新型工業(yè)在線氣相色譜儀智能溫度控制器設(shè)計(jì)與應(yīng)用

（寧夏和寧化學(xué)有限公司，寧夏 銀川 750411）

一、引言

我國著名儀表專家朱良漪先生提出過：分析技術(shù)儀表化與分析儀器自動化乃是解決科學(xué)技術(shù)與生產(chǎn)現(xiàn)代化的重要手段。就是說要想發(fā)展現(xiàn)代化生產(chǎn)模式，必須發(fā)展在線分析儀器如-在線氣相色譜儀，通過先進(jìn)技術(shù)提高生產(chǎn)水平，以求經(jīng)濟(jì)效益更大化。在這樣的社會大環(huán)境下在線分析儀器-氣相色譜分析儀近幾年發(fā)展迅速，在新材料研究、工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)制藥等方面應(yīng)用廣泛，各類尖端科學(xué)研究都離不開在線氣相色譜分析儀，也真因如此要對在線氣相色譜分析儀的一些技術(shù)問題進(jìn)行改進(jìn)和完善，本文就對新型工業(yè)在線氣相色譜儀智能溫度控制器進(jìn)行設(shè)計(jì)，提高儀器的安全性。

二、我國新型工業(yè)在線氣相色譜儀發(fā)展現(xiàn)狀

氣相色譜儀在工業(yè)上應(yīng)用范圍是分離氣體或者分析特定溫度下是氣體，卻又不易分解的物質(zhì)。在線氣相色譜儀可以在短時(shí)間內(nèi)同時(shí)分離物體并且測定物體成分。在新型工業(yè)領(lǐng)域利用在線氣相色譜儀可以對生產(chǎn)的樣品氣體進(jìn)行在線分析，然后整合信息將其反饋到控制系統(tǒng)。

雖然我國的氣相色譜儀起步較晚，但是發(fā)展卻很迅速，通過對色譜儀技術(shù)的探索技術(shù)人員為我國新型工業(yè)研究出了防爆型新型氣相色譜儀，目前氣相色譜儀的發(fā)展問題主要體現(xiàn)在：

（一）在進(jìn)樣口和檢測器位置的溫度控制困難，不能做到對儀器部分進(jìn)行升降溫；

（二）爐溫控制緩慢，早期的氣相色譜儀對溫度進(jìn)行改變，儀表的過程十分緩慢，導(dǎo)致儀表的效率緩慢；

（三）氣體流量控制要在一些部位采用精確的壓力表和流量計(jì)，近幾年采用了電子壓力控制可以較為方便的流量控制。總之現(xiàn)階段氣相色譜儀的最大難題就是做到智能溫度控制，做到氣相色譜儀可以在300-500℃做到任意調(diào)溫 并且在任意溫度可以保持恒溫，也保證儀表可以按照一定速率調(diào)整溫度。為了解決加熱緩慢的難題，提高加熱速度采用程序升溫方式。

三、新型工業(yè)在線氣相色譜儀智能溫度控制的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為了改變國產(chǎn)在線氣相色譜儀的溫度控制器范圍窄，旨在設(shè)計(jì)一類適用于新型工業(yè)的新型智能溫控的氣相色譜儀。

（一）氣相色譜儀智能溫度控制的硬件設(shè)計(jì)

溫度檢測裝置的精度直接影響到溫度控制的精度，如果溫度檢測的波動幅度大就會導(dǎo)致溫度控制不穩(wěn)定。該新型氣相色譜儀溫度控制系統(tǒng)有兩種控制功能，一種是恒溫控制，另一種是程序控溫。為了做到智能調(diào)溫，必須設(shè)置靈敏的測溫系統(tǒng)，測溫系統(tǒng)因?yàn)楣δ軓?fù)雜，所以該控制系統(tǒng)的線路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易被干擾，因?yàn)闅庀嗌V儀的測溫要求精準(zhǔn)，為了避免相對誤差就要解決在線色譜儀溫控系統(tǒng)高精度溫度檢測難題。常用的方法就是用鉑電橋，軟件線性化，在設(shè)計(jì)是要考慮避免干擾，高穩(wěn)定性強(qiáng)的電路，保證精密的溫度控制的前提就是要有高精度的溫度檢測裝置。

智能溫度控制器的加熱方式要進(jìn)行改進(jìn)，不能再采用傳統(tǒng)的電爐加熱法，因?yàn)閭鹘y(tǒng)方式加熱效率低并且加熱升溫緩慢，現(xiàn)階段比較流行的方式是采用熱風(fēng)槍加熱方法，這種加熱原理是將工業(yè)現(xiàn)場的空氣進(jìn)行抽取到氣相色譜儀里，在經(jīng)過調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)降壓后運(yùn)送到熱分槍管里進(jìn)行加熱再輸送到升溫部位，這種方法升溫迅速，可以達(dá)到快速升溫的目的，并且保證加熱均勻。為了防止熱風(fēng)槍加熱絲過熱熔斷保障溫度控制器的安全性，要設(shè)計(jì)相應(yīng)的過熱保護(hù)電路系統(tǒng)。因?yàn)楣I(yè)在線氣相色譜儀工作環(huán)境惡劣，所以要設(shè)計(jì)相應(yīng)的智能溫度控制器防爆電路設(shè)計(jì)，把新設(shè)計(jì)的電路板安裝到有正壓吹掃的防爆機(jī)箱內(nèi)，保障電路板有一個(gè)安全穩(wěn)定的工作環(huán)境。

智能溫度控制系統(tǒng)制冷設(shè)計(jì)要選用色譜儀專用制冷器，專用的制冷器工作原理是渦流管通過壓縮空氣產(chǎn)生渦流，渦流再將空氣分為熱氣流和冷氣流，再將氣流分別輸送入管道，熱流就以熱空氣形式散出，而冷空氣就可以通過冷風(fēng)口輸送到儀表需要降溫的部位。為了保證溫度調(diào)控迅速，該系統(tǒng)可以采用ABB 溫度速率控制技術(shù)。

（二）工業(yè)在線氣相色譜儀智能溫度控制的軟件設(shè)計(jì)

在線氣相色譜儀軟件系統(tǒng)包括對內(nèi)部硬件的驅(qū)動程序和上層應(yīng)用軟件，因?yàn)橄到y(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的功能復(fù)雜導(dǎo)致需要的代碼數(shù)量龐大，因此在編寫該程序時(shí)整體采用c 語言，在編譯通信代碼時(shí)采用C++來編寫代碼。智能溫度控制軟件要做到可以周期性采集溫度值，并且自行計(jì)算平均值然后整合數(shù)據(jù)信息反饋到控制系統(tǒng)。

四、智能溫控器在新型工業(yè)中的應(yīng)用舉例

工業(yè)在線色譜儀是一種高精度的大型分析儀器，一般用于工廠分析過程，測定分析氣、液體的成分，在石油能源等產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)方面應(yīng)用廣泛。因?yàn)樵谛滦凸I(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的色譜儀暴露在易燃易爆氣體環(huán)境下，因此保證分析儀表的安全很有必要，例如在防爆工業(yè)如果對色譜儀應(yīng)用到智能溫度控制系統(tǒng)，在儀表工作過程中，做到溫度智能調(diào)控，確保儀表不起火爆炸就可以保證工業(yè)生產(chǎn)的安全環(huán)境。

總結(jié)

溫度時(shí)色譜儀分析的主要操作參數(shù)，它直接影響這色譜柱的選擇，以及分析儀表的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。所以在色譜儀中對其溫度智能控制器的研究尤為重要，智能溫度控制器的設(shè)計(jì)原理就是根據(jù)檢測溫度變化適當(dāng)散熱和補(bǔ)熱，確保氣相色譜儀在恒溫條件下工作分析。