一、系統概述

本系統為抽取式在線分析裝置，專用于工業煙氣管道中氫氣體積濃度的連續測量。系統采用熱導式檢測原理，集成取樣探頭、伴熱管線、KE2000-Y預處理單元、分析儀、正壓防爆機柜、PLC反吹控制及標準氣等模塊，構成從樣氣抽取到數據輸出的完整分析回路。系統針對煙氣高溫（50-100℃）、負壓（-4000Pa）、高濕高塵工況進行專門設計，確保分析儀獲得干燥、潔凈、流量恒定的代表性樣氣。

二、設計依據與工況條件

三、系統組成與功能說明

3.1 取樣探頭

探頭規格DN50，內置不銹鋼燒結濾芯（孔隙5μm），安裝于煙氣管道預留法蘭接口處。濾芯對樣氣進行一級粗過濾，阻擋煙氣中大顆粒粉塵進入取樣管路，同時具備一定的氣流均布作用。探頭配套安裝固件及密封墊片，對接法蘭標準為DN50，由需方提供配對法蘭。

3.2 復合伴熱管線

取樣探頭至分析機柜之間敷設20米復合伴熱管。管線結構由內而外依次為：聚四氟乙烯/316L不銹鋼樣氣管路、自限溫電伴熱帶、保溫層、耐磨護套。伴熱功率自動調節，維持管壁溫度在樣氣露點以上，防止高溫濕煙氣在輸送過程中析出冷凝水，從而避免組分溶解損失及管路積液堵塞。

3.3 預處理單元（KE2000-Y）

預處理單元為定制集成式機柜內安裝模塊，按樣氣流向依次包含以下組件：

上述全部管路及接頭選用Φ6×1mm 316L不銹鋼管或聚四氟乙烯管，表面經鈍化處理，具備耐腐蝕、低吸附特性，避免樣氣在傳輸過程中組分發生變化。

3.4 抽氣泵

選用KNF隔膜泵，流量6L/min。針對-4000Pa負壓工況選型，泵體具備充足抽吸能力，克服管路沿程阻力及負壓影響，保證樣氣順暢流經分析系統。隔膜泵無油潤滑，不向樣氣引入額外污染，膜片為長壽命復合材料，適用連續運行工況。

3.5 PLC反吹控制單元

采用德國西門子可編程邏輯控制器，按用戶設定周期自動執行反吹程序：切換閥門使壓縮空氣反向流經取樣探頭及過濾器，將附著于濾芯表面的粉塵吹回煙道，恢復濾芯通透性。反吹動作完成后自動恢復取樣狀態，過程無需人工干預。反吹用壓縮空氣要求為0.4～0.6MPa、干燥無油。

3.6 分析儀（JD-200U）

熱導式氫氣分析儀，標準量程0～10%（體積分數），量程可依據用戶要求在0～100%之間分段定制。儀器采用大屏幕液晶顯示，配備微機化操作菜單，支持中英文界面切換（可選）。分析儀安裝于正壓防爆機柜內，通過機柜防爆型式實現整體防爆。

分析儀技術指標如下：

3.7 正壓防爆機柜

機柜外形1900（高）×800（寬）×600（深）mm，碳鋼噴塑材質，頂部設防雨棚，適用于戶外安裝。機柜采用正壓防爆型式，通過向柜內持續通入保護性氣體（儀表空氣），使柜內壓力高于外部環境，阻止外部爆炸性氣體進入柜體。整機防爆等級ExdIICT6，防護等級IP65。機柜集成安裝以下電氣附件：

• 防爆電源接線箱（ExdIICT4），接口1/4"NPT

• 防爆信號接線箱（ExdIICT4），接口G1/2

• 防爆照明開關及柜內防爆燈

• 不銹鋼標牌（所有電氣設備及穿板接頭處）

• 專用接地銅排及接地端子

3.8 標準氣體

四、系統電氣與信號接口

五、系統性能保障措施

5.1 樣氣代表性保障

旁路放空設計使絕大部分樣氣經快速回路直接排空，僅微量樣氣進入分析儀測量室，有效縮短樣氣在管路中的停留時間，保證監測數據實時反映工藝動態變化。伴熱管線全程保溫，避免水汽在輸送途中冷凝造成組分損失。

5.2 分析儀保護措施

多級預處理（氣水分離+過濾+深度冷凝）將進入分析儀的樣氣露點降至+5℃以下，顆粒物含量降至0.1μm等級以下，避免高濕高塵樣氣對熱導池造成污染或腐蝕，延長分析儀連續運行周期。

5.3 系統自清潔能力

西門子PLC定時觸發的自動反吹功能，有效清除取樣探頭及過濾器表面附著的粉塵，防止濾芯堵塞導致流量下降或取樣中斷。反吹周期及持續時間可由用戶依據工況在PLC程序中調整。

5.4 防爆與防護

正壓防爆機柜配合柜內ExdIICT6等級電氣元件，使整套系統可安全安裝于防爆區域。IP65防護等級使機柜具備防塵、防噴水能力，適用于戶外多風沙、多雨雪環境。

六、運行維護要求

七、系統流程圖說明

樣氣經取樣探頭粗過濾后，經20米復合伴熱管送入分析機柜。進入機柜后依次流經氣水分離器（脫除游離水）、自動排水閥（排出冷凝液）、精密過濾器（攔截細微粉塵），再進入電子冷凝器深度除濕，經蠕動泵排出冷凝水。干燥潔凈的樣氣經小流量控制器調節至分析儀所需流量（約0.5～1.0L/min），進入JD-200U熱導式分析儀進行氫氣濃度檢測。分析儀輸出4-20mA信號及RS485數字信號至控制室。大部分樣氣經由旁路針閥調節后高位放空，確保主路快速流通。反吹時，PLC控制切換閥將壓縮空氣反向通入取樣探頭及過濾器，吹掃粉塵后經探頭端排回煙道。系統整體采用負壓抽吸方式，KNF抽氣泵設置于預處理單元末端，全程保持樣氣在負壓狀態下流動，避免樣氣泄漏至環境。

八、系統成套清單匯總