ABB在线色谱分析仪故障排查的浅析
马 伟
摘要：目前，本司共有13台ABB在线色谱分析仪，分别有PGC5000、PGC2000、EL3060-Uras26有3种型号。多用于气体分析。在线色谱分析仪在运行过程中，会出现各类故障，从而影响仪器的正常运转。而在线分析仪表是用于化工生产流程中（即在线）连续或周期性检测物质化学成分或某些物性的自动分析仪表。仪表的故障好坏会直接影响工艺生产的效率，本文主要是对ABB在线色谱分析仪故障排查的浅析。
关键词: ABB；在线分析色谱仪；故障
背景介绍
在线色谱分析仪主要应用于能源、化工、电力、钢铁等领域，对于以下几方面有着重大的意义：1.过程控制：提高工厂运行效率，降低工厂运行成本2.环境监测：降低工厂对环境的影响3.安全控制：装置和工厂安全，人身安全：4.产品质量控制：提高产品质量满足客户需求。万华宁波的在线分析色谱仪多用于过程控制和产品质量控制，在日常运行中经常出现各类故障，需要维护，造成维保人员维保次数频繁，同一故障重复率高，工作效率降低。1在线色谱分析仪的介绍
1.1 测试原理
多组分混合气体通过色谱柱时，被色谱柱内的填充剂所吸附或溶解，由于气体分子种类不同，被填充剂吸附或溶解的程度也不同，因而通过柱子的速度产生差异，在柱出口处就发生了混合气体被分离成各个组分的现象。这种采用色谱柱和检测器对混合气体先分离、后检测的定性、定量分析方法叫气相色谱分析法。具有选择性好、灵敏度高、分析对象广以及多组分分析等优点。
1.2 定性&定量依据
定性依据：对分离后的各组分进行识别，解决“存不存在”该组分及“是不是”该组分的问题；在谱图上表现为在什么时间出什么组分，在西门子Maxum色谱中，保留时间（Retention Time）、窗口时间（Retention Time Window）进行体现；载气流速（Flow）增大及色谱柱环境温度升高（Oven Temperature）都会使保留时间缩短；恒定的载气流速和柱箱温度是组分定性的关键。
定量依据：确保每次分析的样品的量都是一定的；确定质量的样品在检测器上对应确定大小的检测器信号（峰面积Peak Area）；定量管保证采样量一定（Sample Loop）；采样压力及采样环境温度影响采样量的准确性；保持采样环境恒温及利用大气平衡的方法来保证采样量准确。
1.3 基本组成
一台最基本的在线气相色谱有以下部件组成：载气、载气压力调节、样品阀、色谱柱、检测器、样品系统、系统控制器。
2 在线色谱分析仪故障排查的浅析
1）在线色谱分析仪从其本身的结构上来看，向模块化发展。如ABB公司PGC5000型在线色谱仪的控制箱里，主要有：主控制模件，显示及键板及触屏模件，电源模件，I/O模件和炉控制模件。而炉箱内主要有：炉电源模件，加热器模件，DTC温度控制模件及CANBUS通信模件，检测器模件（TCD、FID、FPD等），检测器信号放大及CANBUS通信模件，EPC控制及CANBUS通信模件。色谱柱子及CP阀的配置是根据具体应用情况做相应的配置。
2）仪器的自诊断更加详细和准确，仪器各个模块之间主要是通过CANBUS总线进行通讯。每个模块具有相对的独立性，故障查找和确认更加容易，维修仪器和模块更换更加方便。
3）在线色谱分析仪与实验室色谱仪的原理及构造大同小异，最主要的不同点是样品系统和样品阀。在线色谱分析由于工艺工况问题，需要对样品进行前处理（减压、降温），而实验室色谱仪完全可以实现全自动进样；样品阀的目的是将恒定体积的气体或者液体注入到色谱柱中，通常安装在柱箱的内部，以便控制在一个恒温的环境，恒定体积样品回路（定量管）可以是外部的（气体）或者内部的（液体），在线色谱分析仪样品阀的常用类型包括：转阀、滑阀、膜片阀、液体进样阀，而实验室的阀进样基本是转阀，最常见的是十通阀和六通阀。
4）实验室对于色谱仪的故障排查会有详细的故障排查思路，一一识别出故障所在，而在线色谱分析仪由于维保人员技能的浅薄，对仪器出现故障不能及时判断出故障所在。更不能对仪器的重复性故障做到有计划的针对性预防维护，从而降低仪器的故障率，保证仪器的完好率。下面就经常出现的在线色谱分析仪的故障进行分析，并探究出故障解决思路。
3故障解析
