過程分析儀器儀表又稱在線分析儀器儀表，是用于工業生産流程中對物質的成分及性質進行自動分析與測量儀器儀表的總稱，重點為燃燒控制、廢氣安全回收、流程工藝控制、質量監測所需的自動化分析産品，所顯示的數據反映生産中的實時狀況。

（1）選用過程分析儀表時，應詳盡了解被分析對象工藝過程介質特性、選用儀表的技術性能及其它限制條件。

（2）應對儀表的技術性能和經濟效果作充分評估，使之能在保證産品質量和生産安全、增加經濟效益、減輕環境污染等方面起到應有的作用。

（3）所選用分析儀表檢測器的技術要求應能滿足被分析介質的操作溫度、壓力和物料性質，特别是全部背景組份及含量的要求。

（4）儀表的選擇性、适用範圍、精确度、量程範圍、最小檢測量和穩定性等技術指标，須滿足工藝流程要求，并應性能可靠，操作、維修簡便。

（5）對用于腐蝕性介質或安裝在易燃、易爆、危險場所的分析儀表，應符合相關條件或在采取必要的措施後能符合使用要求。

（6）用于控制系統的分析儀表，其線性範圍和響應時間須滿足控制系統的要求。

（1）由取樣點取出的試樣應有代表性，在通過取樣系統後不應引起組份和含量的變化。

取樣口應設置在維護人員易接近之處，并應兼顧到試樣的溫度、壓力和滞後時間。

取樣口不能選在流體呈層流的低流速區及節流件下遊的渦流區和死角。

（2）氣體試樣應避免液體混入，液體試樣應避免夾帶氣體。若工藝管線管壁易附着髒物時，應将取樣探頭插入管線中心。當試樣中含有固體顆粒時，則必須在取樣處加裝過濾器，并備有反吹接口。

（3）根據取樣的工藝狀況，取樣系統應具備相應的減壓穩流、冷凝液排放、超壓放空、負壓抽吸、故障報警或耐高溫等功能。

（4）在取樣過程中如出現凝結物時，必須采取保溫伴熱措施，但應避免過熱引起試樣組成變化。

（5）取樣管路應盡量短，使滞後時間最小。樣品輸送系統的滞後時間一般不宜超過60s。取樣管管徑一般為φ6×1mm，但最大取樣管管徑不應大于φ14×2mm。

（6）取樣管材質一般采用不鏽鋼，若試樣中含有對不鏽鋼管腐蝕的組份時，可采用聚氯乙烯、聚四氟乙烯等其它合适的材質。對無腐蝕性的幹試樣也可采用無縫鋼管。另外，試樣引導管線應采取防堵措施。

（1）預處理裝置一般包括冷凝器、冷卻器、汽化器、過濾器或淨化器，以及為保證分析儀器選擇性而采取的化學或物理方法的處理裝置。其構成應根據具體試樣條件和分析儀表的技術要求确定。一般宜由分析儀器廠成套配置。

（2）試樣通過預處理裝置後應潔淨，有代表性，無有害組份，并符合分析儀表檢測器對試樣的技術要求。

（3）經過預處理裝置後的試樣，其待測組份的濃度或組份應不受影響。

（1）被測介質有回收價值者，樣品應考慮回收。

（2）多種氣體試樣放空，若組份混合後無危險，且混合後背壓波動對分析儀表影響不大時，可先接至集氣管，然後排至适當高度空間。否則應單獨放空。

（3）有毒氣體和除水以外的液體試樣，在符合有關衛生标準要求時方可排放。

（4）預處理系統的部件或管路材質應不會與試樣起反應，不會污染試樣，不會吸附試樣中的組份。

混合氣體中含氫量在0～100％之間，背景氣各組份的導熱系數十分接近，而其導熱系數與氫氣的導熱系數又相差較大，或背景氣組成較穩定時，宜選用熱導式氫分析儀。當待測組份含量低，而背景氣組份含量變化大時，則不宜選用。

