电磁式硫酸溅震计
测量原理 以前色金属冶炼厂如铅、铜、锌等焙 烧装置所产生的含SO 的烟气不 做任何处理,直接排人大气:现在随着 对环保的日益加强,冶炼厂排出的烟气 必须进行脱硫,避免S0 2排放到大气中。 近年来,随着冶炼工艺的发展,含S0 2 的烟气能被处理生成硫酸。硫酸的浓 度对产品酸的质量、干燥塔的干燥质 量、风机和转化器的烟气含水量等都有 影响。所以,硫酸浓度的检测和控制十 分重要。
概述 硫酸浓度测量主要有振动法、Y射 线、超声波、电导率等方法,前3种测量 方法均为密度的测量,成本高、安装较 为复杂。目前主要以电导率法为主,它 又分为电极式和无电极式(即电磁式)。 电极式在测量腐蚀性强和高电导率的溶 液时易被极化,而且由于电极易结垢使 电极常数改变,这样,测量的准确性将 大大降低,甚至无法测量:电磁式为非 接触式测量,彻底解决了电极的极化和 电极常数改变对测量的影响,尤其是测 量腐蚀性强和高电导率的溶液时,特点 更加突出。 二浓度/电导率特性鲢线 屈增鹏 关键溺 电磁感应 电导率影响因素 标定维护 屈增鹏先生 天华华工机械及自动化研究设计院 工业仪表研究所工程师。
三硫酸浓度的测 原理 酸、碱、盐的水溶液浓度,由图1浓 度/电导率特性曲线可见,溶液的浓度 电导法测量液体浓度是基于法拉第 与电导率有对应关系。在低浓度时,浓 电磁感应原理,通过直接测量溶液的电 度增加,电导率增加较大 随着浓度的 导率而间接得到溶液的浓度值,测量原 增加,电导率不仅不随浓度增加而增加 理如图2所示。 反而还会降低,甚至 出现拐点,即出现同 一个电导率值对应两 个不同浓度值。由于 拐点附近变化较为平 缓,分辨力低,因此在 实际测量时应尽量避
T1 T2 图2 电磁式硫酸浓度计测量原理 开拐点及其附近的区域,测量范围必须 分段设置。根据硫酸浓度/电导率特性 曲线可以看出有3个拐点,分别为30%、 84%、92%。 在化工生产中,经常需要测量各种 图1浓 耍/电导率特性觑绕 lA V oI.9 N o .11 1 1 ·2005 当主线圈T1的输入一交流电压c 时,副回路c2中(由被测介质构成)会产 生感应电流i。由于感应电流i的作用, 在检测线圈T z绕组中就有感应电动势 c。产生。将传感器置于溶液中,溶液通 过中心孔形成电介质溶液回路,溶液回 路等效电阻Re=C/K,(C为电极常数,K 为溶液的电导率),溶液回路感应电流i 的大小,由溶液等效电阻Re,也就是溶 液电导率K决定。这样,在检测线圈T z 绕组中产生的电动势C 3将随电导率 的变化而变化,通过理论计算,该值与 溶液的浓度/温度存在一定的对应关系。
硫酸浓度的影晌因素 溶液的电导率与测量介质的温度、 浓度有关。浓度不变,温度不同电导率 也不同,温度对电导率影响很大:另外 如液体流速太快会磨损电极影响测量 溶液中的气体或气泡,会干扰测量。转速计| 水份计| 水份仪| 分析仪| 溶氧计| 电导度计| PH计| 酸碱计| 糖度计| 盐度计| 酸碱度计| 电导计| 水分测定仪|
爱与毫导军 关糸 (1)电导率的表示方法:溶液不同 导电能力也不同,当电流通过溶液时, 溶液的电阻可用欧姆定律计算:R=pL/ A , 其中p为电阻率 L/A为电极常数。 电阻率不常用,常用电阻率的倒数即电 导率(K)来表示溶液的导电能力,电导 率的单位为S/cm。 (2)溶液浓度与电导率的关系:如 图1所示,溶液的电导率与溶液的浓度 有关。当溶液浓度很低时,电导率与浓 度的关系近似线性:但在浓度较高时, 电导率与浓度之间出现了非线性和双值 关系。电导率和溶液浓度之间的关系比 较复杂,目前尚不能精确计算,通常通 过实验来测定各种不同浓度溶液的电导 率。在溶液电导率与浓度之间不是单值 关系时,应限定仪表测量范围。 