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本国早正是世界上个别具有自己作主临蓐大型空

文章作者:必赢棋牌 上传时间:2020-05-07

摘要:随着我国科技水平和经济水平的提高,一些机械设备和仪器已经可以实现自主的生产、研发和制造,而在气体分析其仪器的研发、生产过程中,仪器的稳定性和可靠性一直是衡量仪器质量的关键因素,也是我国相关生产企业的主要问题,本文就对此进行了简要的分析,并结合问题出现的原因,提出了一些合理的改善意见。

介绍了微量气体分析系统的复杂性,分析了分析仪器在应用过程中的各种影响因素和干扰因素,具体阐述了分析仪器的校验和验证,最后指出合格的分析工程师要不断纳新、提高分析技术。 关键词:空分设备;气体分析;仪器;微量;影响因素;干扰因素中图分类号:TQll6.02 文献标识码:B近些年来,随着国内空分设备向大型化发展,为了适应大中型空分生产管理及质量管理的需要,与之配套引进的气体成分分析仪器的数量和种类越来越多。这些先进的气体分析仪器对空分生产管理及气体产品质量的提高起到了一定的促进作用。但是,由于一些历史上的原因,大多数从事分析仪器应用和管理的人员都是来自热工仪表、自动化工程及仪器制造专业和部门,他们没有从事过或较少接触和研究过气体分析仪器的选型和应用技术,因此一些企业对进口的仪器设备选型不当,仪器功能不能满足生产需要,在经济上造成浪费。另一方面,进口气体分析仪器作为一类高科技产品和高灵敏度、高精度的科技工具,往往由于对其使用要求认识不足及人员操作水平不高而应用不好,对空分生产及全面质量管理不能发挥应有的作用。以上这些问题在目前国内空分行业较普遍地存在,这一问题不妥善解决,则大中型空分的管理水平难以提高,空分设备安全、气体质量(尤其是高纯气体的质量)也难以有效地得到保障。1 气体分析仪器应用是一项专业技术 气体分析仪器(本文专指为微量气体分析用的仪器)是一种用来进行气体成分分析检验的工具,借助它能得到某些成分种类和含量的数据。但是,气体分析仪器不是一种简单的工具,它既不像流量计、压力表那样结构简单,也不像各种热工仪表那样易于操作使用。它是一类结构复杂、使用技术难度较大的工具,使用气体分析仪器是一项较复杂且不易掌握的专门技术。 一般地说,气体分析仪器应用本身是一门独特的技术工作,而且是一种具有研究性质的工作。但是,这一点是不为行外人所认知和理解的。目前为止,国内空分行业气体分析仪器应用的技术水平与石化行业及化工化肥行业相比,仍然停留在初级阶段,难以快速提高和发展,主要原因正在于此。2 气体分析仪器应用难点分析 关于气体分析仪器应用的难点,从以下几方面分析可以概略地了解一二。2.1 气体分析是实现一系列的化工过程 一台气体分析仪或一套气体分析系统相当于一套完整的化工工艺设备,因此,气体分析仪器系统工作过程就是在实现一系列的化工过程。若想通过气体分析得到准确数据,就必须了解这一系列化工过程中各阶段的情况及变化,认真研究并掌握其中的规律,只有这样才能达到准确测定的目的。应当指出,不仅在一台气体分析仪器内部具备一套化工工艺过程的同样情况和条件,而且,有时在仪器前级的样气预处理部分(含取样系统)也同样是一套化32212艺过程。如遇到较复杂、较特殊的工艺技术条件的话,那么样气预处理系统所体现的化工过程还是非常复杂的,相当于一个小化工厂的净化处理工艺过程。由此可见,气体分析的过程就是在了解并掌握整个化工过程系统条件的前提下,严格控制各种影响测定条件的因素,从而得到工艺及管理人员所需要的准确数据。2.2 应用过程中控制影响因素和排除干扰因素困难较大 在仪器应用的过程中,影响因素种类较多且变化较复杂,而要想有效地控制这些影响因素及排除干扰测定的因素则困难比较大。例如微量氧的测定,不但要严格控制系统材质和密封,而且系统的洁净等诸多因素也必须逐一解决好,否则,氧成分分析不会得到准确的测定结果。