西门子分析仪部分技术问题2

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一、FPD检测器电压值和量程、通入气体浓度的关系？都测量H2S，在一台1000ppm的量程中通入1000ppm的气体，在另一台1ppm量程中通入1ppm的气体，是不是得到的峰高相近？最后都是-10V~+10V，是不是DPM事先已经根据工艺气体量程所对应的光电信号范围进行了设置？如果修改了量程，峰高会发生改变吗？
答：这是一个关于定量管、色谱柱、检测器、检测器信号处理板（DPM板）等一系列的组份浓度与电信号转换和匹配的问题。
我们知道，色谱柱对被测介质输入的量是有承受限度的，过多的被测介质进入色谱柱会导致其饱和甚至中毒。检测器对于来自于色谱柱的被测介质浓度的感应也有最低和最高的限定。检测器的信号输出在nA（纳安）或uA（微安）区间变化，不同类型的检测器会对应不同类型的DMP板，而根据DPM板的中间模块（前置放大器）的增益不同又可适配各种高精度或第三方的检测器。无论是何种检测器，其输出信号的变化量给DPM板进行线性化运算和放大，变成标准且常规的电信号（-10V~+10V）。
请注意：在西门子色谱中，除了安装双量程中间模块的DPM板可以实现固定的两档切换外，没有其它可调整测量范围的可调部件。因为在线色谱强调的是稳定性，可调部件都会产生漂移问题。
那么如何定义在线色谱的量程呢？笔者认为这是一个很高级的问题，对色谱不熟的人很难通透地理解。
在线色谱理论上讲是没有明确的量程定义的，但我们往往在工艺参数表内会看到某组份的最小值、最大值、正常值、量程范围等描述。它们的含义是：
最小值：工艺操作中可能出现该组份浓度的最小值。
最大值：工艺操作中可能出现该组份浓度的最大值。
正常值：工艺操作中正常运转时出现该组份的浓度值。
量程范围：在线仪表的测量范围与上位机显示范围的对应关系。
在得到工艺参数表后，在线色谱的制造和测试将围绕着工艺参数来进行。其大致的流程如下：
1、确认检测器类型：根据被测介质类型和浓度，被选的检测器可能是TCD、FID、FPD。本题中提到的是FPD检测器，被测介质肯定是微量的硫化物。限于FPD检测器的高敏感性，对于常量级的硫化物，只能用TCD检测器来检测。
2、确认并行分析通道数：根据被测介质组份组成的复杂性，来确定并行分析通道数量。并行分析通道通常可以解决需要选取不同类型的检测器或过高浓度差异的介质组合等的应用测量。
3、确认定量管容积：根据色谱的最小检测量和最小检测浓度这两个定义来看，定量管的选择必须满足这两个定义的“最小”原则。也就是说，定量管必须大到在被测介质中最小被测组份浓度在相应检测器上产生的信号是大于检测器噪音的两倍（也有说三倍的）。由此我们看到，色谱的量程其实和定量管的选择有直接的关系。
根据工艺参数表而定制的在线色谱，其测量介质的种类、浓度范围等就被限定在一个区间内了。当工艺的工况处于异常状态时，某些介质浓度将远远偏离原来的参数表，甚至还可能出现参数表内未描述的组份。此时在线色谱通常是不适合投用和测量的。这就是为什么工艺在开停车期间不推荐色谱的在线测量。而这一点，只有长期维护在线色谱或对在线色谱有很深的理论知识的人才能理解。
回到本题的提问，测量1000ppm组份浓度的色谱和测量1ppm同类组份浓度的色谱，二者使用的定量管容积有很大的区别，甚至说，1000ppm只能用TCD来测，它在FPD检测器内会出现信号溢出现象。二者的峰高没有可比性，但最后被DPM板进行信号处理后输出范围都是-10V~+10V区间。
我们是否可以适当修改色谱的测量范围呢？回答是肯定的。我们可以通过变更定量管容积来重新确定被测介质的浓度范围。
例如：某工艺出现了条件变更。原来是某组份浓度较高，现在该组份浓度变得很低，甚至接近于零。为了提高该组份的灵敏度和测量线性，我们可以通过增大定量管容积的方法来改善对该组份的测量。
