E-Scan折光浓度仪在特纤厂DMAC溶液测量方案

（提供：美国EMC公司， 应用领域：化纤纺织）

效果:

测量重复性好

高精度，准确

分体式设计，更耐高温，振动

无耗材，使用寿命长

消除泄漏隐患

应用:　

各特纤厂DMAC溶液流量测量

难题:
　

特纤厂的DMAC溶液流量的测量用于纺丝生产DMAC浓度的调节和纺丝油剂的加入量，因此需要测量的浓度。

解决方案:

通过提供更高、更稳定的输出并采用临界角折光技术，EMC公司的E-Scan折光仪可满足业主所要求的精度水平和总体性能。克服了对工艺数据滞后、取样环境、温度变化、人工操作、仪器受周围环境等因素都对化验数据的准确性造成影响。能随工艺条件的变化做实时地调整，保障产品的稳定的质量指标。

应用背景：

采用DMAC 湿法两步法生产腈纶纤维。聚合物在原液与DMAC 溶液相混合，配制成100 ℃ 原液胶，通过计量泵经过喷丝板，进入DMAC 凝固浴中，胶体内的DMAC 与凝固浴中的DMAC 进行解析，形成一恒定的浓度平衡。准确测量DMAC 浓度，可实时控制凝固浴中的补给水的量。DMAC 浓度的变化直接造成丝束发脆和丝束并丝等严重的质量问题。稳定的DMAC 浓度环境对腈纶纤维成丝内在质量起关键的作用。

化纤公司原有生产线测量成丝凝固浴的DMAC浓度采用化验分析方法，每2 h 取样一次，取样后在中心化验室由化验员用实验室型的阿贝折光仪测量。这种测量方法对工艺数据滞后、取样环境、温度变化、人工操作、仪器受周围环境等因素都对化验数据的准确性造成影响。不能随工艺条件的变化做适时地调整，这样就不能够保障产品的稳定的质量指标。

通过走访国内的腈纶生产厂家，从投用的几种浓度分析仪来看，都出现维护量大、维护成本

高、长时间运行后漂移、测量不准确等问题。

仪器工作原理：

折光仪的原理：当一束光照射在物体表面时，会出现折射和反射两种物理现象。当光束通过棱镜和溶液两种不同的物质时，在两种介质的表面发生反射和折射，在反射和折射之间有一临界角，这个值可用公式计算为：nDB/nDA = sinα1。

式中：nDB ———液体的折射率；nDA ———棱镜的折射率；sinα1 ———光在不同物质间折射和反射的临界角。

如果棱镜的折射率是固定的，则nDB

K = sinα1 nDB = K × sinα1

测量临界角，可以检测出水样的折射率，通过折射率由仪表自动计算出水样的浓度，光折射和反射的原理如图所示。

来自于LED的光线穿过棱镜表面并经过棱镜的反射面反射到达工作面(棱镜与工艺流体的接触面)。到达这个工作面的光线以一系列的角度横穿这个工作面，包括与被测量流体的临界角(Ic)。以大于临界角的角度穿过工作面的光线被折射入测量流体中，以小于临界角的角度穿过工作面的光线被反射到棱镜的另一个反射面并穿过棱镜到达CCD线性阵列组并被扫描。

EMC E-Scan折光仪使用的CCD线性阵列包含3648个独立的象素点。

EMC E-Scan折光仪使用当今先进的CCD技术。在E-Scan折光仪中图象是由电子扫描而来的简单光线和黑暗间隔所组成。当过程流体的折射率改变时，临界角的变化将改变光亮/黑暗时间的比率，并被CCD所检测到。时间间隔的变化被处理和加强并以折射率、Brix、固形物含量或其它的测量单位形式显示出来。这种CCD扫描测量技术，提供了很高敏感度，并不受被测流体中夹带的气泡或震动流的影响。另外，EMC E-Scan折光仪使用LED光源。这种光源需要zui小的能量、产生zui少的热量并具有zui长的使用寿命。

仪器结构及功能:

仪器为计算机 In 386sx 25mhz控制的智能化折光浓度仪，主要由检测部件（传感器）和控制部件（变送器）组成。传感器中使用CCD光学传感器，消除了机器扫描设备。仪器具有双显示（浓度和温度显示）和双输出（测量值和温度值）性能。控制器输出端口，输出信号，用来控制流加控制泵的转速，以达到对过程DMAC浓度进行控制目的；浓度测量信号输出端口，4-20ma和RS232；具有固定偏差设定，高低位报警，高高位报警，低低位报警两级密码保护重要数据和菜单组态等功能。控制器是由玻璃钢浇筑成型，可在恶劣的环境中提供zui大的保护。控制器具备NEMA4X防护等级。控制器前面板包括一个显示器和一个20个触摸按钮组成的操作界面。显示器包括一个320*240像素的6.7’LCD显示器，为操作人员提供各种不同的信息。20个触摸按钮允许操作人员进行操作和设定。MPR E-Scan是一种基于微处理器的临界角折光浓度仪，它即可用于测量工艺过程流体的折光率，也可作为故障指示器或完整的工艺过程系统的有机组成部分。该仪器配备有故障自诊程序，因此不需要特殊的测试设备就可以实现故障诊断和隔离。浓度仪出厂前已按工艺要求进行了校准和温度补偿，当收到浓度仪时即可以进行安装和立即使用。用户也可以进入校准程序来改变系统参数，以是浓度仪用于测量另外不同的工艺流体

仪器具备自动棱镜清洗系统；自动清洗棱镜时间和频率，及时排除故障，保证仪器的准确性，

可减轻维护人员的工作量。

实际应用:

E-Scan 折光仪测量凝固浴中DMAC 的浓度，工艺控制在30% ～ 60%之间，折光率在1. 36540～1.41140 nD之间。直接安装于凝固浴进口液体管路上，随时测量凝固浴DMAC 浓度的变化，测量值传送到DCS 通过PID 调节，输出阀位信号控制凝固浴补给水量，保证DMAC 的浓度恒定，这对纺丝丝束的内在质量起保障作用。折光仪运算速度快、准确，偏差小于0.1%。测量值基本保持线性。仪器有自动温度补偿，自动清洗棱镜，离线标定等功能。标定简单方便、维护量少、工作可靠等优点。E-Scan 折光仪在高温有腐蚀性气体的环境下使用，依然十分准确。实践证明此仪器能够为工业生产提供准确的数据。

结论:

经过现场应用证明，E-Scan折光仪操作简单、可靠实用、维护量小，是一种高精度、高灵敏的浓度测量仪器，实用各行业大型连续化生产，满足工矿企业产品质量不断稳定提高的需要。

现场安装图例：