濕度測(cè)量?jī)x表在流程工業(yè)——電力、化工、制藥、水處理等領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，是現(xiàn)場(chǎng)儀表的重要組成部分。個(gè)性化的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境對(duì)于選擇適用的濕度測(cè)量?jī)x表的要求也越來越高。本文介紹了英國(guó)密析爾儀表有限公司生產(chǎn)的幾類儀器在電力、化工、制藥及水處理行業(yè)中的應(yīng)用。

電力行業(yè)

高壓開關(guān)中SF6氣體中的水分含量檢測(cè)

在電壓輸送(100kV～400kV)的電力分布網(wǎng)絡(luò)中，電源開關(guān)或負(fù)載電流中斷往往是由兩個(gè)接觸點(diǎn)之間的電弧造成的。SF6具絕緣性，帶壓的SF6可有效控制電弧的形成。但是隨著時(shí)間的推移，水分的進(jìn)入，導(dǎo)致SF6分解成其它產(chǎn)物，如氟氫化物。這不僅會(huì)影響到單臺(tái)設(shè)備的操作性能，而且當(dāng)水分含量高時(shí)，副產(chǎn)物還會(huì)包括有強(qiáng)腐蝕性的氟化氫，將會(huì)加快開關(guān)接觸處的腐蝕，造成物理?yè)p壞，并且會(huì)蔓延到斷路器外殼內(nèi)的其它區(qū)域，加重破壞程度，給人身及設(shè)備帶來安全隱患。

在使用前，首先應(yīng)檢查由工業(yè)氣體供應(yīng)商提供的新的瓶裝SF6的水分含量，在使用由斷路器生產(chǎn)商提供的斷路器前也應(yīng)預(yù)先進(jìn)行檢測(cè)。在SF6瓶裝氣的存放過程中，水分很容易從入口處進(jìn)入。若保存良好，SF6的水分含量應(yīng)<10ppmv，相當(dāng)于常壓露點(diǎn)<-60℃。在斷路器的生產(chǎn)商處，在最后階段或在加壓和使用SF6進(jìn)行密封前，進(jìn)行內(nèi)部的保養(yǎng)工作時(shí)，都要用干氣吹掃斷路器的外殼。最普通的做法是使用瓶裝的高純氮或其它惰性氣體，通過重復(fù)的加壓將水分吹掃至大氣中，直到外殼內(nèi)的水分含量降至10ppmV，相當(dāng)于常壓露點(diǎn)<-60℃。在現(xiàn)場(chǎng)檢查/連續(xù)監(jiān)測(cè)時(shí)，SF6中的水分含量必須控制在<100ppmv，相當(dāng)于常壓露點(diǎn)<-42℃。

對(duì)于瓶裝氣的檢查或者斷路器外殼充裝前的干燥，均可以使用Cermax便攜式露點(diǎn)儀(見圖1)。這種儀器測(cè)量范圍較寬，可提供快速準(zhǔn)確的測(cè)量，使用次級(jí)菜單可以選擇一個(gè)二級(jí)輸入，即手動(dòng)設(shè)置或信號(hào)輸入氣體壓力，然后顯示SF6的ppmv單位，并可通過內(nèi)置的數(shù)據(jù)采集功能存儲(chǔ)10000個(gè)測(cè)量結(jié)果，然后通過使用Windows的超級(jí)終端或類似的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)下載到主機(jī)上。上述儀器同時(shí)也可用于斷路器外殼內(nèi)的SF6氣體的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)?？梢詫悠啡〕?，也可以將樣品氣返回去繼續(xù)使用，或排放到大氣中，快速的測(cè)量意味著消耗更少的樣氣。對(duì)于連續(xù)在線測(cè)量，可使用CermetII露點(diǎn)儀。這種儀器需要供給主電源，或者使用Transmet露點(diǎn)變送器，24V直流供電，輸出信號(hào)是4～20mA或RS232/RS485信號(hào)，因此可以將信號(hào)輸入一個(gè)計(jì)算機(jī)中央處理系統(tǒng)，適于多個(gè)測(cè)量點(diǎn)的安裝。注意需將傳感器安裝在斷路器外殼內(nèi)的上部，以避免在外殼內(nèi)積累越來越多的顆粒狀污染物。對(duì)于要求高穩(wěn)定性及準(zhǔn)確度的測(cè)量，可以選擇冷鏡式露點(diǎn)儀，S4000Integrale(見圖2)，其測(cè)量范圍是-60℃，可顯示多個(gè)工程單位，包括SF6的ppmv。測(cè)量準(zhǔn)確度是±0.1℃，-40℃露點(diǎn)時(shí)其響應(yīng)速度大約是10min?？梢栽谙臉託庾钌俚那闆r下得到最準(zhǔn)確的測(cè)量。

