WDDIV酸浓表操作手册4.docx
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WDDIV酸浓表操作手册4
WDD—IV型电磁式电导率浓度分析仪
操作手册
------------------------------------------------------------------------------
一．概述---------------------------------------------------------------------------------------------------------1
二．技术参数及使用条件------------------------------------------------------------------------------------1
三．仪表工作原理---------------------------------------------------------------------------------------------2
四．仪表结构及作用------------------------------------------------------------------------------------------2
五．仪表的安装及使用---------------------------------------------------------------------------------------5
六．仪表处理器的操作方法---------------------------------------------------------------------------------7
七．附录---------------------------------------------------------------------------------------------------------13
一、概述
WDD—
V型微机化电导率浓度自动分析仪，是我院在总结电磁式硫酸浓度测量仪表和现场应用基础上开发的新型产品。
其特点是：
1、仪表传感器可采用聚四氟乙烯外包插入式传感器，也可采用内衬聚四氟乙烯的流通式传感器，两者均具有抗酸碱介质腐蚀物性。
传感器结构简单、性能可靠、寿命长、维护量极小，长期使用无损耗。
2、仪表温度补偿范围宽、互换性强、便于部件的维修和更换。
3、信号处理采用具有较强数据和逻辑处理能力的MCS—51系列单片机构成。
通过软件实现仪表大部分功能。
同时大屏显示仪表的不同工作状态、测量值及历史曲线，便于操作和故障判断。
4、本仪表允许用户自行根据不同介质的电导率曲线规律，修改测量计算模型，以测量不同介质的浓度。
实现一表多用，使本仪表方便适用于化工、冶金、印染、氯碱、石油、造纸等行业中的酸、碱浓度的连续测量。
并可和调节单元、计算机控制系统相结合实现对被测介质的浓度自动控制。
插入式传感器流通式传感器
二、技术参数及使用条件
1、被测介质压力：
流通式0～1Mpa；插入式0～0.3Mpa
2、被测介质温度：
流通式0～220℃；插入式0～100℃
3、电导率最小测量范围：
2000μＳ/cm
4、电导率最大测量范围：
2Ｓ/cm
5、测量精度：
电导率误差1%；温度误差1%
6、仪表稳定性：
24小时输出飘移≤±2%；
7、重现性：
≤±1%；
8、负载电阻：
0～500Ω（4～20mA）；
9、输出信号：
4～20mAD.C；
10、工作环境湿度：
≤85%
11、报警功能：
壹组触点输出。
触头容量：
24V、2A；
12、电源电压：
AC220V±10%，50Hz。
三、仪表工作原理
1、测量原理
图1
本仪表基本原理是法拉第电磁感应原理，其测量原理见图1。
当励磁线圈T1的绕组输入一交流电压U1时，副回路中（由被测介质构成）会产生感应电流Ie。
由于Ie的作用，在T2绕组就有感应电动势U2产生。
采用环形磁芯绕制的传感器，放置于硫酸溶液中，包围传感器的溶液通过中心孔形
成电介质溶液回路，溶液回路等效电阻Re=K/Xe，（K为传感器常数），溶液回路感应电流Ie的大小，由溶液等效电阻Re，也就是溶液导电率Xe决定。
这样在检测线圈上可得到随电导率而变化的感应电动势U2，通过温度补偿及计算能测量出瞬时硫酸值。
2、工作原理
