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单直管密度浓度计(也称单直管振动式密度计或在线密度浓度计)是一种基于振动管原理的高精度过程分析仪表。

特点

  1.高精度:典型密度测量精度可达±0.0005 g/cm3,重复性优于±0.0001 g/cm3

  2.实时在线:无需取样,直接安装在工艺管道上,实现连续监测。

  3.结构简单可靠:单直管设计无活动部件,耐压、耐腐蚀(取决于材质),维护量小。

  4.响应快:测量周期通常为1~5秒,适合过程控制。

  5.受流速影响小:只要保证管道满管流动,流速变化对结果影响极小。

  6.需温度补偿:因密度受温度影响显著,仪器内置高精度PT100温度传感器,自动进行温度修正。

工作原理

  单直管密度浓度计的工作原理基于这样一个物理现象:当一根充满液体的直管以一定频率振动时,其振动特性会随着管内液体密度的变化而改变。

  具体来说,仪器内部有一根精密的直管,通过电磁装置使其持续振动。当管道中没有液体时,这根管子以一个固定的频率振动。一旦被测液体流经并充满该管,由于液体具有质量,整个振动系统的有效质量增加,导致振动频率降低。液体的密度越大,增加的质量就越多,振动频率也就越低;反之,密度越小,频率越高。

  仪表内部的电子系统能够高精度地检测这一频率变化,并通过预先标定好的关系,将频率信号直接转换为对应的密度值。由于许多工业液体(如糖溶液、酒精、酸碱等)的密度与其浓度之间存在明确的对应关系,因此在已知介质类型的前提下,仪器还能进一步将密度自动换算成浓度、糖度、固含量等工艺参数,实现对生产过程的实时监控。同时,内置的温度传感器会对温度引起的密度漂移进行自动补偿,确保测量结果的准确性。

维护保养

  一、日常巡检与监控

  1.观察运行状态:定期检查仪表是否有异常报警、数据显示跳变或漂移。

  2.确认安装状态:确保仪表本体无松动、振动异常或外部撞击痕迹。

  3.检查过程条件:确认被测介质温度、压力在允许范围内,管道始终满管,无气泡或两相流现象。

  二、定期清洁(关键!)

  1.由于测量管内壁直接接触工艺介质,若介质含杂质、易结垢、易结晶或黏稠,可能在管壁沉积,影响振动特性,导致测量偏差。

  2.清洁周期:根据介质特性决定,如糖浆、乳液、盐溶液等建议每1~3个月清洗一次;洁净水或有机溶剂可延长至半年以上。

  3.清洁方法:

  在线冲洗:若仪表配有冲洗接口,可定期用去离子水、酒精或合适溶剂反向冲洗。

  离线拆洗:严重结垢时需将传感器拆下,用软毛刷或超声波清洗机配合中性清洗剂清理内管,严禁使用硬物刮擦或强酸强碱腐蚀。

  清洗后务必彻底干燥,并重新进行零点/标准液校验。

  三、校准与验证

  1.零点校准(空气校准):在安全条件下排空测量管,通入洁净干燥空气,执行“空管校准”(部分型号支持)。

  2.标准液验证:定期(建议每3~6个月,或按工艺要求)用已知密度的标准液体(如纯水、标准酒精溶液)进行实流验证。若偏差超过允许误差(如±0.001 g/cm3),需重新标定或联系厂家调整。

  3.温度传感器检查:因密度对温度敏感,应确保内置PT100测温准确,必要时用标准温度计比对。

  四、密封与连接检查

  1.检查过程法兰或螺纹连接处是否泄漏;

  2.检查电缆接头、防爆格兰是否密封良好,防止潮气或腐蚀性气体侵入电子腔;

  3.对于卫生型卡箍连接,确认O型圈无老化、变形。

  五、特殊介质的防护措施

  1.高粘度或易结晶介质:建议加装自动冲洗系统或伴热装置,防止停机期间介质凝固堵塞。

  2.含颗粒或纤维介质:在仪表前加装过滤器(注意过滤精度不能过高以免造成压差),并缩短清洗周期。

  3.腐蚀性介质:确认测量管材质(如316L、哈氏合金C276、钛材)与介质兼容,避免长期腐蚀导致管壁变薄、强度下降。

  六、长期停用处理

  1.排空管内残留介质;

  用惰性液体(如去离子水或乙醇)冲洗干净;

  干燥后封存,电子部分断电但避免潮湿环境存放;

  2.重新启用前必须进行彻底清洗和校准。

  七、避免人为损坏

  1.禁止敲击或剧烈震动仪表本体;

  2.安装或拆卸时勿强行扭转过程连接口;

  3.避免在未满管或含大量气泡状态下长时间运行。

注意事项

  1.必须垂直安装(流体自下而上),确保测量管始终充满液体,避免气泡滞留。

  2.前后需设置足够直管段(一般前5D后3D),减少涡流干扰。

  3.介质中不能含大量气泡或固体颗粒,否则会影响振动稳定性,导致测量漂移。

  4.定期用标准液(如纯水)进行现场校验,确保长期准确性。

  5.对于高粘度或易结晶介质,需考虑伴热、冲洗或自清洁设计。

应用场景

  1.食品饮料行业:在线监测糖浆Brix值、果汁浓度、乳品固形物含量。

  2.酿酒与生物发酵:实时跟踪酒精发酵过程中糖度下降与酒精生成。

  3.化工生产:控制酸、碱、盐溶液的配比浓度(如硫酸、氢氧化钠、氯化钠)。

  4.制药行业:监控提取液、注射液的密度一致性。

  5.环保与水处理:测量污泥浓度、药剂投加浓度。

  6.石油炼化:原油或成品油密度监测(需防爆型号)。

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