發(fā)電機(jī)組冷卻用氫氣中的水分含量檢測(cè)

氫氣的熱導(dǎo)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它氣體，因此在發(fā)電工業(yè)中，慣例方法是使用氫氣對(duì)發(fā)電機(jī)組定子線圈進(jìn)行直接冷卻。由于發(fā)電機(jī)組的外殼無法密封，周圍空氣中的濕氣很可能侵入到機(jī)組內(nèi)，而且熱交換機(jī)會(huì)由于老化而產(chǎn)生空隙，濕氣也會(huì)由此滲入到氫氣中。所以氫氣的循環(huán)回路必須裝有除濕干燥機(jī)，持續(xù)地除去所吸收到的濕氣。否則氫氣中的濕氣會(huì)使得暴露的金屬部分產(chǎn)生凝露而出現(xiàn)跳火現(xiàn)象甚至導(dǎo)致慘重?fù)p失。如果氫氣露點(diǎn)超過上限，應(yīng)立即采取緊急措施，或停止使用并修理發(fā)電機(jī)，或立即重新壓泵，把干燥的氫氣泵入系統(tǒng)。

英國(guó)密析爾公司的TransmetIS變送器可將陶瓷濕度傳感部分安裝在采樣裝置上，對(duì)發(fā)電機(jī)組出口處和氫氣吸附干燥機(jī)出口處進(jìn)行連續(xù)的在線測(cè)量。測(cè)量應(yīng)當(dāng)在系統(tǒng)壓力滿量程下進(jìn)行，以精確地提供在發(fā)電機(jī)組條件下是否會(huì)產(chǎn)生凝露這一信息。TransmetIS變送器擁有CENELEC的批準(zhǔn)證書，可在危險(xiǎn)區(qū)域?qū)扇細(xì)怏w進(jìn)行露點(diǎn)測(cè)量。由于氫氣具有產(chǎn)生爆炸的危險(xiǎn)，數(shù)字顯示儀應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)組，安裝在指定的安全位置，而傳感探頭電纜組件應(yīng)配有電流隔離柵。監(jiān)控儀具有全功能的顯示和模擬輸出，并配置兩個(gè)由用戶設(shè)定的報(bào)警器，儀表可設(shè)置在“警告”和“立即停機(jī)”狀態(tài)。TransmetIS變送器能夠提供4-20mA或者0-20mA模擬信號(hào)，傳至控制室。密析爾本安型便攜式露點(diǎn)濕度儀CermaxIS可作為現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工具使用?？焖俚姆磻?yīng)和方便的操作(帶數(shù)據(jù)記錄功能)可以讓用戶迅速地進(jìn)行氣體分析。

水處理系統(tǒng)

現(xiàn)在水處理行業(yè)已經(jīng)越來越多地使用臭氧(O3)而非氯氣對(duì)純凈水進(jìn)行處理。應(yīng)用場(chǎng)合主要有以下四種：飲用水、食品生產(chǎn)用水和制藥生產(chǎn)用水、游泳池水、污水處理后投入循環(huán)前的消毒等。氯化處理工藝不但成本高，而且在水運(yùn)輸和氯化系統(tǒng)應(yīng)用中令人體健康和安全存在風(fēng)險(xiǎn)，鑒于此，水處理行業(yè)近年來一致使用臭氧消毒。臭氧和氯化有著相同的水處理效果，均為強(qiáng)效的氧化媒介，能攻擊水里的雜質(zhì)(特別對(duì)微生物介質(zhì))，并將其分裂成無害的殘?jiān)筮^濾出水系統(tǒng)。臭氧的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)微生物起作用后，會(huì)裂變?yōu)橥耆珶o害的氧原子。