而对于气体中微量水含量的测定,除了考虑以上提到的各种影响因素外,还必须考虑到样气中的水在管道内的吸附平衡问题,而这一问题的妥善处理必须依靠反复试验,了解其变化情况和规律,掌握其中的操作技术,以便得到准确无误的结果。当然,使用气相色谱仪测定高纯气体中ppm—ppb级杂质成分含量要考虑和控制的影响因素就更加复杂了。2.3 微量气体成分分析的影响因素更复杂 气体成分在管道及设备中流动时发生的微观变化是复杂的、多变的。在常量气体成分分析时可以忽略的诸多影响因素,在微量气体成分分析时不仅不能忽略,反而必须认真对待,此时,这些因素已经成为影响微量气体成分分析正确结果的主要矛盾,必须逐一排除和解决才能使微量气体分析仪器工作顺利完成。这些影响因素主要包括以下几个方面:①取样管路内气体多次的反复混合;②管壁与气体成分的物理化学作用;③管路材质;④管路连接方式;⑤管路洁净程度。2.4 仪器和方法验证是获得准确数据的关键之一 仪器作为一种计量检测工具,在正常运行情况下,给出的数据绝大多数都是相对量值,测定数据是否准确及准确的程度(精度),仪器本身是无法提供的,也是无法证实的。必须依靠外围技术工作完成,这就是分析数据的验证工作。 (1)仪器线性关系的验证。首先,为确保仪器的正常运行,分析仪器作为计量仪器的一种,必须每年经过权威计量部门按照国家制订的规程进行检测,方能许可使用。同时,每年还需要用系列标准气体检查仪器在整个线性范围内的线性关系是否保持正常的状态。否则盲目相信分析仪器(即使是进口仪器)的完好程度肯定会使错误的数据导致生产管理及质量管理上的失误。 (2)误差分析。在分析仪器的应用过程中,对于每一次测定结果的数据,必须作出误差分析,以确定数据分析的真实性、可靠性和可信程度。一个合格的分析工作者是不会也不应该随随便便地把每次分析测定的结果上报或公布的。一般是在测定结果得出后,经过误差分析,在确定分析数据的误差总和小于规定的允许误差时,才将这一个(或一组)数据视为正确测定结果上报或公布。否则,不准确的数据会给生产管理者带来严重的不良后果。 (3)定量分析常用的仪器校正。气体分析仪作为一种定量分析仪器,在做定量分析前必须使用标准气进行校正(或标定)。标准气一般是从国家计量部门或合法工厂购买的,在特殊情况下,也可以自行配置(但要具有配置标准气的资格和能力以及相关的设备)。标准气保质期为一年,在使用标准气校正分析仪器时,还必须深入了解正常手续和使用规律。如果购买和使用不合乎要求的标准气,会导致分析数据的极大偏差。如果对标准气的使用要求不甚了解,也会因得不到准确数据结果,给空分生产带来麻烦。2.5 分析工程师要不断改进和提高分析检测技术 一个合格的分析工程师需要不断学习和研究分析仪器的新技术及仪器分析新技术,并及时将其应用到本职工作中,以达到不断改进和提高分析检测技术的目的。一个分析工程师不但要能够尽可能搞好现有设备的应用,而且还应当在对现今使用的仪器原理、结构及性能深入了解的基础上,随时吸收国外及国内先进分析技术,不断技术创新,进一步完善并提高现有仪器的检测水平,而不只是满足于简单操作。3 结束语 总之,微量气体分析是一项专门技术,也是门带有研究性质的工作,它决定着气体分析仪器应用效果和水平。微量气体分析技术又是一门实科学,必须经过大量的实验实践才能摸索出其中化的规律性,才能很好地掌握它,并圆满解决各具体的微量气体分析课题。这也是在20世纪6070年代开始研制高纯气体时,我国第一代气体析工作者的经验总结。他们几十年的气体分析实得出的这一结论应该引起后人的重视。我们希望分行业气体分析技术工作者能够在空分飞速发展新形势下,获得更快更大的发展。作者简介:张丙新(1938- ),男,高级工程师,1964年毕业于北京化工大学,曾工作于北京氧气厂,现为北京赛思瑞泰科技有限公司空分仪器配套部经理,著有《气体分析基础和方法》一书。

