武钢二炼钢2#LD氧分析系统的分析

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摘 要 本文介绍了西门子氧分仪Oxymat6 的原理和结构，及这些特点在二炼钢煤气回收安全监测中的成功应用。

关键词 Oxymat6 氧分仪 原理结构 安全监测

1概述

煤气与一定量的氧气混合如果达到一定的极限会极易发生爆炸。而工业上制得的煤气常常会混有少量的氧气，其煤气中氧气的主要来源有以下几方面，一是生产过程中因设备及管道泄漏而进入的空气；二是气化所用的气化剂过剩或短路；三是在煤气生产过程中，会有一定量的空气进入煤气中。为了防止混入的空气与煤气混合后达到爆炸极限而发生爆炸，必须得控制煤气中的氧气含量。工业上一般使用氧分析仪监测煤气中的氧含量，一旦氧含量过高，工艺将启动联锁，防止险情发生。

氧分析仪有很多种，为了防止煤气爆炸，发生安全事故，需对煤气中氧含量进行精确控制，这就需要所使用的氧分析仪能完成高精度的测量，西门子公司的西门子Oxymat6氧分析仪是一个很理想的选择。而武钢二炼钢测量与控制煤气中的氧含量所使用的仪器就是西门子公司的西门子Oxymat6氧分析仪。

2 Oxymat 6氧分析仪的工作原理

与其它几乎所有气体不同，氧气有顺磁性。Oxymat6 型氧分析仪正是利用了这一原理来测量O2 浓度的。其工作原理如下：

在不均匀磁场中，氧分子由于其顺磁性，会朝磁场增强方向移动。当不同氧气浓度的二种气体在同一磁场相遇时，他们之间就会产生一个压力差。

在OXYMAT 6中，这两种气体一种是参比气（ N2，O2或者空气）， 另一种是样气。 参比气经过两个参比气通道进入样气室。其中一路参比气在磁场区域 和样气相遇。因这两个通道是连通的，所以与氧浓度成正比的压力差使得两路参比气形成气流。微流量传感器感知该气流并将其转变为电信号。微流量传感器中有两个被加热到大约120℃ 的镍格栅，这两个镍格栅和两个补充电阻形成惠斯通电桥。变化的气流导致镍格栅的电阻发生变化。这使电桥产生偏移。该偏移值大小决定于样气中的氧气浓度。

微流量传感器位于参比气路中，不直接接触样气，所以样气的热导率、比热和样气的内部摩擦对测量结果都不产生任何影响，同时，这也避免了样气对微流量传感器的腐蚀。

通过改变磁场强度，使得微流量传感器上的背景气流不被检测。仪器摆放的方向因而对测量也无影响。

样气室是直接安装在样气路上并且体积很小。OXYMAT 6 响应时间非常短，从而微流量传感器响应迅速。由于在测量地点存在振动并可能因此产生测量误差 （ 噪音）。所以可额外增加一个传感器来作为振动传感器。

如果样气密度和参比气密度偏差超过参比气密度的50%，则用于补偿的微流量传感器也必须像用于测量的微流量传感器一样通入参比气。

3预处理系统工作原理

进入氧分析仪中的样气不能含有灰尘，否则会影响氧含量的测量，容易造成事故，所以样气在进入氧分析仪之前要进行预处理。预处理系统是联系氧含量分析仪表与生产过程的桥梁，它不但是氧量分析仪表长期、可靠运行的关键，而且是含氧量检测准确的先决条件。

（1）自动取样装置。是自动、快速地把样气从生产过程中连续地取出，并输送到预处理系统中去进一步处理，在负压或微正压时配有抽气泵，使样品气的压力、流量满足仪表检测的需要。

（2）净化、过滤和干燥装置。主要是在进入分析仪表变送器前对样品气中影响仪表示值的组份进行净化、吸收处理，对微细粉尘、水分进行过滤、干燥，一般配有净化、吸收器、过滤器、涡流制冷除水或干燥剂。

（3）快速回流。为了减少滞后，保持能及时反映工况，必须采用快速回流。

（4）试样的切断与反吹。通过对取样探头的定期反吹，以清除探头污染物。保持取样探头和取样管道的畅通。应配有反冲洗时间的自动设定功能。

（5）多路试样的切换及其仪表标定。分析仪表必须定期进行零点校准及样气标定，以便进行准确测量。要求要有定期试样切换和仪表示值的自动校准功能。

4系统控制原理

当被测样气经顺磁氧分析仪完成浓度分析后，分析仪显示出浓度信号并将信号转换成标准的4～20mA 信号输出，送给中控室操作站的PLC，由操作站的PLC控制工艺管道上的电磁气动三通阀动作，进行煤气的回收或放散燃烧。

气体分析系统采用可编程序控制器（PLC）作为控制中枢，并由相应的操作按钮及有关阀件、指示灯、继电器，根据编制的程序，完成系统的自动控制、故障自诊断以及与中控室操作站PLC的信号交接。

5 Oxymat6氧分析仪在煤气监控中的成果

西门子Oxymat6氧分析仪自从在武钢二炼钢煤气中氧气含量检测中投用以来，没有发生大的故障，运行可靠、稳定，测量准确，分析趋势平稳，其高品质的硬件以及集成的智能化处理软件满足了测量重复性和长时间不间断运行的苛刻要求，满足了生产系统安全监控需要，解决了多年来一直存在的氧量在线检测的问题。西门子Oxymat6氧分析仪的成功应用，为其他同类型的气体分析仪提供理论和实践经验。

6结论

西门子Oxymat 6氧分仪采用磁微压测量方式，响应时间远优于其它品牌的同类产品，可迅速测量待测气体中氧的浓度。微流量传感器不接触样猓不受腐蚀性成分与杂质的污损。内置的振动测量补偿功能更适合现场实际工况。

西门子Oxymat 6氧分仪测量快速、准确，漂移小，维护量低，结合现场预处理系统的合理设计与维护，是全联锁监控分析仪的可靠之选。