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1、毕业设计（论文）任务书课题名称 激光气体分析系统在煤气回收中的应用学 院安徽工业大学继续教育学院专业班级 电气自动化姓 名吴明旺1421203003002学 号指导教师签字：摘要钢铁工业发展至今，各钢铁公司不断深入挖掘经济效益，节能降耗是永恒的主题。 本文针对磁氧式气体煤气分析仪故障率高、 分析数据不稳定的现状，采用免维护的激 光式气体分析仪进行技术升级改造。介绍了激光气体分析技术在煤气回收分析中的应 用情况，利用半导体激光吸收光谱气体分析测量技术对煤气含氧量进行精确的在线测 量，数据稳定，维护简单，确保了分析仪投运率100%口煤气回收设备的安全生产。系统自投用以来，性能稳定，满足了工艺设备要
2、求，提高了系统可靠性，实现了先进 技术与适用性的有效结合。关键词：煤气回收；激光气体分析仪；测量原理AbstractFor magneto-oxygen gas analyzer, failure rate is high and analyzed data is unstable. There fore, a new maintenance-free laser gas analyrer has been used to upgrade. Application of laser gas analysis technology in gas recovery is intxoduced.Ab
3、sorption spectrum gas ana lysis technology with semiconductor laser is applied to precise and online measurement of oxygen content in gas. lts measuring data is stable,maintenance is simple,and 100% operation of analyzer and safe produceion of gas recovery equipment are ensured. Since the system was
4、 put into running, performance is stable, it meets the need of process and equipment, reliability is improved, and effective combination between advanced technique and applicability is achieved.Key words: gas recovery; laser gas analyzer; measuring principle目录1 绪论4.1.1 引言4.1.2 课题的意义4.1.3 国内应用情况错误!未定
5、义书签。2 激光气体分析系统 错误!未定义书签。2.1 激光气体分析系统工作原理 错误!未定义书签。2.1.1 谱线展宽自动修正技术 32.1.2 激光频率扫描技术 .32.1.3 单线光谱测量技术 .32.2 激光气体分析系统组成42.2.1 系统组成5.2.2.2 系统特点6.2.3 激光气体分析与采样气体分析系统的比较 73 维护及故障处理 错误!未定义书签。3.1 检查和调整吹3气体的流量错误!未定义书签。3.2 非停电原因掉电9.3.3 检查和清洁光学元件93.4 仪表显示异常错误!未定义书签。3.5 分析仪激光器温度低 错误!未定义书签。4 总结1.1.致谢1.1.参考文献1.21
6、绪论1.1 引言随着我国石化、冶金、电力等工业装置的大型化和整体技术装备水平的提升，对节能降耗、提高质量、治污减排和安全生产的日益追求， 在线分析仪器的重要性和使 用量与日俱增。例如，为了追求更大经济效益，采用以多变量预估控制为代表的先进 控制技术、以过程实时优化为核心的优化控制技术来提高生产装置的操作、控制水平，已成为当今国内外冶金企业的热门课题。而这些控制手段都离不开质量参数，这些质 量参数则来源于在线分析提供的成分数据。与世界发达工业国家相比，我国新建在冶金企业的在线分析仪的配置已接近国际 先进水平。在线分析仪，以取代实验室的仪器已被广泛应用于国外，以提高自动化水平，降低劳动力成本，实现
7、生产精细化管理。不少企业仍处于过程行业在中国被赋予 优先与实验室分析，体力劳动量大，数据实时性，不能优化生产控制，以提高效率。 一些公司已经意识到这些问题，正在逐步增加在线分析仪输入的比例。1.2 课题的意义激光气体分析系统的应用，改变了人工采样滞后以前的状态，缩短价值分析的周 期分析，提高了测量的精度，减轻了工人的劳动强度，提高了自动化控制水平。在实 时并准确地测量气体C0 COW H2浓度，可以操作减少由于失明的信息滞后，提供了 准确的检测信息，且在不采样的前提下运行调整，测量气体的成分和温度，反应迅速， 在过程中，几乎无需维护，无冲击提高了安全性和工作效率，具有技术和成本的降低 进度，会
8、得到更广泛的应用。1.3 国内应用情况我们国内的在线分析仪器应用情况较为低下，仪器的维修人员普遍技术素质偏 低，仪器在运行时表现并不是很理想， 它的作用和效果尚未完全运用出， 使得国内业 主信心不足，为它的应用程序到一定程度上影响了它的推广。(1)我国在线分析仪器基础研究力量薄弱，制造水平较低，产品品种少，自有和原创技术更少，除少数产品外，大部分市场被国外产品占据。据报道，目前己有 40 余家国外在线分析仪器公司进入中国，占领了我国 80%的市场。其实，我国在线分析仪器工业起步并不晚， 初期与国际先进水平差距也不大，只 是由于种种原因落后了， 一直差距越来越大。造成这种状况的原因是多方面的，
