濕度測量儀表在流程工業中的應用

      導讀：濕度測量儀表在流程工業——電力、化工、制藥、水處理等領域中應用廣泛，是現場儀表的重要組成部分。個性化的現場環境對于選擇適用的濕度測量儀表的要求也越來越高。本文介紹了英國密析爾儀表有限公司生產的幾類儀器在電力、化工、制藥及水處理行業中的應用。

電力行業

高壓開關中SF6氣體中的水分含量檢測

在電壓輸送(100kV～400kV)的電力分布網絡中，電源開關或負載電流中斷往往是由兩個接觸點之間的電弧造成的。SF6具絕緣性，帶壓的SF6可有效控制電弧的形成。但是隨著時間的推移，水分的進入，導致SF6分解成其它產物，如氟氫化物。這不僅會影響到單臺設備的操作性能，而且當水分含量高時，副產物還會包括有強腐蝕性的氟化氫，將會加快開關接觸處的腐蝕，造成物理損壞，并且會蔓延到斷路器外殼內的其它區域，加重破壞程度，給人身及設備帶來**隱患。

在使用前，首先應檢查由工業氣體供應商提供的新的瓶裝SF6的水分含量，在使用由斷路器廈門宇電溫控儀生產商提供的斷路器前也應預先進行檢測。在SF6瓶裝氣的存放過程中，水分很容易從入口處進入。若保存良好，SF6的水分含量應<10ppmv，相當于常壓露點<-60℃。在斷路器的生產商處，在*后階段或在加壓和使用SF6進行密封前，進行內部的保養工作時，都要用干氣吹掃斷路器的外殼。*普通的做法是使用瓶裝的高純氮或其它惰性氣體，通過重復的加壓將水分吹掃至大氣中，直到外殼內的水分含量降至10ppmV，相當于常壓露點<-60℃。在現場檢查/連續監測時，SF6中的水分含量必須控制在<100ppmv，相當于常壓露點<-42℃。

對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便攜式露點儀(見圖1)。這種儀器測量范圍較寬，可提供快速準確的測量，使用次級菜單可以選擇一個二級輸入，即手動設置或信號輸入氣體壓力，然后顯示SF6的ppmv單位，并可通過內置的數據采集功能存儲10000個測量結果，然后通過使用Windows的超級終端或類似的數據傳輸系統將存儲的數據下載到主機上。上述儀器同時也可用于斷路器外殼內的SF6氣體的現場快速檢測。可以將樣品取出，也可以將樣品氣返回去繼續使用，或排放到大氣中，快速的測量意味著消耗更少的樣氣。對于連續在線測量，可使用CermetII露點儀。這種儀器需要供給主電源，或者使用Transmet露點變送器，24V直流供電，輸出信號是4～20mA或RS232/RS485信號，因此可以將信號輸入一個計算機中央處理系統，適于多個測量點的安裝。注意需將傳感器安裝在斷路器外殼內的上部，以避免在外殼內積累越來越多的顆粒狀污染物。對于要求高穩定性及準確度的測量，可以選擇冷鏡式露點儀，S4000Integrale(見圖2)，其測量范圍是-60℃，可顯示多個工程單位，包括SF6的ppmv。測量準確度是±0.1℃，-40℃露點時其響應速度大約是10min。可以在消耗樣氣*少的情況下得到*準確的測量。

發電機組冷卻用氫氣中的水分含量檢測

氫氣的熱導率遠遠高于其它氣體，因此在發電工業中，慣例方法是使用氫氣對發電機組定子線圈進行直接冷卻。由于發電機組的外殼無法密封，周圍空氣中的濕氣很可能侵入到機組內，而且熱交換機會由于老化而產生空隙，濕氣也會由此滲入到氫氣中。所以氫氣的循環回路必須裝有除濕干燥機，持續地除去所吸收到的濕氣。否則氫氣中的濕氣高精度溫度計會使得暴露的金屬部分產生凝露而出現跳火現象甚至導致慘重損失。如果氫氣露點超過上限，應立即采取緊急措施，或停止使用并修理發電機，或立即重新壓泵，把干燥的氫氣泵入系統。

英國密析爾公司的TransmetIS變送器可將陶瓷濕度傳感部分安裝在采樣裝置上，對發電機組出口處和氫氣吸附干燥機出口處進行連續的在線測量。測量應當在系統壓力滿量程下進行，以**地提供在發電機組條件下是否會產生凝露這一信息。TransmetIS變送器擁有CENELEC的批準證書，可在危險區域對可燃氣體進行露點測量。由于氫氣具有產生爆炸的危險，數字顯示儀應遠離發電機組，安裝在指定的**位置，而傳感探頭電纜組件應配有電流隔離柵。監控儀具有全功能的顯示和模擬輸出，并配置兩個由用戶設定的報警器，儀表可設置在“警告”和“立即停機”狀態。TransmetIS變送器能夠提供4-20mA或者0-20mA模擬信號，傳至控制室。密析爾本安型便攜式露點濕度儀CermaxIS可作為現場檢測工具使用。快速的反應和方便的操作(帶數據記錄功能)可以讓用戶迅速地進**體分析。

水處理系統

現在水處理行業已經越來越多地使用臭氧(O3)而非氯氣對純凈水進行處理。應用場合主要有以下四種：飲用水、食品生產用水和制藥生產用水、游泳池水、污水處理后投入循環前的**等。氯化處理工藝不但成本高，而且在水運輸和氯化系統應用中令人體健康和**存在風險，鑒于此，水處理行業近年來一致使用臭氧**。臭氧和氯化有著相同的水處理效果，均為強效的氧化流量積算儀媒介，能攻擊水里的雜質(特別對微生物介質)，并將其分裂成無害的殘渣后過濾出水系統。臭氧的優點是對微生物起作用后，會裂變為完全無害的氧原子。