溶液浓度不变,温度不同电导率不 同,温度升高,电导率增大,温度降低, 电导率减小。电导率与温度的关系可表 示为:Kt=Kt。[1+0【(t-t。)】,其中0【为溶 液的温度系数,0【用%/。C表示。它不 受温度变化的影响,只与溶液的类型和 浓度有关。如酸类溶液平均为(1.0— 1. 6)%/。C:碱类溶液为(1.8~2.2)%/ 。C:盐类溶液为(2.2—3.0)%/。C:中性 类溶液为2.0%/。C。溶液的温度系数可 从下式中求得,0【=(Kt—Kto)/(t-to)× (1 O0/Kto),硫酸溶液的温度系数计算 为1.65%。可见,温度对电导率影响很
大。 围与电极形状有关,如果改变了磁力线 作用范围内的溶液的体积,将会改变电 极常数。用电极间距离和电极面积之比 来计算的电极常数只是理论值,在实际 使用时应标定。例如将电极放在金属管 道、非金属管道和敞开容器中,电极常 数是不一样的,它与电极和周围管道 (即指反应釜)之间距离有关。 ‘ 气体年f]气泡对溶液电导辜的影i蚂 在溶液中如果溶解了某些气体,将 会使溶液的电导率增加,干扰溶液的浓 度测量,引起测量误差。如果测量溶液 中有气泡,气泡附着在电极表面使电极 和溶液隔绝,所测量溶液的电导率减 小,使测量值来回波动,无法正常测量。 所以在测量过程中一定要注意溶液中是 否有气泡或气体存在,如有一定要消 除.以免影响测量。 对于流通式检测方式,如果溶液中 含有固体颗粒,且流速太快,对电极的 磨损很大,不仅会改变电极的电极常 数,还会磨损电极,造成泄漏,损坏线 圈,使仪表无法测量。样品的流速最好 控制在3~1 1 L/min。
五注意的问题 对于电磁式硫酸浓度分析仪来说, 只要选项、设置、维护得当,一般均能 满足工艺的测量要求。硫酸浓度分析仪 使用不好的主要问题在于:使用维护不 正确:电极泄露造成线圈损坏:温度补 偿不正常:电极污染等。
曰常维护 3.电极常数的影晌 仪表的El常维护主要包括定期对电 在测量时,测量电极的两极之间会 极进行清洗、校验。每月应对电极进行 形成一个电场,溶液中磁力线的分布范 清洗,如果电极上附着有杂物,会引起 测量误差。清洗时应小心,不要用硬刷 子刷洗,以免磨损电极。将电极放入清 水中漂洗,如污染物不能洗去,用软布 或棉布小心擦洗。2~3个月应重新校验 一次零点和电极常数。在使用中如发现 电极泄露,就必须更换电极。
2 镁表露毫 仪表的标定一般采用配样标定或现 场取样标定。 (1)配样标定法:一般采用两点标 定,即零点标定和电极常数标定。零点 标定可将电极取出,清洗干净后置于空 气中即可。电极常数标定可采用配置固 定浓度的样品来对比。 (2)现场取样标定(Winker法):在 实际使用中,多采用该方法对分析仪进 行现场标定。使用该方法时存在两种情 况:取样时仪表读数为M1。化验分析值 为A,对仪表进行标定时仍为M1,这时 只须调整仪表读数等于A即可:取样时 仪表读数为M1,化验分析值为A,对仪 表进行标定时仪表读数变为M2,这时就 不能调整仪表读数等于A,而应将仪表 读数调整为(A*M2/M1)。
使用中应注意以下问题:电极和转 换器之间的距离应尽可能的近,连接电 缆的分布电容可导致电导率读数偏低, 两者之间的距离最大为1 5m:溶液浓度 不同温度补偿系数(0【)也不同,为准确 测量应实际计算该系数:由于温度对电 导率的测量影响很大,在实际标定和测 量时需较长时间,以使温度传感器达到 平衡:当更换新电极时,先要在空气中 进行零点校准: 当电极被污染或磨损, 就必须进行电极常数校准:对于不同的 安装方式,实际电极常数与理论值不同, 使用前应校准:对于流通式测量方式, 要求流速为3~1 1 L/min。