臭氧發(fā)生器的工作原理非常簡(jiǎn)單。純凈的空氣或氧氣通過反應(yīng)單元(陶瓷或不銹鋼)的兩電極之間的高電壓放電(一般為12000V)，高電壓引起氧原子之間產(chǎn)生反應(yīng)，形成穩(wěn)定的臭氧分子。典型的臭氧發(fā)生器必須使用來自標(biāo)準(zhǔn)的再生干燥機(jī)的壓縮空氣，從類似熱交換器那樣一組反應(yīng)容器輸入到臭氧發(fā)生器。以下三個(gè)必要的理由決定了必須對(duì)該過程的空氣或氧氣中的水分進(jìn)行測(cè)量：預(yù)防發(fā)生器電極產(chǎn)生電弧，防止系統(tǒng)零件由于酸的形成而受到腐蝕，增加臭氧化效率。如果進(jìn)入發(fā)生器的氣體存在很多水分，會(huì)導(dǎo)致電極產(chǎn)生電弧，極端情況下會(huì)發(fā)生電極接觸擊穿腔壁的事件。電弧將損壞電極和系統(tǒng)的外殼，最終導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓和昂貴的維修費(fèi)用。臭氧存在時(shí)電弧的副作用會(huì)使得氮和水生成酸以及其它氮化合物，引起電極和系統(tǒng)部件腐蝕，同樣可導(dǎo)致臭氧發(fā)生器癱瘓。臭氧發(fā)生器的效率是與輸入氣體中水分含量成反比的。如果水分含量從50ppm減少到5ppm(-50～-70℃露點(diǎn))，發(fā)生器的效率可增加20%。一般技術(shù)指標(biāo)規(guī)定，輸入的空氣或氧氣最低露點(diǎn)是-50℃，但是如果能夠?qū)Ω稍镞M(jìn)行準(zhǔn)確的控制，可使其降低到-70℃露點(diǎn)，那么發(fā)生器的工作效率和壽命均可得到顯著的改善和提高。

密析爾的阻抗?jié)穸葍x可用于監(jiān)控輸入氣體中的水分含量，在線測(cè)量?jī)x表有Easidew變送器、Easidew在線、Transmet或CermetII，現(xiàn)場(chǎng)定點(diǎn)檢測(cè)有Easidew或Cermax便攜式。密析爾儀表在線濕度儀與干燥控制系統(tǒng)組合，能保障輸入的氣體盡可能地干燥，保持發(fā)生器的高效率和工作壽命。

制藥行業(yè)

該行業(yè)對(duì)干燥空氣的露點(diǎn)溫度要求很低，流體空氣床系統(tǒng)對(duì)化合物進(jìn)行干燥時(shí)，一般要求露點(diǎn)為-40℃。另外在材料包裝前的冷卻階段要嚴(yán)防再次產(chǎn)生濕氣。所有這些場(chǎng)合均要求有精密控制的、具有重復(fù)性的環(huán)境條件和溯源性。絕大多數(shù)情況下，用戶會(huì)選擇相對(duì)濕度傳感器，但如果要精確控制在2%或1.5%范圍內(nèi)，就處于該類儀表測(cè)量準(zhǔn)確度的臨界點(diǎn)或超越了儀表的測(cè)量能力。所以最好的解決方案是采用精度為±0.1～0.2℃露點(diǎn)的Optidew(見圖3)或S4000Integrale一體式(取決于所需精度要求)，±1℃露點(diǎn)的CermetII或Transmet，±2℃露點(diǎn)的EasidewOnline(見圖4)或Easidew變送器，這些儀表能提供精確的濕度測(cè)量，達(dá)到精密控制除濕器的目的。

石油化工行業(yè)

