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、工作原理、安裝調試方法和在應用、維護中的注意事項。 關鍵詞：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氧氯丙烷生產裝

1 工作原理
環氧氯丙烷生產裝置中使用的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，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。通過實驗，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、速度相關的曲線信息儲存在 數據存儲器中。儀器的超聲波傳感器給出1個超聲 波信號，并測量出在過程液體中的傳播速度及液體 當前的溫度，儀器即可通過內部CPU計算出當前的 濃度值。這一實時濃度值經過變送器，以標準模擬量 信號輸出，達到在線實時監控濃度的目的 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。 被測介質中含有的微粒聚合物、沉積物、氣泡等雜質 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。要避免這種現象發生，首先要選擇準 測溫元件— 日團日 超聲波一llnI 變送器 I 發射器一一 ] 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。如果介質不是很純凈(含有雜質、氣 泡等)，應選擇水平安裝，并且要定期清洗發射器部 位。在清洗發射器時動作要輕，避免摔、碰。 冬季要做好傳感器的拌熱及保溫工作。停車時 要將被測介質排放干凈，防止其結冰；當工藝介質溫 度超過40℃時，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，對參數進行設定。然后再用標準液進行測量，如 偏差仍然很大，需再次計算，然后對參數進行修正， 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行確認。
(1)在燒杯中加入蒸餾水，將傳感器的超聲波發 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 時校驗的蒸餾水數據進行對照，如果3個數據均能 對上，說明儀器設備完好、測量準確。蒸餾水的超聲 波速率特性見表
(2)直接從儀器上抄取幾組濃度、溫度、速度數據， 與儀器出廠時用工藝介質檢測的數據曲線進行對照． 即得出各點溫度、濃度對應超聲波速度特征曲線(見圖 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，如現場進行檢修，特別是 進行管路焊接時．要將分析儀停電，將傳感器和中繼 器拆下，脫離設備管線進行施工，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

4 儀器的特點
FUD一1單組分型M一22濃度分析儀已經正常 運行l0年多，其顯示出如下特點。 (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)超聲波傳導和振動原理不易受流速、環境、 振動、雜質等的影響： 可控硅觸發電路 為可控硅門極提供觸發電壓與電流的電路稱為 可控硅觸發電路。當陽極加上一定的正向電壓后，還 必須在陽極與陰極之間加上足夠功率的正向控制電 壓(觸發電壓)，元件才能從阻斷轉化為導通，這種觸 發電壓可以是交流、直流也可以是短暫的脈沖電壓， 為了減小極損耗與觸發功率，常用脈沖電壓信號觸 發可控硅 觸發電路根據可控硅的通斷狀況可分為移相觸 發與過零觸發2類。移相觸發是改變可控硅每周期 導通的起始點，即控制角的大小，達到改變輸出電 壓、功率的目的；而過零觸發是使可控硅在設定的時 間間隔內改變導通的周期數來實現電壓或功率的控 制 。在氯堿行業，電解用整流器主要采用移相觸發方 式，過零觸發主要用于調功電路，本文主要介紹移相 觸發電路。

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

5 結語
FUD一1 M一22型超聲波濃度計在連續生產使用 過程中，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、保持產品質量的重要儀器，在生 產中發揮了重要作用。