化工生产液体浓度在线自动分析探讨

　　通过我们多年的观察和了解，以及在实际应用中的体会认为:化工生产过程在线液体浓度自动分析类仪表应用不太理想的一个重要原因是介质温度自动补偿过程不能恰到好处的起到补偿作用，有时甚至事与愿违。下面以硫酸浓度分析仪为例谈谈看法:

　　一、被测介质温度测量滞后对液体密度测量的影响

　　国产分析仪器中，特别是在液体介质的测量过程中，大多数仪器是以介质组份为测量主变量，以介质温度补偿为辅助变量，测量过程是通过一系列电路实现的。

　　即由于温度变化引起密度变化的信号抵消了温度补偿信号。这个过程在温度变化很缓慢和温度变化区域较小的情况下，因为的绝对值很小，对仪表的示值影响较小，因此(1)式可简化为:

　　如果温度变化速率较大，温度变化辐度也较大，(2)式恒等关系就遭到破坏，这时仪表的示值就与实际分析的结果相差很大，有时甚至出现与实际组份变化相反的结果。这里主要有以下两个原因:

　　1.化工生产中液体的密度变化，受温度影响一般是非线性关系，如图1所示。图1为硫酸液体的密度受温度影响的变化曲线。

　　从图1看出，酸温在30℃以下，温度变化对比重影响较大，在65℃以上，温度对比重影响较小，因此温度补偿只能是在设计参考点附近很小区域内才能起作用，在这个区域内，密度受温度影响的变化轨迹与温度测量补偿信号的轨迹基本相等，即:

　　图2A为设计点，B为设计点附近的小区域。随着参考点的偏移，密度受温度影响曲线的斜率是变数，而温度补偿曲线的斜率一般是定数，有些由于测温元件也采用非线性元件，但两者的变化轨迹也难吻合，因此在实际中，温度变化偏离设计参考点愈远，式(4)遭到破坏愈严重，温度补偿效果就愈差。

　　2.温度测量是一个间接过程，与组份测量存在一个不定的相位差

　　根据热平衡关系，有保护套管的测量元件上温度变化规律是：

　　按照(5)式可绘出不同时间常数的有保护套管的过渡过程曲线如图3(曲线1为时间常数小的过渡过程曲线)。

　　由此可见，测量介质温度的变化，引起测温元件输出信号的改变，至少经过1分钟以上的时间，而受温度影响的密度测量输出信号(如比重、电位、电流、电化量、射线吸收量等)的改变几乎是随温度改变而变化，反应时间接近零。这样温度补偿信号远远滞后因受温度影响的组份测量变化信号。所以从微观上讲，温度自动补偿信号因受测量过渡过程的滞后作用，很难恰到好处地补偿受温度变化引起组分测量变化的偏差值。这两个变量测量的相位差与温度变化的幅度和速率有关，幅度越大，相位差越大，速率越快，相位差越大。