一、系统概述
YGM-3100型高炉煤气色谱在线分析系统（以下简称系统）是一套交钥匙式工业在线分析系统成套（集成）装置，是在线连续分析测量气体成份的成套系统。它针对于现场的特定工况进行合理设计，并综合国外先进技术，在先进性、适用性、安全性、可靠性等方面达到了国外同类装置先进水平，具有适用性强，稳定可靠性高，维护简单等优点。
系统按照成套要求，采用分析柜式结构，结合我公司成熟的分析控制技术和取样预处理技术，根据具体工况条件和要求而设计制造，完成“交钥匙式工程设计”。系统力求简便、适用性强、使用维护方便。
系统采用电加热式取样探头，使带有杂质的样气在不冷凝的情况下进行过滤，提高了探头滤芯的过滤时样气流动效率，保证反吹清洗的效果，从而减少维护，延长使用寿命。内置的高效碳化硅取样探头过滤器，取代传统的陶瓷过滤器，具有强度高，透气性好，再生能力强，过滤效率高的特点，现场维护周期长。
本系统的样气处理系统（预处理），采用冷干法流程设计，利用分级过滤除尘，粗过滤与精过滤相结合、降温除湿等净化方式，以及自动反吹自清洗的功能设计，经现场长期运行表明，有效地解决了高粉尘高湿度工况下，维护工作量大，在线连续运行率低的难题。其关键部件（如过滤器、除湿器、自动排液器等）全部配置国内外一流，并经过长期、大量现场实际应用检验的产品。能可靠的满足恶劣工况条件下（如高温、高湿、高粉尘），气体在线分析的需要。使预处理系统性能稳定可靠，维护工作量小。
本系统采用PLC控制，结合脉冲清扫、电伴热、程序控制等项技术，具备自动进样，连续运行、定时吹扫，控制联锁诸功能。加上配置了智能化分析仪表，具有自动化程度高，维护工作量小，数据处理快速准确。
系统的核心分析部件采用英格玛公司的在线气相色谱气体分析仪PGC3000，可同时对高炉煤气中CO\CO2\H2\N2\CH4组分进行在线监测。测量精度高，响应时间快，使用寿命长。其测量后的气体浓度信号转换成标准的4～20mA信号输出。
基于以上特点与优势，本系统广泛应用于冶金、电力、化工、建材、化肥、环保、空分、制氢、制氧和生物发酵等有烟气在线分析需求的行业，实时准确有效监控相关工艺气体组分参数，为生产流程提供可靠的工艺参数,为安全运行提供有力保证，并对提高燃烧效率，节能减排起着不可或缺的作用。

二、系统主要技术规范

1．系统正常工作条件

工况条件：
（1）烟气含尘量：<500g/Nm³；
（2）介质温度：20～150℃；
（3）介质压力：-10KPa～+10Kpa；
（4）含水量：样气湿度≥90RH。
气候条件：
（1）环境温度：-20℃～45℃；
（2）环境相对湿度：≤85%；
系统所需气源（仪表风）：
仪用压缩氮气：
压力：0.6Mpa(G)-0.8Mpa
洁净度：无水、无油、无尘
耗气量：15m³/h(现场可用1/2”不锈钢管引致分析柜气源接口处)
系统所需电源：
（1）总电源：单相220V±10%；50Hz±10%；容量：<3KW；
（2）接地：专用接地线(接地电阻≤5Ω)。

2．系统主要技术性能

（1）分析仪主要技术参数（具体详见仪表使用说明书）
测量参数：
CO2：15%-30%；
H2： 0%-6%；
N2： 40%-60%；
CO：15%-30%；  余 AR；8L
基线稳定性：1% FS；
重复性：1%
线性度：±1%FS
零点漂移：±2%FS/周
量程漂移： ±2%FS/周
响应时间(90% FS响应)：电气响应1～15秒
包括试样气体的置换时间在内，10～30秒以内
（1）分析周期：60-999秒(可调)
（2）系统过滤精度：≤0.1μm
（3）系统响应时间：T90≤ 45秒（取样管定长为标配）
（4）系统输出信号：隔离直流电流4～20mA（R≤750Ω）
（5）系统节点输入、输出容量：24VDC/220VAC，5A
（6）故障报警：系统部分故障自诊断功能。
（7）系统接地电阻＜5Ω
（8）系统绝缘强度：系统在1.25kV试验电压下，历时1min应不出现击穿和飞弧。
（9）分析柜防护等级：IP54

