仪器仪表是信息工业的源头，过程分析系统又堪称仪器仪表皇冠上的明珠，在开发资源、节约能源和防治环境污染等重要领域持续地推进人类社会的发展。任何技术的高速发展，都必须有以理论创新为导向。从承担责任和开拓创新的独特视角，去探询和考量此前未被深入触及或被有意回避的领域，试图感悟和搜索过程分析工程技术理论构建和质量发展的契机。
关键词： 样气处理系统 过程分析仪 过程分析系统 过程分析工程技术 质量发展 分析准确度
1 过程分析工程技术的发展进程
1.1 封闭的“原始”发展阶段（1956～1986的30年）
最早的过程分析仪是上海某公司合营厂生产的电厂烟气热导式CO2分析仪，72年笔者在重庆九龙坡电厂见识过残骸。至1985年的30年中，以比较原始，普遍的低水平尚不专业为其标志。这期间学习前苏联，大型石化、化肥成套设备的引进，起了很大的推动作用。
1.2 开放的“数量”发展阶段（1986年至2006年的20年）
川仪厂借助技术引进的良机，于1986年启动了与德国H&B公司在过程分析系统工程应用方面的合作，开国内之先河。至2006年的20年中，以专业队伍壮大，技术水平提高，国内外企业竞争加剧，出现爆发性增长的现实市场为其标志。但是本专业的理论水平却严重滞后，阻碍了过程分析技术的质量发展。
1.3 专业的“质量”发展阶段（2007年— ）
以本次“21世纪前沿技术论坛”为发端，过程分析工程技术将进入伴随着理论发展的质量发展阶段，绝不会错过当前的历史性大机遇。“过程分析工程技术导论”实际上仍属概论或概述性质，目的是倡导和推进本专业理论基础的构建和质量的发展。
2 过程分析工程技术定义
气体分析仪 Gas Analyzer
输出信号为气体混合物中一种或多种组分的浓度、分压、露点温度的单调函数的分析仪。
过程分析仪 Process Analyzer
是在工业生产工艺过程和环境监测中，对物质化学成分及有关物理性质完全自动地长期连续分析和测量的分析仪。也习惯称在线分析仪表。
过程分析系统 Process Analysis System
是过程分析仪与样气处理系统通过针对现场应用条件和样气条件的专业化分析系统设计，所实现的合理匹配与完善结合，能长期连续稳定、准确可靠，近于免维护运行的成套设备。也习惯称在线分析系统或过程分析成套系统。
过程分析工程技术 Process Analysis engineering
是以工业生产和环保领域的过程分析工程项目为中心，开发出连续稳定、准确可靠、近于免维护的样气处理系统，进而确保过程分析系统高准确度、连续稳定的检测分析，适时监控物质成分量的工程技术。
3 重新界定样气处理系统的地位功能
本文所述的样气处理系统，过去却一直叫“取样预处理装置”，是过程分析仪的附加部分和迫不得已的延伸，早期甚至直接组合在分析仪机箱上，后来地位虽有提高，也就是到“预处理”止步，始终是分析仪附带着“预处理”。
“JB/T 6854—1993过程分析仪器试样处理系统性能表示”的专业标准，已上升为国家标准GB/T 19768－2005）已经在处理系统之前取消了“预”字，从中必然准确引申出“样气处理部件”和“样气处理系统”的技术概念和专业名词。十多年来，人们对此视而不见，实在有负过程分析工程技术发展的良机。
本文为主样气处理系统取消“预”字，以系统取代“装置”足可以证明自身的独立性、系统性、严密性。PLC的自控功能及其软件技术就是证明。H＆B公司的60号干法高温取样探头曾在中国卖过135万元的天价是另一个证明。样气处理系统开始强有力地去促进和推广过程分析仪的工程应用了。
我们新的技术观