二、引起色谱频繁重启的原因有哪些呢？我们遇到了两种现象，请您帮着分析一下深层次原因，应用1用了FPD+TCD一个通道，应用2一直HOLD未用。
1、更换阀气（一个钢瓶供气）的时候，引起色谱重启（色谱在run状态），这个情况有一定概率发生。
2、按键盘没反应过来后，又按了一次，红灯亮，色谱重启。
色谱重启后会一直连续重启，甚至断电源过会再开还会重启，只能在色谱刚刚启动起来立刻按一下HOLD，然后等待一会，消除报警才行。
答：色谱频繁重启的原因主要有：
1、存储卡内部程序崩溃。
2、色谱主机内有某关键电子部件出现故障，控制系统在扫描到该电子部件时未得到正确应答，超时后出现保护性重启。
3、色谱控制系统在扫描某硬件得到的参数超限，基于内部的安全设置引发保护性重启。
4、未知原因。笔者毕竟不是色谱的研发人，有很多深层的信息不知道。
替换阀气时发生色谱重启问题：在西门子色谱中，若使用了MODEL 50型阀，由于它的动作机理和内部结构的原因，需要较高的阀驱动气压力，否则将会导致阀体内漏。我们看到，您提到了只有一瓶阀气的情况。在替换阀气钢瓶时无法避免色谱端阀气压力降低。若低到报警限，将触发“低阀气压力报警”从而关联 ShutDown Analyzer 程序。对于多数测量碳烃介质的色谱来说，触发这个程序会导致色谱周期末HOLD，同时也会强制关闭加热器和 EPC 的全部通道。但对于 FPD 检测器来说，将意味着触发更多的安全设置。因为被测介质是剧毒物质，任何意外都可能导致致命的危险。基于此原则，笔者认为研发者使用了极端的措施。
连续按键导致色谱出现红灯报警甚至重启。这个现象多发生在多检测器的应用中，尤其是在TCD检测器和FID或FPD检测器混用情况。因为4.2以前版本的色谱，操作系统是PSOS系统。这个系统的多任务处理能力不理想。5.0版本以后，色谱的操作系统变更为WinCE,增强了多任务处理的能力。对于产生这个问题的原因，笔者只能用一句计算机术语来描述：堆栈溢出。
色谱重启后会一直连续重启，这个问题仅发生在FPD检测器的色谱中。请注意，重启仅发生在色谱运行在10～60秒区间，而且，它和DPM板温度保存、关闭光电倍增管有关，对于这个问题，笔者现在也不知道具体原因，我将在详细研究后尝试回答。
待续...
三、MODEL 11 阀和 MODEL 50 阀的各自特点是什么？哪些应用下会优先考虑 MODEL 11 阀呢？
答：MODEL 11 阀早于 MODEL 50 阀被研发，它们各有优缺点。
MODEL 11：阀体积较大，有气缸驱动，内部有磨损部件，阀动作有微小行程，死体积小，可耐受较高的温度和压力，有HC合金材料，膜片耐腐蚀能力突出。
MODEL 50：阀体积较小，无可动部件，无驱动磨损，阀动作无行程，维护周期长、死体积非常小，不能耐受较高的温度和压力，仅有不锈钢材料。
在测量液相样品的应用，由于液相样品的汽化温度较高，通常柱箱的温度要选择100℃以上，在此情况下，可能要选择 MODEL 11 型阀来进行取样和切换。因此，高温、液相是 MODEL 11 型阀的主要应用领域，多出现在苯乙烯的生产工艺中。低温、气相、低腐蚀性等应用多采用 MODEL 50 型阀。而某些高温、液相、高腐蚀性等应用，需要采用 VALCO 的转子阀。
四、我们用的TCD、FID、FPD都没有见到-10~0V，是不是只有在TCD出现负峰的时候才有-10~0V的峰值呢？
答：检测器的信号零点是相对零点。而DPM板模拟信号放大器也是以绝对零点为基准的正负两个范围的取值区间。因此，在信号描述上就有-10V~0V~+10V。FID检测器和FPD检测器因为测量方式的原因，被测组份信号总是大于绝对零点。因此，信号始终是0V～+10V区间变化。而TCD检测器是以载气的热导率做为基准的测量方式，测量检测器和参比检测器必须成对出现在电桥电路中。选择不同的载气或热导检测器所在电桥电路的位置将决定被测组份信号的变化区间在0V～+10V还是-10V～0V。
