前言

硫酸裝置余熱回收系統是利用硫酸生產中濃硫酸吸收SO₃放出的熱來加熱除氧水產生0.6MPa低壓蒸汽，約占硫酸裝置總回收熱量27%。在余熱回收系統運行中，由于硫酸溫度越高對合金的腐蝕速度越快，為了減少余熱回收系統合金的腐蝕速率，系統設計運行硫酸濃度應大于99%，硫酸設計溫度為220℃，如果硫酸濃度低于99%且在高溫狀態下合金的腐蝕速率會很快。為了確保余熱回收裝置的安全運行，在系統中設計了5臺高溫酸濃儀，以保護裝置的運行安全和濃度自動控制，安裝位置見表1。從安裝位置可以看出5臺高溫酸濃儀在裝置中是至關重要的，因此掌握電導率傳感器的測量原理能更好地解決測量問題和儀表的維護 問題。

表1 余熱回收裝置高溫酸濃儀安裝位置

傳感器結構

電導率傳感器由探測頭、信號電纜、溫度補償熱電偶、測量管及其連接法蘭組成；探測頭采用兩個線圈，一個作為發送器，另一個作為接收器，利用保護盒將環境和過程液體完全隔離。當發送器線圈通電，硫酸導電產生感應電流，感應電流與硫酸的電導率成正比，接收器線圈檢測電流的大小由信號電纜輸出到變送器，從而計算出硫酸的濃度；由于高溫硫酸具有強腐蝕性，加上絕緣材料無法承受高溫，兩個線圈不能直接浸入接觸硫酸，所以測量探頭安裝在襯有聚四氟乙烯的測量管上；為了能正常運行使用，需要把傳感器兩端的電極法蘭用導線接通，當硫酸流過測量管時，形成一個導電回路，如圖1所示。

圖1 電導率傳感器結構圖

電導率傳感器測量原理

電導率傳感器的測量原理是采用原級和次級兩個線圈并列安裝在同一軸線上，原級線圈為發射線圈，次級線圈為接收線圈，把傳感器置于空氣中，磁環的導磁率U遠大于空氣的導磁率U0，原級線圈的磁感線基本上都經次級磁環而閉合，漏磁通非常小，因此原次級線圈之間沒有直接的耦合，這樣即使在原級線圈中通有電流，次級線圈也不能檢測到感應電流。兩端的電極法蘭連接導線，若有硫酸經過傳感器中間短管，由于硫酸的導電性而呈現一個閉合回路的狀態，在原級線圈中通過交變電流時，原級線圈磁環中的交變磁通能夠使經過傳感器探測頭孔而呈現閉合狀態，硫酸產生交變電流，該交變電流同時也產生交變磁場，交變磁場又使次級線圈感應出交變電勢，次級感應出的交變電勢信號經變送器處理轉換得到當前硫酸的電導率，再由變送器進一步分析后輸出為硫酸的濃度。

圖2 電導率傳感器工作原理圖