富士超声波式浓度计的应用

富士超声波式浓度计的应用
摘要：叙述了超声波式浓度计的特点、工作原理、安装调试方法和在应用、维护中的注意事项。 关键词：超声波；浓度计；密度；传感器；变送器；调试；维护天津渤天化工有限责任公司环氧氯丙烷生产装

1 工作原理
环氧氯丙烷生产装置中使用的FUD一1单组分 型M一22富士超声波浓度分析仪的工作原理是超声 波在溶液里传播时，它的速度由溶液的浓度和温度 决定，分析仪能够利用超声波特性，精确地测量溶液 的浓度 在溶液中，超声波速度、溶液的密度和溶液的体 积模数之间关系如下： V = (1) 式中： 为溶液的超声波速度，rrds；P为溶液的密度， kg／m ；E为溶液的体积模数。 体积模数和密度的改变根据溶液的浓度和温度 而定，同时超声波的速度也同样被改变，如下式。 D=F(Tc·V) (2) 式中：D为溶液的质量分数，％； 为溶液的温度，℃ ； F( · )为温度和超声波传播速度函数。 因此，如果检测到超声波传播速度和温度，则可 以确定相应的溶液浓度。 液体在一定温度下，超声波在其中的传播速度 反映了液体浓度的相应变化。通过实验，测得超声波 在不同的温度下和不同浓度的液体中传导的速度数 据，将这些浓度与温度、速度相关的曲线信息储存在 数据存储器中。仪器的超声波传感器给出1个超声 波信号，并测量出在过程液体中的传播速度及液体 当前的温度，仪器即可通过内部CPU计算出当前的 浓度值。这一实时浓度值经过变送器，以标准模拟量 信号输出，达到在线实时监控浓度的目的 图1为 FUD一1单组分型M一22富士超声波浓度分析仪的工 作原理连接图。糖度计| 盐度计| 酸碱度计| 电导计| 水分测定仪| 浊度计| 色度计| 粘度计| 折射计| 滴定仪| 密度计| 热流计| 浓度计| 折射仪| 采样仪|

2 安装调试
(1)超声波传感器的安装要充分考虑工艺条件。 被测介质中含有的微粒聚合物、沉积物、气泡等杂质 容易粘附在反射器上，导致超声波速度异常，从而使 测量数据失真。要避免这种现象发生，首先要选择准 测温元件— 日团日 超声波一llnI 变送器 I 发射器一一 ] 表1 蒸馏水的超声波速率特性表 塑坦 ⋯ 堕堡鬯 楚～ 一 一～一 图1 浓度分析仪原理连接图 确的安装位置。如果介质不是很纯净(含有杂质、气 泡等)，应选择水平安装，并且要定期清洗发射器部 位。在清洗发射器时动作要轻，避免摔、碰。 冬季要做好传感器的拌热及保温工作。停车时 要将被测介质排放干净，防止其结冰；当工艺介质温 度超过40℃时，要用冷却水降温，将温度控制在5～ 45℃ ．以防止温度骤变损坏密封元件而造成泄漏， 导致传感器内部结构损坏。 )安装完成的超声波浓度计要进行投运前的 调整及参数设定。首先由分析室配置3组以上标准 样品．样品浓度在仪器测量范围内(最好是控制范围 上下限浓度值)。将标准样品加热到20～50℃ ，用浓 度计分别测量这些标准样品的浓度．并记录下测量 值．然后用公式y=ax+b (式中：0为倍率；Y为分析 值：b为偏移量； 为测量值)计算求得0和b。 将0FFSET偏移量和GAIN倍率输入到仪器 中，对参数进行设定。然后再用标准液进行测量，如 偏差仍然很大，需再次计算，然后对参数进行修正， 直至测量值与标准样品浓度值的偏差在允许范围 内．即可调整结束

3 日常维护
在使用中要经常根据工艺的要求，对仪器测量 数据是否准确、仪器本身是否完好进行确认。
(1)在烧杯中加入蒸馏水，将传感器的超声波发 射器擦拭干净后，放入烧杯的蒸馏水中，待温度稳定 后，读取仪器显示的温度、速度及浓度．与仪器出厂 时校验的蒸馏水数据进行对照，如果3个数据均能 对上，说明仪器设备完好、测量准确。蒸馏水的超声 波速率特性见表
(2)直接从仪器上抄取几组浓度、温度、速度数据， 与仪器出厂时用工艺介质检测的数据曲线进行对照． 即得出各点温度、浓度对应超声波速度特征曲线(见图 2)。由此，也可以判断出仪表检测的数据是否准确。 在分析仪投入使用后，如现场进行检修，特别是 进行管路焊接时．要将分析仪停电，将传感器和中继 器拆下，脱离设备管线进行施工，以保护分析仪的电 器元件不被破坏 图2 超声波速度特征曲线

4 仪器的特点
FUD一1单组分型M一22浓度分析仪已经正常 运行l0年多，其显示出如下特点。 (1)精度为±0．1％： (2)高可靠性。不需要定期调整、校验及维护，属 于免维护型； (3)超声波传导和振动原理不易受流速、环境、 振动、杂质等的影响： 可控硅触发电路 为可控硅门极提供触发电压与电流的电路称为 可控硅触发电路。当阳极加上一定的正向电压后，还 必须在阳极与阴极之间加上足够功率的正向控制电 压(触发电压)，元件才能从阻断转化为导通，这种触 发电压可以是交流、直流也可以是短暂的脉冲电压， 为了减小极损耗与触发功率，常用脉冲电压信号触 发可控硅 触发电路根据可控硅的通断状况可分为移相触 发与过零触发2类。移相触发是改变可控硅每周期 导通的起始点，即控制角的大小，达到改变输出电 压、功率的目的；而过零触发是使可控硅在设定的时 间间隔内改变导通的周期数来实现电压或功率的控 制 。在氯碱行业，电解用整流器主要采用移相触发方 式，过零触发主要用于调功电路，本文主要介绍移相 触发电路。

1 触发电路的设计要求
为了保证可控硅装置能正常可靠地工作，触发 电路必须满足以下要求。 (1)应有足够的功率(电压和电流)。触发电路送 出的触发信号作用于晶闸管的门极与阴极，其典型 的伏安特曲线如图1所示。由于同一型号元件的门极 伏安特性分散性很大，规定元件的门极阻值在某高 阻(曲线OD)和低阻(曲线OG)之间，才算合格产品。 元件出厂时，给出的触发电流 、电压 不是 元件触发允许值，而是指该型号的所有元件都能被 触发的最小门极电流、电压值。因此，在接近坐标原 点以 、％ 划出OABCO区域，在此区域内为不可 靠触发区。在元件门极极限电流、电压和功率曲线包 围下的面积OABCDEFG(图1中剖面线部分)为允 许可靠触发区，所有合格的元件，其触发电流与电压 (4)无运动部件，无磨损，寿命长，安装方便； (5)仪器本身带有自检功能。

5 结语
FUD一1 M一22型超声波浓度计在连续生产使用 过程中，以最少的维护，连续提供准确的测量数据， 成为提高控制水平、保持产品质量的重要仪器，在生 产中发挥了重要作用。