用于分析过程气体的过程气体分析器和方法技术

本发明专利技术涉及一种对引导进入设备部件(1)的过程气体(2)进行分析的过程气体分析器和方法。光源(7)的光(9)在透射了过程气体(2)后借助检测器(8)进行检测，并且在布置在后方的评估装置(18)中对在过程气体(2)中的吸收进行评估以得出分析结果(20)。在光源(7)和设备部件(1)之间以及在检测器(8)和设备部件(1)之间存在朝向设备部件(1)的内部开放的、由冲洗气体(12)洗涤的腔体或冲洗管道(10，11)。为了实现对由冲洗引起的测量误差的广泛的补偿，冲洗气体(12)的体积流量被周期性地调制，并且根据通过调制引起的、检测到的吸收的变化来确定并从分析结果(20)中移除冲洗气体(12)对分析结果(20)的影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种过程气体分析器。本专利技术还涉及一种对过程气体进行分析的方法。
技术介绍
这种类型的过程气体分析器以及这种类型的方法例如从US2012/0236323A1中已知。在依据透射光方法工作的气体分析器中，光源的光通过待分析的气体引导并随后进行检测。光能够选择波长地产生并且宽频带地进行检测(例如激光光谱仪)，或者其能够宽频带地产生并且选择波长地进行检测(例如非分散红外线(NDIR)气体分析器)。在现场的过程气体分析器中，如其从US2012/0236323A1中、从DE102013213730A1或从EP1693665Al中已知的那样，光源和检测器通常安置在不同的测量头中，其在过程法兰(Prozessflansche)处安装在包含或引导待测过程气体的设备部件(例如废气管道、容器、壁炉)的彼此在直径上相对布置的侧上。为了使光源和检测器不与常常有侵蚀性的、热的并且含有灰尘的过程气体接触，其布置在窗体后方。窗体闭合冲洗管道的一端，其与其另外的开放的端部进入引导气体的设备部件中并且由冲洗气体进行洗涤。冲洗气体如下地选择，即其对于相应的待测量的气体成分没有交叉气体的影响(Quergaseinfluss)，也就是说，其光谱的吸收线位于用于测量的、过程气体的吸收线之外。冲洗气体从彼此相对设置的冲洗管道的开放的端部排出，从而通过两个冲洗管道的开放的端部的间距来确定用于过程气体的吸收测量的测量距离。冲洗气体的流量越高，越有效地实现的是，使窗体免于来自过程气体污染。在此，冲洗速度根据应用情况在每分钟几升到每分钟几百升的范围内变化。然而在使用瓶装气体时，高的冲洗气体消耗与相应的高成本相联系。因此，例如对于氧气的测量而言，常常将氮气作为冲洗气体使用。在环境气体合适作为冲洗气体的情况下，改变的湿度含量可以导致带有待测量的气体成分的交叉影响。因为气体分析基于的是待测量的气体成分的特定的光吸收，并且该吸收取决于气体成分的浓度与吸收距离的乘积或者在小的浓度时近似与其成比例，因此该测量由流入在彼此相对放置的冲洗管道之间的测量路段的、并在该处部分地排挤过程气体并与其混合的冲洗气体进行干扰。此外，流入的冲洗气体能够改变比如是过程气体的压力、流动和温度的参数，其影响光吸收。这在结果中导致的是，在待测量的过程气体中的有效的吸收距离(测量距离)与两个冲洗管道的开放端部的间距并不一致，而是能够在未知的范围内与其偏差并且改变。迄今为止，通过冲洗引起的测量误差如下地进行减小，即对于恒定的过程状况确定用于可能的浓度影响的偏移量和/或用于有效的测量距离的改变的、冲洗气体的修正系数。这仅仅在过程和冲洗条件(冲洗气体浓度、压力、温度、体积流量)是恒定的时才有效。在由开头所述的US2012/0236323A1已知的过程气体分析器中，冲洗管道借助于可开关的阀门短时间地与冲洗气体供给线路隔开，并且接下来通过如下方式由过程气体完全填满，即借助于泵或鼓风机替代冲洗气体地将过程气体导入到冲洗管道中或在冲洗管道中抽出存在的冲洗气体并且由旁流的过程气体代替。如下地确定与用于测定待测量气体成分的浓度相关的、有效的吸收距离(测量距离)，即在光源和检测器之间的已知的距离与在一次利用冲洗气体、另一次利用过程气体填充冲洗管道时相应检测到的吸收的比例相乘。该吸收通过冲洗气体对测量的影响在此不被考虑。过程气体与保护光源和窗体的检测器接触。利用过程气体填充冲洗管道的过程和接下来利用冲洗气体再次填充的过程能够根据需要再次进行，然而每次都会中断进行中的测量。从EP 1 693 665 Al中已知的是，吸收通过冲洗气体对过程气体的分析的影响如下地进行补偿，即冲洗气体在流过冲洗管道之后从该冲洗管道中导出，并且在分离的测量管道中进行分析。冲洗气体分析的结果由过程气体分析的结果减去。对于分离的测量管道来说，用于分析过程气体而产生的光的一部分被分路，并且在由聚集的冲洗气体流过的器皿透射之后分开地进行检测。因此结构上的费用相应地很大。
技术实现思路
