怎样设计可靠的在线分析仪表取样系统

　　1　前　言

　　在线分析仪是一个仪表,它无需操作员干预而自动测量被分析物的化学组成或一些相应的物理性质或数量,在工艺操作中这个结果可作指示、记录、报警或控制之用。

　　一个取样系统是一些元件或设备的集合。它可完成从工艺过程取出足够有代表性的样品的功能。处理好的样品直接进入在线分析仪,通过分析器后排出去。足够有代表性是说一部分样品、尘、微粒和其它一些物质将被排空与去掉,而不会影响分析仪测量结果的有效性。取样系统通常也包括校验和证实分析仪的标准样品的引入接口。取样系统可由一个取样点和探头、导管或传送管线、减压或调压、过滤器、阀件、流量计、汽发器、冷凝器、捕集器、压力表或其它组件组成。分析系统的设计要从分析仪的应用、选择和测量的对象就开始考虑。这些决定了取样系统的设计标准。取样系统设计的主要目标是从工艺中取得足够有代表性的样品和用最少的时间传送到分析仪器。用户最需要的、最成功的系统应该具有长的维修间隔、少的日常维护、系统简单。只有在线分析仪表测量出可信的结果,系统的性能才能得到证实。

　　2　有代表性的样品

　　什么是足够有代表性的取样,同测量的要求大有关系。在取样点就去掉样品中有问题的组分是取样系统中最常见的技术。但样品已经被改变。如果这些是在受控状态下,由此带来的样品组分的浓度偏差就会与工艺成比例,并能与工艺浓度作合理的可信的关联。这里就出现了“有偏差的样品或没有偏差的样品”的概念。如果工艺过程中的一些确定的组分更应该是样品中的一个组分而不是与工艺样品成一定比例,那么这种取样方式就是有偏差的。当我们知道偏差的来源后,就可能设计一种方法将各组分全部取出来或者干脆允许偏差存在。如果两个取样系统设计都能取到有代表性的样品且都是无偏差取样,但往往其中一个结果的偏差会大于另外一个,那么偏差较小的方法是更有效的和更精确的。如果误差都是在可以预见的范围内,误差的范围和结果的有效性就可以定下来了。

　　另外一个经常遇到的问题是我们要取的工艺样品的可变性。通常较好的是当工艺样处于平衡和单相的状态取样。如果明知工艺中是多相、分层或易变的,那么就必须对测量可能得到的精度和经济性做出切实的评估。如果分析的结果没有重复性和不能被证实或类似其它的疑问,就要另外选择采样点或选用其它的分析方法。一个样品具有代表性,简单地说就是任何不被检测参数的变化都会在样品中引起相应等值的成比例或线性相关的变化。至关重要的是:取样系统带来的任何变化在整个测量范围内具有工艺上的一致性并且是可重复的。