西门子模块6ES7231-7PD22-0XA8代理直销

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1 样气处理系统在在线分析系统中的地位
样品处理系统如果只限于过程气体分析系统领域，就该称为样气处理系统。
在在线分析工程技术行业内，本文所述的样气处理系统，过去却一直叫取样预处理系统、预处理系统、样气预处理系统、取样及预处理单元等。由于长期带着“预”字，好像只是在线分析器的附加部分，并未受到应有的重视。
GB/T 19768—2005《在线分析器试样处理系统性能表示》的国家标准，其实JB/T 6854—1993的机械部标准，早就在处理系统之前取消了“预”字，从中必然引申出；样气处理系统和样气处理部件的技术概念和专业术语。令人遗憾的是，长期以来并未得到本人士的关注和认可。
本文着力阐述的样气处理系统技术，自身有相对独立性、严密性、系统性，PLC可编程序控制器的自控功能及其软件就是一个证明。德国H&B公司的60S型干法高温取样探头在中国市场单独销售有数十套之多，较高售价135万元，算是另一个颇具说服力的证明。
为了推进在线分析系统工程应用技术的发展，我们应有一种新的技术观念：在线分析面对诸多十分艰巨复杂的技术难题，样气处理系统技术是在线分析系统的核心和关键技术，期待样气处理系统技术从此走上全面提升和发展的轨道。

2 在线分析器工程应用对样气处理系统技术的依赖和要求
2.1 1986年以前，国内各分析器器专业厂的在线分析器器几乎全是以单机销售的形式投放市场，而德国H&B公司的在线分析器却大约有三分之二是以在线分析系统（包括分析小屋）的形式投放市场，那时样气处理系统有个“预”字并不冤。
以川分的红外等三项技术引进为契机，同时从H&B公司引进了在线分析系统技术，并两次培训系统设计和工程应用人才，使川仪无意中充当了一次在线分析器工程应用**的角色，设计水平、应用水平、生产规模都有长足进步。

在线分析器工程应用的症结和较佳途径
在线分析器的长期连续、适时的检测分析，必然要求连续取样和严格的样气处理技术，要求样气真实和传输快速，样气进入分析器时，要求达到近于标准气的品质。在线分析系统长期连续运行的可靠性和安全性，以及近于免维护的易维护性，都完全依赖样气处理系统技术的针对性设计。
根据每项在线分析系统的现场应用条件和取样条件，要采用专业化、规范化，针对性设计的**型在线分析系统，由具有长期工程实践经验的专业制造商生产这些高品质在线分析系统，并承担全过程技术服务。
对于完善的过程气体分析，起决定作用的是使样气处理系统与千差万别的生产工艺条件和环境应用条件匹配得当、组合完善。在线分析器对样气处理系统的这种**依赖，使在线分析器以在线分析系统形式供货既是在线分析工程技术发展的必然，也在业界各方人士的情理之中。

3 复杂的样气条件和干法样气处理技术
3.1 复杂的样气条件是过程气体分析面对的较大困难：
高温或低温、高粉尘、高水分或液雾、高压负压、腐蚀性和爆炸性危险；
较高的自动化程度，少维护甚至近于免维护的应用要求；
防尘及防水、防腐蚀、防爆炸等方面苛刻的防护及安全要求；
较快的反应速度，滞后时间一般要求＜60s ；
保证必要的检测准确度等。
3.2 干法样气处理技术的必要性
干法样气处理技术有利于有效保持样气的真实性，进而保证必要的检测准确度。
干法样气处理技术能使样气干燥、洁净，达到近于标准气的品质，可能发生的腐蚀性也大为降低。所有这些都有利于保证在线分析器连续、稳定、可靠、准确地运行，延长其使用寿命，我见过某石化企业使用**过20年的红外分析器。
干法样气处理技术已成为**的主流技术。当然湿法样气处理技术也并未完全淘汰，如焦炉煤气O2分析系统，湿法对付焦油更为有效。

