在線密度計(jì)的分類與選型參考
ZHOU Xiaoyu（周曉昱）
（龍口中隆計(jì)控設(shè)備有限公司，山東 龍口265718）
摘要：本文從工作原理出發(fā)，簡(jiǎn)單介紹了目前在用的各種在線密度測(cè)量?jī)x表。并簡(jiǎn)單闡述了各種在線密度計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)，以及應(yīng)用領(lǐng)域。為工業(yè)企業(yè)用戶選用在線密度計(jì)時(shí)提供一些參考。
關(guān)鍵詞：密度計(jì)，在線密度計(jì)，濃度測(cè)量，密度測(cè)量
一、音叉密度計(jì)
工作原理：音叉密度計(jì)傳感器根據(jù)振動(dòng)原理而設(shè)計(jì)，此振動(dòng)元件類似于兩齒的音叉，叉體因位于齒根的一個(gè)壓電晶體而產(chǎn)生振動(dòng)，振動(dòng)的頻率通過(guò)另一個(gè)壓電晶體檢測(cè)出來(lái)，通過(guò)移相和放大電路，叉體被穩(wěn)定在自然諧振頻率上。當(dāng)液體流經(jīng)叉體時(shí)，振動(dòng)發(fā)生改變，引起諧振頻率變化，從而通過(guò)電子處理單元計(jì)算出準(zhǔn)確的密度值。
優(yōu)點(diǎn)：安裝簡(jiǎn)單，即插即用，免維護(hù)?？梢詼y(cè)量含有固體或氣泡的混合介質(zhì)密度。
缺點(diǎn)：該密度計(jì)用于測(cè)量易結(jié)晶、結(jié)垢介質(zhì)時(shí)效果不理想。
典型應(yīng)用：石油化工行業(yè)、食品釀酒業(yè)，制藥行業(yè)、有機(jī)和無(wú)機(jī)化學(xué)工業(yè)以及礦物加工（如粘土、碳酸鹽、硅酸鹽等）。主要應(yīng)用于以上行業(yè)中的多產(chǎn)品管道中的界面檢測(cè) ，麥芽汁濃度（釀酒），酸堿濃度控制，糖精煉的濃度，攪拌混合物的密度檢測(cè)。反應(yīng)釜終點(diǎn)檢測(cè)，離析器界面檢測(cè)等。
二． 科氏力在線密度計(jì)
工作原理：測(cè)量管連續(xù)地以一定的共振頻率進(jìn)行振動(dòng)，振動(dòng)頻率隨流體的密度變化而變化，因此共振頻率是流體密度的函數(shù)，通過(guò)測(cè)量共振頻率即可準(zhǔn)確獲得流體的密度。在密度測(cè)量的同時(shí)還可以根據(jù)科里奧利力原理直接測(cè)量封閉管道內(nèi)流體的質(zhì)量流量。
優(yōu)點(diǎn)：質(zhì)量流量計(jì)可以同時(shí)測(cè)量質(zhì)量流量與密度、溫度。而且測(cè)量精度較高，運(yùn)行穩(wěn)定。因此被廣泛用于石油化工領(lǐng)域的生產(chǎn)工藝過(guò)程的流量和密度檢測(cè)與控制。 缺點(diǎn)：價(jià)格比較高，用于測(cè)量有顆粒性介質(zhì)時(shí)，易磨損和堵塞。
典型應(yīng)用：在石化行業(yè)可廣泛應(yīng)用于石油、煉油、調(diào)油、油水介面檢測(cè)；在食品工業(yè)用于葡萄汁、番茄汁、果糖漿、植物油及軟飲料加工等生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)；奶制品業(yè)；造紙業(yè)；黑漿、綠漿、白漿、堿溶液的測(cè)試；釀酒酒精度；化工類的尿素、清潔劑、乙二醇、酸堿及聚合物密度的測(cè)試。還可應(yīng)用于采礦鹽水、鉀堿、天然氣、潤(rùn)滑油、生物制藥等等行業(yè)。
三．差壓式密度計(jì)
測(cè)量原理：差壓式密度計(jì)是通過(guò)液柱產(chǎn)生的重力差△P=ρgh，當(dāng)h一定時(shí)，差壓變送器測(cè)出的差壓值除以重力加速度和長(zhǎng)度就得到密度值。
優(yōu)點(diǎn)：差壓式密度計(jì)是一款簡(jiǎn)單、實(shí)用、性價(jià)比高的產(chǎn)品。