（1）在非爆炸危險場所，含氫量在6％以下，其背景氣可為大氣、氮氣、氩氣、氧氣等，要求分析精确度不高于±0.1％，響應時間允許為60s時，應根據背景氣組成的不同，選用适合的熱導式氫分析儀。

（2）在非爆炸危險場所，當混合氣為以煤為原料的合成氨廠中的半水煤氣，含氫量在35％～75％之間，或混合氣為合成氨裝置中的新鮮氣或循環氣，其含氫量在50％～80％之間，要求分析精确度不高于2.5級，響應時間允許為60s時，應選用為小合成氨廠和大合成氨裝置特制的氫分析儀。

（3）在爆炸危險場所處，混合氣含氫量在40％～80％、80％～100％、90％～100％範圍内，應選用隔爆型氫分析儀，或采取相應的防爆措施。

（4）在制氩過程中，過量的氫含量在0～3％、0～2％範圍内，在電解氧中氫的含量濃度在0～2％要求測量精度不高于5級，可選用相應的熱導式氫分析儀。

氣體中含氧量分析應根據不同背景氣組份及含氧量多少，選用不同類型的氧量分析儀。微量氧分析應采用電化學式或熱化學式氧量分析儀，常量氧分析應采用磁導式（磁風和磁力機械式及磁壓力式）或氧化锆氧量分析儀。

（1）在電解制氫的生産流程中，當電解槽出口的氫氣中含氧量在0～1％之間，響應時間允許為90s時，應選用熱化學式氧分析器（含氧量在0～0.5％之間時，儀表精确度為5級；含氧量在0～1％時，其精确度為10級）。若用于有爆炸危險場所時，應要求廠方配備隔爆型儀器。

（2）在非爆炸危險場所，含氧量在21％以下，背景氣中不含腐蝕性氣體和粉塵及一氧化氮、二氧化氮等正磁化率的組份，且背景氣的熱導率、熱容、粘度等在工況條件下變化不大，要求響應時間允許為30s，分析精确度在2.5級到10級之間時，應選用磁導式（磁風原理）氧分析器。儀表的測量範圍及精确度見下表。

（3）在非爆炸危險場所，含氧量在0～1％、0～2.5％、0～5％、0～10％、0～25％及0～100％範圍内，背景氣中不含腐蝕性氣體、粉塵及一氧化氮和二氧化氮等正磁化率的組份，且允許背景氣的熱導率、熱容、粘度等有所變化，要求基本誤差不高于2級，響應時間允許為7s時，應選用磁力機械式氧分析器。

該類儀表的氣樣壓力可為正壓，也可為負壓。

（4）在非爆炸危險場所，含氧量在0～100％之間，要求多種量程測量或起始量程不為零，最小量程跨度為0～1％，要求測量精度為1級，響應時間小于2s時，可選用磁力式氧氣分析儀。

（5）在非爆炸危險場所，對于含氧量在0～5％或0～10％範圍内的工業鍋爐煙道氣或其他燃燒系統煙道氣，要求分析精确度不高于2級，響應時間要求短時，可選用氧化锆氧量分析儀；要求分析精度達1級，響應時間小于2s時，可選用磁壓力式氧分析儀。

（6）測量高純度氣體如氫氣、氮氣、氩氣等氣體中的微量氧或其他非酸性氣體中的微量氧含量，測量範圍在0～10～50ppM、0～20～100ppM、0～50～200ppM，要求測量精度不大于滿刻度的±10％，應選用電化學式微量氧分析儀。

氣體中一氧化碳、二氧化碳的微量分析，一般選用電導式或紅外線吸收式分析儀。常量分析一般用紅外線吸收式分析儀。若氣樣中含有較多粉塵和水份時，必須去除，或用熱導式分析儀。