4 样气处理系统技术的体系性特征
在线分析系统如果去掉在线分析器和某些应用**条件部分，就是样气处理系统，体系性地简述样气处理系统如下：
4.1 采样探头 通常称为取样探头，是样气处理系统较重要的样气处理部件，根据不同的取样条件，就一定有不同的针对性较强的探头，较常用的是低于650℃的中温通用型探头。取样探头还应包括压缩空气加热（180℃）反吹单元及其程控反吹技术。
4.2 样气输送管线 通常多采用Φ6×1不锈钢管，为避免发生冷凝，常采用伴热保温技术（120℃），伴热方式以自控温电伴热带较为经济实用。
4.3 过滤器 过滤器就其用途来说，以下三类较有代表性：一是探头过滤器，在取样点就地过滤粉尘，避免在其后产生粉尘沉淀和堵塞的危险，目前的先进水平是0.3μｍ 99％。二是后级高精度膜式过滤器，以保护分析器为主要目的，目前的先进水平是0.05μｍ 99％。三是分析器内部的微型过滤器，以在线分析器的自保护为目的，并不属于样气处理系统。
4.4 样气冷凝器 使样气冷凝至低露点、以干燥样气为目的。
压缩机式样气冷凝器能使样气由140℃冷至2℃露点，效果较好，成本较高；
半导体制冷样气冷凝器，入口样气温度一般只能是45℃；
涡流致冷样气冷凝器，能使样气温度降低20℃以上，较大的优势是使用压缩空气，本安防爆；
使用水源的样气冷却器（即交换器）也有很多应用。
4.5 采样泵 通常称为抽气泵，样气压力为负压或微正压时，也能为分析器提供规定的样气流量，隔膜式抽气泵用得较多。另外，常用蠕动泵来排放冷凝液。
4.6 气液分离器 气液分离常是十分棘手的技术难题
旋风自洁式分离器 对分离＞5μｍ粉尘和液雾较为有效，相当于70μｍ粒度以上的重力分离；
凝结式分离器能对付更小粒度的微小液雾；
特定项目**型（如乙烯裂解）的气液分离是技术含量很高的综合技术；
较简单的气液分离器仅是圆筒中加上一根管子；
现在已有采用聚合膜方式过滤液雾的研究。
4.7 样气流量测量及控制
样气流量一般用球形转子流量计，流量控制用针形阀调节。切换和关断气路要采用各种阀件，以“五通切换阀”较被看重。
4.8 样气压力测量与调节
高压的减压、稳压与调节是项困难任务，各种阀的原理及规格的选择也很有专业性。
高压力样气在取样点根部阀处就地减压很有必要，以避免降低反应速度。
4.9 部件材料的正确选用
以O型密封圈选材为例：连续使用温度的高低依次为，氟橡胶包覆聚四氟乙烯、氟橡胶、硅橡胶、丁晴橡胶。
4.10 设备外壳及防护
一般采用的机柜称为仪表盘，组装后称为分析（仪器）柜；
人可以进入的机柜称为分析小屋；
机柜对粉尘、水的防护等级以IPXX表示；
机柜对可燃性气体和蒸气的防爆等级。如 dⅡCT6。
4.11 机柜的气候调节
机柜的气候调节可分为降温、加热、换气等三个大的方面。
4.12 自控单元
样气处理系统的连续、稳定、近于免维护的运行，以及各种报警，都离不开PLC可编程序控制器为核心的自控单元。
4.13 标准物质 即标准气，是在线分析器的计量标准，现在已采用99.999%的高纯氮作为零点气。
4.14 快速回路设计，提高分析系统的反应速度。
4.15 尾气和冷凝液的安全排放。
4.16 数据处理及远程传输。
4.17 工程现场安装的施工设计。

5 用于水泥窑尾的干法高温取样探头系统
5.1 炉窑负压型样气处理系统 负压或微正压样气，只要压力不大于0.01MPa，往往都必须采用某种原理的抽气泵这一标志性部件，才能满足样气流量的规范要求。（个别炉窑负压型在线分析系统也需要防爆，例如焦炉煤气。）
5.2 水泥窑尾的正常取样条件
样气温度＜1300℃
样气粉尘气量＜2000g/m3
5.3 干法高温探头的关键技术特性
高精度粉尘过滤技术 0.3μｍ 99%，气流阻力＜6mmH2O
适用样气温度 ≤1300℃ ；
控温封闭循环水冷却 （出水温度＜85℃）；
过滤器加热180℃，内外程控反吹扫；
反吹周期，可按需要在现场设定或修改；
探头长度 3m ；
全面的自动控制和安全报警技术；
现场安装、投运技术。6 防爆分析小屋
6.1 化工、石化领域的样气基本都是正压力，并有严格的防爆要求，就该采用正压防爆型样气处理系统，当然在线分析器也要严格选择隔爆型的，样气处理部件也要采用防爆型的。
6.2 防爆分析小屋。防爆级别dⅡCT4
• 规格：2.7m高，长和宽可在订货时选择。
• 结构：钢板结构，厚度50mm 充填阻燃绝热离心真空保温棉；
外墙为抛光磨砂不锈钢板，内墙是镀锌喷塑钢板，**部为304SS；
外开门，防爆视窗、紧急逃生锁；
内置标准气瓶和载气瓶以及固定架；
整体排点接地保护；
“地”为人字钢板，δ=5；
全封闭安全集管排放系统，带阻火器的安全放空罩。
• 电器设备：防爆空调器（1.5P）、防爆排风扇、防爆照明灯、防爆电源接线箱、防爆信号接线箱、防爆防腐蚀开关、防爆报、防爆型CO报警器等。
• 技术特点：专业、规范的全封闭结构防爆系统。
6.3 防爆分析小屋是在线分析系统的另一个技术。

