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在焦化生产过程中，电捕焦油器（简称“电捕焦”）是净化煤气的关键设备，其内部为高压电场环境。若煤气中氧气含量超标，可能引发爆炸等安全事故，因此需对电捕焦入口及出口煤气中的氧气含量进行实时在线监测。本方案旨在提供一套稳定可靠的氧气在线分析系统，实现氧气浓度的连续监测、数据远传及超限报警功能，保障生产安全。
· 《城镇燃气设计规范》（GB 50028-2006）
· 《爆炸危险环境电力装置设计规范》（GB 50058-2014）
· 《工业自动化仪表工程施工及质量验收标准》（GB 50093-2013）
· 用户提供的工艺参数及现场条件要求
本氧气在线分析系统主要由以下部分组成：
1. 采样预处理单元：包括采样探头、过滤器、冷却器、除湿装置、稳压阀等，用于对煤气样品进行净化、降温、除湿、稳压，确保进入分析仪的样品符合检测要求。
2. 氧气分析仪主机：采用高精度顺磁式或氧化锆式氧气传感器，实现氧气浓度的实时测量，具备数据显示、参数设置、报警输出等功能。
3. 数据传输与控制系统：包括数据采集模块、通讯接口（如RS485、4-20mA模拟量输出），可将测量数据上传至DCS或上位机系统，实现远程监控。
4. 辅助设备：如标准气、校准装置、防爆箱体、电源等。
以氧化锆式氧气分析仪为例，其工作原理基于氧化锆固体电解质在高温下的氧离子导电特性。当氧化锆两侧的氧分压不同时，会产生浓差电势，通过测量该电势值可计算出被测气体中的氧气浓度。系统通过采样预处理单元将煤气样品处理后送入分析仪，传感器将氧气浓度转换为电信号，经信号处理后显示测量值，并通过通讯接口上传数据。当氧气浓度超过设定阈值时，系统发出报警信号。
项目 | 参数指标 |
测量范围 | 0-5% O?（可根据需求调整） |
精度 | ±0.1% FS |
重复性 | ≤±0.05% FS |
响应时间 | T90 ≤ 10秒 |
采样流量 | 0.5-2 L/min |
工作温度 | 分析仪主机：5-45℃；采样预处理：-20-80℃ |
电源 | AC 220V ±10%，50Hz |
输出信号 | 4-20mA模拟量，RS485（Modbus RTU协议） |
报警方式 | 声光电报警，继电器输出（2路，可组态） |
防爆等级 | 采样预处理单元：Ex dⅡCT6；分析仪主机：Ex dⅡCT6（或隔爆箱安装） |
根据工艺要求，在电捕焦入口总管和出口总管上各设置1个采样点，具体位置应满足以下条件：
· 代表性：位于管段流速稳定、混合均匀的直管段，避开弯头、阀门、三通等易产生涡流的部位，上游直管段长度不小于5倍管径，下游不小于2倍管径。
· 安全性：远离高温、高压、腐蚀区域，便于安装和维护。
· 操作便利性：采样点应设置在便于采样探头安装、拆卸及日常维护的位置。
1. 采样探头安装：采用插入式安装，探头材质选用316L不锈钢，插入深度为管道直径的1/3-1/2，确保采集到管中心混合均匀的气体样品。
2. 预处理单元安装：就近安装在采样点附近，采用壁挂式或落地式安装，外壳为防爆箱体，防护等级IP65。
3. 分析仪主机安装：可安装在控制室或现场防爆箱内，环境应清洁、干燥、无振动，避免阳光直射。
4. 管路连接：采样管路采用不锈钢材质，管径Φ8-10mm，尽量缩短管路长度，减少滞后时间；管路连接采用卡套式接头，确保密封无泄漏。
1. 实时监测：连续测量煤气中氧气浓度，实时显示测量值、时间等信息。
2. 数据存储与查询：具备历史数据存储功能，可存储至少3个月的测量数据，支持数据查询、导出。
3. 报警功能：可设置高、低报警阈值，当氧气浓度超时，发出声光电报警，并输出继电器信号至DCS或联锁系统。
4. 远程通讯：通过RS485或4-20mA信号与DCS系统通讯，实现数据远传和远程监控。
5. 自诊断功能：具备传感器故障、电源故障、采样系统异常等自诊断功能，并显示故障信息。
6. 校准功能：支持手动校准和自动校准（可选），可使用标准气进行零点和量程校准。
1. 零点校准：使用高纯氮气（纯度≥99.999%）作为零点气，通入分析仪，待读数稳定后进行零点校准。
2. 量程校准：使用已知浓度的标准氧气（如2% O?）作为量程气，通入分析仪，待读数稳定后进行量程校准。
3. 校准周期：建议每月进行一次校准，若测量精度偏差较大，应及时校准。
· 过滤器清洁：每周检查采样过滤器，若滤芯堵塞或污染，应及时清洗或更换。
· 管路检查：每周检查采样管路是否泄漏、堵塞，确保气路通畅。
· 传感器维护：定期检查传感器状态，氧化锆传感器需注意加热丝和电极的老化情况，必要时更换传感器。
· 仪表清洁：每月对分析仪外壳、显示屏进行清洁，保持设备整洁。
· 数据备份：定期备份历史数据，防止数据丢失。
· 系统所有设备均满足防爆要求，安装符合《爆炸危险环境电力装置设计规范》。
· 采样系统与工艺管道之间设置截止阀，便于设备检修时隔离。
· 分析仪及预处理单元接地良好，接地电阻≤4Ω。
· 设置独立的过载保护和漏电保护装置。
· 操作人员需经过专业培训，严格按照操作规程进行操作和维护。
序号 | 设备名称 | 规格型号 | 数量 | 备注 |
1 | 氧气分析仪主机 | 根据参数选型 | 2台 | 入口、出口各1台 |
2 | 采样探头 | 316L不锈钢，插入式 | 2套 | 含过滤器 |
3 | 预处理单元 | 含冷却器、除湿装置、稳压阀 | 2套 | 防爆型 |
4 | 采样管路 | Φ8mm不锈钢管 | 按需 | 含接头、阀门 |
5 | 防爆箱体 | IP65，Ex dⅡCT6 | 2个 | 用于安装预处理单元 |
6 | 标准气 | 0% O?（N?），2% O? | 各2瓶 | 4L/瓶，含减压阀 |
7 | 数据采集与通讯模块 | 支持RS485/4-20mA | 1套 | |
8 | 安装辅材 | 电缆、桥架、固定件等 | 1批 |
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