在线热导氢气分析仪
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摘要
在线热导氢气分析仪它本质上是将我们之前讨论的热导式氢气分析仪，集成为一个完整的、能够直接安装在生产流程上的自动化分析系统。
产品介绍
在线热导氢气分析仪它本质上是将我们之前讨论的热导式氢气分析仪，集成为一个完整的、能够直接安装在生产流程上的自动化分析系统。
一、核心定义与特点
在线热导氢气分析仪 是一种直接安装在工业流程管道或设备上，对气体中的氢气浓度进行不间断自动监测的仪器。
其核心测量原理不变，依然是基于混合气体的热导率随氢气浓度变化而变化的特性。但“在线”这个词赋予了它更多工程上的含义：
• 连续性：7x24小时不间断工作，实时输出数据。
• 自动化：自动完成采样、处理、分析、显示、报警和信号传输。
• 集成性：它是一个系统，而不仅仅是一个传感器。集成了样品处理、分析器、流路控制、电气单元等。
• 可靠性：针对工业恶劣环境设计，要求高可靠性和长期稳定性。
二、在线系统的关键组成部分
一个完整的在线热导氢分析仪通常由三大部分组成：
1. 样品处理系统（取样与预处理单元）
这是在线分析仪能否准确可靠工作的关键部分，很多时候仪器故障都源于样品处理不当。其任务是将待测气体从工艺管道中提取出来，并处理成符合分析器要求的“洁净、干燥、稳定”的样品。
• 采样探头：插入工艺管道，初步过滤大颗粒粉尘。
• 减压阀：将高压工艺气体减压到分析仪所需的安全、低压水平。
• 精细过滤器：去除微米级甚至更小的颗粒物，防止堵塞和污染分析池。
• 冷却/除湿装置（如涡旋管冷却器、帕尔贴冷凝器）：将高温气体冷却并凝结去除水蒸气，保持样品气体干燥。
• 流量计与稳流阀：确保进入分析池的气体流量恒定，这是获得准确热导测量的前提。
• 快速回路：通常大部分处理后的气体会返回工艺管道或放空，只有一小部分（旁路）进入分析器，以保证测量的及时性。
2. 分析器主机（传感与控制单元）
这是仪器的大脑和心脏。
• 热导池传感器：核心测量元件，通常是惠斯通电桥结构。
• 温控系统：保持热导池处于恒温状态，避免环境温度波动影响测量精度。
• 电路板：为传感器供电，处理电信号，进行温度补偿和计算。
• 人机界面：显示屏和按键，用于现场查看读数、设置参数。
3. 数据输出与连接单元
• 信号输出：将氢气浓度值转换为标准信号（如 4-20 mA）或通过数字通信（如 HART, Profibus, Modbus）传输到控制室（DCS/PLC）。
• 报警触点：当氢气纯度超过或低于设定限值时，触发继电器报警，用于联锁控制。
• 外壳：通常为防爆壳体，适用于有爆炸性危险的工业现场。
三、典型应用流程（以电厂氢冷发电机为例）
1. 采样：从发电机顶部的氢气取样点连续抽取少量气样。
2. 处理：气体经过减压、过滤、冷却除湿后，变得洁净、干燥、压力流量稳定。
3. 分析：处理后的气体流入分析主机的热导池。分析仪根据热导率变化计算出氢气纯度。
4. 显示与传输：纯度值在现场显示屏显示，同时4-20mA信号上传至电厂DCS系统。
5. 监控与报警：运行人员在控制室可实时监控纯度曲线。若纯度低于96%（报警值），分析仪会发出声光报警，提醒运行人员需要进行补排氢操作。
四、选型与维护要点
选型时需明确：
• 测量范围：如 0-100% H₂ 或 90-100% H₂。
• 工艺背景气体：是氢气/空气混合物，还是氢气/二氧化碳混合物，或是更复杂的气体？这直接影响校准。
• 工艺条件：气体压力、温度、含尘量、湿度等。
• 防爆与防护等级：根据安装区域的危险等级确定。
• 输出信号需求：需要什么类型的信号给控制系统？
日常维护重点：
1. 定期校准：使用标准气体（如98% H₂ + 2% N₂）进行零点校准和量程校准，建议周期为1-3个月。
2. 检查样品处理系统：定期更换过滤器滤芯，检查排水装置，确保流量稳定。
3. 保持系统密闭：防止空气漏入样品管路，造成测量误差。
在线热导氢气分析仪是一个为工业现场量身定制的完整解决方案。它成功地将经典的热导测量原理与复杂的工程应用相结合。其稳定性和可靠性不仅取决于分析器本身的性能，更在很大程度上依赖于样品处理系统的设计和维护水平。正确选型、安装和维护是保证其长期准确运行的关键。
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