仪器工作原理框图见图2由激励电路产生的励磁电压U1作用在激磁线圈T1上，当被测溶液电导率一定时，将产生对应的感应电流Ie，在此电流作用下，检测线圈T2上产生了感应电势U2送至放大转换级，进行电压放大，并转换为4～20mA电导电流信号I1。
同时，测温电阻Rt将被测溶液的温度信号也送至放大器转换级，使之输出4～20mA的温度电流信号I2。
检测器输出的电流I1和I2同时送至信号处理器，通过计算机的软件进行温度补偿处理及线性化处理，输出与被测溶液相对应的电流I0。
图2
四、仪表结构及作用
仪表由检测器和信号处理器二部分组成
（一）检测器
检测器分插入式和流通式二种，用户可按需要自选。
1、插入式检测器，由磁头、变送器、测量槽三部分组成（参见图3a）
图3a插入式检测器结构示意图
法兰标准：
HG20593-97（RF）
PN1.6MPa、DN25
图3b插入式检测器安装法兰图
⑴磁头
采用高磁体构成的环形激励线圈T1和检测线圈T2通过氟塑料耐酸材料热压封装而成。
磁头安装于测量槽内，当测量槽内浸满被测介质时，通过电磁感应原理，磁头输出一个和介质浓度及温度对应的电导信号；与此同时，磁头还输出和被测介质温度对应的温度电流信号。
⑵测量槽
测量槽为流通式结构。
主要为取样介质提供一个流通途径供磁头传感器进行测量，考虑到防腐性，测量槽的材质需与被测介质相适应，例对硫酸介质可采用铸铁材质用于酸温低于100℃的浓硫酸测量或钢内衬聚丙烯工程塑料用于酸温低于100℃的稀酸测量。
测量槽的外形和法兰接口尺寸参见图3。
⑶变送器
变送器由带法兰的铝质防护罩及线路板组成是检测器的电路部分，其电路原理见图4。
由NE555提供30KHz方波振荡信号，经二级有源滤波后输出30KHz的正弦波信号，为励磁线圈提供激励电压。
同时输出的正弦波信号。
电压经检波后，与基准电压比较，控制振荡器的输出电压，从而使得输出的激励电压稳定。
检测线圈产生的电磁感应信号，经放大后进行精密检波及滤波，产生直流电压信号，最后由电压电流模块转换成4～20mA的电流信号输出。
温度信号是以Pt100铂电阻作感温元件，由运算放大器OP07将电阻信号转换成4～20mA的电流输出。
在检测器件中，变送器为一个组件板，装配在测量槽上部的防护罩内。
2、流通式检测器，由流通二通短管、传感器、变送器三部分组成（参见图3b）
⑴流通式传感器与插入式传感器略有不同。
流通式传感器也有一对环形线圈，一个为激磁线圈，一个为磁感应线圈，但这一对环形线圈是装在流通二通短管之外，工艺介质走管内，因此工艺介质不与线圈相接触。
为了构成测量回路还需要用外部导线来构通，所谓外部导线就是串过环型线圈中心孔与二个金属环相连的导线，被测介质通过金属环和外部导线构成测量回路。
并由激磁和感应二线圈来测量此回路中溶液电导率的变化。
测量二通主要为取样介质提供一个流通途径，考虑到防腐性，测量二通内衬与被测介质相适应防腐材料：
，例对硫酸介质可采用聚四氟乙烯，对于低于100℃的稀酸量可内衬聚丙烯工程塑料，测量二通的外形和法兰接口尺寸参见图4。
磁头采用高磁体构成的环形激励线圈T1和检测线圈T2通过氟塑料耐酸材料热压封装而成。
磁头安装于测量槽内，当测量槽内浸满被座测介质时，通过电磁感应原理，磁头输出一个和介质浓度及温度对应的电导信号；
⑶变送器
变送器与插入式传感器的变送器一样，是由带法兰的铝质防护罩及线路板组成是检测器的电路部分，其电路原理见图4。
由NE555提供30KHz方波振荡信号，经二级有源滤波后输出30KHz的正弦波信号，为励磁线圈提供激励电压。
同时输出的正弦波信号。
电压经检波后，与基准电压比较，控制振荡器的输出电压，从而使得输出的激励电压稳定。
检测线圈产生的电磁感应信号，经放大后进行精密检波及滤波，产生直流电压信号，最后由电压电流模块转换成4～20mA的电流信号输出。
温度信号是以Pt100铂电阻作感温元件，由运算放大器OP07将电阻信号转换成4～20mA的电流输出。
在检测器件中，变送器为一个组件板，装配在测量槽上部的防护罩内
图4a流通式检测器结构示意图
（二）信号处理器
信号处理器是将检测器传来的电导、温度信号经计算机处理，算出对应的浓度信号，送至液晶屏显示，并输出0～10mA或4～20mA的电流信号，其框图见图5。
1、计算机系统配置
计算机由89C51系列单片机作为中央芯片，AD7705用作数据采样芯片，X5045用作数据存贮器，外围配有AT24C512作为存储芯片，DS1302作为时钟芯片，HG160128大屏幕液晶显示器，五位按键由计算机直接识别。