7 样气处理系统技术的发展趋势
7.1 样气处理系统技术发展的动力
在线分析器，特别是国外公司的在线分析器近几年出现高速发展与进步，如：19″标准机箱的六组分在线分析器。由于节能、环保、资源和的国家长期产业导向，使国内在线分析系统显现高速增长的、开放的市场特征。这成为样气处理系统技术发展的两种主要动力。
7.2 样气处理系统技术发展的某些趋势
• 持续改进的理念非常适合于样气处理系统技术的发展：例如成都倍诚分析技术研究所的涡流致冷样气冷凝器已经改进了*五代，该公司的防爆分析小屋可代表该领域的国内水平。
• 冲击样气处理系统技术的：川分的干法高温探头连续几年国内市场近80%的份额。
• 小型化是技术发展总的内在规律之一：美国世伟洛克公司研发出如同糖葫芦串态势的“集成”式新型样气处理系统，总体积非常小，价格高昂，技术适应性也较窄，尚不具备推广条件。英国士富梅公司的氧化锆反吹气路为Φ2的焊接三通气路，氧化锆传感器比大手指头还小。
• 样气处理系统先进技术的大面积提高尚需时日：如探头过滤器和后级过滤器虽然已经达到0.3μｍ 99%和0.05μｍ 99%（单级）的先进水平，而另一些公司，包括一些参与国内市场竞争的国外公司却分别停留在2μｍ和0.5μｍ左右的原有保守水平。
• 样气处理系统技术的研发出现走向深入的苗头：
组合式样气处理部件（如水洗分离器）；
样气处理部件（如水冷却分离器）；
自洁式免维护样气处理部件（如旋风自洁式过滤器）；
安全性高的样气处理部件（如可拆式化工取样探头）；
新原理的样气处理部件（如自吹洗综合过滤器）；
不使用样气电子冷凝器和蠕动泵的本安型样气处理系统技术已在研发之中；
开始出现专业化的样气处理部件研发公司和营销网站。

8 新型样气处理部件实用新型（**技术）解析 （**发明人 金义忠等）
自吹洗综合过滤器
• 目前的各种过滤器均针对粉尘，对液雾不但无能为力，还常会堵塞或损坏过滤薄膜，从而造成膜式过滤器失效。有的厂家不得已，采用了水份报警型膜式过滤器。
• 有一种具有纳米特性的聚合薄膜材料有非常*特的性能，
过滤精度 0.3μｍ 可达99.9999%
0.05μｍ 也能达到99%
油雾过滤率 0.0001% （水雾过滤率也该是这一技术数据）
疏水特性（如荷叶对于水） 聚合膜即便被水泡湿了也不会影响其透气性。
气流阻力 ≤7mmH2O（60L/h下，Ф50膜片）
有较好的抗张强度，不容易损坏。
• 新型自吹洗综合过滤器
既能过滤0.05μｍ的粉尘99% ，也能过滤0.05μｍ的液雾99% ，
过滤出的粉尘和液雾可自清洁，然后由旁路流排出，维护量大为降低。

9 对样气处理系统技术发展的期待
9.1 样气处理系统技术的发展单靠分析器的发展和市场的扩张来推动是不够的。在线分析工程技术理论的创新和样气处理系统技术本身技术的创新也是样气处理系统技术发展的强劲动力。
9.2 通过本次*技术国际论坛，我们期待样气处理系统技术的发展能有一个坚持“持续改进、持续创新”理念的全新的发展方向。

传输系统是一个基于光纤的宽带综合业务数字传输网络，能够为其他通信子系统和列车自动监控(ATS)、综合监控(ISCS)、自动售检票(AFC)、旅客信息(PIS)、防灾报警(FAS)、SCAnA等专业提供高可靠性的、冗余的、使用灵活的多种宽、窄带传输通道(包括透明通道)，构成传送语音、数据和图像等各种信息的综合业务传输网，是保证地铁运行所必须的信息传送媒体。
通过对现有传输技术进行比较，对技术发展进行展望，对既有业务需求进行总结，寻找适合轨道交通传输系统的建设方式。



