空气质量连续监测系统现场安装改进.docx
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空气质量连续监测系统现场安装改进
题目：
空气质量连续监测系统的现场安装改进
内容提要：
安装过程中采取了一系列的防水、除湿和加热保温措施，解决了现场采样管路冷凝水的问题，提高了仪器运行可靠性。
主题词：
安装防水除湿加热保温
正文内容：
一、引言
近几年国家环保总局对各城市的空气质量作为重点来抓，并对城市进行环评，还与政府的政绩挂钩，大中城市建议安装4~5套空气质量连续监测系统，小城市和重点县级市安装2套监测系统。
为此我公司为适应和扩大市场，考察了国内外同类产品和市场，决定同日本的知名企业HORIBA合作，主要监测单元采用原装进口，其他配套设备自行研发，这样不但降低了整体的价格，符合了中国市场需求，仪器的可靠性和精确度也得到了保证，还缩短了开发周期，抢先占领了市场，现在我公司已在许多城市安装了该系统，在同行业达到了领先地位。
二、空气质量自动连续监测系统的基本配置如下：
1、大气污染监测仪：
可测量SO2、NOX（NO、NO2）、CO、O3、THC、H2S/NH3、TSP/PM10等，可按用户需要配置，全部由日本HORIBA公司制造。
2、现场校准系统，由多种标准气体、零气发生器、动态校准仪构成。
3、采样系统，使用双层套管的不锈钢管。
安全电压加热，样气滞留时间小于20秒，高度可根据用户现场需要定制。
4、数据采集系统，可实现数据采集、AD转换、与中心站进行数据通讯和自动校对时钟，可形成符合国家要求的各类报表（WORD或EXCEL等格式），
5、气象仪器，气象传感器是高精度、坚固耐用的工业级传感器，可以用于监测、报警和报告。
安装则需将气象支杆架设在屋顶上，用紧固绳固定。
此时在屋顶上还需打一孔将气象传感器电缆引入站房，并在屋面作防水处理。
6、中心站及软件，主要用于远程控制、远程调取子站的各项数据及文档信息，并处理相关数据，生成各种报表及报表文件，打印报表等。
三、空气质量自动连续监测系统现场要求安装在房屋顶部，整体示意图如下，利用标准机柜使各单元合理布局，使整体布局紧凑美观。
图一
四、现象
由于我公司于2001年就开发了空气质量连续监测系统，当时许多现场安装问题无法参照标准，只能靠自己的经验和借鉴国外方案来做，初期运行数据显示还算正常。
随着市场的扩大，销售量增多，仪器运行时间越来越长，许多现场问题都体现出来。
集中表现在南方城市，特别是夏季高温时断问题一并出现。
因为雨水多、湿度大、室外温度高，而室内是按照要求用空调恒温的，这样就使得采样管路与室外温差较大，冷凝水很快形成，时间久了管路就会出现成段的水，这样SO2和NO2就基本被吸附溶解了，监测仪几乎监测不出浓度值，仪器显示为零或负值；同样颗粒物采样管路内壁也出现水珠，表现为浓度值偏高许多，甚至好几倍，采集纸带还经常断裂，使整个系统无法正常运行。
自从我负责整个项目以来，为此问题维修率特别高。
下面是我们重庆一个现场调取的数据表，SO2、NO2几乎测量不出，而PM10已经达到了三级天，而平时是一级天。
五、解决方案
就这一问题开始只是对采样管路进行烘干除水，可是过一时间遇到高温高湿的天气，该现象很快又出现了。
后来经过几种仪器的启发就试着从根本上来解决这个问题。
先后从以下几个方面着手，经过现场加装改进，仪器运行结果比较理想，从新的国家标准出台后，又做了小的修整使符合规定，不影响整套系统的运行和性能。
整个系统的气路和电路示意图如下：
图二
1、缩短气路管线的长度
开始制定安装方案时为了美观管线是从机柜底部走线，后面可以把门关上，长度大概4米。
这样气体滞留时间较长，容易结露。
现在管路走线是直接从采样管到监测仪接嘴，长度大概1.5米，大大缩了样气滞留时间。
同时也符合了国家标准中的线长小于3米。
接线示意图如下（图三）：
采样总管机柜
管线监测仪
2、对气路管线改用带有加热保温。
现场安装最初直接采用耐腐蚀的聚四氟乙烯管，现在改用带有伴热管带的聚四氟乙烯管，恒温加热为60℃，这样问题立马得到了解决，后来为了符合国标的管路温度要求25℃-50℃而重新选择加热温度为45℃的伴热管带，经测试的数据来看效果还是不错。
3、采样管的加热温度设为50℃
最初安装方案制定加热温度设置为25℃，与空调设置相同温度。
在冬季还可以，因为室外温度较低，起到了加热的作用，气体不会在管路结露。
可是夏季室外温度经常35℃以上，这样就很容易形成冷凝水，时间长了会形成水珠，而SO2、NO2都是及易溶于水的。
将温度设置改为50℃后，样气经过热的管路，再经过较短的管线进入仪器，形成冷凝水的可能性就大大降低了。
4、对PM10采样管加装加热保温装置
加装的加热保温装置示意图（图四）如下：
**==
采样内管