引言

1993年,我国召开了“大型空分设备国产化研讨会”,由机械工业部和行业协会联合组织开展,这一会议标志着我国在大型空分设备领域的发展具有了突破性进展,截止目前,我国已经是世界上少数具备自主生产大型空分设备能力的国家之一了,相关技术逐渐追赶上了先进国家的水平,但在设备的稳定性和可靠性上仍然存在一定的问题。

1解决分析仪器稳定性可靠性的途径

1.1努力提高对分析仪器稳定性可靠性重要意义的认识

在我国的仪器仪表行业发展过程中,分析仪器的稳定性和可靠性问题之一困扰着业内人士,并且在我国的仪器仪表行业十二五规划中,这也是最为重要的问题之一。

在相关的“发展规划”内容中有提到:我国国产仪器在性能和质量上与国外先进国家有着不小的差距,主要是在基础和核心技术上的研究工作不足,并且对外部环境对仪器的稳定性和可靠性所能造成的影响缺乏考虑,从而导致了在高端仪器的生产过程中可靠性和稳定性不够,市场竞争力明显不足。

在我国仪器制造行业中,大多企业对生产工作都有以下的误解:在自身生产的产品中,往往对质量没有严格的要求,只要能够满足市场的需求就可以了,并且,很少会对产品进行自主的研发和改进,并且在现有产品的质量上也得不到保证,尤其才传感技术领域,更是如此,再者,性能的表现也不够稳定;在传感器和整体分析仪的研发工作中,关注方向过于片面,往往只考虑了仪器的灵敏度而忽略了稳定性和可靠性;并且在一起研发工作中,仅仅将研发的方向放在了软件方面,而在硬件方面则缺乏足够的研究力度,这也是仪器稳定性可靠性问题出现的主要原因之一。

1.2影响分析仪器稳定性可靠性的主要因素

仪器存在不合理的设计内容或设计上的缺陷;

仪器内部的零部件缺乏严格的质量控制标准,从而无法完美实现仪器的功能;

在仪器的制造、维护和使用过程中存在不足。

1.3解决仪器稳定性可靠性问题的方向

改善仪器稳定性可靠性的根本在于对仪器的整体设计,也就是说在设计、材料选择、零部件加工、安装、性能调试、投入使用等一系列过程中,都应该制定严格的标准并准确无误的执行。

在生产过程中开展质量控制工作也是保证仪器可靠性和稳定性的主要工作,严格执行设计方案,对仪器各个环节的生产制造进行管理和监督,严格控制质量,从而实现仪器的可靠性和稳定性。

1.4关于问题

1.4.1气体分析系统的必要性

由于样品气体分析技术是极为复杂特殊的,因此在对进行实际的应用时,往往不能直接实现对、样品气体的分析,所以,在取样系统的设立在样品气体的分析过程中是必要的,在仪器完成对样品气体的分析后,通过加设取样装置、样气传输和处理以及控制、分析仪器、数据处理和传输等装置实现对数据的输出。真也是一个完整的气体分析系统应该具备的功能体系。在实际的气体分析过程中,分析操作功能的最终实现,仪器只是其中的一环,真正依靠的是完整的气体分析系统,而分析仪器所发挥的作用也是不可忽视的,其自身的稳定性和可靠性也影响着整个分析系统的稳定性和可靠性。

1.4.2气体分析系统稳定性可靠性的保证

为了保证仪器的稳定性和可靠性,尤其是在线分析仪器,主要从以下两个方面入手:

合理的设计和实施分析仪器以及气体分析系统。

对分析系统进行整体校准。在对微量气体的分析过程中,对分析系统的灵敏度和准确度要求极高,因此校准工作是必不可少的,这也对分析结果有着重要的影响。以空分在线分析仪器和环境监测系统为例,需要对环境中的微量气体进行检测和分析,对精准度要去很高,因此,校准工作需要每天进行,并且,针对分析系统的校准工作内个班都要进行一次。

