1 在線分析系統(tǒng)工程應(yīng)用的現(xiàn)狀

　　實現(xiàn)系統(tǒng)化的科學.1957年前后正式定名.1960年左右形成體系.是一門高度綜合性的管理工程技術(shù),涉及應(yīng)用數(shù)學(如化方法、概率論、網(wǎng)絡(luò)理論等)、基礎(chǔ)理論(如信息論、控制論、可靠性理論等)、系統(tǒng)技術(shù)(如系統(tǒng)模擬、通信系統(tǒng)等)以及經(jīng)濟學、管理學、社會學、心理學等各種學科.

　　系統(tǒng)工程的主要任務(wù)是根據(jù)總體協(xié)調(diào)的需要 ,把自然科學和社會科學中的基礎(chǔ)思想、理論、策略和方法等從橫的方面聯(lián)系起來,應(yīng)用現(xiàn)代數(shù)學和電子計算機等工具 ,對系統(tǒng)的構(gòu)成要素、組織結(jié)構(gòu)、信息交換和自動控制等功能進行分析研究,借以達到化設(shè)計,控制和管理的目標.

　　系統(tǒng)工程的基本方法是:系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計與系統(tǒng)的綜合評價(性能、費用和時間等).系統(tǒng)工程的應(yīng)用日趨廣泛 ,至20世紀70年代已發(fā)展成許多分支,如經(jīng)營管理系統(tǒng)工程、后勤系統(tǒng)工程、行政系統(tǒng)工程、科研系統(tǒng)工程、環(huán)境系統(tǒng)工程、軍事系統(tǒng)工程等.

　　系統(tǒng)工程的特點

　　(1)系統(tǒng)工程研究問題一般采用先決定整體框架,后進入詳細設(shè)計的程序,一般是先進行系統(tǒng)的邏輯思維過程總體設(shè)計,然后進行各子系統(tǒng)或具體問題的研究.

　　(2)系統(tǒng)工程方法是以系統(tǒng)整體功能為目標,通過對系統(tǒng)的綜合、系統(tǒng)分析構(gòu)造系統(tǒng)模型來調(diào)整改善系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),使之達到整體化.

　　(3)系統(tǒng)工程的研究強調(diào)系統(tǒng)與環(huán)境的融合,近期利益與長遠利益相結(jié)合,社會效益、生態(tài)效益與經(jīng)濟效益相結(jié)合.

　　(4)系統(tǒng)工程研究是以系統(tǒng)思想為指導,采取的理論和方法是綜合集成各學科、各領(lǐng)域的理論和方法.

　　(5)系統(tǒng)工程研究強調(diào)多學科協(xié)作,根據(jù)研究問題涉及到的學科和范圍,組成一個知識結(jié)構(gòu)合理的體系.

　　(6)各類系統(tǒng)問題均可以采用系統(tǒng)工程的方法來研究,系統(tǒng)工程方法具有廣泛的適用性.

　　(7)強調(diào)多方案設(shè)計與評價.

　　用定量和定性相結(jié)合的系統(tǒng)思想和方法處理大型復(fù)雜系統(tǒng)的問題,無論是系統(tǒng)的設(shè)計或組織建立,還是系統(tǒng)的經(jīng)營管理,都可以統(tǒng)一的看成是一類工程實踐,統(tǒng)稱為系統(tǒng)工程.

　　2 在線分析系統(tǒng)工程應(yīng)用故障的定義

　　本文討論的在線分析系統(tǒng)工程應(yīng)用故障決不是僅僅指系統(tǒng)或儀器損壞,可能停用報廢的狹義而經(jīng)典意義的故障,而是"廣義"的故障.

　　使在線分析系統(tǒng)的運行嚴重偏離正常的工程應(yīng)用狀態(tài),使在線分析系統(tǒng)的物質(zhì)成分量檢測輸出信號嚴重偏離正確檢測值的一切非常態(tài)或故障,定義為在線分析系統(tǒng)的工程應(yīng)用故障(以下簡稱故障).自然也包括在線分析系統(tǒng)或在線分析器損壞而停用甚至報廢的后果極為嚴重的故障.

