仪器数值偏高，应及时更换制冷片。

（2）CO分析仪出现极高负值的原因。CO红外光源报警，红外光源损坏，需立限更换红外光源。

（3）O3分析仪持续出现负值的原因。冷凝水进入吸收管，造成监测数据干扰，应立即关闭仪器，重新清洗并安装吸收管，并做泄漏检查（此故障常见于夏天）。

3 PM10、PM2.5颗粒物分析仪

上海地区的自动监测站多安装的是1405系列大气颗粒物监测仪，是名副其实的重量法仪器，其主要原理是将室外空气（加热后）抽入机内，并以恒定速度通过一张滤膜，持续称量滤膜的质量并通过一定的计算公式实时测量质量浓度。此外，新型的PM2.5 FDMS监测仪还增加了对挥发性、半挥发性有机物进行计算的补偿系统，更加贴近了实际的监测数据。以下是在实际运行过程中遇到的问题及解决方法。