五、有台测量气体中H2S含量的色谱用了LDV 11阀做进样和柱切，这个阀比50阀的死体积还小吗？它用在这里主要是因为它死体积小这个特点吗？
答：不是。从结构上看，MODEL 50阀的死体积要小于MODEL 11阀。本例中使用11阀的原因可能是工艺介质内存在一定量的H2O，介质具有酸性。而11阀的材质有HC合金选择，因此使用了HC合金的11阀。另外，11阀的膜片是特富龙的，也有很强的耐腐蚀特性。在很多测量H2S和COS应用中，取样阀和柱切阀都使用了50阀，通常是因为被测介质微量或被测介质内不含H2O成份。
六、请问在使用VALCO阀直接进液体样品时，由于样品在柱箱内要走上一段路程而且阀体通道很细，会不会有少量液体在进定量槽之间已经被汽化而引起定量不准呢？VALCO阀直接进样和使用液体进样阀比较起来，各有什么优势呢？
答：理论上讲，由于在液态样品中存在不同沸点的组份混合物和溶解在其中的轻组份，在减压、温度升高时会出现析出气泡现象。若某液态工艺介质中存在较轻的组份时，通常都不允许在定量管外出现汽化现象，也就是要液态进样。而在定量管前，也会安装热交换管做消除气泡的设置。所谓热交换管，就是用定量管出口的样品来加热定量管入口的样品，连接管道采用大小套管，介质流向相对。在实际动作期间，由于液相进样的预处理系统都不安装减压阀，依靠针阀来做流量控制，样品传输管道的口径也是由大变小，最大限度地避免介质出现减压现象。读者若不理解，可拿一瓶啤酒。再未开启瓶盖前，适当晃动啤酒并不会导致大量的气泡析出，因为瓶内压力抑制了CO2气泡的析出现象。此时若是突然开瓶，结果会导致喷射...
在线色谱是无法彻底消除气泡的影响的，只能用各种可靠的预处理系统来减少和避免液态减压效应。
VALCO阀是VICI公司生产的，它被广泛用在各个在线、离线色谱产品内。该阀具有较好的防腐性、耐压性、密封性和易维护性，在西门子在线色谱内也逐渐被采用。但该阀的动作是通过旋转阀芯来实现切换，存在磨损部件和动作行程，这是它的缺点。做为液态进样阀，VALCO、MODEL 11、SLIV都有相关应用。VALCO和MODEL 11没有特别明确的区分界线。当然，若被测介质存在自分解特性，通常要选择VALCO阀。对于乙苯、苯乙烯等类型的应用，采用MODEL 11阀的居多。对于被测介质需要很高温度才能汽化的应用，那么只能使用SLIV阀了。因为SLIV阀内部有汽化器功能。
综上，阀的选择与被测介质特性密切相关。选择不是唯一，而是依赖业界经验。
七、我们有一台色谱的syscon板（系统4.0）坏了，考虑用另一台色谱的syscon板（系统4.2）替换。坏板子SRAM是个双层的，好的板子上边多了个插有256M CF卡的板子，请问可以换吗？如果购买新的syscon，是不是要买个和旧的一样的？然后想问一下system manager的配置文件是不是存在syscon板上？EZchrom配的方法表、谱图等文件是不是存在snecon上？
答：在4.3版本（当前PSOS系统的最高版本）以前，SYSCON板存在两种存储模式，既FLASH卡和CF卡。CF卡是为了弥补FLASH卡的存储容量较低、不容易升级而设计的。但对于大多数应用不复杂的色谱来说，FLASH卡的存储容量是足够用的。CF卡和FLASH卡不能同时使用，但可以随意互换。也就是说，原本使用FLASH卡的色谱，可以拆卸掉并替换成CF卡存储模式，反之亦然。替换后将正确的数据库文件刷到存储卡内即可使用。
SYSCON卡是系统控制器，它存储和处理色谱的常规数据信息。SYSTEM MANAGER是一个计算机管理系统平台，它具备连接西门子在线色谱的功能，从而进行相关的人为操作。它们之间通过网络链接和数据库调用来进行数据交换的，它们的配置文件都在它们自身系统中。