　　3 在線分析系統(tǒng)工程應(yīng)用故障的分類技術(shù)分析

　　本文以在線分析系統(tǒng)工程應(yīng)用角度的廣闊視野,提高故障排除的效率和效果.

　　在線分析系統(tǒng)的工程應(yīng)用故障可大致分成如下十類,其后將分類陳述:

　　(1) 針對性設(shè)計失誤

　　(2) 技術(shù)轉(zhuǎn)移失效

　　(3) 環(huán)境適應(yīng)性太差

　　(4) 反應(yīng)速度太慢

　　(5) 樣氣流量下降或中斷

　　(6) 樣氣除塵失效

　　(7) 樣氣除濕失效

　　(8) 無檢測信號

　　(9) 分析值準確度低

　　(10) 安全性差

　　3.1 針對性設(shè)計失誤

　　在線分析系統(tǒng)的特點是針對樣氣條件、工程應(yīng)用要求及環(huán)境條件的針對性設(shè)計,這種針對性設(shè)計的主要根據(jù)是工程項目的技術(shù)協(xié)議(合同的有效附件),當然訂貨合同也是根據(jù),只是它遠不如技術(shù)協(xié)議準確和全面.

　　(1) 分析器的測量范圍不符合工程應(yīng)用要求,并進而導致檢測準確度嚴重降低;

　　(2) 分析器的選型和規(guī)格令設(shè)備的使用維護者不滿意;

　　(3) 在線分析系統(tǒng)不很適應(yīng)工程非常態(tài)的樣氣條件和環(huán)境條件.對"非常態(tài)"缺氣認識和交流非常有害.

　　加強工程用戶的內(nèi)部協(xié)調(diào),加強供需雙方訂貨前后的深入技術(shù)交流,一般可以避免此類故障的發(fā)生.

　　3.2 技術(shù)轉(zhuǎn)移失效

　　在線分析一旦進入工程應(yīng)用現(xiàn)場,系統(tǒng)針對性設(shè)計的產(chǎn)品技術(shù),安裝技術(shù),使用維護技術(shù),以及一般性的檢修技術(shù),都要準確無誤地轉(zhuǎn)移到工程用戶的操作人員手中.快速有效轉(zhuǎn)移的方式主要是系統(tǒng)的安裝使用說明書、系統(tǒng)安裝規(guī)范或指導文件、操作人員的針對性培訓以及供應(yīng)的備品備件等.

　　技術(shù)轉(zhuǎn)移失效的突出表現(xiàn)是用戶反映"不會用","不會維護".其嚴重后果是會引發(fā)不該發(fā)生的故障,甚至是系統(tǒng)停運或損壞.

　　(1) 安裝使用說明書的指導性差;

　　(2) 技術(shù)培訓不到位;

　　(3) 用戶的管理不規(guī)范.

　　3.3 環(huán)境適應(yīng)性太差

　　在線分析系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境是很難控制的,有時選一個合適的安裝位置都十分困難.

　　(1) 環(huán)境的極限溫度無論,都很容易引發(fā)系統(tǒng)的故障.溫度≥45℃時,40℃使用溫度的分析器肯定要癱瘓了,加空調(diào)器降溫是必要的.溫度≤+5℃是不允許的,分析器和某些樣氣處理部件也不能適應(yīng),控制室升溫≥10℃是非常必要.

　　(2) 系統(tǒng)的取樣點離分析機柜的距離越小越好,以<15米為宜.對提高系統(tǒng)的反應(yīng)速度有利.

　　(3) 控制室或分析機柜的安裝處要遠離大功率用電設(shè)備或強電磁場設(shè)備,避免發(fā)生電氣干擾和高頻電磁干擾.電氣干擾會造成分析儀器信號與上位DCS信號不一致,此時可加信號隔離器排除.高頻干擾信號會使系統(tǒng)的安全性能降低,甚至使質(zhì)量不高的分析器出現(xiàn)液晶顯示亂跳字或黑屏的故障.