屋顶
加热元件
采样外管
采样仪器
温度控制仪
本装置的加热电压采用低电压36V安全加热，即达到了加热的目的，同时又考虑到现场的安全性，而采取了低电压加热，这样大大提高了现场的安全性能。
开始使用时就出现了温度高出了设定温度，后多次调试发现加热单元温度变化太快，温度传感器反馈到温控仪时，已经超出了设定值。
和有经验的老工程师商议采用加装一层保温棉，这样问题立马得到了解决。
这样还有利于温度的控制。
温度由温度控制仪和温度传感器来控制，温度设置为50℃，这样就避免了冷凝水的出现。
5、空调温度设置为30℃
开始安装方案温度设置为25℃，但是在夏季使用证实会出现冷凝水，特别是南方。
温度提高以后，情况大大改善。
这样也符合标准规定的25±5℃。
六、结果和讨论
通过以上措施现场的问题都解决了，并且仪器的其他性能都在正常范围之内，我在重庆改装结束后对仪器进行了一系列的测试，测试要求是按照国家标准《环境空气质量自动连续监测技术规范》规定的项目来测试，各项指标都正常，符合国家规定要求。
测试报告如下：
SO2分析仪漂移测试结果表1
日期：
2006.8.3
测试内容
1h
3h
6h
12h
24h
零漂
0
0.1
0.1
0.5
1.1
标漂（500ppb）
499.8
501.2
502.4
502.7
504.9
规范要求监测仪的零点漂移≤5ppb/24h、量程漂移≤10ppb/24h，该仪器的测试数据与标准浓度值最大的差值为：
零点的差值max=1.1ppb，量程的差值Δmax=4.9ppb都达到了要求。
SO2分析仪线性测试结果表2
日期：
2006.8.5
测试内容
标气浓度
（ppb）
0
100
200
300
400
500
仪器示值
（ppb）
0.2
99.4
200.6
300.9
401.7
502.4
规范要求仪器的线性最大偏差≤5ppb，该次测试数据的最大偏差为2.4ppb也达到了要求之内。
SO2分析仪重复性测试结果表3
日期：
2006.8.7
标气浓度（ppb）
400
400
400
400
400
σ（%）
仪器示值（ppb）
399.6
399.8
401.1
403.1
398.9
0.4
规范要求仪器的重复性≤2%，该次测试偏差为0.4%达到了规定范围之内。
现场对NOX监测仪所做的测试，在精度、线性、重复性等方面都达到了要求，这里就不再列表说明了。
对PM10监测仪也按照规范要求做了流量校准，浓度校准，监测的数据比较平稳，反映了一天的变化，在清晨和傍晚浓度值较高，也符合实际的情况。
下面是调取了江西的一个子站一天的数据：
NO2
SO2
PM10
mg/m3
mg/m3
mg/m3
00:
00:
00
0.037
0.063
0.035
1:
00:
00
0.029
0.053
0.066
2:
00:
00
0.023
0.034
0.062
3:
00:
00
0.021
0.036
0.053
4:
00:
00
0.013
0.042
0.058
5:
00:
00
0.015
0.026
0.057
6:
00:
00
0.018
0.037
0.068
7:
00:
00
0.023
0.048
0.101
8:
00:
00
0.021
0.079
0.115
9:
00:
00
0.027
0.094
0.082
10:
00:
00
0.016
0.041
0.061
11:
00:
00
0.015
0.038
0.046
12:
00:
00
0.013
0.028
0.044
13:
00:
00
0.014
0.025
0.051
14:
00:
00
0.015
0.023
0.043
15:
00:
00
0.017
0.022
0.063
16:
00:
00
0.018
0.041
0.052
17:
00:
00
0.022
0.041
0.073
18:
00:
00
0.028
0.063
0.083
19:
00:
00
0.034
0.103
0.103
20:
00:
00
0.043
0.143
0.074
21:
00:
00
0.041
0.057
0.051
22:
00:
00
0.039
0.055
0.042
23:
00:
00
0.042
0.071
0.038
从调取的数据可以看出，一系列的措施起到了作用，从江西南昌、重庆等六个现场的跟踪调查和用户反馈，以及我们在单位调取的数据表明没有出现过类似的情况。
这个方案还得到了公司领导的肯定和奖励，解决问题的同时也体现了自己的价值，学以致用。
我也希望能和更多的技术人员交流，探讨更多更深的技术问题，使自己的知识面更开阔。
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