缺點(diǎn)：該產(chǎn)品對(duì)安裝時(shí)的垂直度要求較高，存在誤差大、測(cè)量不穩(wěn)定等缺點(diǎn)。
典型應(yīng)用：
制糖業(yè)與釀酒業(yè)：榨取果汁、糖漿、葡萄汁等，酒精GL度、乙烷乙醇界面等
奶制品業(yè)：煉乳、乳糖、乳酪、干乳酪、乳酸等
采礦：煤、鉀堿、鹽水、磷酸鹽、該化合物、石灰石、銅等
煉油：潤(rùn)滑油、芳香劑、燃油、植物油等
食物加工：番茄汁、果汁、植物油、淀粉乳、果醬等
紙漿與造紙業(yè)：黑漿、綠漿、紙漿清洗、蒸發(fā)器、白漿、苛性堿等
化工：酸、燒堿、尿素、清潔劑、聚合物密度、乙二醇、氯化鈉、氫氧化鈉等
石化：天然氣、油氣水洗、煤油、潤(rùn)滑油、油/水界面
四．放射性同位素密度計(jì)
工作原理：放射性同位素密度計(jì)的儀器內(nèi)設(shè)有放射性同位素輻射源。它的放射性輻射（例如γ射線），在透過(guò)一定厚度的被測(cè)介質(zhì)后被射線檢測(cè)器所接收。當(dāng)介質(zhì)的厚度一定時(shí)，對(duì)射線的衰減量?jī)H是該介質(zhì)物質(zhì)密度的函數(shù)。通過(guò)儀表內(nèi)部的運(yùn)算即可得出其密度值
優(yōu)點(diǎn)：放射性密度計(jì)可以在不接觸被檢測(cè)對(duì)象，特別是在高溫、高壓、高腐蝕性和有毒的情況下，對(duì)容器內(nèi)的物料密度等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。
缺點(diǎn)：是管道內(nèi)壁結(jié)垢及磨損將引起測(cè)量誤差、審批程序繁瑣、管理與檢查嚴(yán)格。
典型應(yīng)用：石化和化工、鋼鐵、建材、有色等工礦企業(yè)，用于檢測(cè)液體、固體（如氣載煤粉）、礦漿、水泥漿等物質(zhì)的密度。適用于工礦企業(yè)在線要求，尤其適用被測(cè)物粗糙堅(jiān)硬、強(qiáng)腐蝕性和高溫、高壓等復(fù)雜、惡劣工況條件下密度的測(cè)量
五．超聲波密（濃）度計(jì)
工作原理：超聲波密（濃）度計(jì)是基于超聲波在液體中的傳導(dǎo)速度來(lái)測(cè)量液體密度的。理論和實(shí)驗(yàn)證明：超聲波在特定的溫度下，在特定的濃度或密度的液體中傳遞的速度是確定的，液體的濃度變化則超聲波的傳導(dǎo)速度相應(yīng)改變。液體中超聲波的傳導(dǎo)速度是液體彈性模數(shù)和密度的函數(shù)，因而液體在一定溫度下超聲波在其中的傳導(dǎo)速度的不同則反映了液體濃度或密度的相應(yīng)變化。這樣，當(dāng)儀表的超聲波傳感單元給出一個(gè)超聲波信號(hào)并測(cè)量出其在過(guò)程液體中的傳遞速度及液體當(dāng)前溫度時(shí)，儀表即可通過(guò)這些濃度與溫度、速度等相關(guān)數(shù)據(jù)的運(yùn)算，**求出當(dāng)前的濃度或密度值。
優(yōu)點(diǎn)：超聲波檢測(cè)不受介質(zhì)的濁度、色度及電導(dǎo)率的影響，也不會(huì)受流態(tài)及雜質(zhì)的干擾。
缺點(diǎn)：該產(chǎn)品價(jià)格比較高，而且測(cè)量受氣泡影響比較大，還存在自身電路的局限和工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境干擾，該產(chǎn)品的精度還有待提高。
典型應(yīng)用：化工、石化、紡織、半導(dǎo)體、鋼鐵、食品、飲料、制藥、酒廠、造紙、環(huán)保等行業(yè)。主要測(cè)量下列介質(zhì)的濃度或密度以及有關(guān)監(jiān)測(cè)控制：酸堿鹽類；化工原料和各類油品；果汁、糖漿、飲料、麥芽汁；各種酒類及制酒原料；各類添加劑；油品和物料輸運(yùn)切換；油水分離和測(cè)量；各類主輔料組分監(jiān)控。
2013年3月29日截稿