9、就制 造企业自身来说，开发力量不足和研制经费太少是两个主要原因。 世界发达国家的在 线分析仪器生产厂，研发人员占总人数的 50%以上，研制经费占销售额的10%以上， 而我国厂家的研发力量尚未形成一定规模，开发工作缺乏系统性和长期连续性。(2)在线分析仪器能否用好，除了分析仪自身，还取决于样品处理系统的完善程 度和可靠性。因为分析仪无论如何先进和精密，分析精度也要受到样品的代表性、实 时性和物理状态的限制。事实上，样品处理系统使用中遇到的问题往往比分析仪还要 多，样品处理系统的维护量也往往超过分析仪本身。样品处理系统的设计、制造难度在于：它涉及多种物化技术和材料科学；它的专用 性很强，几乎没有哪
10、两套系统是完全一样的，没有批量性可言；它依赖于手工制作和装配，不可能形成自动流水线作业；它的测试和调整需要在现场进行，制造厂和实验 室不具备模拟样品条件。国外对样品处理技术的研究比较深入，有关标准和专著已有多种。样品处理系 统的制造已经专业化，已有多家专业生产样品处理部件和系统的厂家。 我国对此一直 未能给予足够重视。迄今为止，国内样品处理技术研究和样品处理系统设计、制造方面仍然比较落后，缺乏具有自主知识产权的成套设备，技术含量也较低。(3)工业在线分析并不追求高精度，更重要的是可靠性和稳定性。据对在线色谱 仪现场调查，国产和国外仪器的测量精度确实存在一定差距， 但主要问题是国产色谱 仪运行不
11、够稳定，故障率高，维护量大。样品处理系统的追求目标应当是简单化，多一个样品处理环节或部件就多一个 故障隐患点，多一份维护工作量。最简化的系统时滞最小，故障率和维护量也最小， 应当是最好的系统，但也是最难设计的系统。应当重视在线分析技术和在线分析仪器的研究开发工作，建立专业化的研究机 构和开发队伍，保证足够的经费来源和持续的投入，逐步形成一批我国的独立技术和 知名品牌。会出现这种情况是由于很多种原因， 如果仅仅在技术上去分类，那么大致有以下 三种：1 .使用维护人员缺乏系统培训。大，中专院校在我国一直没有开通网上分析仪专 业教学，使用维修人员业务水平起点低。 许多不同种类的在线分析仪器，分析仪图
12、书 匮乏，有的只是简单的介绍了在线分析仪， 所以相关资料数据是非常稀缺的，因此很 多的用户无法满足其自学。2 .样品处理系统不健全，可靠性差。在国外，在线分析成套系统的价格结构，分 析仪系统和配套设施，样品价格为 1:2-1:3,在国内，甚至达不到1:1。3 .常规仪器与之相比较，在线分析仪器的维护工作量多，也比较复杂，一些保养 项目需要厂商进行合作或参与，目前大量的国外产品进入中国，大多数国外厂商的售 后服务体系尚未建立，零配件供应很难及时跟进，售后维修服务无法做到及时跟进。2激光气体分析系统原理及组成2.1 激光气体分析系统工作原理激光气体分析仪基于二极管激光吸收光谱 （DLAS）创新气体
13、分析测试技术，能有效 解决现有传统的气体分析技术问题。采掘分析仪需要现场处理气体分析仪，取样管很容易堵塞，影响分析仪的使用寿命。而不是一个激光气体分析仪的光学散射相对严重 不能满足接收功率测量对角线测量精度。半导体激光吸收光谱（DLAS）技术采用的激光能量被形成在吸收光谱测量气体 体积分数的原理气体分子“选频”吸收。激光束的特定波长由激光二极管发射的通过 气体被测量，激光强度的衰减和气体的体积分数被测试成一定的函数关系，因此，通过测量接收可测气体吸收）可以分析在激光强度衰减的信息来获得的气体的体积分数 被测量。与传统的磁氧表相比，基于半导体激光吸收光谱技术的q体积分数分析仪1）不被测量的背景气
14、体交叉干扰的情况发生2）不被灰尘对测量的影响的情况发生3）具有对等突出优点的影响测量正确的温度和压力的变化，使得它的温度和转 炉煤气的压力被测量，水分含量和灰尘没有特殊要求。所以没有必要使用采样预处理系统， 而在分析仪上的气体直接安装，连续在线测 量仪，没有移动部件，保养周期长，方便，成本低，仅限于洗涤的光学窗口 ；仪器响 应速度。2.1.1 谱线展宽自动修正技术在气体温度和压力发生变化时，气体被测量光谱展宽和高度将有相应的变化，从而影响测量的精度。通过输入4? 20毫安方式的温度和压力信号，激光气体分析仪可 以在气体体积分数计量的影响自动地正确的温度和压力的变化，以确保在测量数据的精度。2.
15、1.2 激光频率扫描技术激光气体分析仪通过激光频率的调制使周期性地扫描测量气体吸收线，激光频率扫描范围被设定为比所述测气体吸收线的宽度大，因此在一个频率扫描范围包含衰减“I”不是由气体管线区吸收及由气体线路衰减部分中，如图 1所示。从的灰 尘和视窗被测信号透光率的“ I ”区域可以从所测量的信号的“ II ”区域来获得可以 得到被测气体尘埃和视窗以及 Tgd=TdX Tg中的总光线透射通过的Tg与Tg的用于气 体的透光率被测量。其结果是，通过在上的“I ”的激光频率扫描周期激光场在线气体分析系统。并在同一时间测量，可以准确地获得的Tg= TGD/Td的向对气体体积分数计量灰尘和视窗污染强度衰减效应自动校正。项率图1单线光谱测量原理图2.1.3 单线光谱测量技术单线光谱测量技术采用激光光谱较窄，远小于所测气体线路特征的吸收光谱中， 选择一个位于在特定波长的吸收光谱线， 使得邻近的吸收线没有措施其他气体组成选 择的波长吸收线中的环境，从而避免气体的背景气体组成被测定交叉吸收干扰。2.2 激光气体分析系统组成2.2.1 系统组成激光气体分析仪由三个基本单元组成：发射单元、接收单元和中央分析器，见图2:图2激光气体分析仪组成示意图激光发射模块通过所测量的烟道（或管道）的激光束被安装在感测模块中的光电检测器，控制模块，以获得测量信号的数据采集和分析的相对直径方向，获得测得的气体体积分
