非接触式电导仪的新研究
摘要：非接触式电导仪应用到工业生产的很多领域，在化学工业中它被用在常见的在线分析中。随着工业仪表和电子工程突飞猛进的发展，非接触式电导仪在测量方面也表现卓越，其中出现了更新和更精确的传感器，微处理机也逐渐被应用到其中。
关键词：非接触式电导仪；大气；污水；流量
中图分类号：S932.9+17 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）18-0033-02
1 国外情况
英国肯特公司和日本横河公司都是全球著名的生产非接触式电导仪的厂家。在全球的诸多工业生产场地都能看到这些公司生产的非接触式电导仪，而且近年公司有了更新的产品。
SC智能化二线式电导率变送器系统是日本横河公司经过多年测定溶液电导率的试验所推出的新产品，此非接触式电导仪是一种在线分析仪表，运用了最新的微处理机技术。该非接触式电导仪在充分考虑用户使用方便的同时还具备高功能和多功能。其特点为：线性输出电导率信号，在折线输出和反转输出方面还可以任意设定选择；可以任意设定在现场的测量范围；最佳温度补偿运算功能可以提供任意基准温度和温度系数的设定，并可取最佳值；与所有传感器连接便利，电极常数任意设定；线性化的4电极式探头可以做到不受任何沾污影响。
4511型和4521型电导率变送器是英国肯特公司最近推出两种新非接触式电导仪。0-0.5μs/cm的最小量程和0-10000μs/cm的最大量程。微处理机决定仪表的精确程度，可以扩展非接触式电导仪的标度长度到90%，这是因为电极常数在最初编程时输入存贮器，而且可编入的满刻度偏移最大可达90%。4511型非接触式电导仪装在坚固的注塑壳体内可墙挂，4521型非接触式电导仪装在金属箱体内为盘装式。两个兰色滤光的真空荧光显示器被装在表内。上面的显示器显示测量值为5位数字，下面的显示器显示单元为20个字符点阵式，上下显示器均提供置和操作时的信息，最多能提供4个可编程设定点。
应用微处理机为基础的在线分析非接触式电导仪还有7082系列电导率/电阻率分析仪，是里兹诺思莱仪器公司开发的。该非接触式电导仪配有4973系列电极检测器，其测量范围为0.055-10000μs/cm。用钛高密度石墨作为电极材料，PES管体。测量介质的最高温度可达140摄氏度。该非接触式电导仪的显示器提供电导率、电阻率、温度、设定点值以及各种状态信息，采用31/2时LCD数字显示器。利用锂蓄电池作为备用电源，设定值即使在停电期间也能被完成的保留。该非接触式电导仪满足工业的设计要求，用通常的工业计算方法能得到25℃时被测溶液电导率，此外联机诊断功能以及键盘控制功能也是其另一大特点。
德国在制造非接触式电导仪方面更加的先进，除了装置简单实用外，在测量速度方面要优于其他产品，并申请了专利。其特点为：在待测对象上施加许多正、负极性的短脉冲，计算机接受测定的每一个脉冲内系统的响应并加以计算。这种非接触式电导仪能够有效的降低对液体电导率测量过程中机械的、电的和磁的干扰。原苏联生产的非接触式电导仪在控制三个分频器和一个倍频器的工作方面采用的是微处理机系统。因为在实际测量过程中常常会出现自激振荡器转换器的工作频率和标准频率之间的不平衡度情况，倍频器的使用有效的对其不平衡加以补偿，此外该非接触式电导仪还采用了计数器和控制阀。
2 国内情况
上海雷磁仪表厂和南京分析仪器厂是我国我国生产工业电导仪的主要厂家。他们的主要产品类型分别是电化学分析非接触式电导仪和过程分析非接触式电导仪。此外国内还有一些研究单位也有非接触式电导仪产品。
