中石油兰州石化公司电仪事业部仪表三车间 甘肃兰州 730060
摘要：结合在线工业气相色谱仪装置运行特点及存在问题，优化检测其性能的同时，提高精度，为工艺过程提供可靠数据。
关键词：气路系统；检测器；放大电路；数据处理
工业气相色谱仪作为工艺操作的开环指导直接或间接参与控制。在生产过程中能够自动连续地运行，提供在线分析数据。目前，由ABB公司生产的VISTA（3100型及2000型）工业气相色谱仪在石油化工厂应用十分广泛。但是随着装置的长期运行，仪器各部件不同程度地出现老化现象，在性能和精确度上都不及调试初期状态。因此适当的优化不仅能够延长仪器的使用寿命，而且能够节省大量定购资金，而同样发挥最优性能服务于生产。
1在线分析过程中目前存在的问题
仪器性能的好坏直接与生产过程有关，在长周期运行近十年后，仪器的可靠性明显降低，主要表现在以下方面：
1.1 重复型变差
如果待测组份值的上下波动超出仪器的允许误差（同样进样条件下），此仪器已经不符合精度要求，需要重新进行调试，才能投入运行。
1.2 基线有噪声
基线反映检测器的性能，如果检测器受到不同程度的污染，，表现在谱图输出中是一条带有毛刺的基线，分析准确度下降。
1.3 峰形畸形
在谱图中出现峰形的变化。包括峰形变异、峰丢失、未知峰、无峰等现象。
1.4 保留时间变化
保留时间是指从进样到出现最高峰的时间，如果未在最高峰值，通过峰值计算得到的组份浓度含量不能反映其真实值。
为解决这些问题，在日常维护中必须加强对仪器的诊断能力和故障排除能力，从而保证分析数据的实时性和准确性。
2 性能检测与分析
性能反映仪器的可靠性，造成仪器性能下降的原因比较复杂，我们可以从仪器的液晶显示屏上观察得到谱图输出情况。色谱仪在正常运行情况下，是按照一定时序进行的（在设定的周期内），包括大气平衡，进样，反吹，流路切换，自动调零，组份开关门等，仪器通过对峰值的检测，可以利用峰高法和峰面积法对数据进行计算处理，即 RFi＝CCi/Hi 和 RFi=CCi/Ai，从而得到相关组份浓度含量。如果被测组分范围较宽而峰形很小时，在校验计算中，响应系数RFi值越大，测量误差也越大，因此针对这种组份我们需要在分离度上进行调整及优化；或者被测组份在连续运行几周期内，数值上下波动超出允许范围，说明仪器可靠性已明显降低。
在发现基线和峰形异常时，分析其主要原因如下：
（1）样品预处理系统未达到净化效果，造成对后系统的污染和堵塞。
（2）载气纯度不高，含不明杂质，尤其杂质中含水会加速色谱柱劣化。
（3）色谱柱劣化，分离效果变差，柱内固定相吸附能力减弱，需要活化处理。
（4）检测器污染，基流升高，出现噪声。
（5）样品阀及柱切阀动作不灵敏或密封组件，接管接头处有漏气现象。
（6）放大板稳定性变差。
（7）柱流速改变，使气路系统中流量及压力失衡。
（8）运行程序在峰值检测时未调整至最佳状态。
（9）炉温稳定性变差。
特别是在FID（氢火焰离子检测器）系统中，色谱柱漏气不仅会使点火困难，也会导致灵敏度降低，甚至不出峰；氢气与空气流量比将明显影响灵敏度；很大氢气流量也会造成噪音变大；气路系统不干净，包括进样污染，检测器污染或色谱柱劣化都会引起基流、噪音较大和基线漂移。
3 仪器性能优化及维护要点
为了保证在线气相色谱仪长期稳定准确的运行，在确保气路系统、检测系统完好的情况下，应在峰形检测中实施优化，提高性能。
3.1 气路系统
保证被采出样气的净度、温度、压力。目前应用了两种类型的样品预处理系统。
预处理是仪器正常运行的前提和保证，其次还要保证载气和空气的流量与压力恒定，气路系统无泄漏。
3.2 检测系统
包括分离和检测部分。样品气进入分析器后，色谱柱流速与放空流速保持恒定，依据原始测试数据单。柱流速一般在20－50CC/min，如果分离效果不佳，首先诊断分离效果变坏的原因，检查载气流量是否增加；恒温箱度是否升高，色谱柱是否劣化；无异常时通过程序表格调整柱切，反吹时间得到理想的待测组分峰形。
检测器（thermal conductivity detector，TCD）是最早被使用且广泛使用的一种检测器。它具有结构简单、性能稳定、灵敏度适宜（约克/秒）、应用范围广（可检测有机物及无机物）、不破坏样品等优点，多用于常量到10μg/mL以上组分的测定。
氢火焰离子化检测器（flame ionization detector，FID）简称氢焰检测器，可用于检测绝大多数有机化合物，并可检测ng/mL级痕量物质，易于进行痕量有机物的分析。它具有结构简单、灵敏度高、响应快、线性范围宽、选择性好、低干扰性、坚固易于使用等优点。
如果检测器受到不同程度的污染，基流会升高，基线不稳定。基流偏离小于1mV，说明系统十分干净，基流小于10mV，一般还能使用，若基流大于几十mV，就说明系统污染比较严重，这时噪音、漂移都很大，仪器稳定时间也较长。清除污染的办法就是拆洗零部件和进行高温活化。
3.3 放大电路及数据处理
放大电路主要是接受来自检测器信号进行低噪声，低漂移放大，同时提供TCD检测器的桥流电压及FID检测器的点火电压，检查放大电路稳定性时，对于氢火焰检测器在不点火并拔去收集极插头时走基线就可判断和检查放大器是否正常，光是走放大器基线，一般正常情况应该是噪音小于5uv。
数据处理方面：在2020、2060和2070软件版本内，提供了两种不同的峰值检测方式，即“强迫门限”和“斜率检测”，应根据具体的峰形变化采用具体检测方式来收集峰值面积进行数据的计算处理。
（1）强迫门限
由操作者定义峰值开始和结束，对分析器的气路系统要求较高，但是容易出现错误，适用于较宽或较小的峰值。
（2）斜率检测
在斜率检测情况下，由控制器决定峰值时间和条件。在图3-1内如果在第一个峰值开始洗提之前，斜率检测已置为ON，并在第二个峰值完成之后置为OFF，两峰均被正确地测量。在斜率检测的情况下，控制器监视来自检测器的斜率信号，以决定峰值开始、结束、峰顶点及出峰个数。精度较高。
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1—NOISE CALC ON 2—NOISE CALC OFF
3—OPE DETECT ON NOW 4—PEAK WIDTH
5—SLOPE DETECT OFF NOW
AO块数据的传输过程中，趋势板提供至多16或48个趋势通道，对所使用的趋势通道必须经过输出校准，保持与DCS控制站输出的一致性。校准调试后的程序表格存储于E2PROM中。
另外，在日常维护中注意及时处理相关报警信息，包括硬件和软件报警。：
总之，对于分析仪器的使用，只要尽心维护，细心钻研，开发利用其潜在功能，都能最大程度发挥其功效和性能，，在生产的节能降耗、降低成本等各个方面起到监督和控制作用。
参考文献：
[1]ABB公司 气相色谱仪3100型及2000型操作手册
[2]中国色谱网论坛