P&ID (Piping and Instrumentation Diagram，管道及仪表流程图) 是 CEMS 系统设计的“宪法”。一旦这张图定稿，采购清单（BOM）、电气接线图、PLC 程序逻辑也就基本定死了。

接下来从“水、尘、压、标”四个维度解析 P&ID 设计的实战经验

一、 “水”的处理逻辑：防守反击

CEMS 的头号敌人就是液态水。只要进水，分析仪必挂。在 P&ID 上，你必须构建三道防线。

1. 第一道防线：伴热管线 (Heated Line)

• P&ID 画法： 在从探头到机柜的管线上，必须画上伴热符号（通常是虚线包裹或者标注 H）。
• 经验： 必须在图纸上标注温度设定点（如 120°C 或 180°C）。
  • 陷阱： 很多图纸画进机柜就断了。错！ 伴热管线必须一直画到制冷器（冷凝器）的入口接头处。中间不能裸露任何一段 PTFE 管，否则就是“冷点”，必结露。

2. 第二道防线：制冷器与排水 (Cooler & Drain)

• P&ID 画法： 制冷器下方必须画出蠕动泵 (Peristaltic Pump)。
• 经验：
  • 位置： 采样泵（抽气泵）必须画在制冷器之后。
    • 原理： 泵前是负压，泵后是正压。如果在泵后冷凝，水会被压出，但泵本身会吸入湿热气体，皮膜容易坏。让泵抽干气，寿命长。
  • 排水回路： 蠕动泵出口绝不能直接通大气！图纸上必须画一个“水封” (Water Seal) 或者接废液桶。否则空气会倒吸进去，导致测量氧气偏高（假数据）。

3. 第三道防线：湿度报警 (Moisture Alarm)

• P&ID 画法： 在制冷器出口和过滤器之间，必须画一个湿度传感器或 阻水过滤器。
• 逻辑： 这是一个联锁点 (Interlock)。
  • 图纸上要注明：If MT = High, Then Stop Pump（如果湿度高，立即停泵）。这是保护分析仪的最后一道闸门。

二、 “尘”的处理逻辑：级联过滤

不要指望探头上的那个陶瓷滤芯能挡住所有灰尘。P&ID 上必须体现“由粗到细”的过滤思想。

1. 一级过滤（探头端）： 图上标注精度（如 $20\mu m$）。
2. 二级过滤（泵前保护）： 在制冷器和采样泵之间，画一个通用过滤器（如 $5\mu m$）。
   • 目的：保护采样泵的阀片不被颗粒物卡住。
3. 三级过滤（表前精滤）： 在分析仪入口前，画一个精密过滤器（如 $0.5\mu m$ 或 $0.1\mu m$）。
   • 经验：这里的过滤器材质必须注明 PVDF 或 玻璃纤维，不能用普通纸滤芯（吸附 $\text{SO}2$）。

三、 “压”的处理逻辑：测点布局

很多新手画 P&ID 忘了画压力表，导致现场故障根本没法查。你必须在图上埋下“诊断点”**。

1. 探头反吹压力表：
   • 画在反吹储气罐上。
   • 作用： 没气了能不能报警？反吹压力够不够？
2. 采样真空表：
   • 黄金位置： 画在采样泵的入口处。
   • 诊断逻辑：
     • 平时读数 -20 kPa。
     • 突然变成 -60 kPa $\rightarrow$ 说明前端（探头/管线）堵了。
     • 突然变成 -5 kPa $\rightarrow$ 说明前端漏气或者泵皮膜破了。
   • 经验： 最好上带远传功能的压力变送器，这样中控室能看到趋势。
3. 分析仪背压表：
   • 如果后面接了复杂的排气管，最好在分析仪出口画个微压表。

四、 “标”的处理逻辑：合法性注入

标气从哪里注进去，决定了你这套系统合不合规。P&ID 上必须明确画出“系统校准”的路径。

• 错误画法（直接校准）： 标气直接接在分析仪屁股后面。
  • 后果：只能证明分析仪是好的，不能证明采样管线没漏气/没吸附。环保局不认。
• 正确画法（全程校准）：
  • 标气管路必须一路画到探头 (Probe) 处。
  • 通过探头内部的切换阀，让标气走一遍全流程（伴热管 $\to$ 冷凝器 $\to$ 泵 $\to$ 分析仪）。
  • 图纸细节： 注明标气管路也是 $\Phi 6$ PTFE 材质，防止吸附。

五、 Mermaid 实战：一张标准的完全抽取法 P&ID

设计中的“潜规则”

1. 管径标注 (Line Sizing)：
   • P&ID 上的每一条线旁边都要标代码。例如 G-01-6mm-PTFE。
   • 潜规则： 采样主路一般用 $\Phi 6$ 或 $\Phi 8$。但冷凝器的排水管建议用粗一点的软管（如 $\Phi 3$ ID 的 Viton 管），防止水垢堵塞。
2. 失效安全位置 (Fail-Safe Position)：
   • 所有的气动阀/电磁阀旁边要画上 FC (Fail Closed) 或 FO (Fail Open)。
   • 反吹阀必须是 FC（断电关闭）。防止断电时压缩空气把探头吹爆。
   • 采样阀通常也是 FC。
3. 材料代码 (Material Code)：
   • 在图纸右下角的 Note 里必须写明：All wetted parts must be SS316L or PTFE/PFA.(所有接触气体的部件必须是 316L 不锈钢或特氟龙)。这是防止腐蚀的底线。