1 轨道交通通信传输系统组网现状
从1965年北京地铁一期工程开工，到目前全国多个城市多条线的同步建设，已开通城市轨道交通的有北京、上海、天津、广州、长春、大连等城市，除北京地铁一号线和环线外，其余都是九十年代后修建的。众多地铁线路，传输制式不尽相同，各有优缺点，表1列举一些地铁项目的传输系统现状。
采用OTN传输制式一般组成一个自愈环，采用SDH传输制式组成单个或多个自愈环，采用ATM传输制式组成单环或多个环，采用MSTP传输制式组成单个或多个自愈环。一般SDH、MSTP组网方式，环网节点较多14个。轨道交通传输网选择的保护方式均为自愈环保护方式。

2 传输技术比较
2.1业务承载能力
承载能力包括能否保业务传输质量要求，能否提供相应业务接口等方面。
2.1.1OTN
OTN是专为轨道交通开发的一种传输技术，具有*特的帧结构，可区分不同等级速率，并能在同一网络中综合不同的网络传输协议，对实时性业务及非实时性业务都能提供相应承载，实现了从窄带到宽带的综合业务传输。
OTN可以直接提供工业标准的通信协议接口，如话音(具有2线/4线、模拟/数字、带信令/无信令)、El、RS-232/422/423/485、高质量音频(15kHz带宽)、10/100Mb/5Ethernet、4/16Mb/5TokenRing、标准复合视频(M-JPEG压缩算法)等接口，而不需借助接人设备。
OTN设备简单、组网灵活、集中维护方便，国内外地铁工程中应用广泛。其不足是设备少见生产，售后服务对原设备厂商依赖大，兼容性差，与非OTN网络连接能力较弱。
2.1.2ATM
ATM虽然可以承载实时性业务中的TDM业务，但每一个节点的延时都要大于SDH传输制式，特别是故障时系统切换时间较SDH传输制式长(有时甚至以秒计)，所以ATM技术一般不用于TDM业务的承载。另外，ATM没有低速率接口，需增加接人设备，设备价格高且协议复杂。对于视频业务，由于其具有很高的突发度，而ATM恰恰能够很好地支持具有突发性的可变比特率业务，并且其固有的设计已经充分考虑了业务QoS问题，因此可以实现承载。
对于非实时性业务的传输，存在带宽利用率较低的问题，ATM没有音频等低速接口，需设接入设备。
2.1.3IP
IP技术对数据业务的承载有一定的优势，对于传统TDM业务，IP技术可以承载，但传送时间和业务恢复时间要比SDH长，不是较好的承载技术。对于接口来说，IP没有音频等低速接口，高端设备一般不提供ZMb/S接口，需增加辅助设备。
2.1.4SDH及基于SDH的多业务传送平台(MSTP)
SDH是较适合实时性业务中TDM业务的承载技术，但无法解决实时性业务中视频信号和实时性业务及非实时性业务中以太网的传输问题。SDH接口种类单一，仅具有PDH系列标准接口(E1/E3/STM一le)。传输窄带业务(话音、数据、宽带音频)时，需增加接人设备(PCMD/l设备);无直接的视频和LAN接口，需外部增加视频CODEC和Ethernet路由器;对Ethernet业务，一般只提供ZMb/s的传输带宽，存在性能瓶颈;对地铁/轻轨中的广播音频业务，仅提供3kHz的传输带宽，难以满足高保真的广播效果;一般只提供点对点的通信信道，难以满足地铁/轻轨环境下大量共线式通信信道的要求。
同时SDH只能向用户提供固定速率的信道，不能动态分配带宽，不能进行统计复用，对总线型宽带数据业务及图像业务的支持困难。
MSTP克服了SDH设备在地铁/轻轨应用中的一些不足，随着技术不断的发展成熟，越来越适合轨道交通业务的承载，但仍需增加接人设备。
2.1.5RPR
对于实时性TDM业务，RPR技术虽然定义了协议，但需在实际中得到进一步验证。
对于数据业务，RPR具备**的优势，可根据用户需求分配带宽，支持空间复用技术和统计复用技术，在网络正常运营的情况下，可使带宽利用率相对SDH网络提高3一4倍。RPR还可对数据业务进行优化，有效支持IP的突发特性。
对于有实时性要求的数据业务，RPR可以提供不同等级的服务和基于不同等级业务的环保护功能来**数据业务的实时性，在**实时性方面和故障倒换时间(16ms-50ms)上可与SDH技术媲美，而在带宽利用率上比SDH传输数据业务大大提高。特别是它对视频业务的承载，目前数据视频市场的主流设备提供商，都将其系统构建在基于IP的MPEGZ编码和压缩技术，以及基于IP的视频数据存储、检索和访问控制技术上，这些系统所采用的摄像头基本上都可以直接提供MPEGZ编码及以太网数据端口，因此，由RPR技术来承载视频系统，用户数据能继续保持以太网帧格式，省略复杂的映射过程，并对用户分组进行严格的服务质量等级分类。提供严格的延时和抖动**机制，视频图像清晰、画面流畅，完全达到高速铁路/公路监控图像的要求。业务接口同SDH、MSTP、ATM、IP一样，必须借助于接人设备来提供低速数据接口。
2.1.6承载能力
对于实时性业务中的TDM业务，SDH、OTN能提供非常好的解决方案。对于实时性业务中的数据业务，OTN、RPR、ATM承载能力都比较强。对于非实时性业务，OTN、IP、RPR都比较适合。对于业务接口能力，OTN能力较佳，可以直接提供丰富的通信协议接口，不需借助接人设备，其他技术均需借助辅助设备。
2.2带宽利用率
OTN:开销<2%，带宽利用率较高。
ATM:开销约为12.8%，带宽利用率低。
IP:开销与所传数据包大小密切相关，不是很固定，带宽利用率比较高。
SDH:开销占3.7%，但由于其需预留保护带宽，带宽利用率较低。
RPR:开销占3.7%，同时采用统计空间复用技术，使带宽利用率大大提高。
2.3环网保护能力、可靠性
OTN:采用双环设计网络，具有自愈保护功能，并且保护倒换时间小于50ms。
ATM:主要进行VC保护。
IP:可以做路由保护，保护时间与网络结构及协议选择有关，一般以秒计。
SDH及MSTP:网络具有强大的保护恢复能力，并且保护倒换时间小于50ms。
RPR:网络具有强大的保护恢复能力，并且保护倒换时间小于50ms。
2.4成熟度及发展前景
OTN:在轨道交通领域已得到较多运用，做为西门子的**技术比较成熟，在专网需求方面能够予以专属研发和更新，发展速度较快。
ATM:技术、设备复杂，随着IP技术的发展，IP质量保证问题的解决，对ATM技术应用带来较大冲击，其发展前景不好。
IP:技术相对成熟，是目前通信业研究热点，有较好的发展前景。
SDH及MSTP:SDH技术很成熟，有着广泛的应用基础;MSTP是在SDH基础上发展起来的，目前还在不断完善，功能越来越强。
RPR:目前还未得到较大规模的应用，需在实践中进行验证，但其技术先进，发展前景好。
2.5价格
OTN设备价格相对较高，随着市场竞争在逐渐下降;ATM技术复杂，生产厂家不多，设备价格偏高;IP、SDH生产厂家众多，应用广泛，价格较低;基于二层交换的MSTP生产厂家多，技术成熟，价格较低;内嵌RPR的MSTP由于是新技术，价格较高，但应用前景较好;价格可能在将来会有所下降。

