锅炉蒸汽干度比色分析

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摘 要：注汽锅炉蒸汽干度控制系统准确可靠的关键在于蒸汽干度测量的准确性[1]。目前油田采用人采用现场取样、实验室化验的方法求得，通过比较溶液颜色深浅，从而确定蒸汽干度，即所谓的目视比色法。目视比色法的准确度和精密度受视力条件影响很大，误差较大。另一方面，测量周期长，不能保证干度的适时控制。本文利用比色分析法设计干度在线自动测量仪取代传统的目视比色法。大大提高了蒸汽高度测量的准确性。

关键词：蒸汽干度、目视比色法、光电比色计、互补色。

一、蒸汽干度检测

蒸汽干度可以定义为单位时间内在一固定蒸汽压力和温度下纯蒸汽占介质总流量的百分比[2]。它是一个间接测量参数，与注汽锅炉多个运行参数有复杂的内在联系，同时检测的噪声很多，很难对蒸汽干度进行准确的测量。国内对蒸汽干度的测量主要有两种方法，第一种是人工分析化验的方法，如目视比色法、电导法等，这是目前主要采取的方法；第二种方法是软测量方法，如湿蒸汽双相流蒸汽干度测量法，通过测量注汽锅炉出口蒸汽的流量、压力及孔板两侧的压差间接计算干度。

传统目视比色法测干度的原理是取锅炉中水和蒸汽汽水分离后的水样各10毫升或20毫升，然后加化学试剂用稀硫酸对水样进行酸碱中和滴定。记下两个滴定所用耗酸量，最后计算出干度。整个过程大概用时15分钟左右。

（3） 波长的选择

由于有色溶液对光的吸收具有选择性，因此进行比色测定时，光源必须加以选择，否则灵敏度很低，导致测量结果不准确。选择光源的一般原则是：光源发出的光线应该是溶液最大吸收的光线。从颜色上看，光源的颜色与待测溶液的颜色应为“互补色”。凡是两种颜色相加后能得到白色，则此两种颜色就称为“互补色”。

2、光电比色计设计

光电比色计主要由光源、吸收池、光敏元件、信号处理电路及其它附件组成。

（1）蓝绿光源

经过大量试验，达到预期目标的滴定后的液体颜色呈红橙色，所以光源颜色选择待测溶液的颜色的互补色-蓝绿色。基色光只有红、绿、蓝三色，蓝色、绿色、红色可由发光管直接得到，所以需要进行色光合成。本方案由蓝、绿光合成，比例系数由实验确定，设定相应的电阻网络，光色转换由单片机控制。这是因为滤光片和有色溶液具有相似的透光特性，与它们本身颜色相同的色光，能够最大限度地透过。而与它们本身颜色成互补的色光都能被最大地吸收。

（2）吸收池

吸收池用于盛待测溶液，为了防止外界光线干扰，提高测量精度，本吸收池由四氟乙烯材料制作，封闭、不透光。

（3）检测器

检测器利用光电效应，将光能转换成电流讯号。可以选用光电池，光敏二极管或光敏三极管。本方案采用光敏三极管VTT9102。

（4）信号处理电路

为了提高灵敏度，消除噪声干扰，信号需要滤波、放大处理，然后送给单片机采样。

三、蒸汽干度光谱分析在线检测仪设计

1、系统设计

基于上述干度测量原理，利用三台蠕动泵进行待测液、稀硫酸溶液和甲基橙的精确滴定，蠕动泵的流速在0.25-65ml/min之间可控。注射泵用于抽取滴定后的废液和清洗液。电磁搅拌器在滴定过程中用来搅均甲基橙和酸液。

参考文献

[1] 刘继和，孙素凤.注汽锅炉.北京：石油工业出版社，1999：1-3 28-32

[2] 武占.油田注气锅炉.上海：上海交通大学出版社，2008：1-3