过程分析面对诸多十分艰巨复杂的技术难题，使得样气处理系统成为过程分析系统的关键技术和核心技术。技术观和方法论都是推动技术发展的最强有力的动力，我们期待样气处理系统从此走上自觉健康、高速发展的轨道。
4 过程分析仪工程应用的症结和最佳途径
4.1 过程分析仪的工程应用长期存在三大症结
过程分析的连续自动取样和样气处理技术，要求样气不失真和快速传输；
过程分析的有效抗干扰，排除可能出现的系统误差，以保证必要的检测准确度；
分析系统长期连续运行的可靠性和易维护性。
4.2 过程分析仪工程应用的最佳途径
采用CAD技术的专业化、规范化、针对性设计的专用型过程分析系统；
硬件技术和软件技术以及长期工程实践经验的优秀技术集成，由专业化专家型人才集成所研发、制造的品质精良的过程分析系统。
实践工程学指导下的全过程技术服务，兑现“100%投运成功率”的承诺。
5 过程分析系统的组成
5.1 分析系统的硬件部分
一般由过程分析仪、取样探头、压缩空气反吹单元、后级样气处理装置（样气输送、伴热和冷却、冷凝和排放冷凝液、抽吸或压力调节、粉尘过滤和除液雾、流量控制、气路切换、旁路流控制、尾气和冷凝样液的集管安全排放、各种报警等）、PLC自控单元、信号输出处理及远传通讯、仪表盘和标准气，分析仪器柜的加热或降温等。
5.2 分析系统的软件部分
一般包括选型及应用咨询、确定技术方案和系统配置、系统的针对性设计与制造、现场调试和操作人员培训、备品备件供应和应用整改等，应提供富有工程实践经验的全过程技术服务。
6 过程分析系统的应用指南
对于完善的过程气体分析，起决定作用的是使样气处理系统与千差万别的生产工艺条件以及环境应用条件匹配得当，组合完善。
样气处理系统与样气条件及应用条件的合理匹配，只有通过针对性的专用型过程分析系统的专业化设计才有可能实现。
对过程分析系统检测分析结果的所有怀疑，只有正确地使用标准气，对分析仪的零点和量程进行定期的严密校准，才能予以确认。
为了提高过程气体分析的准确度，除了过程分析仪的合理选型外，还应特别关注可能出现的干扰误差和影响误差，有时进行系统误差校正是十分必要的，此时专业供应商的经验和咨询建议尤其值得重视。
7 过程分析系统的技术对策
7.1 过程气体分析面对的困难和问题：
高温或低温、高粉尘、高水分或液雾、高压或负压、腐蚀性或爆炸性等恶劣样气条件；
较高的自动化程度，少维护量甚至免维护；
防尘、防溅、防腐和防爆等方面的防护要求；
较快的反应速度，系统滞后时间一般不允许超过60秒；
保证必要的检测分析准确度（即高准确度应用）。
7.2 干法取样技术的必要性：
干法样气处理系统能有效地保证必要的检测准确度，可达到与过程分析仪单机准确度相当的水平，干法取样当今已成为绝对的主流技术；强调以实践工程学为导向，强调综合的技术措施，以确保最终应用效果为目标。
7.3 高粉尘取样的综合技术措施示例：
高温、高粉尘、防堵塞连续取样技术已经是十分成熟的技术，属于带外过滤器的干法取样探头；
高精度过滤器，＞0.3µｍ粉尘的过滤精度可达99%；
采用压缩空气反吹单元，由PLC程控内外吹扫外过滤器，有完善的反吹程序；
过滤器及样气传输管线伴热，避免出现冷凝；
严格而富有实践经验的现场安装施工、调试投运技术。
8 深入开展过程分析系统的工程应用
深入调研工程项目的工艺过程，由定性深入到定量，由静态深入到动态非常必要。
深入开展技术创新，尽快提高样气处理系统的针对性、可靠性、技术水平和质量。
切实加强制造商，用户和设计院之间的紧密合作与交流互动。
加快过程分析系统设计技术，应用技术的更新和发展，重视新领域的专用型分析系统的开发。
