烟气分析仪校准、检定、测试准确性前提

烟气分析仪校准、检定、测试准确性前提

殷诚宏,1,殷彦2

1.中国石油长庆油田分公司技术监测中心 2.中国石油长庆油田分公司第十采油厂

摘要;目前在用的烟气分析仪当中气体传感器多为电化学式气体传感器 , 电化学传感器通过与被测气体发生后反应并产生于气体浓度成正比的电信号来工作，被测部分烟气经过探枪、多级烟气过滤器进入传感器室经由渗透膜进入电解槽，使在电解液中被扩散吸收的气体在规定的氧化电位下进行电位电解，其耗用的电解电流求出气体的浓度，

关键词：  烟气分析仪   校准    测量准确性

1.烟气分析仪： 

     烟气分析仪测定烟气氧、一氧化碳、二氧化碳是采用定点位电解法，待测气体通过电化学传感器的渗透膜进入电解槽，在高于一氧化碳、二氧化碳标准氧化电位的作用下，使电解液中释放吸收的氧、一氧化碳、二氧化碳发生反应，仪器在经长时间使用后，电池电位不断衰减，电化学传感器灵敏度随着时间不断降低，传感器灵敏度也不断降低，电化学传感器的寿命3-5年，根据使用时间、频率测量值逐渐偏低，同时烟气测试仪的时值误差、重复性随着使用时间的增加会逐渐变化。根据使用情况仪器测量值至少偏低15%以上，同时烟气测试仪的重复性随使用时间的增加会逐渐变差。

2. 定期校准、检定是保证测量结果的重要作用

检定数据的准确性直接关系到监测能力以及监测结果的公正性，并要确保检定数据准确，仪器设备需进行周期性检定/校准，避免设备在使用中，随时间变化计量型发生偏移，有可能超出允许的误差范围，以保证测试结果的准确性、可靠性。

2.1气体检定传感器时值误差的检定

将烟气分析仪校准零点后，分别通入能检定、检测标准气体物质，最大流量0.8L/min每种浓度的气体通入3次，读取个稳定示值Ci，按公式（1）分别计算出不同浓度测量值的示值误差A，取其中的最大值为仪器气体检定传感器的示值误差校准结果，当校准结果示值误差±5%

Ci－Cs

  △a = ______ ×  100%  

  Cs

                                (1)   

式中：△a ---浓度示值误差；

Ci  ----3次测得值中的最大值.

Cs  ----标准气体浓度。

2.2  气体检定传感器的重复性

     读取各稳定示值Xi，然后回零、重复性测定6次，按公式（2）计算标准偏差S,然后公式（3）计算重复性RSD, 重复性应≦2 %。

    (2)                     (3)  

式中：X－n次测定结果的平均值.                                           

2.3气体检定传感器的响应时间

烟气分析仪校准零点通入标准气体后，按时间读取仪器达到标气稳定值30%时的时间，然后通入清洁空气、使仪器回零后再通入标准气体，按照步骤两次，取平均值为气体检定传感器的响应时间，气体检定传感器响应时间≦30s.

3.能效测试中准确性

加热炉能效测试过程中要避免仪器本身带来的误差，要确保对仪器使用的正确操作性，如果对仪器的原理及操作性不熟悉，仪器未在清洁空气中开机进行自检直接将采样探枪放到采样孔开机测试，影响仪器自检校零的零位、造成测试数据不准确，可能造成传感器受高浓度的有害气体污染“中毒”从而加速传感器的损耗，缩短仪器的使用寿命在这种不利状态下，测试中仪器意外受到有毒气体侵蚀，烟气分析仪随时受影响可能停止工作。

3.1每次测量完成后，请勿直接关机，烟气分析仪和采样枪分开，并将主机至于新鲜空气中运行一段时间，纯净的空气过滤并清洗烟气分析仪的内部，待O2值显示21%，其他气体CO等值恢复到零点时再关机。

3.2使用仪器前请确保有足够的电量能维持本次测量工作，否则突然断电关机，残留在传感器内的烟气成分会导致传感器故障，严重影响传感器的使用寿命。操作人员应当落实前期各项准备工作，确保电量、测量环境温度湿度等关键要素符合仪器使用标准，以此来有效增强烟气分析仪测量结果的准确性，充分发挥烟气分析仪的使用效率。

3.3仪器持续测量时间不能超过1小时，以确保传感器的测量精度和稳定性；如需长时间测量，测量满一小时后，请按照使用方法步骤重新进行零点校准，并及时清理冷凝器的水分。过长时间的使用可能难以保障仪器测量数据的精确度，影响了最终试验效果，同时也不利于实现仪器的持续性使用，给烟气分析仪造成一定的损毁。

3.4烟气分析仪为电化学测量原理，当所处的环境温度过低时，会影响电化学传感器的离子活性。为确保测量精度，在较低的环境温度（冬季）使用仪器时，开机自检前请先在温暖的室内运行一段时间再进行测量工作。

3.5每次测量结束后要检查冷凝器，如果存在多余的水分需要及时清理干净，定期检查更换烟尘滤芯和滤膜，如不及时更换脏污的过滤芯和滤膜，可能会造成传感器的损坏，定期可选择清洁气体吹扫采样软管及不锈钢探枪内残留的污物。

4. 测试工况符合要求及方法

依据《GB/T31453-2015》油田系统节能监测规范、《SY/T6381-2016》石油工业用加热炉测定，可按照三级定期、普查测试，监测过程中为确保测试参数的客观性和可比性，对加热炉的运行工况需满足，被测加热炉各种指示、控制仪处于完好状态且运行正常，测试期间要求符合必须达到满足测试要求， 以气体为介质的加热炉宜采用反平衡测试，测试应在加热炉热工况稳定1h后开始进行，加热炉热工况稳定系数指主要热力参数的平均值在许可范围内波动。

4.1加热炉节能监测内容包括排烟温度、空气系数、一氧化碳含量、外表面温度、热效率。

表1燃气加热炉监测项目与指标要求

4.2测试准备确认测试条件、选择测试仪器外、需要制定详细的测试方案：测试任务和要求、测试项目、测点布置与测试仪表、人员组织与分工、测试进度安排测试安全的要求、测试前后应对所用仪表加以检查、全面检查加热炉各部件、炉墙和辅机等运行状况是否正常，如有不正常现象应及时排除。测试人员需强化自身安全生产意识，落实烟气分析仪使用前的各项准备工作，避免影响测试结果的精确性与准确性。

4.3加热炉的测试项目主要包括燃料参数、被加热介质参数、烟气参数及辅机参数。

结论;

    正确评定测量结果不确定度是保证测量结果准确的关键烟气分析仪，测量结果的准确性是运行设备能效测试的关键之一，不确定度是对测量结果的定量结果。

［参考文献］

[1]GB/T31453-2015油田系统节能监测规范

[2]SY/T6381-2016石油工业用加热炉测定

[3]王立前，张愉霞  烟气分析仪测试烟气的质量保证 JJG968-2002

[4]马建国  油田加热炉节能与评价方法。北京 石油工业出版社 2016.9

作者简介：殷诚宏  1967年5月10日 男  甘肃酒泉市 本科 西安石油大学 三级工程师 中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司技术监测中心 研究方向：节能技术与测试分析

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