（1）混合氣體中或合成氨生産中微量一氧化碳和二氧化碳，背景氣為幹淨的氫、氮氣或高純度氮、氧、氩氣等，且不含有硫化氫、不飽和烴、氨及較多水份，被測氣體溫度在5～40℃之間，壓力大于0.5MPa，一般應選用紅外線吸收式微量氣體分析儀；要求測量精度不高時，可選用電導式分析儀。見下表。

儀表的響應時間取決于氣樣通過預處理裝置的時間。

（2）混合氣中一氧化碳或二氧化碳含量在0～50％範圍内（可擴充到0～100％）。背景氣須幹燥清潔、無粉塵、無腐蝕性，在要求分析精确度不高于5級時，宜選用紅外線氣體分析儀。其響應時間取決于氣樣通過預處理裝置的時間。

（3）在非爆炸危險場所，二氧化碳含量在0～20％範圍内的鍋爐煙道氣或二氧化碳含量為0～40％的窯爐尾氣，背景氣中允許含有少量一氧化碳、二氧化硫及較多的粉塵和水份，在要求分析精确度不高于2.5級時，可選用熱導式二氧化碳分析儀。其響應時間取決于氣樣通過預處理裝置酌時間。

熱導式分析儀要求背景氣組份的含量不能波動太大。

（1）用于監測混合氣中甲烷、氨氣、二氧化硫及烴類化合物的含量，當背景氣幹燥清潔、無粉塵、無腐蝕性時，宜選用紅外線氣體分析儀，其測量精确度可達1級，響應時間取決于氣樣通過預處理裝置的時間，并可用于有爆炸危險的場所。

其适用的測量氣體和最小測量範圍見下表。

最大測量範圍為0～100％，标準測量範圍為0～2％、0～3％、0～5％、0～10％的倍率和0～15％、0～40％、0～80％，并且儀器最多可有四種量程供切換，量程轉換比一般不大于1∶4。

（2）混合氣或爐窯排放氣中的氮氧化合物、二氧化硫、硫化氫、氯氣等，背景氣清潔、幹燥、無粉塵，要求測量精度不高于2級，可選用組裝紫外線氣體分析儀，響應時間取決于氣體通過預處理裝置的時間，見下表。

最大測量範圍為0～100％，标準測量範圍為0～250ppM、0～500ppM或0～1％、0～2.5％、0～5％的倍率。

（3）混合氣中二氧化硫含量分析

①在非爆炸危險場所，用于監測環境大氣中二氧化硫濃度或生産流程中混合氣中的二氧化硫含量在0～0.5、0～1、0～2、0～4mg／m3範圍内，背景氣可含少量臭氧、碳氫化合物、二氧化氮、氯氣等，要求測量精确度不高于5級，響應時間允許為5min時，可選用庫侖式二氧化硫分析器。

②在非爆炸危險場所，混合氣中二氧化硫含量在0～15％之間，背景氣中含有酸霧（如硫酸生産流程中轉化爐的進口氣），要求測量精确度不高于5級，響應時間允許為1.5min時，可選用熱導式二氧化硫分析器。

③在非爆炸危險場所，混合氣中含有一氧化碳、二氧化碳及少量酸霧、水份、機械雜質和粉塵等，而二氧化硫含量小于8％，要求測量精确度不高于10級，響應時間允許為3min時，可選用工業極譜式二氧化硫分析器。

（4）混合氣中微量總硫（有機硫、無機硫）含量分析

以天然氣為原料的合成氨裝置，在加氫脫硫過程中其淨化氣中的微量硫含量要求不大于lmg／l，或天然氣脫硫廠及配氣站的輸氣管中硫含量要求低于30mg／m3，氣樣中應無機械雜質、粉塵、水份及脫胺液，背景氣中含氫量應低于12.5％，測定氣樣中總硫含量，若要求測量精确度不高于5級，響應時間允許為2min時，宜選用庫侖式微量硫氣體自動分析儀。該儀表可用于爆炸危險場所。

