轻松掌握介质参数

作者:Gerald Schwarz 文章来源:Anton Paar公司 发布时间:2012-08-20

流程工艺检测传感器是流程工艺技术中优化过程控制、监控并保证产品质量必不可少的设备。这些传感器除了具有很高的检测精度之外,还必须具有很少的维护保养和计量检定费用以及坚固耐用等特点,这些也成为了流程工艺设备选择新技术、集成传感器的重要标准。

要想提高流程工艺设备的生产能力就必须重视过流程工艺检测传感器。连续监测质量参数可以帮助流程工艺设备始终运行在最佳工作点。在这一工作点,生产过程所消耗的原材料和能源最少,流程设备的生产能力最高。

在流程设备生产过程的质量监控中,检测传感器是不可缺少的重要工具。实验室检测,也就是定期从流程工艺设备中取样,然后在实验室中做好检测准备并完成样板的检测。但是,它所提供的不是当前生产过程中的质量状况,而总是“过去”生产过程中的质量状况。当实验室检测最终确认生产的产品超出了允许的偏差极限时,才能对生产过程做出调整,而已经生产出来的废品则无法挽救。实验室检测在样品运送和检测中会花费大量的时间,而且实验室检测分析的质量也受到很多其他条件的限制,例如:取样、工艺过程温度的平衡补偿、人员等。但实验室检测始终是过程数据检验的基础,并应有相同的检测精度。

当从流程工艺技术的精度考虑问题时,投资费用、维护保养费用和计量检定费用等也都是必须考虑的因素。流程设备检测系统的技术改造费用往往超过了传感器的采购费用。检测系统技术改造总投资的投资回收期应在成本的回收期界限以内。传感器应能轻松方便地集成到流程工艺设备之中,且使用运行费用较低。


图1 声速传感器能够直接安装在管道上。声速传感器的主要应用于浓度检测或液相识别。图中声速传感器检测浓度的计算由数据分析仪PDS 1100来完成

浓度检测

Anton Paar公司根据声波在介质中的传播速度和介质密度之间的关系确定介质的浓度,这是一种经济的方案。根据需要检测和评估分析的物理量的差异,解决方案研发的难易程度也不相同。

声速传感器能够简单的集成到流程工艺设备中,这种在线检测技术已经有25年以上的历史了。它是根据被测介质中声波发射器和接收器之间的声波传递时间来进行检测的。在声波发射器和接收器间距已知的情况下,声速在被测介质中的传播时间可以计算出来。在许多液体介质以及混合液中,声波的传递速度与被测介质的浓度成一定的比例。若传感器头部的形状像一个音叉,则可以利用法兰安装到被测介质的流动管道或者储罐类容器中。Anton Paar公司研发生产的声速传感器除了具有方便的集成性能以外还因其对被测介质中的气泡不敏感,具有免维护的特点。除了浓度之外,对声波在被测介质中的传播速度有着重要的影响。为了准确测定和排除温度对声速传感器检测结果的影响,Anton Paar公司研发生产的声速传感器带有两个温度传感器。

在一些情况下,浓度检测要求的精度很高,或者利用声波传感器检测到的结果与浓度曲线不吻合。这时,就需要使用密度传感器。


图2 Davis软件以其直观和简单的操作帮助用户对检测数据进行分析

Anton Paar公司研发生产的新一代密度传感器具有很高的检测精度,且能够简单集成安装。这种传感器重量轻、结构紧凑,因此无需其他辅助支撑。其模块化的结构适合于在多种不同生产过程中使用,传感器根据需要可以由不同的材料制成。除了典型的旁通接口之外,传感器还具有在线接口,因此可以方便地集成在流程设备中。它还可以使用各种不同标准化的电气接口,方便了电气安装,使得整个方案更加完美。

流程工艺参数检测对流程工业粘度计也提出了要求,要求粘度计按照轮换检测原理工作,同时能够直接安装在主管道或者储罐中。Anton Paar公司研发生产了L-Vis 510型在线粘度计可以独立的安装在主管道、旁通管道中,或者直接安装在储罐中。这样,用户可以决定粘度计的安装地点,且不受检测仪器的限制。另外,这种粘度计的安装费用也降低到了最低的水平。气泡、压力波动、流量波动等都不会对检测结果造成影响。由于采用了轮换检测原理,因此能够可靠地检测粘度很高的悬浮液。


图3 L-Dens 427型密度传感器在主管道上现有的法兰上利用在线连接器进行检测,无需其他辅助的支撑

有价值的检测值

每一次检测结果都在完成了数据分析、可视化和检测数据的保存以及传送给上一级主控系统之后才是有意义的数据。8.4in彩色显示屏的数据分析仪和直观的用户操作界面是对传感器的最佳补充。除了数字显示以外,图像显示能够让用户马上对检测过的生产过程有一个全面的了解。标准化的通信接口,例如Profibus、Profinet、Modbus TCP和EtherNet/IP等,使传感器能够集成到不同的过程控制环境中。


图4 储罐中悬浮液的粘度检测:粘度检测的数据将直接应用到液化设备的定量控制过程中

在质量管理和质量管理优化中,连续性的数据采集、保存,快速、简单的统计分析是必不可少的。这些应用是流程工艺优化的基础。现代化的软件解决方案为用户提供了很多方便,用户可以在任何一台计算机上访问、处理这些检测数据,也能够实现当前检测数据的可视化。Anton Paar公司研发设计的软件Davis利用直观的菜单和简单的操作就能够完成这些任务。

30年的流程工艺检测技术经验

Anton Paar公司具有30年的流程工艺检测仪器的生产制造历史。他们生产的流程工艺检测仪器包括密度检测、声速检测、浓度检测、粘度检测和二氧化碳含量检测的传感器、检测仪。这些产品的工作性能可靠、检测精度高,能帮助流程设备运营商以最低的费用支出获得可靠的流程工艺生产数据。产品的主要优点如下:

能够简单集成到流程设备中。检测系统对流程工艺过程的干扰不敏感,能够直接安装在主管道或者储罐类的设备部件中。这样,能够把用户的使用费用降低到最低程度。

免维护的密度和声速检测传感器。这些传感器不用拆出传感器或者中断生产就可以简单、方便地进行计量检定和标定。

检测精度高。当一块方糖溶解到250L水中,Anton Paar公司研发生产的密度传感器就会马上发现水密度的变化。

酒精浓度检测时的检测精度高达0.01%m/m,硫酸溶液浓度的检测精度高达0.03%m/m,这些数值都达到了实验室检测的最高精度。

使用寿命长。Anton Paar公司上世纪80年代生产检测硼酸浓度的传感器至今仍然在可靠地工作,提供的检测数据精度和第一天使用时一样。

数据分析评估。软件Davis可以连续的采集、分析检测到的数据,并能够轻松地保存和管理这些数据。

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