硫酸酸浓分析仪

1、USC-II 超声波硫酸浓度分析仪使用说明书南化集团研究院目录1 工作原理2 主要技术参数3 仪器特点4 仪器结构5 仪器安装、使用及调试6 常见故障及排除方法7 仪器的成套8 本仪器在水中特性293%硫酸是化工生产及医药生产的重要原料。在硫酸生产系统中作为干燥酸，直接影响着进入转化器的SO2 气体的含水指标。生产中需要有一种正确、连续、可靠的在线测量 93%硫酸浓度仪表。国内已有应用沸点法、比重法、谐振法的93%硫酸浓度仪，现在我们根据干吸工序腐蚀性强的特点，推出一种新颖的非接触式的超声波硫酸浓度仪。早在六十年代，超声工业测量技术就十分盛行，由于当时与它配套的电子技术难以满足技术要求，以致路

2、线很复杂、故障率高、维修量大、投资高。随着计算机及集成电路的发展，超声技术方面的应用领域日趋广泛。用超声原理制作的传感器，其结构简单、稳定可靠、耐腐蚀性强，用户使用十分方便。一、 工作原理本仪器是根据超声脉冲波在介质中传播和反射原理构成。计算机发射一脉冲，放大后传输给超声换能器，电脉冲在换能器上转换超声波传到反射板扫射回来，通过超声换能器又转换成电讯号。从发射脉冲和反射回来的超声脉冲时间差S，可得出声速 J2L见图 1，当溶液S在固定的容器中流动时，声速度与被测溶液的浓度和温度有关。被测介质出口即： C=f（ J， t ）式中： J声速超声波反射L超声波发射t溶液温度c溶液浓度被测介质入口图

3、1根据文献提供的数据，曲线及实验室测试的浓度声时数据表明，硫酸浓度每变化1%，将引起19 米 / 秒的声速变化，显然灵敏度是高的。3由实验数据，进行多项回归：0102023040250）×C=f （J， t ）=a+a （ J-J ） +a （ J-J ） +a （ t-t）+a （ t-t） +a （ J-J（ t-t 0）这样，当测得声速和温度后，就可以计算出浓度值。二、主要技术参数1、测量范 围：91% 95%硫酸（可调）2、温度补偿范围：40 ± 303、精度测 量：± 5%（相对误差）4、输出信 号：4 20mADC5、负载电 阻：08006、环境温 度

4、：-10 457、供电电 压：220 ± 10%V AC8、功率消 耗：<30W三、仪器特点1、 仪器现场部份为全封闭管道安装式。结构简单、性能可靠，不受测量介质的腐蚀，大大提高了仪表的使用寿命，维护量小。2、 通过光隔实现了输入、输出的隔离，消除了诸如大电流跳动所引起的的干扰，并能克服高共模电压，大大地提高了仪表抗干扰能力。3、 选用具有较强数据和逻辑处理能力，应用广泛的MCS-51单片机，组成小型计算机系统，进行数据回归，输出信号4 20mA DC，简化了仪器线路，提高了仪器的测量精度。4、 采样电路置于检测器里，大大减小了超声波信号传输时带来干扰，采样板与信号处理器之间使

5、用串行数据传送，提高了传送的抗干扰能力及其传送精度。四、仪器结构4该仪器由检测器、信号处理器两部分组成（见图2）。串行数据检测器信号处理器供电图 2 仪器结构示意图1、 检测器结构检测器为流通式检测器。（其结构见图3a 3b）铸铝防护罩采样板换能器测温管测量槽4-14法兰标准:HG20593-97(RF)PN2.5MPa DN25461323385115370图 3a 流通式检测器结构图图 3b 流通式检测器安装法兰图检测器由采样板、换能器、测温管等组成。换能器是实现声时电转换的主要部件，通常是采用压电陶瓷材料制做换能器，压电陶瓷是一种具有压电效应和逆压电效应的陶瓷材料。当它受力作用时，会产生

6、电信号，反之当它受到电场作用时，会产生应力和应变，利用压电陶瓷的这个特性，人为地对它施加一个脉冲电压， 使其产生超声振动 （即超声波的发射） ，当超声波反射波返回到达压电陶瓷上时，由于声压的作用，它会产生脉冲电势。这样实现了电声、声电的转换。采样板作用是进行温度、声时采样，采样板上带CPU控制各部件工作，并将数据转换成串行信号传送给信号处理器。其框图见图4测温管为一不锈钢保护管，内装温度传感器AD590。5晶片声时触发信号整 形发射电路放大整形脉宽整 形温度脉宽转换计数器振荡器温度触发信号串行信号转换、输出串行数据输出集电极开路图 4 采样线路框图由 CPU发出的声时触发信号，经整形后，触发发