SNECON卡是传感器控制器。它与SYSCON卡利用10BASE2网络连接，与DPM、PECM、EPC利用I2C回路连接。因此，它的主要功能是接收I2C回路的各个传感器信号并进行处理和转发。而谱图文件是通过SNECON板传递到SYSCON内的数据DPM数据绘制的，分析方法表是保存在SYSCON卡的数据库内的。
八、载气中断（时间较长）会不会对填充柱或毛细管柱有伤害？
答：在线色谱不允许随意断载气，载气是色谱连续正常运行的基础。在没有载气的情况下，要保证色谱柱内已经处于净化状态，并且，色谱柱的入口和出口均做好堵头，防止外界气体渗入。所以，我不可能说断载气对色谱柱无害的言论。
九、载气压力低可以关联“Shutdown Analyzer”程序吗？
答：不是所有色谱都定义了"Shutdown Analyzer"程序，这个程序多出现在使用MODEL 50阀的应用中。而这个程序仅关联阀气压力，与载气压力无关。如果想让这个程序关联到载气压力上，需要修改压力开关接口的气路。当然，也可以增加一个压力开关到载气气路上，定义载气的低压限。
十、色谱使用程序的方式。比如有台色谱有5个程序，其中程序"Shutdown Analyzer"这个在前面文章已提到，在"AlarmHandle"里有设置；"Save R-FPD Signal and Disable Bias“和Check FPD Flame"这两个在"event"可以看到设置；"Save Cal DPM Temp"、"Sum Sulfurs and Temperature Compensation"这两个哪里有设置？在pgmfuction里是"99：auto release eoc processing for a mvepgm"怎么理解？
答："Save Cal DPM Temp"、"Sum Sulfurs and Temperature Compensation" 这两个程序"Pgmfunction"是99，它们在周期末自动执行。前者是保存DPM板温度计算值，后者是对总硫结果进行温度补偿运算。"auto release eoc processing for a mvepgm"这个注释的意思就是该类型的程序会在色谱循环周期末的最后一秒钟被列队运行。
十一、请问个激光分析仪的问题，什么情况下需要氮气吹扫镜片，会不会污染工艺气？会不会影响光程长度？正常0.3%的O2浓度能否测量？
答：西门子激光分析仪目前有两种类型，LDS6和SITRANS SL。LDS6可用于测量HF、HCL、NH3、H2O、O2、CO、CO2；SITRANS SL可用于测量O2、CO。它们都需要吹扫气。吹扫气最佳的选择是N2，如果被测介质不是O2、CO、CO2时，可以用空气做吹扫气。吹扫气的目的是防止被测介质内的污染物通过光通道附着在透镜表面上，造成激光被遮挡而尝试测量误差。使用N2做吹扫气的LDS6，还需对光学透镜内腔进行正压吹扫，避免外界气体渗入而产生对测量值的干扰。
吹扫气会通过激光探头连接管进入工艺管道或设备内，直接与工艺介质混合流向下游。适当控制吹扫气的压力就能相对稳定吹扫气的流量，也就是说，吹扫气与工艺介质之间有一个相对稳定的混合界面。这样就会使光程长度相对稳定。我们看到，吹扫气是会“污染”工艺气的，但安装激光的工艺管道或设备，都是不怕被污染的。它们通常都是烟道或烟囱。对于某些工艺管道，不容许其它气体介入，只能用抽取发来实现测量。
对于0.3%浓度的O2测量，笔者推荐使用SITRANS SL，它的最小检测限为0.02%，可以满足要求。

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