富士超声波式在线浓度计在生产中的应用

    1　工作原理

    天津渤天化工有限责任公司环氧氯丙烷工程中使用的FUD21单组分型M211富士浓度分析仪的工作原理是基于超声波在液体中的传导速度。液体中超声波的传导速度是液体弹性模数和密度的函数,即

    v²=E/ρ

式中　v—超声波在溶液中的传播速度;

    E—液体的弹性模数;

    ρ—溶液的密度。

    由于液体的弹性模数和密度取决于溶液的浓度和温度,因而在一定温度下,超声波在液体中传导速度的不同,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,在不同浓度液体中传导的速度数据,将这些浓度与温度、速度的相关曲线信息储存在EPROM中。这样仪表的超声波传感器给出一个超声波信号,并测量出它在过程液体中的传导速度及液体当前温度时,仪表即可通过存储器的数据运算,求出当前的浓度值,这一实时浓度值通过仪表变送器以模拟的或数字的标准信号输出,达到在线实时监控浓度的目的,其原理如图1,图2所示。

    2　工艺简介

    该装置使用2台FUD21单组分型M211浓度分析仪,属于二元组分液体的单组分浓度的测量。1台用于测量共沸物分离塔塔底质量分数为65%的醋酸中水的质量分数;另1台用于测量丙烯醇塔塔顶丙烯醇质量分数为70%的水溶液中水的质量分数。

    超声波传感器的安装:共沸物分离塔塔底超声波传感器是水平式安装,丙烯醇塔塔顶超声波传感器是采用垂直式安装。

    3　仪器的运行

    3·1　日常保养

    该浓度分析仪在该装置正常运行已将近6 a时间了,其特点如下。1)高精度:±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、杂质的影响;4)无运动部件,无磨损,寿命长,安装方便。

    同时,仪器本身带有自检功能,显示6种测量信息———0000:未检测到错误;0001:测量超出标定范围;0020:温度或速度超出仪表规范;0300:温度超出规范或热敏电阻损坏;4000:超声波速度信号没有被接收,或被溶液中的气泡或悬浮物消减:5000:受溶液中的气泡及悬浮物的影响,超声波速度变化剧烈(超过20 m/s)。

    通过上面信息的提示,维护人员便能准确地判断出仪器的故障,而进行调整,使仪器进入正常的工作状态。

    3·2　故障分析^[1]

    仪器安装初期,检测共沸物分离塔塔底醋酸中水质量分数的仪器出现了间断地不能检测的情况,同时其示值向最大方向移动。