Кондуктометрические приборы для автоматического измерения концентрации растворенных веществ

в промышленных растворах

КОНДУКТОМЕТРИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРЕННЫХ ВЕЩЕСТВ

В ПРОМЫШЛЕННЫХ РАСТВОРАХ

Кучеренко В. А. НПК «УкрЦМА».

В НПК “Укрцветметавтоматика” разработаны и выпускаются ряд кондуктометрических приборов для измерения концентрации растворов типа ИЩП, СЩК, ИЩК, АЖЭ с различными пределами измерения удельной электропроводности в диапазоне от 10-4 до 100 см/м). В основу измерения положена известная зависимость электропроводности среды от концентрации раствора. Для контроля растворов с малыми величинами электропроводности (10-4 – 10-2 См/м) выпускаются приборы ИЩП-4, СПКР-1, СЩК, АЖЭ-10А-31 (измерители-сигнализаторы малых концентраций в конденсатах выпарных станций, солемеры на ТЭЦ), позволяющие измерять малые концентрации (единицы, десятки мг/л). Для средних концентраций (от 1 до 30 г/л) используются приборы ИЩП-4, АЖЭ-10А с диапазоном измерения проводимостей от 10-2 до 20 См/м. Для измерения высоких концентраций (от 30 г/л до 300 г/л) используются различные модификации АЖЭ-10А, который является базовым прибором для измерения электропроводности растворов средних и высоких концентраций. Прибор АЖЭ-10А является кондуктометрическим измерителем с бесконтактным датчиком ДТЩ-7А, принцип действия которого основан на взаимодействии электромагнитного высокочастотного поля катушки датчика с анализируемой средой. Чувствительный элемент состоит из катушки датчика индуктивности и терморезистора для компенсации температурных изменений. Катушка и терморезистор защищены от анализируемой среды фторопластовым или полипропиленовым чехлом, длина которого от 0,12 м до 2 м.

Рис 1 Внешний вид прибора АЖЭ-10А.

Конструкция датчика ДТЩ-7А (рис.1) внешне похожа на датчик измерения температуры, фторопластовый чехол делает измерение бесконтактным и надежным. Прибор АЖЭ-10А имеет стандартный выходной токовый сигнал 0÷5мА (либо 4÷20мА – по требованию Заказчика), пылебрызгозащитное исполнение, потребляемая мощность не более 5 ВА.

Анализаторы АЖЭ-10А нашли широкое применение в глиноземном производстве (ПАЗ, ППГО, ЗалК, АГК, УАЗ), а также для измерения концентрации поваренной соли, медного купороса, сульфата цинка и др. солей, в производстве серной, соляной и азотной кислот.

В глиноземном производстве анализаторы АЖЭ-10А применяются для непрерывного контроля промывки гидроокиси алюминия перед кальцинацией, контроля промывки отвального шлама, контроля сливных продуктов вертикальных аппаратов, промывателей шестикратной промывки, скрубберов, контроля оборотного и алюминиевого растворов.

При производстве серной кислоты приборы АЖЭ-10А также используются на ряде предприятий во многих технологических точках получения кислоты, вплоть до контроля олеума.

Современная компьютерная техника позволяет расширить применение АЖЭ-10А для производственных сред. Так в глиноземном производстве измеряя дополнительно плотность можно рассчитывать модуль алюминатных растворов, качество оборотного и алюминатного раствора. Это показывает опыт НГЗ, ПАЗ, ППГО, УАЗ.

Измеритель щелочности ИЩП (рис.2) состоит из погружного датчика ДТП-2 (а) или проточного датчика ДТП-51 (б), электронного преобразователя с выходным токовым сигналом и вторичного прибора КСУ-3. Кондуктометрические датчики ДТП-2 и ДТП-51 являются трехэлектродными (электроды из нержавеющей стали). Благодаря наличию терморезисторов, встроенных в датчиках, обеспечивается независимость показаний прибора от изменения температуры контролируемой среды в диапазоне ± 10ºС.

Рис.2. Измеритель щелочности ИЩП

Сигнализатор предельных концентраций растворов СПКР предназначен для контроля и сигнализации предельных концентраций примесей в растворах. Прибор состоит из погружного датчика ЭЧК-7А и электронного блока НИ-50 (Рис.3), на лицевой панели которого размещены индикаторные лампочки и задатчик предельных концентраций.

Рис 3. Сигнализатор предельных концентраций растворов СПКР

В настоящее время разработана новая модификация измерителя ИЩП. Отличительной особенностью новой модификации является то, что применен погружной датчик, имеющий малую электролитическую постоянную и простую конструкцию, пригодную для применения в пульпах, суспензиях, растворах с электропроводностью от 0,02 до 10 См/м (Рис.5). Как и в предыдущих модификациях датчик ЭЧК (элемент чувствительный кондуктометрический) представляет собой двухэлектродную кондуктометрическую ячейку (Рис.4) с центральным 1 и наружным 2 электродами из нержавеющей стали, изолированными между собой втулкой 3 из фторопласта. Внутри центрального электрода установлен терморезистор 4. Датчик крепится с помощью фланца 5 с четырьмя отверстиями. В верхней части датчика крепится измерительный преобразователь.

Рис. 4. Датчик ЭЧК-7А

Плата измерительного преобразователя размещена в пластмассовом корпусе. Структурная схема датчика приведена на рис.5. Выходное напряжение автогенератора прямоугольной формы и частотой 5 кГц поступает на вход стабилизатора напряжения питания датчика (элемента чувствительного). Выходное напряжение дифференциального усилителя пропорционально удельной электрической проводимости анализируемой среды.

В состав измерителя ИЩП входит масштабный усилитель, который преобразует значения выбранного участка выходного сигнала датчика ЭЧК, соответствующий изменению УЭП среды в точке контроля, в унифицированный сигнал постоянного тока (0-5мА) или (4-20 мА).

Измеритель ИЩП-4 используется в глиноземном цехе Пикалевского объединения «Глинозем» для измерения концентрации щелочи в отвальной шламе и на Ачинском глиноземном комбинате.

Рис.5 Структурная схема датчика ЭЧК-7А