7、射电路，激发压电陶瓷晶片，使其发生振荡，产生超声波，超声波从换能器发出，经溶液到反射面，反射回来的回波被晶片接收，经放大整形后，送脉宽转换电路，得到与浓度、温度有关的脉冲宽度，经计数电路后，再转换成串行数据，传送给信号处理器。同样，由 CPU发出的温度触发信号， 经整形后， 触发由 AD590组成的温度 - 脉宽转换电路送至计数电路后，转换成数字串行信号传送给信号处理器。由于声时测量和温度测量是分时交替进行的，所以两个通道共用一个计数器电路，24M振荡器，串行信号转换、发送电路是公用的。2、信号处理器结构信号处理器是根据检测器传送过来的声时及温度信号，计算出硫酸浓度，分别送6显示和输出，其框图

8、见图6。三位键盘计串行数据四位显示光 隔算光 隔脉宽-电流转换机报警电路输出 4-20mA图 6 信号处理器框图计算机组成信号处理器以ATMEL 89C52为 CPU， X5045P E2PROM为数据存贮器，四位键盘为“切换” 、“确认”、“增加”、“减少”，四位 LED显示用来显示浓度和温度等工作状态。信号接收、处理信号处理器接收信号检测器以串行数据方式送来的温度和声时数据，并对其进行计算和处理，然后送四位LED显示。输出电路由计算机输出浓度对应的脉宽信号，经光隔后，通过脉宽- 电流转换器，输出4 20mA电流信号。报警电路当温度或声时采样数据异常时，计算机输出信号触发达林顿管、驱动继电器

9、，输出报警信号。五、仪器安装、使用及调试（一）仪器的安装整套仪器分为现场的检测器安装和控制室信号处理器安装两部分进行。1、 检测器的安装7流通式检测器的外形参见图3a，直接安装在采样管路上，其安装示意图见图11。安装流通式检测器的采样管道尽量采用耐酸材料制做，例如铸铁管和不锈钢管等。其酸采样口应位于待测酸管的侧面或管上部（待测管必须充满酸）以防酸泥堵塞。待测酸管和采样管之间配接，采用三通及大小头加以解决，由待测酸管取样阀出口至检测器入口的采样管线其水平长度应大于1.5 米。检测器及配管的高度，应以便于安装和检修为原则，而且要充分考虑防止酸烫伤的安全事故，一般取1 米高度左右。在检测器出口安装不

10、锈钢阀门6，这时进口酸阀门 3应尽量开大，出口酸阀门6尽量关小，并以此阀们调采样酸流量，以回酸能连续流出、不断流为好，以取得更好的测量效果。采样管路和检测器配合法兰，参见图3b 及图 11 安装材料说明。建议在检测器出口回酸管的端部和循环槽平台之间加装漏斗装置，其目的便于了解和控制采样酸量。加装的漏斗装置以能观察到出酸量而无酸溅出为宜，其材质应耐腐蚀。2、信号处理器的外形、开孔及安装信号处理器可安装于现场防护箱内，也可直接安装在控制室仪表盘上。信号处理器的外形及表盘开孔尺寸见图12信号处理器外形尺寸：长X 宽 X 高 =360X96X144mm信号处理器在仪表盘上开孔尺寸： 90+1X138+

11、1mm 信号处理器安装在现场时， 应加防护箱， 距离检测器远近应以便于维护和接线调校方便及离腐蚀源较远的地方为宜。信号处理器应安装在无强磁干扰场所。整套仪表之间的外部接线见图13，采用一根 RVVP2X1.0两芯屏蔽电缆连接 2#、3#端子，另采用一根 RVVP1X1.0单芯屏蔽电缆，做为 1#端子连接用。信号处理器电源的地(7# 号端子 ) 必须良好接地。 或通过屏蔽层与现场检测器外8壳相连。图 11 流通式检测器现场安装示意图注：（ 1）图中标示的“检测器出口流量控制阀”必须安装；（ 2）仪表正常使用时， “排污截止阀”必须关闭。9961236090 +1-0144138+1-0a 信号处

12、理器外形尺寸b 开孔尺寸图 12 信号处理器外形尺寸及开孔尺寸图 13 USC 型检测器与信号处理器接线图（二）仪器的使用 开机仪器安装正确后，关闭检测器下部排污阀，缓缓开启取样阀，使检测器的测量槽内充满酸，流量不宜过大，如仪器第一次使用，或大修停机较长时间，检测器探头在酸中需充分钝化，这需等待一小时左右。然后再接通仪器电源，仪器即显示温度值，过几秒后自动跳转到浓度显示。同时信号处理器输出对应酸浓信号。 按键说明信号处理器面板有四只按键，分别为“切换”键、“确认”键、“增加”键和“减少”键，其中“切换”键为显示切换，每按一下“切换”键显示窗口将10由酸浓显示转换为温度显示，或由温度显示转换为酸

13、浓显示。几秒钟不按键，仪器自动切换为酸浓显示。 “确认”键有二个作用，分别为修改确认和进入调试状态。“增加”键和“减少”键在仪表调试状态使用。 报警说明当接收数据超限时， 仪器将自动用面板上的二个指示灯显示报警状态，并接通报警触接点。 维护说明仪器因工艺停车，长时间（10 天以上）无采样酸流动情况下，应将流通式检测器的铸铝防护罩连同换能器、采样器一起从测量槽中拆除保养，待再使用时按要求重新安装接线。（注：铸铝件和测量槽紧固的4 只螺栓切勿用力太大，避免接裂铸铝法兰） 。（三）调试按住“确认”键10 秒左右，仪器将进入调试状态。按“切换”键，仪器将交替显示“ P- -0 ” P- -9 ”及其相

