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深冷法空分設(shè)備是在低溫下實現(xiàn)空氣組分分離的,對進(jìn)入精餾塔分離的氣體的水含量要求很高,因此配置高性能微量水分析儀對空分設(shè)備的連續(xù)安全穩(wěn)定運行十分重要。目前,廣泛應(yīng)用于空分行業(yè)的微量水分析儀按照測量原理不同,可分為電解式、電容式和冷鏡式3種。
1.電解式微量水分析儀
測量原理及組成
電解式微量水分析儀的工作原理:被氣體進(jìn)入分析儀電解池,其水分被吸濕劑(五氧化二磷涂膜層)吸收,并被電解為氫氣和氧氣排出,而五氧化二磷得以再生。當(dāng)吸收和電解達(dá)到平衡后,進(jìn)入電解池的水分全部被五氧化二磷涂膜層吸收并全部被電解。根據(jù)法蘭第電解定律和氣體定律可以推導(dǎo)出水的電解電流與氣體水含量之間是一種對數(shù)關(guān)系,因此可通過檢測電路測量電解池電流來測量氣體的水含量。
2.電容式微量水分析儀(露點儀)
測量原理和優(yōu)缺點
電容式微量水分析儀(露點儀)傳感器部分相當(dāng)于一個電容器,將一薄層孔狀的氧化鋁沉積在導(dǎo)電基體上,然后再氧化鋁薄層上涂敷一層薄金,導(dǎo)電基體和金薄層就形成電容器的電極。被測氣體穿過金薄層,其水分被孔狀的氧化鋁吸收,此時,電容器的阻抗與水分子數(shù)量(即水氣分壓)成一定的比例。通過測量該電容器的阻抗或電容可獲得水氣分壓,換算后可得到露點值(即微量水含量)。薄膜電容式微量水分析儀使用沉積在兩個導(dǎo)電電極上的聚胺鹽或醋酸纖維聚合物薄膜。當(dāng)薄膜吸水或失水后,會改變兩個電極間的介電常數(shù)。目前還有一種技術(shù)是使用耐高溫的熱固性聚合物,它可使得這類傳感器在高于100℃的情況下進(jìn)行連續(xù)測量。電容式微量水分析儀能滿足空分設(shè)備的所有工藝檢測要求,性價比又比較高,因此被廣泛應(yīng)用。
3.冷鏡式微量水分析儀(露點儀)
冷鏡式微量水分析儀(露點儀)的測量原理是:被測氣體進(jìn)入儀器測量室時掠過冷鏡面,當(dāng)鏡面溫度高于濕氣的露點溫度時,鏡面呈干燥狀態(tài)。此時,光電檢露點裝置中光源發(fā)出的光照射在鏡面上,幾乎完全反射,由光電傳感器感應(yīng)并輸出光電信號,經(jīng)控制回路比較、放大驅(qū)動熱電泵,對鏡面制冷。當(dāng)鏡面溫度降至濕氣露點溫度時,鏡面上開始結(jié)露(霜),光照射在鏡面上出現(xiàn)漫反射,光電傳感器感應(yīng)到的反射信號隨之減弱,此變化經(jīng)控制回路比較、放大后調(diào)節(jié)熱電泵激勵,使其制冷功率適當(dāng)減小。鏡面溫度最后保持在樣氣露點溫度上。鏡面溫度由一緊貼在冷鏡面下方的鉑電阻溫度傳感器感應(yīng),測量鉑電阻的阻值后將其換算成露點值。
冷鏡式微量水分析儀測量氣體水含量的方法最準(zhǔn)確、最可靠,被廣泛用于空分設(shè)備微量水的測量。
微量水分析儀的選型經(jīng)驗
在空分設(shè)備中,微量水分析儀應(yīng)用廣泛,可用于監(jiān)測膨脹空氣水含量、壓縮機(jī)組各級冷卻器排氣水含量、分子篩再生氣水含量,同時也可測量加溫氣和儀表氣的露點。微量水分析儀的選型可根據(jù)儀器的不同測量原理,再綜合考慮生產(chǎn)控制要求、投資成本、維護(hù)工作量和維修成本等多種因素。