2、输入通道
由检测器传来的两个4～20mA信号，分别代表电导和温度大小信号，经过100Ω标
准电阻，将其转换成电压信号。
并由AD7705转换成数字信号，送计算机进行计算。
图5信号处理器原理框图
3、输出通道
由计算机的T1口产生与浓度相对应的频率信号，经4N25光隔后，由OP07组成的F/I转换电路输出0～10mA或4～20mA标准电流信号。
4、报警电路
当浓度信号超过“上限报警”值或低于“下限报警”值时，计算机触发报警电路，
驱动继电器，输出报警信号。
五、仪器的安装及使用
（一）仪表的安装
整套仪表分为现场的检测器安装和控制室的信号处理器安装两部分进行。
限于篇幅，本文只佯细介绍硫酸装置的检测器的安装，其它应用场合的安装的原则是保证被测介质流过传感器，具体情况可与仪表生产厂家联系。
1、流通式检测器的安装
硫酸厂插入式检测器的外形参见图3，直接安装在采样管路上，其安装示意图见图6-a。
硫酸厂安装WDD－IV分析仪的目的是为了测量吸收酸浓度，其测量取样点位于循环酸泵出口或酸冷器出口。
一般选择工艺被测酸温在40℃左右为好，酸温硫酸厂安装流通式检测器的采样管道尽量采用耐酸材料制做，例如铸铁管、内衬F4钢管和不锈钢管等。
其酸采样口应位于待测酸管的侧面或管上部（待测管必须满酸）以防酸泥堵塞。
待测酸管和采样管之间配接，采用三通及大小头加以解决。
分析仪检测器及回酸管安装在硫酸循环槽上方。
检测器及配管的高度，应以便于安装和检修为原则，而且要充分考虑防止酸烫伤的安全事宜，一般取1米高度以内。
插入式检测器的安装位置，应考虑回酸，同时不影响其他设备检修及便于维修，建议在检测器出口回酸管的端部和循环酸槽平台之间加装漏斗或视镜装置，其目的便于了解和控制采样酸量。
加装的漏斗或视镜形状以能观察到出酸量而无酸溅出为宜。
采样管路和检测器配合法兰，参见图3b及图6-a安装材料说明。
1，2—铸铁阀门或DN25，PN2.5不锈钢阀门3—排污阀，PN2.5、DN254—铸铁三通
5—大小变径头，大头由工艺铸铁三通定，小头为DN25，PN2.5法兰6—聚四氟乙稀截流垫片（中心孔径约为φ3）7—钢制漏斗8—测量槽9—检测器10—安装法兰HG20593—97（RF）PN2.5MPaDN25碳钢材质共计4只11—不锈钢管Ф32×3.5共3米
图6-a检测器安装示意图。
2、流通式检测器的安装
硫酸厂流通式检测器的外形参见图4，直接安装在采样管路上，其安装示意图见图6-b。
其采样管路的材质、位置等均与插入式一致。
但注意其传感器安装方向为垂直向上，其目的是保证传感器中充满酸。
一般允许流通式检测器安装在酸泵出口，温度允许最高为200℃，同时要求取样管采用内衬F4钢管为好。
1，2—铸铁阀门或DN25，PN2.5不锈钢阀门3—排污阀，PN2.5、DN254—铸铁三通5—大小变径头
图6-b检测器安装示意图
2、信号处理器的外形、开孔及安装
信号处理器可安装于现场防护箱内，也可直接安装在控制室仪表盘上。
2.1信号处理器的外形及表盘开孔尺寸见图7。
信号处理器外形尺寸：
长×宽×高=144×144×200mm
信号处理器在仪表盘上开孔尺寸：
138+1×138+1mm
2.2信号处理器安装在现场时，应加防护箱。
距离检测器远近应以便于维护和接线调校方便及离腐蚀源较远
A信号处理器外形尺寸b开孔尺寸
图7信号处理器外形开孔尺寸
2.3信号处理器应安装在无强磁干扰场所。
整套仪表之间的外部接线见图8，采用RVVP5×1.5讯号电缆敷设。
信号处理器和检测器之间的距离一般要求不大于200米。
浓度温度+11V地-11V公共常闭常开
电流+电流-地中相
控制室信号处理器背后接线端子
现场
电导温度+11V地-11V激励激励检测检测铂阻铂阻
检测器内部接线端子
图8WDD——Ⅳ型检测器与信号处理器接线图
六、信号处理器的操作方法
在使用仪表前必须保证以下二点
1）正确的接线。
仪表卡入表盘后，请参照图8接线图接妥输入、输出及电源线，并请确认无误。
2）仪表的上电。
本仪表有电源开关,按下开关那接入电源，进入工作状态。
⑴操作流程
仪表设有5个键，依次为：
“功能键”、“切换键”、“增加键”、“减少键”、“确认键”。
仪表基本操作流程图如图9所示：
图1操作界面流程图
按切换键
报警下限XXXX
记录周期XX
浓度校正XXXX
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图9操作流程图