14、对应的参数，其所代表的参数如下表所示：符号对应的参数正常值P- -0浓度校正91.00-95.00P- -1温度校正c10.00-c90.00P- -2输出电流零点o-04P- -3输出电流量程o-20P- -4下限报警91.00 （可调）P- -5上限报警95.00 （可调）P- -6声速校正1380 左右P- -7回波个数3-10P- -8声时测量值9999-5000P- -9温度测量值常温下2000 左右11浓度校正当仪器交替显示 P- -0和浓度值时，按“增加”键或“减少”键，可实现浓度校正。温度校正当仪器交替显示 P- -1和温度值时，按“增加”键或“减少”键，可实现温度校正。输出电

15、流零点当仪器交替显示 P- -2和 o- 04 时，按“增加”键或“减少”键，可实现输出电流零点校正（4mA）。输出电流量程当仪器交替显示 P- -3和 o- 20 浓度值时，按“增加”键或“减少”键，可实现输出电流量程校正（20mA）。下限报警设定当仪器交替显示 P- -4和下限报警值时，按“增加”键或“减少”键，可实现下限报警设定。上限报警设定当仪器交替显示P- -5 和上限报警值时，按“增加”键或“减少”键，可实现上限报警设定。其余参数用户不要修改，以免影响仪器的正常测量。 修改结束后，按“确认”键退出修改。11 X5045P 存储器数初始化，在仪表送电前同时按下“增加”键和“减少”键。

16、然后送电，这时仪表指示“EEEE”。大约 10 秒钟后仪表关电后重新开电即可。六、常见故障及排除方法仪器出现故障时可按以下顺序检查1 仪器通电检查顺序现象原因排除方法显示器不亮， 仪器电源没有接好, 仪表后部插头检查供电电源是否正常,1.抽出仪器芯 , 重新插好插不工作松动座2 检查仪器显示温度是否符合要求。这温度要求是指仪器显示与实际被测介质温度之间的关系，实际被测介质温度可以12用玻璃温度计测量也可根据经验估计。如仪器显示与实际相符则进入下一节“超声接收信号是否正常“检查，如不一致，则进入仪表调试状态，按下表顺序检查顺序现象原因排除方法在 P-9 状态下，指重新对 X5045 存储器数数据

17、 X5045P 存储器内数据不初始化示值在正常范围，1在 P-1 状态下，通过面但温度指示为正常板操作进行调整0000，或异常与生产厂家联系 AD590损坏或接线有误检查 AD590接线或更换现场检测器与信号处理器AD5902在 P-9 状态下，指之间的串行数据通信线有问检查现场检测器与信示值为 0000题号处理器之间的接线温度通道不正常或LM555更换 LM555，或与生产损坏厂联系3显示温度与实际AD590 有误差在 P-1 状态下，通过面板不符，有一定差距操作进行调整显示温度有0.5信号处理器7#接地端是4接地不好否接地，或通过屏蔽层与度以上跳动现场检测器外壳相连3 超声接收信号是否正常

18、超声接收信号是否正常决定仪表能否正常工作，如发现浓度无指示或指示异常，可进入仪表调试状态，按以下顺序检查顺序现象原因排除方法13 硫酸没有充满测量槽或关小出口阀，全开进口阀，调出口阀有合理酸没有酸流过测量槽 ,流量 换能器接线没有接好, 或浓度指示异常， 在换能器和反射板故障将换能器连线重新接好 , 并检查换能器和反 没有按照要求安装检测1P 7 状态下回波射板器 .按照要求安装检测器 .数少于三个 检测器线路板故障检查检测器线路板故 现场检测器与信号处理障或与生产厂家联系器之间的串行数据通信检查现场检测器与信线有问题号处理器之间的接线浓度指示跳动，P 7 状态下回波被测介质中有气泡开大进口阀

19、，进一步关小2出口阀数大于三个， P-6指示跳动，浓度指示异常，重新对 X5045 存储器数初始化P 7 状态下回波数据存储器内数据不正常在 P-6 状态下，通过面3数大于三个， P-6板操作进行调整指示异常与生产厂家联系显示浓度与实际仪器有误差在 P-0 状态下，通过面板4操作进行调整不符，有一定差距温度和浓度数据检测器与信号处理器之间检查检测器与信号处均没有通信线没接好理器之间通信线5现场干扰大将屏蔽层接地线路板故障与生产厂家联系4 没有电流输出顺序现象原因排除方法外联仪表故障或外联接线检查外联仪表或外联1没有输出信号有问题接线输出电路OP07损坏更换 OP07功放5 仪器走死线指仪器输出不随酸浓变化而变化顺序现象原因排除方法14调节放酸量，保证取样槽中有酸流动仪器走死线， 输出被测酸不流动更换 OP07 功放，或与1输出电路 OP07损坏电流不变化厂家联系软件或硬件故障重新送电或与生产厂家联系七、仪器的成套整套仪器包括：信号处