必赢棋牌官网,1.4.3影响在线分析系统稳定性可靠性的主要因素

干扰

干扰主要分为三种形式:电器、电磁、背景非测量组分干扰。称之为干扰的因素,往往具备不确定性、随机性等特点。

仪器及系统被污染

在分析仪器的使用过程中,对其性能稳定性影响最大的因素就是系统气路和仪器内部由于系统的缺陷造成的污染问题,这种污染往往会造成仪器的零点和跨度发生飘移,严重的甚至会造成仪器出现严重的故障导致运行受阻。

系统设计存在的缺陷

分析仪器系统的设计是针对生产现场的特定工艺条件的需要做成的解决方案,要从取样点的压力、温度、气体成分、含水量、含尘量、环境的温度湿度、针对环境的防护、防爆要求等等,选择适合的仪器、材料、元器件等。但是,目前厂家的设计大多数仅仅考虑做定性处理,很少从定量上考虑,这就使得分析仪器系统在现场使用中出现很多问题,严重影响使用效果。

不适当的使用方法

1.在气体分析仪器实际的应用过程中,仪器系统不稳定通常也会由于相关人员没有掌握争取的操作方法所造成,这种现象是较为普遍的。举例来讲:仪器所处的外部环境温度、湿度以及大气压力等因素的变化都会对仪器产生一定的影响。尤其在针对微量气体进行分析时,这些因素所能产生的影响更是尤为显著,如果没有妥善的处理好仪器对这些因素的适应性,必定会对仪器的稳定性造成影响。2.经常对分析仪器及分析系统做气密性检查是非常必要的。系统的气密性不保证就谈不到仪器及系统的稳定性。3.分析仪器及分析系统必须要做定期校准,其中校准的方法和使用标准气的要求也是非常重要的。4.定期或适时更换或处理专用部件及耗材,如:过滤芯,吸附剂材料等。5.针对被污染的仪器内部气路系统,结合实际的需要进行净化处理。6.其它诸多影响因素。

2气体分析仪器稳定性可靠性问题结论

在分析仪器的技术指标中稳定性和可靠性是仪器的核心,这也是我国仪器生产所面临的重大难题,并且在很长一段时间没有得到解决。而想要真正的解决这一技术问题没必要的就是着重研究深层次的技术和管理方面的问题,并对仪器生产工作进行整体的全面的改进和创新。具体可从以下三个方面入手:传感器领域核心技术的研究;研究分析仪器和传感器之间存在的深层关系;合理设计和实施分析系统,不断加以完善。

我国分析仪器行业的问题具有多样化的特点,但最主要的问题包括以下两个方面:对仪器的最初设计所具有的可靠性;在制造过程中对零部件的质量控制工作。针对这两方面的问题,一些相关的大型企业结合自身的能力可以予以解决,并且相关的管理者也予一定的重视,但在实际的工作中,由于管理的疏忽往往不能对这些问题彻底根治。

而在我国的小企业中,往往不具备足够的能力以上两方面问题加以解决,并且内部设设计人员往往不具备丰富的工作经验,而我国大多数的微量气体分析仪器的生产都是有这样的小企业来完成的,因此,在仪器的最初设计上就存在很多的不合理设计和系统上的缺陷,再者,实际的仪器生产过程对零部件以及各个工序的质量控制工作不够完善,并且缺少监督和管理,从而也就造成了仪器在可靠性和稳定性上表现不足。

就我国气体分析仪器产业目前发展现状来看,面临的仍然一段不短的发展时期,其他相关行业的发展也会对其产生一定的影响和制约,而其也对其他相关工业产业的发展产生着一定的影响。因此,为了加快我国大型空分设备仪器行业的发展速度,必要的就是充分认识自身的不足,并积极对国外先进技术进行引进,并不断学习其中先进的经验应用到自身的研发工作中,从而实现我国气体分析仪器产品的技术水平和性能表现。只有这样,通过对未实现技术的不断摸索,不断学习先进国家的技术和经验,才能是我国的技术水平逐渐追赶上国际的先进水平。

结语

从上述分析可知,目前我国在大型空分设备仪器领域的发展已经取得了突破性的进步,能够实现部分仪器的自主生产,但大多处于中低端市场的应用水平,在高端仪器的生产方面,仪器的稳定性和可靠性难以保证,相比于先进国家的技术水平仍有明显的差距,因此,我国相关部门应加大研究力度,从而不依靠进口,实现对高端空分设备的自主研发和生产。

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