某仪表指示异常异常事故：某仪表AI-xxxxx（产品气CO在线监测，下同）指示在2秒内由99.1%降至0.0%，控制室人员对系统负荷、温度、压力等工况进行检查均正常。经过6分钟自检周期，AI-xxxxx指示由0.0%恢复至99.1%，显示正常，夜班期间AI-xxxxx共出现6次上述情况，发现问题后联系分析仪表人员进行校验 。原因分析：为什么AI-xxxxx ：CO组分有波动数值不稳定？1.工艺原因（工艺系统波动，CO含量降低）：冷箱负荷无调整，工艺参数APC控制正常且CO含量从99.1%将至0%—排除2.仪表原因：仪表基线漂移（载气不纯、色谱柱污染等）、硬件故障（检测器、电路板、色谱柱柱效降低、切换阀磨损、仪表柱箱管路堵塞或泄漏、仪表柱箱温度平衡不稳定等）： AI-xxxxx通过分析工艺样品中的N2、CH4、H2的含量，CO含量=100%-（N2%+CH4%+H2%）计算出得出。载气切断阀内漏或故障会影响CO检测结果。经过检查发现：滑阀密封面有划痕，滑阀长时间运行磨损阀瓣，导致气路有漏点，影响测量。故障直接原因：滑阀密封面磨损漏气，导致气路有漏点，影响测量；根本原因：1、管理原因：分析仪表缺失定期维修计划，2019年大修完成后2020年小修未进行全面维护。2、人员技能：仪表维修人员对仪表重要分离系统部件认识不够透彻，检维修不彻底。最终，更换3个阀瓣和4个O型圈后，试漏已无漏点；色谱流量调节、进样调节，检查仪表谱图，标定仪表。仪表复正常投用，测量正常。
4结果与讨论
本次故障发生最主要为由于仪表维修人员对仪表重要分离系统部件认识不够透彻，检维修不彻底，分析仪表缺失定期维修计划，没有对其进行预防性防护。结合本次故障，浅析出在线色谱分析仪的故障点排查及解决思路。主要如下：1. FID（基线噪声）：1.1污染的载气、燃料氢气或是助燃空气处理：检查供应气瓶是分析级别，必要时更换，立即激活压力区域重新点火，观察基线的分离，可能是污染的气瓶，需要时更换。1.2管道污染（开启的问题）：供气尽可能短的与分析仪连接，用一根干净的Tubing管连接，激活压力区域重新点火，隔离可能污染的管线以观察基线，必要时更换。1.3空气净化器部件有损坏：连接分析级的瓶装空气到分析仪，重设流量并点火，手动模式屏观察基线，如果基线平稳，更换空气净化器。1.4泄露：检查气源到分析仪管线，检查分析仪压力，处理泄漏点。激活压力区域并点火，手动屏观察基线，确认噪声问题已解决。1.5污染的FID组件：FID污染是由于液态碳氢化合物柱的流失或是长时间熄火下运行分析仪1.6：电器问题：断开同轴电缆，观察基线，若基线噪声不出现，则更换同轴电缆，若还是出现，装好同轴电缆。关掉炉腔电源，检查24VDC电源连接器在TCD主数字板插入充分并确保固定螺丝紧固，检查CANBus电缆通过插拔后重新插入并紧固，炉腔送电，在初始化后，手动屏观察基线，如果噪声仍然出现，更换电路板。2.气体进样阀内漏：如果含量显示值随着样品含量的增加和减小而增大和减小，则说明气体进样阀内漏。3.检查液体进样阀是否内漏：谱图的基线上移明显，波动明显，一般说明液体进样阀内漏4.怎么确认热导检测器板故障？当金属热丝的不对称小于1欧姆时，用万用表测量热丝上的直流电压，的不对称程度达几伏，一般说明热导检测器板故障。5.怎么确认FID\FPD放大板故障？感应法：旋转检测器的同轴电缆与放大板的BNC接头，相当于人体加入了感应信号，用最小的衰减看谱图，应能看到明显的波动，否则放大板故障。6.怎么确认光电倍增器故障？从色谱仪的左侧拆卸四个固定光电倍增器的螺丝，向左拉出光电倍增器，用白光手电筒照入倍增器，用万用表的直流毫伏档，测量同轴电缆BNC接头的信号电压，应有0.5毫伏以上的读数，否则光电倍器故障故障。7.喷嘴和阻火器堵：喷嘴全被堵住，则火焰熄灭，如果只是受阻，火焰则可能在低强度下燃烧。熄火后，测量FID出口，载气压力值，与表一致，则喷嘴和阻火器没堵。数值低或是不存在，则可能堵。降低炉温，测量进FID的色谱柱出口流量。正常则喷嘴或阻火器阻塞，不足则重新连接倒FID检测载气系统。8.光纤线故障，判断方法：用手电筒（红外光）照光纤线的一端，观察另一端有无光线。9.判断TCD检测器与放大电路板好坏的方法：TCD检测器：测量参比端与测量端的电阻。参比端R≈40Ω测量端R≈40 注：两组热丝阻值相差小于1Ω，则热丝完好，否则需更换热丝或检测器。放大电路板：间歇式的分别堵住检测器参比端与测量端的放空管线，观察基线是否有波动；若基线波动很大，说明放大电路板正常。参比端与测量端热丝直流电压不对称达到几伏，放大电路板故障。
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