富士超聲波式濃度計的應用
摘要：敘述了超聲波式濃度計的特點(diǎn)、工作原理、安裝調試方法和在應用、維護中的注意事項。 關(guān)鍵詞：超聲波；濃度計；密度；傳感器；變送器；調試；維護天津渤天化工有限責任公司環(huán)氧氯丙烷生產(chǎn)裝

1 工作原理
環(huán)氧氯丙烷生產(chǎn)裝置中使用的FUD一1單組分 型M一22富士超聲波濃度分析儀的工作原理是超聲 波在溶液里傳播時(shí)，它的速度由溶液的濃度和溫度 決定，分析儀能夠利用超聲波特性，精確地測量溶液 的濃度 在溶液中，超聲波速度、溶液的密度和溶液的體 積模數之間關(guān)系如下： V = (1) 式中： 為溶液的超聲波速度，rrds；P為溶液的密度， kg／m ；E為溶液的體積模數。 體積模數和密度的改變根據溶液的濃度和溫度 而定，同時(shí)超聲波的速度也同樣被改變，如下式。 D=F(Tc·V) (2) 式中：D為溶液的質(zhì)量分數，％； 為溶液的溫度，℃ ； F( · )為溫度和超聲波傳播速度函數。 因此，如果檢測到超聲波傳播速度和溫度，則可 以確定相應的溶液濃度。 液體在一定溫度下，超聲波在其中的傳播速度 反映了液體濃度的相應變化。通過(guò)實(shí)驗，測得超聲波 在不同的溫度下和不同濃度的液體中傳導的速度數 據，將這些濃度與溫度、速度相關(guān)的曲線(xiàn)信息儲存在 數據存儲器中。儀器的超聲波傳感器給出1個(gè)超聲 波信號，并測量出在過(guò)程液體中的傳播速度及液體 當前的溫度，儀器即可通過(guò)內部CPU計算出當前的 濃度值。這一實(shí)時(shí)濃度值經(jīng)過(guò)變送器，以標準模擬量 信號輸出，達到在線(xiàn)實(shí)時(shí)監控濃度的目的 圖1為 FUD一1單組分型M一22富士超聲波濃度分析儀的工 作原理連接圖。糖度計| 鹽度計| 酸堿度計| 電導計| 水分測定儀| 濁度計| 色度計| 粘度計| 折射計| 滴定儀| 密度計| 熱流計| 濃度計| 折射儀| 采樣儀|

2 安裝調試
(1)超聲波傳感器的安裝要充分考慮工藝條件。 被測介質(zhì)中含有的微粒聚合物、沉積物、氣泡等雜質(zhì) 容易粘附在反射器上，導致超聲波速度異常，從而使 測量數據失真。要避免這種現象發(fā)生，首先要選擇準 測溫元件— 日團日 超聲波一llnI 變送器 I 發(fā)射器一一 ] 表1 蒸餾水的超聲波速率特性表 塑坦 ⋯ 墮堡鬯 楚～ 一 一～一 圖1 濃度分析儀原理連接圖 確的安裝位置。如果介質(zhì)不是很純凈(含有雜質(zhì)、氣 泡等)，應選擇水平安裝，并且要定期清洗發(fā)射器部 位。在清洗發(fā)射器時(shí)動(dòng)作要輕，避免摔、碰。 冬季要做好傳感器的拌熱及保溫工作。停車(chē)時(shí) 要將被測介質(zhì)排放干凈，防止其結冰；當工藝介質(zhì)溫 度超過(guò)40℃時(shí)，要用冷卻水降溫，將溫度控制在5～ 45℃ ．以防止溫度驟變損壞密封元件而造成泄漏， 導致傳感器內部結構損壞。 )安裝完成的超聲波濃度計要進(jìn)行投運前的 調整及參數設定。首先由分析室配置3組以上標準 樣品．樣品濃度在儀器測量范圍內(最好是控制范圍 上下限濃度值)。將標準樣品加熱到20～50℃ ，用濃 度計分別測量這些標準樣品的濃度．并記錄下測量 值．然后用公式y=ax+b (式中：0為倍率；Y為分析 值：b為偏移量； 為測量值)計算求得0和b。 將0FFSET偏移量和GAIN倍率輸入到儀器 中，對參數進(jìn)行設定。然后再用標準液進(jìn)行測量，如 偏差仍然很大，需再次計算，然后對參數進(jìn)行修正， 直至測量值與標準樣品濃度值的偏差在允許范圍 內．即可調整結束

