水泥厂气体分析仪的应用故障处理

杨 诚，李 欢（苏州中材建设有限公司，江苏 昆山 215300）

0 前言

环境污染问题愈来被人们所重视，降低成本、提高生产质量也一直是企业发展的关键因素，测量烟囱烟气含量的气体分析仪能为生产提供更为准确的判断，得到广泛应用。其在水泥生产行业中的作用是对窑尾烟室或分解炉中的氧气、一氧化碳、氮化物以及二氧化硫的含量进行实时监测，以保证回转窑中的水泥正常煅烧。一旦气体分析仪发生故障，将导致人们无法对分解室中的各种气体含量进行精准把控，导致对窑中水泥煅烧情况无法完全把握，对水泥熟料的煅烧具有一定的影响。本单位使用的气体分析仪系统大多都是采用西门子ULTRAMAT23型气体分析系统，本文结合现场使用经验谈一谈气体分析仪在水泥厂应用中的故障处理。

1 气体分析仪系统介绍

1.1 系统的组成

气体分析仪系统主要由取样探头、取样管线、过滤器、制冷器、气体分析器组成（系统组成见图1），其中气体分析器的作用主要是对采样到的气体进行浓度分析，它是整部柜子的核心，其它部件都是为了保证气体分析器能够长期稳定、可靠运行而存在的。本系统采用的是多组份气体分析器，它是智能化仪表，具有良好的可操作性和稳定性。

1.2 工作原理

分析仪系统是用于粉尘含量较高的工艺气体中的CO，NO，SO2，O2等气体成分连续监测的分析仪器系统，具有制冷、除水、除尘、自动吹扫、校准等多种功能。它能够为各工艺点的正常、安全运行提供可靠的数据，或参与实时控制连锁。待测样气通过取样装置取出，通过过滤器除水、除尘后，大部分气体被旁路放空，小部分气体通过压缩机、制冷器二次除水，再经过保护过滤器二次除尘后，送至分析仪器中进行各气体成分含量分析，分析结果最终将以4～200mA的电流信号送至中央控制室。

1.3 测量原理

对于CO，NO，SO2气体的测量采用的是光谱测量法，这种方法是以对非分散性红外线光谱的吸收为基础的，测量相关波段红外线的衰减幅度即可测量相关气体的浓度。

O2含量的测量原理是依据氧气在阴极与电解液的分界面处被转换成电流，所产生的电流大小与氧气的含量成正比，因此测量出氧气的含量。

图1 气体分析仪的系统组成

2 设备常见故障处理

2.1 气体含量测量不准确问题

我厂设备运行投产过一段时间后，调试组工作人员反映气体分析仪反馈到中控室画面上的气体含量测量值与管道实际值不符。实地检查首先看到气体分析仪面板上显示的数值与中控室数据一致，因此判定设备的信号反馈传输没有问题。随后进一步观察设备，认为可能是烟道负压大而流量取样泵功率过低，导致设备无法对烟道气体进行正常采集。取样流量泵的功能主要是调节取样流量的大小，而此时流量小球显示的取样流量值为1.1L/min，说明此时设备采样正常与取样泵功率大小无关。为进一步证实理论分析的正确性进行了实际的现场操作，在操作面板中找到5.9.4.1参数代码进行取样流量泵的功率调节，面板显示见图2。再通过用按键“→”或“↑”来增加泵流量，用“ENTER”按键保存设定好的流量值。将取样泵流量调大之后按下“Cal”键进行自动校准，调节取样流量小球使流量值在1～1.2L/min之间，设备自动校准过后发现测量值与调节前相比并没有发生改变，因此排除了流量泵问题。

接下来查看设备是否是因为气路发生泄漏从而导致了测量值不准确的问题。首先检查取样探头处是否漏气，将压缩空气电磁阀至取样探头的连接管处弯折堵住，过一段时间后观察分析仪面板上的测量值并未发生改变，因此排除了因电磁阀故障而导致气路泄漏。取样探头箱见图3。将取样探头与取样管连接处拧下并用手堵住，过一段时间发现流量小球无法完全降至底部，因此判断气路发生泄漏。其次将分析器设备后面的采样进气口处气管拧开并堵住，一段时间后发现流量小球降至最低，此时说明设备采样密封性完好。分析器采样进口见图4。

图2 取样泵流量调节面板显示

图3 取样探头箱

图4 分析器采样入口

接着拧下冷凝器上端口处的气管“OUT1”并将其堵住，发现流量小球并未完全降至底部，说明此处应有漏气发生。接下来将要拧下气管“OUT2”时发现此处已发生明显松动，因此判定“OUT1”和“OUT2”气管处都可能发生漏气。将气管“OUT1”、“OUT2”拧下并用生料带将气管口处缠紧，拧紧（注意气管不能超过螺帽盖顶）后取下采样探头处的采样管并堵住，一段时间后发现流量小球完全降至底部，说明此时气路密封性良好。之后按下分析仪上的“Cal”按键，自动校准后面板上显示的测量值已回到正常状态，符合烟道内的实际气体含量值。

2.2 氧气传感器损坏问题的处理

随着设备使用年限的增长，氧气传感器经常会出现老化问题，因此在其操作过程中，测量元件的电压会下降。当其电压降至6 mV时，测量元件就不会再产生准确的信息，此时就应该将其替换掉。氧气传感器位置如图5所示。

调节面板找到参数代码5.7.1.4查看氧气传感器状态，如图6所示。参数Reading显示的是当前氧气传感器元件的电压值，当电压低于6 mV时要进行元件更换，若电压值低于5 mV则设备会进行报警。在更换氧气传感器时一定要小心不能将其外壳损坏，因为传感器内部醋酸会将无防护的皮肤损伤。

图5 氧气传感器位置

图6 氧气传感器状态参数

首先旋下分析仪前面盖子上的两颗螺丝并拆下盖子，其次旋转拆下传感器的连接插头，最后小心拆下传感器和垫圈。换上新的传感器和垫圈并将其拧紧，最后连接好传感器插头。更换完毕后首先要输入传感器的安装日期，在面板上调到参数代码5.8.2.1并将日期输入，之后系统会自动进行安装日期校准。其次调到参数代码5.8.2.2进行传感器的零点标定，使用大气标定时按下ENTER键即可进行自我标定，其测量值会显示在第二行中，若此时测量偏差值不大于1%，则该值可作为新零点使用。

3 结语

气体分析仪在水泥生产中有着至关重要的作用，在设备的长期运行以后，设备经常会出现样气的测量值与实际值不符及仪器元件损坏情况，因此在现场解决问题时需要按问题出现的可能性由大及小进行逐一排查。同时水泥厂烟道内含有较多的烟尘，经常会将设备气路堵塞，因此定期进行设备的清理、维护才能保证气体分析仪设备的长期稳定运行，从而保证水泥熟料生产质量的可靠性。