臭氧發生器的工作原理非常簡單。純凈的空氣或氧氣通過反應單元(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生反應，形成穩定的臭氧分子。典型的臭氧發生器必須使用來自標準的再生干燥機的壓縮空氣，從類似熱交換器那樣一組反應容器輸入到臭氧發生器。以下三個必要的理由決定了必須對該過程的空氣或氧氣中的水分進行測量：預防發生器電極產生電弧，防止系統零件由于酸的形成而受到腐蝕，增加臭氧化效率。如果進入發生器的氣體存在很多水分，會導致電極產生電弧，極端情況下會發生電極接觸擊穿腔壁的事件。電弧將損壞電極和系統的外殼，*終導致系統癱瘓和昂貴的維修費用。臭氧存在時電弧的副作用會使得氮和水生成酸以及其它氮化合物，引起電極和系統部件腐蝕，同樣可導致臭氧發生器癱瘓。臭氧發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)，發生器的效率可增加20%。一般技術指標規定，輸入的空氣或氧氣*低露點是-50℃，但是如果能夠對干燥進行準確的控制，可使其降低到-70℃露點，那么發生器的工作效率和壽命均可得到顯著的改善和提高。

密析爾的阻抗濕度儀可用于監控輸入氣體中的水分含量，在線測量儀表有Easidew變送器、Easidew在線、Transmet或CermetII，現場定點檢測有Easidew或Cermax便攜式。密析爾儀表在線濕度儀與干燥控制系統組合，能保障輸入的氣體盡可能地干燥，保持發生器的高效率和工作壽命。

制藥行業

該行業對干燥空氣的露點溫度要求很低，流體空氣床系統對化合物進行干燥時，一般要求露點為-40℃。另外在材料包裝前的冷卻階段要嚴防再次產生濕氣。所有這些場合均要求有精密控制的、具有重復性的環境條件和溯源性。絕大多數情況下，用戶會選擇相對濕度傳感器，但如果要**控制在2%或1.5%范圍內，就處于該類儀表測量準確度的臨界點或超越了儀表的測量能力。所以*好的解決方案是采用精度為±0.1～0.2℃露點的Optidew(見圖3)或S4000Integrale一體式(取決于所需精度要求)，±1℃露點的CermetII或Transmet，±2℃露點的EasidewOnline(見圖4)或Easidew變送器，這些儀表能提供**的濕度測量，達到精密控制除濕器的目的。

石油化工行業

石油產品催化重整

在煉制石油產品的催化重整過程中，為了確保工廠的運轉效率，控制再循環氫氣中的水分是至關重要的。過多的水分含量，如大于50ppmv，會導致催化劑中毒，這就意味著增加成本。此外，如果再循環氣體中的水分不是保持在20～30ppmv這個*佳范圍內，那么化學反應效率將會降低，也會影響到產品產量。在這個階段里，為了催化劑的定期再生和調節，煉制過程中必須把氯化氫注入到氣流中以補充氫的含量。濕度變送器應當與過程采樣氣體隔離，避免氯化氫的侵蝕以及同時發生的水分含量的增加。此時水分含量會高至2000ppmv，甚至更高。

使用英國密析爾的陶瓷濕度變送器，將TransmetIS安裝在上等不銹鋼部件制成的簡便式采樣系統中。采樣系統應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。如果應用現場需要遠程或就地顯示，可選用CermetIIIS。變送器可在過程壓力下工作，可指示實際管道壓力條件下的露點溫度或水分含量(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(可以手動輸入一個固定壓力值到濕度儀中，或者使用附加的壓力變送器選件，以用于壓力自動補償)，CermetII濕度儀的標準配置使得用戶可以在多個ppmv范圍內選擇。也可選擇其它濕度單位℃，°F，gm-3，Lb/mmscf等。

PET工業

在將PET注入模具壓制機前必須經過干燥和擠壓等工藝過程，通過減少游離的水分含量來達到提高成品外觀和質量的目的。精密地控制干燥過程是保證產品質量(強度和美觀)不可忽略的首要工序。PET在固體狀態時會吸收空氣中的水分直至與大氣中的水分平衡，這個吸濕行為意味著其重量中有0.6%是水分。為保證聚酯產品的性能，必須于加熱前把水分含量降低到0.003%(30ppm)。因為在加熱階段，所含有的水分將會快速地水解這種原料，從而降低分子量，并損害聚酯產品的物理性能。該加工過程是在漏斗裝填底座里進行的，由除濕干燥機發出的熱干氣流對其進行處理。一般的工藝是把這些原料暴露在露點溫度廈門宇電巡檢儀低于-40℃的空氣中并保持一段時間。而后將其載送到另一個漏斗中傳給模具壓制機。一般的生產廠會擁有10～50個這樣的干燥機和模具壓制機。

英國密析爾公司的CermetII可用于監控單個干燥機，使供應的空氣優于規定的露點極限溫度-40℃。也可使用報警器，當干燥機情況發生惡化時可向技術維護人員發出警告。應將傳感器探頭安裝在干燥器的空氣入口用于測量，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，用于PLC控制的空氣干燥系統。Cermax便攜式露點儀可在干燥機運作負載情況下檢測其效率。也可在正常的間隔時間里履行現場檢測，為提高產品質量，降低成本提供了高效率的保證。其操作簡便，對低于-40℃露點的氣源反應迅速，維修保養人員可以在要求的時間段內對多臺干燥機設備進行低成本的監控。