3 日常維護
在使用中要經(jīng)常根據工藝的要求，對儀器測量 數據是否準確、儀器本身是否完好進(jìn)行確認。
(1)在燒杯中加入蒸餾水，將傳感器的超聲波發(fā) 射器擦拭干凈后，放入燒杯的蒸餾水中，待溫度穩定 后，讀取儀器顯示的溫度、速度及濃度．與儀器出廠(chǎng) 時(shí)校驗的蒸餾水數據進(jìn)行對照，如果3個(gè)數據均能 對上，說(shuō)明儀器設備完好、測量準確。蒸餾水的超聲 波速率特性見(jiàn)表
(2)直接從儀器上抄取幾組濃度、溫度、速度數據， 與儀器出廠(chǎng)時(shí)用工藝介質(zhì)檢測的數據曲線(xiàn)進(jìn)行對照． 即得出各點(diǎn)溫度、濃度對應超聲波速度特征曲線(xiàn)(見(jiàn)圖 2)。由此，也可以判斷出儀表檢測的數據是否準確。 在分析儀投入使用后，如現場(chǎng)進(jìn)行檢修，特別是 進(jìn)行管路焊接時(shí)．要將分析儀停電，將傳感器和中繼 器拆下，脫離設備管線(xiàn)進(jìn)行施工，以保護分析儀的電 器元件不被破壞 圖2 超聲波速度特征曲線(xiàn)

4 儀器的特點(diǎn)
FUD一1單組分型M一22濃度分析儀已經(jīng)正常 運行l0年多，其顯示出如下特點(diǎn)。 (1)精度為±0．1％： (2)高可靠性。不需要定期調整、校驗及維護，屬 于免維護型； (3)超聲波傳導和振動(dòng)原理不易受流速、環(huán)境、 振動(dòng)、雜質(zhì)等的影響： 可控硅觸發(fā)電路 為可控硅門(mén)極提供觸發(fā)電壓與電流的電路稱(chēng)為 可控硅觸發(fā)電路。當陽(yáng)極加上一定的正向電壓后，還 必須在陽(yáng)極與陰極之間加上足夠功率的正向控制電 壓(觸發(fā)電壓)，元件才能從阻斷轉化為導通，這種觸 發(fā)電壓可以是交流、直流也可以是短暫的脈沖電壓， 為了減小極損耗與觸發(fā)功率，常用脈沖電壓信號觸 發(fā)可控硅 觸發(fā)電路根據可控硅的通斷狀況可分為移相觸 發(fā)與過(guò)零觸發(fā)2類(lèi)。移相觸發(fā)是改變可控硅每周期 導通的起始點(diǎn)，即控制角的大小，達到改變輸出電 壓、功率的目的；而過(guò)零觸發(fā)是使可控硅在設定的時(shí) 間間隔內改變導通的周期數來(lái)實(shí)現電壓或功率的控 制 。在氯堿行業(yè)，電解用整流器主要采用移相觸發(fā)方 式，過(guò)零觸發(fā)主要用于調功電路，本文主要介紹移相 觸發(fā)電路。

1 觸發(fā)電路的設計要求
為了保證可控硅裝置能正�？煽康毓ぷ�，觸發(fā) 電路必須滿(mǎn)足以下要求。 (1)應有足夠的功率(電壓和電流)。觸發(fā)電路送 出的觸發(fā)信號作用于晶閘管的門(mén)極與陰極，其典型 的伏安特曲線(xiàn)如圖1所示。由于同一型號元件的門(mén)極 伏安特性分散性很大，規定元件的門(mén)極阻值在某高 阻(曲線(xiàn)OD)和低阻(曲線(xiàn)OG)之間，才算合格產(chǎn)品。 元件出廠(chǎng)時(shí)，給出的觸發(fā)電流 、電壓 不是 元件觸發(fā)允許值，而是指該型號的所有元件都能被 觸發(fā)的最小門(mén)極電流、電壓值。因此，在接近坐標原 點(diǎn)以 、％ 劃出OABCO區域，在此區域內為不可 靠觸發(fā)區。在元件門(mén)極極限電流、電壓和功率曲線(xiàn)包 圍下的面積OABCDEFG(圖1中剖面線(xiàn)部分)為允 許可靠觸發(fā)區，所有合格的元件，其觸發(fā)電流與電壓 (4)無(wú)運動(dòng)部件，無(wú)磨損，壽命長(cháng)，安裝方便； (5)儀器本身帶有自檢功能。

5 結語(yǔ)
FUD一1 M一22型超聲波濃度計在連續生產(chǎn)使用 過(guò)程中，以最少的維護，連續提供準確的測量數據， 成為提高控制水平、保持產(chǎn)品質(zhì)量的重要儀器，在生 產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用。