分析混合氣中的單一組份或多流路多組份的含量，其濃度範圍可從ppM級到l00％含量，要求分析精度小于1級時，宜選用工業氣相色譜儀，響應時間取決于采樣周期和氣體預處理時間。

工業氣相色譜儀常用的檢測器有熱導式和氫焰式兩種，前者适合測量有機或無機樣品，後者主要用于測量微量或半微量烴類有機物，也可測量烴類有機物中微量一氧化碳和二氧化碳含量。

色譜儀若用于控制系統或需快速獲得準确分析數據，應選用智能式色譜分析程控和數據處理儀。

工業氣相色譜儀的單一采樣點分析周期一般為3～20min，每2min一組份，采樣流路可為1～6路，單一采樣點的分析組份可為1～6個和1～40個。

若色譜儀安裝于爆炸危險場所，應選用防爆系列色譜儀。

測量空氣、惰性氣體、烴類、氫氣及其他不破壞五氧化二磷塗層及池體，在電極上不起聚合反應的氣體中的微量水份，其濃度小于100ppM或1000ppM，要求測量誤差小于±5％，應選用五氧化二磷電解法微量水份分析儀。要求取樣管材質緻密，内壁光滑清潔，管線要短，取樣系統氣密性要好。

監測或控制空氣相對濕度，其濕度範圍在0～20％、20～100％、50～100％範圍内，氣溫為10～40℃，測量精确度允許為3級，響應時間允許為60s，在氣相無結露的條件下，可選用氯化锂電阻式濕度計或鎳電阻溫度計式幹濕球濕度計及鉑電阻溫度計式幹濕球濕度計，其中氯化锂電阻式和鎳電阻式濕度計應有指示和調節型儀表。

若氣溫低于10℃或高于40℃，相對濕度大于90%時，應選用氯化锂濕度變送器或位式調節器。

若空氣濕度變化範圍比較大，測量精确度允許為5級，可選用牛（或羊）腸膜式濕度檢測儀。其測量範圍為15％～99％，靈敏度為l％相對濕度，滞後時間不大于20s。

（1）檢測壓縮空氣等其他無腐蝕性幹燥氣體的露點，露點範圍在－60～－40℃，要求測量誤差小于±1.5℃，可選用絕熱膨脹式露點儀。

（2）檢測含硫燃料鍋爐尾氣中硫酸的露點，露點溫度在0～180℃和180～460℃，尾氣溫度在0～180℃和180～460℃，要求測量誤差小于±1.5％，可選用酸露點儀。

連續檢測城市煤氣、天然氣、沼氣等可燃氣體的熱值，熱值範圍在700～15000kcal／m3（2900～62800kJ／m3），比重在0.4～1.3kg／Nm3之間，氣樣含灰量小于5mg／m3，溫度小于50℃，壓力高于0.01～0.02MPa，要求響應時間不小于45s，精度低于1.5級，可選用燃燒法氣體熱值分析儀或熱值指數儀。

選用分析儀時，應根據可燃氣體的熱值範圍和重度範圍選擇相應量程的熱值分析儀。被測氣體壓力小于0.01MPa時應配抽氣泵。儀器的滞後時間主要取決于氣體預處理時間。

（1）可燃氣體報警器用于測量空氣中各種可燃氣體、蒸汽閃點下限以下的含量，并要求當被測氣體濃度達到爆炸極限時，在規定的時間裡報警。

可燃氣體報警器的指示範圍應在0～100％LEL（最低爆炸極限），要求測量精度不低于5級，響應時間小于30s。

單一可燃氣體可選用單點報警器，多種可燃氣體或多點可燃氣體可選用多點組合式報警器，報警器應安裝在控制室儀表盤上。

各種可燃氣體的爆炸下限濃度和上限濃度值參考國家勞動局有關規定。

（2）可燃氣體報警器檢測器的選擇和安裝

可燃氣體報警的檢測器主要有半導體氣敏元件和催化反應熱式（接觸燃燒式），前者對可燃氣體的反應較靈敏，但定量精度低，适合檢測有無氣體洩漏的場合，後者定量精度高，重複性好，适合檢測各種可燃氣體的濃度。