DDD-35B型和DDG-25型非接触式电导仪是上海雷磁仪表厂的代表性产品。该厂的工业非接触式电导仪制造技术是从英国肯特公司引进的，当时用于水质分析监测。该类型的非接触式电导仪属非防爆型，广泛的应用在电站软化水、海水的淡化、原水和去离子水厂等有关部门进行水质监测。
DD-203型非接触式电导仪是南京分析仪器厂生产的。该产品主要是用于对盐含量的监测上。比如说应用到航舶海水淡化装置中，将分析出的淡化海水做盐含量监测。此非接触式电导仪也不具备防爆性能，而且在电力、化工等部门应用比较广泛，主要还是监测盐含量。
以前我们在防爆型非接触式电导仪的生产方面是个空缺。后来，HZ-3900型非接触式防爆电导仪被化学工业部自动化研究所研制出来，并通过有关计量部门审查测试。应用到烯烃厂现场取得了以下结果：良好数据性能，稳定可靠防爆性能。在当时的国内外同类产品上，HZ-3900型非接触式防爆电导仪已经遥遥领先。该仪表的特点为：一体化、二线制、体积小、安装使用方便。广泛应用到防爆或非防爆场所用于线水质分析或者与电导率成比例的溶液浓度的分析。比如说：石油化工厂、化肥厂、化纤厂，炼油厂以及热电、轻工、制药、环保、水净化处理等部门。
ZDS型智能化非接触式硫酸浓度计在南化公司研究院研制出来。该仪表的数据分析是通过计算机完成的，测量原理为电极式电导率。研制完成后成功的运用到南化公司研究院的下属磷肥厂和该院硫酸车间，结果比较令人满意。为了证明该产品在实际应用中具有可行性和优越性，产品还在陕西复肥厂投入应用，其结果非常满意。
3 非接触式电导仪的应用情况
随着大型化工装置的引进，非接触式电导仪在我国化学工业应用越来越广泛。近期20台非接触式电导仪被安装到燕山石化公司裂解装置上，36台非接触式电导仪被应用在扬子石化公司的装置上。综上所述，非接触式电导仪在化工领域具有以下用途。
3.1 水质分析 水质监测工艺被应用到化工生产过程中，比如说压缩机冷凝液、锅炉用水、工业废水以及各种循环水、冷却水、脱盐水等。上述水中的电解质的总含量常常被水的电导率指标所反映。比如说在在石化企业乙烯裂解装置中，非接触式电导仪被应用到监测除氧器锅炉给水以及高压蒸汽包的排污的电导率过程中。分析工艺冷凝液、透平冷凝液、阴床出口电导率、混床出口电导率等化肥装置水系统中也常常应用到非接触式电导仪。在合成氨区域可用于分析汽包冷凝液、回收冷凝液、脱盐水等；在尿素区可用于甲胺预热器的水质分析。在化纤厂可用于分析脱盐水等。
3.2 大气监测 非接触式电导仪还可以进行大气的连续监测。其原理是，有毒气体通过指定的溶液时就会发生反应，此时溶液的电导率就会发生改变，从而实现大气监测。非接触式电导仪在测量大气上具有其优越性，测量简单、灵敏度高而且读数是连续的。该方法主要用来测定大气中的SO2、NH3、HC1、CO2等。此外在测量的时候需要在进气口处加上净化装置，为了避免干扰气的影响。大气中的H2S用Ag2SO4溶液去除，HC1用KHSO4溶液去除等等。
3.3 工业过程中物料的分析
3.3.1 裂解气中的H2S含量分析 利用非接触式电导仪可以监测出烯烃生产过程中，裂解气中的H2S含量，在参比池和测量池内用用两对铂电极组成平衡桥式电路。电导池内流动的电导液先经参比池再经过反应管，电导液的电阻在通过反应管的时候就发生的改变，因为反应管内的H2S和电导液发生反应生成沉淀物，最后改变了电阻的电导液进入测量池。然后利用非接触式电导仪计算参比池和测量池内溶液电导率差，并显示在非接触式电导仪的显示器上，其信号越大，其裂解气中的H2S含量越高。