石油產(chǎn)品催化重整

在煉制石油產(chǎn)品的催化重整過程中，為了確保工廠的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，控制再循環(huán)氫氣中的水分是至關(guān)重要的。過多的水分含量，如大于50ppmv，會(huì)導(dǎo)致催化劑中毒，這就意味著增加成本。此外，如果再循環(huán)氣體中的水分不是保持在20～30ppmv這個(gè)最佳范圍內(nèi)，那么化學(xué)反應(yīng)效率將會(huì)降低，也會(huì)影響到產(chǎn)品產(chǎn)量。在這個(gè)階段里，為了催化劑的定期再生和調(diào)節(jié)，煉制過程中必須把氯化氫注入到氣流中以補(bǔ)充氫的含量。濕度變送器應(yīng)當(dāng)與過程采樣氣體隔離，避免氯化氫的侵蝕以及同時(shí)發(fā)生的水分含量的增加。此時(shí)水分含量會(huì)高至2000ppmv，甚至更高。

使用英國(guó)密析爾的陶瓷濕度變送器，將TransmetIS安裝在優(yōu)質(zhì)不銹鋼部件制成的簡(jiǎn)便式采樣系統(tǒng)中。采樣系統(tǒng)應(yīng)配備入口和出口的閥門，以便在再生階段隔離變送器，使得變送器在增壓干燥過程僅接觸微量的氯化氫。如果應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)需要遠(yuǎn)程或就地顯示，可選用CermetIIIS。變送器可在過程壓力下工作，可指示實(shí)際管道壓力條件下的露點(diǎn)溫度或水分含量(ppmv)。如果需要顯示和輸出濕度單位，而變送器依舊工作在管道壓力下(可以手動(dòng)輸入一個(gè)固定壓力值到濕度儀中，或者使用附加的壓力變送器選件，以用于壓力自動(dòng)補(bǔ)償)，CermetII濕度儀的標(biāo)準(zhǔn)配置使得用戶可以在多個(gè)ppmv范圍內(nèi)選擇。也可選擇其它濕度單位℃，°F，gm-3，Lb/mmscf等。

PET工業(yè)

在將PET注入模具壓制機(jī)前必須經(jīng)過干燥和擠壓等工藝過程，通過減少游離的水分含量來達(dá)到提高成品外觀和質(zhì)量的目的。精密地控制干燥過程是保證產(chǎn)品質(zhì)量(強(qiáng)度和美觀)不可忽略的首要工序。PET在固體狀態(tài)時(shí)會(huì)吸收空氣中的水分直至與大氣中的水分平衡，這個(gè)吸濕行為意味著其重量中有0.6%是水分。為保證聚酯產(chǎn)品的性能，必須于加熱前把水分含量降低到0.003%(30ppm)。因?yàn)樵诩訜犭A段，所含有的水分將會(huì)快速地水解這種原料，從而降低分子量，并損害聚酯產(chǎn)品的物理性能。該加工過程是在漏斗裝填底座里進(jìn)行的，由除濕干燥機(jī)發(fā)出的熱干氣流對(duì)其進(jìn)行處理。一般的工藝是把這些原料暴露在露點(diǎn)溫度低于-40℃的空氣中并保持一段時(shí)間。而后將其載送到另一個(gè)漏斗中傳給模具壓制機(jī)。一般的生產(chǎn)廠會(huì)擁有10～50個(gè)這樣的干燥機(jī)和模具壓制機(jī)。

英國(guó)密析爾公司的CermetII可用于監(jiān)控單個(gè)干燥機(jī)，使供應(yīng)的空氣優(yōu)于規(guī)定的露點(diǎn)極限溫度-40℃。也可使用報(bào)警器，當(dāng)干燥機(jī)情況發(fā)生惡化時(shí)可向技術(shù)維護(hù)人員發(fā)出警告。應(yīng)將傳感器探頭安裝在干燥器的空氣入口用于測(cè)量，并處于碎屑原料的上方。也可使用Transmet，可以輸出4-20mA或者0-20mA模擬信號(hào)，用于PLC控制的空氣干燥系統(tǒng)。Cermax便攜式露點(diǎn)儀可在干燥機(jī)運(yùn)作負(fù)載情況下檢測(cè)其效率。也可在正常的間隔時(shí)間里履行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，為提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本提供了高效率的保證。其操作簡(jiǎn)便，對(duì)低于-40℃露點(diǎn)的氣源反應(yīng)迅速，維修保養(yǎng)人員可以在要求的時(shí)間段內(nèi)對(duì)多臺(tái)干燥機(jī)設(shè)備進(jìn)行低成本的監(jiān)控。