在爆炸危險場所的檢測器必須符合安裝場所的防爆等級，有腐蝕性的介質，要求檢測器與被測氣體接觸部分作防腐處理。

可燃氣體檢測器應安裝在能生成、處理或消耗可燃氣體的設備附近和易洩漏可燃氣體的場所，以及有可能産生和聚集可燃氣體的控制室和現場分析儀表室内。

檢測器的安裝位置應根據生産設備、管線洩漏點的洩漏狀态、氣體比重，結合環境的地形、主導風向和空氣流動趨勢等情況決定。

檢測器不能安裝在含硫和堿性蒸汽等強腐蝕性氣體的環境中。

（3）檢測器的設置

檢測器一般安裝在建築物内壓縮機、泵、反應器及儲槽等容易洩漏的設備及周圍氣體易滞留的地方。檢測器的配置，提供如下情況供選擇，但也可根據實際情況作修正。

• 易洩漏設備周圍按每隔10m設置一個以上檢測器。

• 在室外露天設備應在其周圍及其氣體容易滞留的地方設置檢測器，其它地方按每隔20m設置一台以上檢測器。

• 有加熱爐等火源的生産設備及容易滞留的場所設置檢測器，設備周圍每隔20m設置一台以上檢測器。

• 有毒性氣體的灌裝設備周圍設置一台以上檢測器。

• 液化石油氣儲槽區的出入管口及其周圍安裝2台以上檢測器，同時在管道及設備和易滞留的場所安裝一台以上檢測器。

  
  

（1）氫離子濃度

水槽、明渠、密封管道或設備内液體，其氫離子濃度在1～12pH之間，被測液體的溫度一般在5～60℃範圍内（最高可達90℃），若溶液内無對玻璃電極帶來嚴重污染（油污或結垢等）的介質，在要求測量精确度低于±0.2pH時，可選用工業酸度計（玻璃電極式）。

水槽、明渠等敞開容器可選用沉入式發送器。若溶液對玻璃電極略有沾污時，應選用沉入清洗式發送器。

密封管道内溶液壓力低于1MPa時，可選用流通式發送器。若管道内溶液壓力為常壓，且對玻璃電極略有沾污時，應選用流通清洗式發送器。

對發送器與高阻變換器分離安裝的酸度計，其間的連接導線須用屏蔽電纜，長度一般不應超過40m。

采用固體甘汞電極的沉入式酸度計，省去氯化鉀溶液，并将發送器與高阻交換器裝配為一體，有較高的抗幹擾能力。同時，傳輸距離可長達百米以上。玻璃電極為拆卸式，便于清洗、更換。此酸度計的測量範圍為0～14pH，精度為±0.2pH。

若液體中含有較多的污染介質，或在玻璃電極易碎的場合下，且液體内不含有氧化性介質時，宜選用銻電極酸度計。該類金屬電極測量精度為±0.2pH。

清洗式發送器按清洗方式有四種，應根據被測液體實際組份和對電極沾污程度分别選擇，見下表。

（2）鹽酸溶液濃度

測量陽離子交換樹脂再生用0～10％濃度的稀鹽酸溶液或不含有其他鹽類雜質的稀鹽酸溶液，其溫度為20±10℃，壓力小于1MPa，要求測量精确度不高于5級時，可選用電導式酸度計或電磁式濃度計。

若鹽酸濃度大于10％，但濃度與其導電率仍有線性關系，溶液中也不含有導電率變化較大的其他鹽類雜質，溶液濃度在26％～36％範圍内，可選用帶溫度補償的智能電磁感應式酸堿濃度計，溫度補償範圍為40±10℃，精度為1.5級。