在此，本专利技术的目的在于，也在不同的和改变的过程条件中实现对通过冲洗引起的测量误差的广泛的补偿，并且在冲洗气体的选择中允许更大的自由度，其在运行气体分析器时导致成本节省。根据本专利技术，该目的通过在本专利技术中限定的过程气体分析器和在本专利技术中提供的方法实现。本专利技术提出一种用于对引导进入设备部件的过程气体进行分析的过程气体分析器，该过程气体分析器具有光源，该光源的光在透射了过程气体之后由检测器进行检测，并且在布置在后方的评估装置中对于在过程气体中的吸收进行评估以得出分析结果，并且具有冲洗装置，该冲洗装置在光源和设备部件之间、以及在检测器和设备部件之间分别具有朝向设备部件的内部开放的、并且由冲洗气体洗涤的腔体，其中，冲洗装置具有用于对冲洗气体的体积流量进行周期性地调制的器件，并且评估装置设计用于，根据通过调制引起的、检测到的吸收的变化来确定冲洗气体对分析结果的影响，并且将该影响从分析结果中移除。本专利技术还提出一种用于对引导进入设备部件的过程气体进行分析的方法，其中，光源的光在透射了过程气体之后借助于检测器进行检测，并且在布置在后方的评估装置中对于在过程气体中的吸收进行评估以得出分析结果，并且其中，由冲洗气体洗涤在光源和设备部件之间以及在检测器和设备部件之间存在的、并且朝向设备部件的内部开放的腔体，其中，冲洗气体的体积流量被周期性地调制，并且根据通过调制引起的、检测到的吸收的变化来确定冲洗气体对分析结果的影响，并且将该影响从分析结果中移除。本专利技术因此提出，冲洗气体的体积流量在运行的测量期间或分析期间周期性地进行调制，在此无需将冲洗管道与冲洗气体供给线路分离或者甚至利用过程气体填充，如其从US 2012/0236323 A1中已知的那样。也就是说，不中断地保持对窗体或其他光学部件防止来自过程气体的污染的保护。体积流量能够一步步地、例如长方形或锯齿状、或持续地、例如正弦或三角形地进行改变。依据通过调制引起的、即利用与其关联的、检测到的吸收的变化来确定冲洗气体对分析结果的影响并从中移除该影响。在体积流量的逐步的变化中，在每步中对检测到的吸收的变化进行测定和评估。在体积流量连续的变化中，从中产生的、检测到的吸收的变化优选可选择频率地在调制频率和/或调制的谐波中进行测定和评估，例如在使用锁定算法时。冲洗气体的体积流量的调制能够以简单的方法、为了输送冲洗气体而借助于能改变转速的鼓风机或借助于在冲洗气体供给线路中的能控制的调节阀来实现。替选地，能够在冲洗气体供给线路运行时设置能通过控制而改变的缓冲体积，例如活塞汽缸单元。附图说明为了进一步阐述本专利技术，接下来参考附图中的图。其示出图1示出根据本专利技术的过程气体分析器的实施例，图2示出来自图1的、用于调制冲洗气体的体积流量的、具有能改变的缓冲体积的局部图，并且图3示出用于校准根据本专利技术的过程气体分析器的实例。具体实施方式图1在示意图中示出了设备部件1，例如排气管道，待分析的过程气体2通过该排气管道流动。设备部件1在两个直径上相对放置的位置处具有过程法兰3，4，在该处安装有过程气体分析器的两个基本上同样构造的测量头5，6。两个测量头5，6分别包括光电的元件7，8，其在一种情况下是光源7，例如是激光二极管，并且在另一种情况下是检本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对引导进入设备部件(1)的过程气体(2)进行分析的过程气体分析器，所述过程气体分析器具有光源(7)，所述光源的光(9)在透射了所述过程气体(2)之后由检测器(8)进行检测，并且在布置在后方的评估装置(18)中对于在所述过程气体(2)中的吸收进行评估以得出分析结果(20)，并且具有冲洗装置，所述冲洗装置在所述光源(7)和所述设备部件(1)之间、以及在所述检测器(8)和所述设备部件(1)之间分别具有朝向所述设备部件(1)的内部开放的、并且由冲洗气体(12)洗涤的腔体(10，11)，其特征在于，所述冲洗装置具有用于对所述冲洗气体(12)的体积流量进行周期性地调制的器件(13，16)，并且所述评估装置(18)设计用于，根据通过调制引起的、检测到的所述吸收的变化来确定所述冲洗气体(12)对所述分析结果(20)的影响，并且将所述影响从所述分析结果(20)中移除。

【技术特征摘要】
2015.06.12 EP 15171901.01.一种用于对引导进入设备部件(1)的过程气体(2)进行分析的过程气体分析器，所述过程气体分析器具有光源(7)，所述光源的光(9)在透射了所述过程气体(2)之后由检测器(8)进行检测，并且在布置在后方的评估装置(18)中对于在所述过程气体(2)中的吸收进行评估以得出分析结果(20)，并且具有冲洗装置，所述冲洗装置在所述光源(7)和所述设备部件(1)之间、以及在所述检测器(8)和所述设备部件(1)之间分别具有朝向所述设备部件(1)的内部开放的、并且由冲洗气体(12)洗涤的腔体(10，11)，其特征在于，所述冲洗装置具有用于对所述冲洗气体(12)的体积流量进行周期性地调制的器件(13，16)，并且所述评估装置(18)设计用于，根据通过调制引起的、检测到的所述吸收的变化来确定所述冲洗气体(12)对所述分析结果(20)的影响，并且将所述影响从所述分析结果(20)中移除。2.根据权利要求1所述的过程气体分析器，其特征在于，所述评估装置(18)包括锁定解调器，所述锁定解调器在所述体积流量的调制频率中对检测到的所述吸收的所述变化的振幅进行测定。3.根据权利要求1或2所述的过程气体分析器，其特征在于，用于对所述冲洗气体(12)的所述体积流量进行调制的所述器件包括能改变转速的鼓风机(13)。4.根据权利要求1或2所述的过程气体分析器，其特征在于，用于对所述冲洗气体(12)的所述体积流量进行调制的所述器件具有在到所述腔体(10，11)的冲洗气体供给线路之中的、能控制的调节阀(16)。...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉尔夫·比特，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE