新型工业在线气相色谱仪智能温度控制器设计与应用

（宁夏和宁化学有限公司，宁夏 银川 750411）

一、引言

我国著名仪表专家朱良漪先生提出过：分析技术仪表化与分析仪器自动化乃是解决科学技术与生产现代化的重要手段。就是说要想发展现代化生产模式，必须发展在线分析仪器如-在线气相色谱仪，通过先进技术提高生产水平，以求经济效益更大化。在这样的社会大环境下在线分析仪器-气相色谱分析仪近几年发展迅速，在新材料研究、工业生产、科学制药等方面应用广泛，各类尖端科学研究都离不开在线气相色谱分析仪，也真因如此要对在线气相色谱分析仪的一些技术问题进行改进和完善，本文就对新型工业在线气相色谱仪智能温度控制器进行设计，提高仪器的安全性。

二、我国新型工业在线气相色谱仪发展现状

气相色谱仪在工业上应用范围是分离气体或者分析特定温度下是气体，却又不易分解的物质。在线气相色谱仪可以在短时间内同时分离物体并且测定物体成分。在新型工业领域利用在线气相色谱仪可以对生产的样品气体进行在线分析，然后整合信息将其反馈到控制系统。

虽然我国的气相色谱仪起步较晚，但是发展却很迅速，通过对色谱仪技术的探索技术人员为我国新型工业研究出了防爆型新型气相色谱仪，目前气相色谱仪的发展问题主要体现在：

（一）在进样口和检测器位置的温度控制困难，不能做到对仪器部分进行升降温；

（二）炉温控制缓慢，早期的气相色谱仪对温度进行改变，仪表的过程十分缓慢，导致仪表的效率缓慢；

（三）气体流量控制要在一些部位采用精确的压力表和流量计，近几年采用了电子压力控制可以较为方便的流量控制。总之现阶段气相色谱仪的最大难题就是做到智能温度控制，做到气相色谱仪可以在300-500℃做到任意调温 并且在任意温度可以保持恒温，也保证仪表可以按照一定速率调整温度。为了解决加热缓慢的难题，提高加热速度采用程序升温方式。

三、新型工业在线气相色谱仪智能温度控制的系统设计

为了改变国产在线气相色谱仪的温度控制器范围窄，旨在设计一类适用于新型工业的新型智能温控的气相色谱仪。

（一）气相色谱仪智能温度控制的硬件设计

温度检测装置的精度直接影响到温度控制的精度，如果温度检测的波动幅度大就会导致温度控制不稳定。该新型气相色谱仪温度控制系统有两种控制功能，一种是恒温控制，另一种是程序控温。为了做到智能调温，必须设置灵敏的测温系统，测温系统因为功能复杂，所以该控制系统的线路结构复杂，易被干扰，因为气相色谱仪的测温要求精准，为了避免相对误差就要解决在线色谱仪温控系统高精度温度检测难题。常用的方法就是用铂电桥，软件线性化，在设计是要考虑避免干扰，高稳定性强的电路，保证精密的温度控制的前提就是要有高精度的温度检测装置。

智能温度控制器的加热方式要进行改进，不能再采用传统的电炉加热法，因为传统方式加热效率低并且加热升温缓慢，现阶段比较流行的方式是采用热风枪加热方法，这种加热原理是将工业现场的空气进行抽取到气相色谱仪里，在经过调节阀进行调节降压后运送到热分枪管里进行加热再输送到升温部位，这种方法升温迅速，可以达到快速升温的目的，并且保证加热均匀。为了防止热风枪加热丝过热熔断保障温度控制器的安全性，要设计相应的过热保护电路系统。因为工业在线气相色谱仪工作环境恶劣，所以要设计相应的智能温度控制器防爆电路设计，把新设计的电路板安装到有正压吹扫的防爆机箱内，保障电路板有一个安全稳定的工作环境。

智能温度控制系统制冷设计要选用色谱仪专用制冷器，专用的制冷器工作原理是涡流管通过压缩空气产生涡流，涡流再将空气分为热气流和冷气流，再将气流分别输送入管道，热流就以热空气形式散出，而冷空气就可以通过冷风口输送到仪表需要降温的部位。为了保证温度调控迅速，该系统可以采用ABB 温度速率控制技术。

（二）工业在线气相色谱仪智能温度控制的软件设计

在线气相色谱仪软件系统包括对内部硬件的驱动程序和上层应用软件，因为系统需要实现的功能复杂导致需要的代码数量庞大，因此在编写该程序时整体采用c 语言，在编译通信代码时采用C++来编写代码。智能温度控制软件要做到可以周期性采集温度值，并且自行计算平均值然后整合数据信息反馈到控制系统。

四、智能温控器在新型工业中的应用举例

工业在线色谱仪是一种高精度的大型分析仪器，一般用于工厂分析过程，测定分析气、液体的成分，在石油能源等产业生产方面应用广泛。因为在新型工业领域应用的色谱仪暴露在易燃易爆气体环境下，因此保证分析仪表的安全很有必要，例如在防爆工业如果对色谱仪应用到智能温度控制系统，在仪表工作过程中，做到温度智能调控，确保仪表不起火爆炸就可以保证工业生产的安全环境。

总结

温度时色谱仪分析的主要操作参数，它直接影响这色谱柱的选择，以及分析仪表的稳定性和准确性。所以在色谱仪中对其温度智能控制器的研究尤为重要，智能温度控制器的设计原理就是根据检测温度变化适当散热和补热，确保气相色谱仪在恒温条件下工作分析。