3 小结
OTN就技术角度比较适合轨道交通传输网，虽然互联互通能力相对较弱，但在业务接口层面互联的前提下可以满足互联需求，随着市场竞争价格也趋于合理，可以作为轨道交通传输网组网的一种选择。
IP技术在业务质量保证方面对轨道交通数据业务的承载越来越合适，但对TDM业务的支持仍是弱项，因此应与其他技术联合组网。
RPR技术的发展与标准化，对数据业务的承载提供了越来越完善的平台，但对TDM业务的支持效果不理想，网络管理缺少SDH的端到端性能监视和配置手段。与IP相似，可专门解决数据业务，适合与其他技术联合组网。
MSTP对各种数据业务，尤其是带宽需求大、传送质量要求高的视频业务，能提供较佳的解决方案。近年来MSTP技术在轨道交通中得以广泛应用，成为主流解决方案之一。
综上所述，传输网技术选择不应该是单一的，只要符合轨道交通传输技术发展方向都在可选择范围内，这样有利于降。
轨道交通传输网制式上的选择可以是一个制式独立组网，也可以是多种制式混和组网，应根据具体线路、具体情况及当时的技术发展来确定。一个制式单独组网可以选择OTN，也可以选择MSTP。目前MSTP技术对数据业务解决还存在一定局限性，可以采用MSTP与RPR或IP混合组网，由MSTP承载语音业务及低速数据业务，RPR或IP来承载视频和数据业务。
无论选择什么制式组网，所选择的设备均应是在该制式下相对成熟的、可靠的、先进的，冗余配置，并且便于运维。