做好全过程技术服务，真正兑现“100%投运成功率”的承诺。
9 过程分析系统的质量国际管理体系
IS0 9000和IS 9001质量体系认证固然必要，但对于过程分析系统的设计与生产来说并不十分有效。因为过程分析系统的针对性设计和柔性生产有太多的不确定性，其自身特点如此鲜明，实为仅见。
分析系统的制造不需要大的设备投入，使用模具也很少；现场应用中不断加深对工艺过程的认识，发现了现有产品的不足之处，这些都使过程分析系统的持续改进有了现实的可操作性。这就是“KAIZEN持续改进”的理念。
分析系统使制造商和用户有更深的合作和交流互动，超过其他任何仪器仪表产业。因此推行“EQC有效质量管理”就具有现实性和紧迫性，即实行真正意义的一起行动上的质量第一和用户至上。
10 过程分析系统的技术标准
与过程分析系统直接有关的技术标准，仅见GB/T1976－2005《过程分析仪器试样处理系统性能表示》。分析系统并无行业或国家标准，不能不说这就阻碍了过程分析工程技术的规范和发展。
由于过程分析仪及其分析系统特殊的专业性，由本专业的外行、哪怕他是其他仪器仪表专业的资深专家，来编制过程分析系统的技术标准，都是费力不讨好的苦差事，采用他写的标准只能十分吃力地去制造不合格品。
由过程分析系统制造商的有长期实践经验的资深专家创造性地编写过程分析系统企业标准，就是可行的必由之路，会收到显而易见的效果。
11 应用过程分析系统的本质目的
应用过程分析系统的目的，普通认为是为了实现优化控制、节能、环保、安全防爆以及保障质量、提高产量等。由于分析仪是计量仪器，过程分析系统只不过是延伸、扩大了的分析仪，总离不开计量准确度，这是所有计量仪器绝无例外的本色。所以追求计量准确度才是应用过程分析系统的本质目的。如果计量不准确，其他所有的应用目的都有可能落空。
12 过程分析系统的计量准确度——高深莫测的技术课题
分析仪与生俱来的弱点就是计量准确度低，长期连续运行的过程分析仪可能将本来就比较大的误差放大几倍也很常见。主要影响因素分析如下：
分析仪的原理选择、结构设计、制造调试方面：如果稳定性达到≤±1%FS/7d应是受欢迎的，而≥2%甚至≥5%/1d，就不太理想了。
分析仪校准用标准气不是想象中的令人放心的“标准”，某些常量标准气的最好水平只能达到≤0.5%，而微量标准气达到±2%都很困难。
工业生产现场的仪表工程师校准仪器的操作可能不规范，使仪器并未运行在最佳状态。
样气处理系统设计不良或维护不到位，出现漏气甚至相变，或者取样点的选择并无真正的代表性等原因，使检测结果严重偏离了样气中被测组分的真实含量。
非测量组分的干扰有时会大得出乎意外。外行的系统设计者绝无水平和责任心去关注和处置这类技术难题。例如合成氨甲烷化分析微量CO，准确度十分关键，而其中甲烷的干扰就会造成很大的负向误差。又如CEMS系统中的SO2测量，假如红外仪器的设计并未采取特殊的抗干扰措施，或者在工程应用中未采取特殊的校正系统误差的措施，那么CO2（一般＞10%）也会造成很大的负值干扰误差。
13 过程分析系统的高准确度应用仍然可以期待
过程分析系统的高准确度应用虽然面对诸多困难，由于有客观的迫切需要，就该付出加倍的努力去实现。我们能做的无外乎是深入分析，实验验证，定量把关，分段治理，综合处置，一般都能收到良好的效果。笔者的理论分析和工程实践证明，过程分析系统在工程应用中的最高准确度可以达到优于0.5%的良好水平。
八年前笔者曾撰写论文“论在线分析仪表的高精度应用”，被国家级大型文献《中国科学技术文库》征用。