　　電氣干擾和高頻電磁干擾一旦出現(xiàn),排除故障一般都比較困難.

　　3.4 反應(yīng)速度太慢

　　在線分析的適時顯示非常必要,安全監(jiān)控項目尤為重要.一般對系統(tǒng)總滯后時間(T10)的要求是<60s,有快速旁路流設(shè)計的系統(tǒng)和短距離傳輸樣氣的系統(tǒng)會遠小于60s .

　　(1) 樣氣傳輸管線太長(例如≥30米)、太粗(以φ6ⅹ1為宜)、內(nèi)壁太臟和粗糙;

　　(2) 樣氣處理部件過多,死體積過大;

　　(3) 樣氣流量過小(分析器流量盡可能選擇1L/min).

　　正壓力樣氣的分析系統(tǒng),在取樣點用減壓箱對高壓樣氣就地減壓至0.1MPa左右尤為重要.傳輸壓力越高,系統(tǒng)的反應(yīng)速度(總滯后時間)越慢.

　　3.5 樣氣流量下降或中斷

　　樣氣流量下降或中斷是樣氣處理系統(tǒng)的樣氣處理性能惡化或發(fā)生故障的直觀的顯示,也是系統(tǒng)每天維護中的重點觀察內(nèi)容.

　　(1) 取樣探頭過濾器、膜式過濾器積塵嚴重或發(fā)生堵塞;

　　(2) 氣路有積塵積液的堵塞,嚴重的是樣氣冷凝器因設(shè)定溫度過低所造成的冷凝水結(jié)冰發(fā)生的堵塞故障;

　　(3) 氣路泄露嚴重也會使樣氣流量嚴重下降.如果是工藝樣氣源流的壓力過低,則是系統(tǒng)的適應(yīng)性問題,必要時需要適當改變樣氣處理系統(tǒng)(例如增加抽氣泵)才能排除.

　　3.6 樣氣除塵失效

　　樣氣除塵是樣氣處理系統(tǒng)為困難的任務(wù)之一,分析器的苛刻要求是<0.3um,

　　<10ug/m3.隨技術(shù)的發(fā)展,系統(tǒng)設(shè)計的進步,應(yīng)該說樣氣除塵已經(jīng)是項很成熟的技術(shù).

　　樣氣除塵有三個技術(shù)環(huán)節(jié):

　　(1) 取樣探頭的加熱反吹過濾技術(shù),所用的高效過濾元件已能過濾0.3um粉塵99%,過濾元件上不斷聚集的灰塵,借助PLC控制電磁閥組實現(xiàn)的0.6MPa壓力下的加熱反吹掃,完全可以實現(xiàn)免維護、高可靠性的防堵塞連續(xù)取樣.

　　(2) 后級膜式過濾器的失效,除了過濾膜嚴重污染或積塵需要更換以外,因氣流阻力增大或膜片破損而造成的故障,值得警惕.具有疏水特性的過濾膜片能有效適應(yīng)偶然的"逃液"和樣氣中的液霧.

　　(3) 正壓型的在線分析系統(tǒng),仍然需要設(shè)置某種原理的前級過濾器,如為1um 99%的過濾器和液霧捕集器.粉塵,液滴過濾器和液霧捕集器的合二為一的組合式設(shè)計是理想的,重慶凌卡分析儀器有限公司有這種產(chǎn)品.

　　所有的過濾器,除非過濾元件和過濾膜片具有疏水特性,都會因樣氣含水或液霧嚴重而容易發(fā)生堵塞或破損失效,樣氣處理系統(tǒng)的針對性設(shè)計應(yīng)能預(yù)防這種潛在的故障.

　　3.7 樣氣除濕失效

　　樣氣處理系統(tǒng)的除濕(含除水),也是樣氣處理系統(tǒng)為困難的任務(wù),至今仍有很大的優(yōu)化提高的技術(shù)空間.

　　(1) 樣氣除水采用氣水分離器,排放冷凝水經(jīng)典和可靠的手段是采用蠕動泵.但是蠕動泵排水故障(如排水管粘連),會造成冷凝水進入后級流量計的嚴重故障.

　　(2) 降低樣氣的濕度,即除濕,要采用某種原理的樣氣冷凝器.為經(jīng)典和有效的是壓縮機式樣氣冷凝器,雙路更好.渦流式樣氣冷凝器的優(yōu)點是本安防爆,但樣氣溫度只能降低25℃以內(nèi).半導體制冷的樣氣冷凝器的優(yōu)點是成本低,樣氣入口溫度也只能達到60℃左右.

　　(3) 使用樣氣冷凝器的問題是出口樣氣的設(shè)定溫度不能太低,一般以+4℃左右為宜,如果設(shè)定<+2℃,極有可能產(chǎn)生局部結(jié)冰堵塞,進而冷凝水向后灌入分析器,造成更為嚴重的后果.

　　以上所述樣氣冷凝器處理后出口樣氣的溫度都在+4℃,達不到0℃的極限.因為樣氣壓力等條件的影響,此時樣氣的露點并不是+4℃,而是可能高得多,造成其后出現(xiàn)液態(tài)水的嚴重故障.

　　3.8 無檢測信號

　　在線分析系統(tǒng)讓人不能接受的故障是分析器無顯示值,即無輸出信號.

　　(1) 樣氣中斷,樣氣流量無顯示.主要是樣氣處理系統(tǒng)因堵塞或抽氣泵損壞等嚴重故障引起,應(yīng)針對性檢查和排除.樣氣帶有液態(tài)水也很容易造成抽氣泵損壞.

　　(2) 系統(tǒng)或分析器的電器連接存在錯誤,特別是輸出信號開路,應(yīng)認真檢查確認無誤.

　　(3) 分析器故障;如接收器等部件損壞.儀器保險絲熔斷保護也不要疏忽.

　　3.9 分析值準確度低

　　工程上使用在線分析器和在線分析系統(tǒng)的本質(zhì)目的或終目的,是準確、可靠、適時地在線檢測,為工業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)工藝過程優(yōu)化控制提供物質(zhì)成分量的準確信息.

　　分析值是否準確,只有正確使用合格的標準氣,對分析器的零點和量程進行嚴密的校準,才能予以確認.

　　分析值不準確的原因在"在線分析系統(tǒng)廣義抗干擾研究"【1】論文中已有全面深入的論述,大至可分為以下幾類;

　　(1) 分析器方面:儀器原理及其量程選型不當,干擾組分的干擾誤差過大等.

　　(2) 樣氣處理系統(tǒng)方面:工藝樣氣在取樣、樣氣傳輸和樣氣處理全過程中,發(fā)生的各種細微的變化和影響.如煙氣脫硫(CEMS)系統(tǒng)的樣氣冷凝器是樣氣處理系統(tǒng)必不可少的樣氣處理部件,SO2會從冷凝水中流失3-5%,也就是在這一技術(shù)環(huán)節(jié),分析值的準確度下降了 3-5% .

　　(3) 應(yīng)用環(huán)境方面:主要是電氣干擾和射頻電磁干擾,如前所述.質(zhì)量不高的分析器,旁邊有人打手機,都會使儀器的顯示亂"跳字".

　　此方面的影響因素很多,涉及多方面的原理和許多微妙的因素,只能具體問題具體分析,工程應(yīng)用的經(jīng)驗起著決定性的作用.

　　3.10 安全性差

　　在線分析系統(tǒng)的安全應(yīng)用所涉及的技術(shù)問題很多,而且性很強,可簡單歸納如下:

　　(1) 分析器和在線分析器的電氣安全指標是合格的,但因運輸、貯存、安裝等方面,因濕度高等原因,會使原有的電氣安全性能下降.

　　(2) 有一定防爆要求的在線分析系統(tǒng)和規(guī)范設(shè)計的在線分析系統(tǒng),在現(xiàn)場安裝或重新組裝的過程中,由于安裝疏忽或檢查確認不到位等原因,使原設(shè)計的防爆功能下降.

　　(3) 完成安裝并運行的系統(tǒng),冷凝水和尾氣排放不符合要求,不暢通或未排到安全、不致造成污染的地方.

　　(4) 樣氣處理系統(tǒng)的泄漏是不允許的,是很大的安全隱患和故障源.

　　4 在線分析系統(tǒng)工程應(yīng)用故障的排除

　　在線分析系統(tǒng)是大型、精密的成套設(shè)備,應(yīng)該追求100%的工程應(yīng)用成功率.所以對其工程應(yīng)用故障進行全面深入的技術(shù)分析,有很重要的現(xiàn)實意義,對其故障的排除也有一定的指導意義.

　　對在線分析系統(tǒng)工程應(yīng)用故障的排除提出如下意見:

　　4.1 加強廠的全過程技術(shù)服務(wù)

　　廠有針對性,規(guī)范的化設(shè)計,這是分析系統(tǒng)成功應(yīng)用的保證.也應(yīng)要求系統(tǒng)的安裝使用說明書、技術(shù)培訓、備品備件供應(yīng)等,能有效保障該產(chǎn)品的設(shè)計技術(shù)、應(yīng)用維護技術(shù)、一般性的檢修技術(shù),能被工程用戶的操作人員全面理解、掌握和熟練運用.

　　4.2 以技術(shù)知識為指導

　　在線分析工程技術(shù)是門很特殊的新,要檢修其工程應(yīng)用故障,沒有較好的技術(shù)知識和相當?shù)睦碚撝R是很難想象的.所以,進一步的學習和技術(shù)交流就顯得必要了.

　　4.3 經(jīng)驗主義地解決現(xiàn)實問題

　　在線分析系統(tǒng)的化應(yīng)用也有24年艱辛歷程,畢竟已經(jīng)積累了比較豐富的工程應(yīng)用經(jīng)驗,這在系統(tǒng)的使用維護與檢修中肯定用得著.某種故障的排除或降低其不利影響,即使我們不知道為什么,但我們知道怎樣按程序如何做,也肯定能取得好的效果.

　　4.4 對生產(chǎn)工藝條件和現(xiàn)場條件的當前狀態(tài)多做深入分析研究

　　應(yīng)十分清醒的認識到,工業(yè)生產(chǎn)的生產(chǎn)工藝條件是動態(tài)變化的,當然十分穩(wěn)定的也有.變化的原因是產(chǎn)品的調(diào)整或生產(chǎn)工藝的改進,此時還固執(zhí)地認為分析值與原來有差別,和大的變化,就是分析系統(tǒng)有故障,顯然是誤會或誤解.生產(chǎn)工藝也可能發(fā)生意外的不希望的擾動或失常,造成樣氣條件巨大變化,難免發(fā)生這種潛在的故障,也應(yīng)該引起我們高度關(guān)注.

　　4.5 注重細節(jié),關(guān)注過程

　　在線分析行業(yè)的在線分析系統(tǒng)工程應(yīng)用, "細節(jié)決定成敗"的觀念很流行,也的確如此.難的是任何時間、任何技術(shù)環(huán)節(jié),我們關(guān)注細節(jié)都嚴密周到,沒有任何疏忽和漏洞.

　　在線分析系統(tǒng)的工程應(yīng)用,只有控制住了全過程,才能把握住所有細節(jié).

　　所以,我們的忠告和建議是:

　　有效控制全過程,把握住所有細節(jié),把故障消除在發(fā)生之前,全力爭取在線分析系統(tǒng)工程應(yīng)用的完全成功.