⑵操作说明
上机通电后，仪表直接进入浓度界面，显示当前瞬时浓度值（单位为%），当前瞬时温度值（单位为℃），当前时间（年-月-日小时：
分），当前报警状态（瞬时浓度值高于浓度设定上限或低于浓度设定下限时，在图面右下角会显示上限报警↑或下限报警↓，正常状态下不显示报警标志）。
通过不同按键或组合按键分别完成各个参数的调校。
各按键及组合按键功能如下：
功能：
进入调校菜单。
在测量状态，按“功能”键进入主菜单。
切换：
调校菜单画面及各个参数设置菜单画面各子菜单选择按键。
在各个菜单画面中，按“切换”键向前循环选择各子选项。
确认：
存储、退出功能按键。
在各个菜单画面中，按“切换”键选中“返回”选项，再按“确认”键可存储修改的参数并退回到上一层画面；在历史记录画面中，直接按“确认”键退回到上一层画面。
增加、减少：
参数修改按键。
在调试菜单各子选项中，按“增加”“减少”键来调节各参数设置值；在历史记录画面中，按“增加”“减少”键来向前或向后查询历史数据。
确认+增加：
三字节浮点数数位选择。
在测量范围和模型系数菜单中各子菜单浮点数数位选项中，按“确认+增加”来向前选择各浮点数数位（由→箭头标志）。
确认+减少：
三字节浮点数数位选择。
在测量范围和模型系数菜单中各子菜单浮点数数位选项中，按“确认+减少”来向后选择各浮点数数位（由→箭头标志）。
功能+增加、功能+减少：
浮点数十位修改。
在测量范围和模型系数菜单各浮点数选项中，按“功能+增加”“功能+减少”键来调节各浮点数参数十位设置值；在历史记录画面中，按“功能+增加”“功能+减少”键来向前或向后翻页查询历史数据。
在分析仪显示正常浓度时按下“功能”键进入主菜单。
调校菜单共分6子菜单选项，具体菜单如下表。
序号
参数
1
时间设置
2
参数设置
3
范围设定
4
模型系数
5
历史曲线
6
返回
在主菜单画面中选择时间设置子菜单，按“确认”键进入时间设置菜单画面。
时间设置菜单共分6子菜单选项，具体菜单如下表。
序号
参数
设定范围
典型值
1
年
00-99
实际值
2
月
0-12
实际值
3
日
0-31
实际值
4
时
0～23
实际值
5
分
0～59
实际值
6
返回
-
返回退出
在主菜单画面中选择参数设置子菜单，按“确认”键进入参数设置菜单画面。
参数设置菜单共分11子菜单选项，具体菜单如下表。
序号
参数
设定范围
典型值
1
温度起点
0
0
2
温度终点
100，200
100或200
3
电导起点
电导测量范围低点
—
4
电导终点
电导测量范围高点
—
5
电流起点
0～255
4mA
6
电流终点
0～255
20mA
7
报警上限
起点浓度±3
起点浓度
8
报警下限
终点浓度±3
终点浓度
9
记录周期
1,2,5,10
四者之一
10
浓度校正
起点浓度～终点浓度
分析浓度值
11
返回
—
返回退出
参数设置菜单各功能操作如下：
1.温度起点:
显示温度起点值
图10温度调校示意图
用标准电阻箱1取代铂电阻Pt100，接到检测器两个铂电阻端子（如图10）。
将子菜单选项选择“温度起点”项，将电阻箱1调到温度起点对应电阻值（Ω），按下“增加”或“-”键，将当前温度显示值调至0（在温度起点和终点子菜单选项行后部显示当前温度值）。
2．温度终点：
显示温度终点值
用标准电阻箱1取代铂电阻Pt—100，接到检测器两个铂电阻端子（如图10）。
将子菜单选项选择“温度终点”项，将电阻箱1调到温度终点对应电阻值（Ω），按下“增加”或“-”键，将当前温度显示值调至温度终点值（在温度起点和终点子菜单选项行后部显示当前温度值）。
3.电导起点:
显示电导起点值
图11电导率调校示意图
拆开检测器和测量槽相连的四个安装螺丝。
将磁头表面冲洗干净（勿使电路受潮），
擦干磁头表面液体，用电阻箱2模拟酸的等效电阻，取代电导率输入，用一根导线穿过磁头中心孔，接在电阻箱2两端，如图11所示。
将子菜单选项选择“电导起点”项，将电阻箱2调到电导起点对应电阻值（Ω），按下“增加”或“减少”键，将当前电导显示值调至电导起点数值（在电导起点和终点子菜单选项行后部显示当前电导值）。
4.电导终点:
显示电导终点值
用拆开检测器和测量槽相连的四个安装螺丝。
将磁头表面冲洗干净（勿使电路受潮），擦干磁头表面液体，用电阻箱2模拟酸的等效电阻，取代电导率输入，用一根导线穿过磁头中心孔，接在电阻箱2两端，如图11所示。