3.3.2 微量一氧化碳和二氧化碳分析 利用非接触式电导仪可以监测出化肥生产过程中的微量一氧化碳和二氧化碳。碳酸钠是通过装置里的氢氧化钠稀溶液和二氧化碳反应生成的，氢氧化钠的电导率要比碳酸钠大，所以利用非接触式电导仪对碳酸钠的电导率变化监测就能得出二氧化碳的含量。对一氧化碳的监测则是先通过氧化处理，使其变成二氧化碳然后监测。
3.3.3 硫酸浓度的分析 通过数学模型可以建立硫酸浓度与电导率、温度之间的关系。通过对硫酸溶液的电导率和温度的非接触式电导仪监测，然后非接触式电导仪的微处理机就能将硫酸溶液的浓度计算出来并显示。非接触式电导仪的优势是抗化学浸蚀、污染，能避免常规电导仪的金属电极氧化等问题。
3.3.4 石油中盐份的测定 近期，测定石油中浓度的非接触式电导仪被国外某家公司开发出来。附加检验池的应用即提高分析效率，又成为了该产品的一大特点。附加检验池内检验溶液的电导率可由非接触式电导仪测出，然后比较主要检测池和附加检验池，计算差值，就能输出检验溶液的修正值以及与石油中含盐量成比例的电导率数值。
3.3.5 污水中氯化物浓度的测定 在国外研究报道中，生物化学工厂中测定酵母生产过程会产生含有氯化物的污水，一种带微处理机的非接触式高频电导仪被提及，它可以监测此污水中的氯化物浓度。该电导仪包括可控频率振荡器，可控电感箱、可控电容箱，微处理器、转换器、四个检测器、直流放大器、两个综合电压分量测定器以及温度补偿用热敏电阻等。在使用非接触式高频电导仪测量的氯化物浓度误差不会超过1%。
4 非接触式电导仪测排污流量
非接触式电导仪测流量的原理是，将已知浓度的氯化钠溶液施放到测验河段的上游，在水流的作用下溶液会稀释并扩散在水里。一段时间后，选取氯化钠溶液和水流充分混合的截面作为监测取样面。利用非接触式电导仪测量水样电导率，即可以推算出排污口废污水的流量。非接触式电导仪测排污流量具有经济合理，实用可靠等特点，在各类排污口可广泛使用，和常规的流速仪和浮标相比，非接触式电导仪的精度更高，适应点更多，在许多流速仪和浮标无法监测到的地点，非接触式电导仪可以完成。
5 结论
非接触式电导仪在工业测量方面表现卓越，国内外都在积极研究和开发新型的非接触式电导仪，其中英国肯特公司和日本横河公司成为了此行业的领先人，中国的上海雷磁仪表厂和南京分析仪器厂在研制非接触式电导仪进步迅速。其生产的非接触式电导仪在水质分析、大气监测以及流量监测等方面应用广泛，其中也不乏操作简单、使用方便的经典非接触式电导仪产生。本文在通过介绍了几种非接触式电导仪在化工行业的应用及其原理，希望对今后非接触式电导仪的开发起到借鉴作用。
参考文献：
[1]刘冀闽，师沙沙，韩涛.电导率法在海水入侵监测中的应用[J].中国环境管理干部学院学报，2009（01）.
[2]高洪阁，黄伟，武加峰，田原宇.海水入侵水质变化模拟实验研究[J]. 中国地质灾害与防治学报，2006（01）.
[3]钟启明，陈建生，陈亮.滨海地区海水入侵的一种测定方法[J].水利水电科技进展，2007（01）.
[4]姚菁，于洪军，王树昆，马龙.莱州湾海水入侵区地下水水化学特征[J]. 海洋科学，2007（04）.
[5]李福林，陈学群，张奇.Gamma测井系统在山东莱州海水入侵监测中的应用[J].水文地质工程地质，2007（05）.
[6]焦学然，王远红，黑笑涵.Sension5便携式电导仪的测试原理和应用[J].许昌学院学报，2007（05）.