（3）硫酸溶液濃度

硫酸生産流程中生産的硫酸溶液或在其他情況下産生的類似濃度的硫酸溶液，當溶液中不含有其他酸類或鹽類，溶液濃度和溫度在一定幅度内變化，可選用電磁式或電導式硫酸濃度計。

對于93％的硫酸溶液，應選用密度式硫酸濃度計。

各種硫酸濃度計的适用範圍見下表。

（4）氫氧化鈉溶液濃度

陰離子交換樹脂再生用0～8％濃度的氫氧化鈉溶液，或不含其他鹽類雜質的稀氫氧化鈉溶液，溫度在20±10℃之間，壓力不大于1MPa，要求測量精确度不高于5級時，可選用電磁式或電導式堿濃度計。

電磁濃度計還可用于測量0.5％～10％濃度的氫氧化鉀溶液。

測量濃度為30％～35％氫氧化鈉溶液，當溶液溫度變化在10～80℃之間，可采用帶溫度補償的智能電磁感應式酸堿濃度計，其精度為1.5級。但測量的溶液中不能含固體、氣泡、易沉澱物質等。

（5）其他各種溶液濃度的測量

在測量廢堿黑液中氫氧化鈉的濃度、硫酸溶液濃度、硝化液中硝酸濃度以及蕃茄醬、豆漿、糖漿、鹽液、醋酸纖維液等具有折光系數的溶液濃度時，若溶液中某組份的濃度與該溶液的折光率成單值線性關系，且折光率大于1.3，溶液内不含固體顆粒時，則不論此種溶液的其他組份為何種物質，狀态如何，均可用光電濃度計來測量溶液中該組份的濃度。該儀表測量精确度為1級，允許被測溶液壓力為1MPa，溫度不高于200℃。

在選用該類儀表前，應在試驗室對被測溶液（濃度範圍内）的不同濃度的折光率進行測試，然後方能确定是否适用。

被測液體為油品、油漆、塗料、化纖、樹脂、橡膠、塑料、醫用明膠等，如需連續測量其粘度．應根據各類液體運動粘度的範圍和儀器對被測液體溫度、壓力的要求，分别選擇各種工業流程粘度汁，見下表。

超聲波粘度計可測量牛頓液體的粘度，也可測量非牛頓液體的粘度，适用于生産流程中液體粘度的監測和控制。

（1）若被測液體比密度的變化能引起超聲波反射時間的變化，則該種液體的比密度可以用超聲波比密度儀來測量，其量程範圍可根據需要個别标定。儀表要求進液壓力在0.05～0.6MPa之間，溫度須不高于50℃。該類儀表的測量數據可精确到±0.0005g／cm3。

（2）被測液體不含較多雜質或大量氣泡，當人工分析次數頻繁而需直接測量管道中工況溫度下的液體密度時，可采用振動管式密度計。該類儀表的測量數據可精确到±0.0005g／cm3。但振動管加工困難，安裝要求高，若需測某一定溫度下液體的密度時，須外加恒溫器。

（3）對密封設備内高溫、高壓、易燃易爆或強腐蝕性介質，其密度範圍在0～3g／cm3内，被測管道直徑在φ150mm～300mm内，要求測量精度小于±0.0005g／cm3，可采用非接觸式γ射線密度計；有防爆要求時，可選用隔爆型γ射線密度計。

（1）電導率

蒸餾水、飲用水、鍋爐用水、純水及高純水，其電導率在0.5～0.005μS·cm-1範圍内，要求測量精度低于3級，可選用工業純水電導率儀。但應保持水溫在0～60℃之間。

工業水或一般鍋爐用水，其電導率在0.1～l000μS·cm-1範圍内，要求測量精度低于3級，可選用工業電導率儀。但應保持水溫在0～60℃之間，壓力小于0.5MPa。

經陰離子或陽離子交換樹脂處理後的純水，還可選用陽（陰）離子交換器失效監督儀。