将子菜单选项选择“电导终点”项，将电阻箱2调到电导终点对应电阻值（Ω），按下“增加”或“减少”键，将当前电导显示值调至电导终点数值（在电导起点和终点子菜单选项行后部显示当前电导值）。
5.电流起点：
调整分析仪的输出起点电流
在仪器4～20mA电流输出端子上接上万用表直流电流档，将子菜单选项选择“电流起点”项，万用表显示输出电流应为4mA，如果有偏差，按下“增加”键或“减少”键调节电流起点参数（此参数具体值不显示），使之为4mA。
6.电流终点：
调整分析仪的输出终点电流
在仪器4～20mA电流输出端子上接上万用表直流电流档，将子菜单选项选择“电流终点”项，万用表显示输出电流应为20mA，如果有偏差，按下“增加”键或“减少”键调节电流终点参数（此参数具体值不显示），使之为20mA。
7.报警上限：
调整上限报警数值
将子菜单选项选择“报警上限”项，按下“增加”键或“减少”键调节参数值使之与工艺要求高限报警数值吻合。
8.报警下限：
调整下限报警数值
将子菜单选项选择“报警下限”项，按下“增加”键或“减少”键调节参数值使之与工艺要求低限报警数值吻合。
9.记录周期：
设置历史记录存储周期
将子菜单选项选择“记录周期”项，按下“增加”键或“减少”键调节参数值（1,2,5,10），分别对应存储周期为1,2,5,10分钟。
10.浓度校正：
现场浓度测量值微调
将子菜单选项选择“浓度校正”项，按下“增加”键或“减少”键调节参数值，使显示的浓度与分析数值吻合。
11.返回：
返回上层菜单并保存已修改的数据
将子菜单选项选择“返回”项，按“确认”键存储参数并退回到上层菜单。
在调校菜单画面中选择模型调校子菜单，按“确认”键进入模型调校菜单画面。
模型调校菜单共分7子菜单选项，具体菜单如下表。
序号
参数
A1
被测介质浓度值起点
A2
被测介质浓度值终点
A3
被测介质温度起点
A4
被测介质温度终点
A5
被测介质电导率起点
A6
被测介质电导率终点
返回
存储退出
注：
本菜单中参数由厂方仪表设计人员在出厂时设定，现场操作人员在无厂方人员指导下不得随意改动参数，否则将影响仪表正常测量（具体数值见附表）！
在调校菜单画面中选择模型系数子菜单，按“确认”键进入模型系数菜单画面。
模型系数菜单共分16子菜单选项，分别为15项模型系数和返回菜单，在此不一一列表标明。
其中各项系数数值由厂方仪表设计人员在出厂时设定，现场操作人员在无厂方人员指导下不得随意改动参数，否则将影响仪表正常测量（具体数值见附表）！
在调校菜单画面中选择历史记录子菜单，按“确认”键进入历史记录画面。
画面显示如图12：
在历史记录画面中每一屏显示40组历史记录数据，由增加减少键前后查询，由竖线标志；在历史记录图像上方显示对应该组数据的时间及数值，并通过棒图图形显示测量值占量程的百分比，超过上下限的数据显示报警符号（↑或↓）。
七、附录
磁头常数K=
98表参数设置：
测量范围：
A1：
07C000
A2：
07C600
A3：
07B400
A4：
05F000
A5：
7C9999
A6：
7F9B3D
模型系数：
B0:
07C230
B1：
84FF57
B2：
7EA4F2
B3：
84DC93
B4：
008168
B5：
F8E13B
B6：
82C3D4
B7：
7F80B9
B8：
F9ADE3
B9：
71F006
B10：
FE8B7D
B11：
7BB80E
B12：
F78A7F
B13：
718EB4
B14：
E9A9B4
98（96%～99%）表
温度起点对应电阻值：
100Ω
温度终点对应电阻值：
138.5Ω
电导起点值：
37.50ms/cm
电导终点值：
340.7ms/cm
103.5-109.5表参数设置：
测量范围：
A1：
07CF00（103.5）
A2：
07DB00（109.5）
A3：
07B400（90℃）
A4：
05F000（30℃）
A5：
7A8312（0.008）
A6：
7DEA4A（0.1223）
模型系数：
B0:
07CF00
B1：
87A6FA
B2：
7F9DB3
B3：
86901E
B4：
01B461
B5：
F98DD1
B6：
86979E
B7：
00C538
B8：
FAA010
B9：
71D2E9
B10：
00A1E0
B11：
7EA783
B12：
F8B250
B13：
71BE64
B14：
E8DA95
105（103.5%～109.5%）表
温度起点对应电阻值：
100Ω
温度终点
升级会员 