三、系统组成及主要结构

1. 系统组成

本系统采用冷干法，抽取采样分析流程设计。整个系统由取样单元、前级反吹单元、样气处理单元（预处理）、分析单元、仪器标定单元、分析柜等部分组成。取样探头及前级反吹箱放置在防爆区域内；预处理机柜放置在非防爆区域内；其中探头箱安装在现场靠近分析柜的工艺管道上。
注：为了满足用户特定场合的应用，本系统设计成“一拖二”式的采样分析流程，即系统可对两个不同取样点的样品气进行轮流分析。
（1）气体取样探头组件
不锈钢取样探头由高效SiC过滤器、采样探杆、安装法兰套、法兰球阀、专用密封接头等部份组成。
它是进行样气从工艺管道取出后的初级过滤部件，是决定分析系统长期稳定运行的关键组件之一。它由不锈钢本体,高效SiC过滤器，电加热器及保温探头箱组成，结合内外反吹、内外加热的相关技术，净化处理效率高、使用维护（滤芯更换）方便、有效解决高温高湿高粉尘工况的取样分析难题，保证分析系统长期稳定的工作。
取样探头法兰球阀，可实现系统与工艺管道的隔离，使系统维护时，保证操作人员的安全。
（2）一体化取样管线
    连接探头与分析柜的取样管线为集成了取样管（1/4”不锈钢管）、电伴热带、保温层（玻璃丝纤维，厚度为10mm）及防水橡胶护套为一体的一体化取样管线，并配以温控器（装在分析柜外）、防爆终端，以保证整个取样管线具有良好的伴热效果，管内伴热温度根据现场环境不同可保持温度在90～110℃之间，防止水汽在管内冷凝。
（3）吹扫单元
由于现场粉尘、含水量较大，为了使该系统能够正常工作，因此特地配置了反吹系统，主要功能是用压缩氮气吹扫取样管和取样探头中水分、粉尘及杂质，以防止取样管道和取样探头堵塞。
此单元由压缩氮气源及进样球阀、电磁阀、过滤减压阀等组成，并集成在一个700W×400D×1000H的前级反吹箱中。
•气动球阀
   该球阀是本装置重要的电动执行件，它的功能是在正常取样分析时打开，吹扫时切断采样气路。
特点：1、球面密封，密封性好
2、不锈钢球阀阀芯，耐腐蚀性高，通径大不容易堵塞
3、工作压力：0-1.0Mpa
•反吹电磁阀
    该阀可实现脉冲式吹扫，有效实现取样探头过滤器的反吹清洗。
特点：1、防爆型二通膜片具有大口径、高动作频率、高使用寿命高安全性
2、吹扫电磁阀是脉冲式吹扫的执行件   AC220V   50HZ
3、常闭型。AC220V ；50Hz。
•过滤减压阀
     过滤减压阀对进入前级反吹箱的仪用吹扫氮气气进行过滤、调压，使反吹过程在保证不污染反吹路径的前提下进行。并配有压力表显示减压后压力。
（4）样气处理单元
样气处理（预处理）单元由雾过滤器、除湿器、电接点负压表、自动排液器、流量计、电磁阀、精细过滤器及各种管阀件等组成。
样气处理（预处理）单元是过程分析仪器在线连续可靠运行的关键，完成对分析样气的采集、净化、干燥、流量控制等处理，保证符合仪器使用要求的样气连续可靠地输送到分析仪器，确保分析仪器的使用寿命及分析精度。
•分析柜
外形尺寸：深×宽×高（mm ）=600W×800D×1900H，前后开门。
结构特征：采用19″标准柜，前面为大视察玻璃，前、后开门结构，并安装有把手式门锁。有封闭、防尘诸功能。防护等级：IP54。
•电接点压力表
该压力表具有安装简单、维护量小、动作稳定性好、适应性强等优点，通过与PLC的配套使用，即可对由于管路堵塞引起的泵前负压实现自动控制和发信报警的目的。
•二位三通气动切换阀
是两个测点流路切换分析的关键部件，切换信号由PLC控制。实现“双取样”分析的运行效果。
•除湿器
以压缩机制冷的方式将样气中的水汽降温冷凝而除去，使其对分析仪的影响降到可以忽略的程度。其制冷部分采用压缩机制冷，具有可承受入口样气温度高，制冷流量大、效率高的优点，并可显示样气处理后的露点温度，并带有报警控制功能。其主要性能指标：
样品流量：≥2.5L/min，
入口样气温度≤80℃，
出口样气温度5±0.2℃。
经除湿器后的样气露点控制在5℃。
•精细过滤器
精细过滤为样气最终的细过滤，过滤器使用极细的（过滤精度为0.1μm）高效玻纤滤芯,可靠的分离气体中所含的杂质,尤其是极细的固体颗粒。且更换滤芯方便。
•自动排液器
全不锈钢材质，专门用于分析设备中的冷凝液的回收排放，当容器内储存一定量水时会将内部浮球顶起，从而可将液体自动排放。
•放散管
是用来收集样气、冷凝液，缓冲气体，排除样气、冷凝液。
（4）流量调节单元
样气处理系统气路流量调节的主要部件，其中：
放空流量计：流路中某一回路在置换状态下产生的样品流量将从该流量计直接放空。
放散流量计：泵后流路中为防止流路中死体积的影响，减少取样分析滞后时间而设计了一路让样气快速放空的放空气路，由放空流量计控制。其流量范围：0.6～6 L/min，此部件还可起一定的稳压作用。
样气流量计：是调节、稳定进入分析仪流量的部件。其流量范围：0.1～1 L/min。从而保证仪表的正常工作。
（5）分析单元
采用英格玛公司在线色谱分析仪PGC3000，对被测样气的CO、CO2、H2、N2、CH4浓度进行分析，将其浓度信号转换成标准的4～20mA信号输出、故障诊断、浓度超限报警信号输出等。关于仪器具体结构、主要技术性能指标以及安装、投运、使用维护请见该产品使用说明书。
（6）标定单元
样气气路与标定气路通过面板上的一个切换阀（“标定—工作”切换阀）的一个入口相连，其公共端将直接经调节阀与分析仪气体入口相连。
当分析仪需要标定时，只需将“标定—工作”切换阀由“工作”气路切至“标定”气路即可。

