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在线水质分析仪表选型导向之一

编辑:jierde  来源:  时间:2016-02-10

在流程工业中,水几乎应用于每个生产环节,特别是随着一些石油化工、煤化工、热电一体化等建设项目日趋大型化和超大型化,在整个过程中不仅用水量巨大,同时对不同应用水质要求日益提高,并对水处理过程和水质的检测也提出了新的要求。另外随着节能降耗与减少排放的要求,不仅对直接使用的水,同时对用过的水的处理及回收和再利用也提出了新的技术和管理要求。
流程工业用水,对水质有不同的要求。大体上可以分为直接用水和间接用水。直接用水是指生产过程中加工物料与水直接接触,所用水的品质与产品品质有直接影响,这种情况下要求有优良的水质。而间接用水则对产品品质没有直接影响,但可能会对加工过程及设备的运行与操作产生影响,特别是出于防腐与防垢的要求,这种水往往会加入一些相关的辅助化学品,以使水质满足使用的要求。
1 在线水质分析仪的概念与应用意义
流程工业中的水的应用与排放,由于不同行业和工艺过程的复杂性与特殊性,对所用的水的水质及水中所需要加入的辅助组分有其不同指标要求。在以往的工业过程监测与控制中,多采用现场取样、化验室分析化验的手段。随着仪器分析技术的进步和流程工业对过程检测与控制和要求的提高,在线水质分析仪逐渐成为流程工业中用水和排水分析监测的重要手段。
在线水质分析仪是在线液体分析仪中所占比例最大的一大类在线分析仪表,安装在流程工业的生产操作现场,按检测项目或指标的要求,根据分析仪的预先设定程序或参数,在现场进行自动取样、传输、处理、测定的分析仪表或分析系统。在线水质分析仪或分析系统,可以是检测单一水质指标的专用仪器,也可以是同时检测多个不同水质指标的综合系统。
在线水质分析仪与其他在线分析仪一样,也是由取样/进样单元、分析检测单元、数据处理与信号传输单元组成,但对于不同应用场合,这些基本单元各有其特点,仪器设计制造厂家会根据应用情况,采用适合的组件进行配置与组合。随着现代科技的发展,一些在线水质分析仪也已经发展成集成化程度高、测量功能多、操作简单的智能分析仪,并根据应用特点派生出许多具有专业化功能的分析仪。另外,为了适应流程工业中对水质分析仪的一些特殊要求,仪器制造厂家也开发出了能够满足现场防爆和防护要求的分析仪,或通过对仪表采取相应的必要措施,来达到防爆和防护的要求。同时,为了适应与控制系统信息交流上的需要,水质分析仪表中也已经出现能够满足现场智能通信和总线要求的型号,并且同时出现具有多功能多通道集中控制的数字化检测器和控制器。在线水质分析仪表的这些发展,无疑为流程工业中水质检测提供了强大的支撑和多种选择,也为企业提高用水效率和节能减排提供了可靠的检测手段。流程工业中,整个装置的安全可靠稳定地运行,可以依托安全仪表系统,为适应一些关键控制参数的监测,采用冗余探头的水质分析仪也已经开发出来并得到实际应用。
为了简化在线水质分析仪的选择与配置,近年来已经开发出智能化的通用型转换器或控制器,通过将不同种类的传感器进行数字化设计,使其供电、检测信号传输采用智能识别模式,同一个转换器可以与一系列的数字化传感器实现自动识别与检测,达到即插即用的效果,不仅简化了用户的操作步骤,也为企业节省了为不同检测器储存不同的转换器备件的成本。
在以往的流程工业中,大部分情况下,水是属于公用工程范围,由于在管理和检测上重视程度不高,一般是采用取样后在化验室或质检部门进行离线分析。这种分析方式虽然仪器与人员的投入成本较低,但会对水质分析结果的可靠性与代表性造成一定的影响,例如在一些对水的纯净度要求很高、取样时造成水样的存在条件发生变化、样品运输存放时间推移等因素的影响下,水样的检测条件、环境及时间发生变化,所检测的结果有可能会对过程监测与控制产生不利影响。当采用在线水质分析仪对所用水的水质进行检测,样品经过现场的预处理系统,一些样品甚至可以不经过处理直接进入分析仪进行检测,这样就保证了样品的代表性和检测结果的可靠性,同时可以实时地将检测结果传输到控制监测系统,以利于及时准确地对生产操作过程进行适当调节和处理应对。在线水质分析仪安装在工业现场,不仅可以及时地进行自动分析,同时可以不必像化验室分析仪那样需要专人操作维护,有些在线水质分析仪甚至可以不需要消耗化学试剂,不但减轻了分析化验人员的工作强度,提高了分析效率,同时也为生产装置的自动操作和调节提供了有利条件。
2 在线水质分析仪的分类
在线水质分析仪种类很多,但从仪器的结构上分可以分为两大类,即同探头与转换器组合成的分体式分析仪,和将所有功能组合在一起的一体式分析仪。分体式分析仪一般是用于简单的检测,可以在现场选择合适的方式进行安装,采用具有专门功能的探头,如pH计、电导率计、溶解氧分析仪等。而一体式分析仪则是采用内部集成有复杂功能模块的组合方式,需要在适合的环境条件下安装,并且还需要专用的化学试剂,通过与样品进行反应后再检测的分析系统,内部包括一些输送样品和试剂的泵、进行程序运作的阀,甚至会安装有专用的反应器和分离器,而检测器也是具有对分析目标专一响应的,如钠离子分析仪、硅酸根分析仪、总碳/总有机碳(TC/TOC)分析仪等。有些在线水质分析仪,可能根据不同的需要,可以设计成分体式,也可以设计成一体式,这类分析仪有色度计、浊度计和一些离子选择性电极原理的水质分析仪。若从流程工业所用的水质的分析指标上分,在线水质分析仪可以划分为以下六大类:
1)浊度/悬浮物分析仪,这是水的感观指标分析内容;
2)水中消毒剂分析仪,包括余氯、二氧化氯、臭氧等分析;
3)常规指标分析仪,包括pH值、电导率,这也是体现水质的最直接最简单的指标;
4)溶解气体分析仪,这个指标是应用主要是两个方面,一个是工业用的纯净水,特别是热电机组的用水和回水,监测溶解氧和溶解氢;一个是常规水处理过程中的溶解氧;
5)水中污染物分析仪,包括有机污染物和一些含氮和含磷污染组分分析;
6)无机离子分析仪,包括水的硬度和碱度、钠离子、硅酸根、磷酸根、硫化物等。
从流程工业的现场防爆与防护要求上分,在线水质分析仪也可以分成防爆型的和非防爆型的,另外也可以根据安装要求分为户外安装型与室内安装型。因此不同的在线水质分析仪制造商也开发出不同类型的仪器,以满足流程工业的要求。

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