2. 系统工作过程

本系统为在线连续自动分析控制装置，正常投运后，装置在PLC控制下，处于自动运作状态。这时“进样阀”处于开的位置，采样气流自取样探头开始由抽气泵源源不断地从工艺管道内采出，先经过安装在工艺管道上的电加热采样探头进行初级过滤（除去粒径大于5μm的固体颗粒物），然后样气将经过前级反吹箱内的雾过滤器进行二次过滤，在经过电伴热取样管线后进入经预处理单元进行净化、脱湿、流量稳定等处理后送入分析仪器，分析仪器对样气进行连续分析，输出标准的电流信号。
在正常运行过程中，装置根据设定的程序两路轮流进样分析，每4天切换一次，由气动切换阀控制，其间由PLC控制进行定时反吹。
一般为4小时反吹一次（可设置），当前流路吹扫完毕后，进样球阀打开，此时会有一段置换延时，之后才是进色谱分析的真正样气。
当前流路切换之后会立即进行一次反吹过程，然后直接打开进样球阀排空，其间依旧会进行定时反吹。
出现负压报警时会立即触发一次反吹，反吹结束后会打开进样球阀，检测负压报警接点，如果此接点保持，则继续反吹，连续吹扫4次后，则停止反吹，出现故障报警，如是在测量状态，则立即切换到另一回路测量。
其中测量时间、置换时间、以及反吹次数将可根据现场需要而设置。