MPR E-Scan在线浓度仪测量硝酸Ammonia浓度方案分享

一、背景

硝酸Ammonia作为一种重要的化工原料，在工业生产、农业化肥制造等领域广泛应用。然而，其具有一定的危险性，如遇明火、高热或与还原剂接触，有引发爆炸的风险。应急管理部对硝酸Ammonia企业的安全管控高度重视，要求对生产过程中的关键参数，如硝酸Ammonia浓度进行精准监测与控制。传统的硝酸Ammonia浓度检测方法，如比重法、化学分析法等，存在操作复杂、测量周期长、无法实时在线监测等弊端，难以满足现代化安全生产的需求。在此背景下，MPR E-Scan在线浓度仪凭借其先进的技术和的优势，为硝酸Ammonia浓度的精准、实时测量提供了有效的解决方案。

二、MPR E-Scan 在线浓度仪介绍

（一）工作原理

MPR E-Scan在线浓度仪基于临界角全反射测量技术。仪器内部的LED光源发射光线，光线穿过蓝宝石棱镜，到达棱镜与硝酸Ammonia溶液的接触面。当光线以大于临界角的角度穿过该接触面时，光线被折射入溶液中；而以小于临界角的角度穿过的光线则被反射到棱镜的另一个反射面，并穿过棱镜到达 CCD线性阵列组被扫描。硝酸Ammonia溶液浓度的变化会导致折射率改变，进而使临界角发生变化，这将改变光亮 / 黑暗时间的比率，CCD能够敏锐地检测到这种变化。通过对这种变化的处理和分析，仪器可将其转换为对应的硝酸Ammonia浓度值，实现对硝酸Ammonia浓度的精确测量。

（二）设备结构

传感器部分：由 9Mosh 的蓝宝石棱镜、内置的 PT1000 温度传感器、长寿命（可达 100000h）的 LED 光源以及 3648 像素分辨率的 CCD 传感器组成。蓝宝石棱镜具有高硬度、耐磨损、化学稳定性强等特点，能够在恶劣的工业环境下稳定工作，确保光线传输的准确性；PT1000 温度传感器实时测量溶液温度，为浓度测量的温度补偿提供数据支持；长寿命 LED 光源保证了稳定的光线输出；高像素分辨率的 CCD 传感器则能够精确捕捉光线变化，提高测量的灵敏度和准确性。

变送器部分：采用 Intel 586sx 133MHz 的 CPU，具备强大的数据处理能力。配备 6.7 寸（640×480 象素）TFT-LCD 显示器，可直观清晰地显示硝酸Ammonia溶液的浓度、温度等测量数据。设有键盘，方便操作人员进行参数设置、校准等操作。内置 EPROM 存储卡，可存储测量数据和校准参数等重要信息。此外，还配备了自动清洗系统，能定期自动清洗棱镜表面，防止溶液中的杂质、结晶等附着在棱镜上影响测量精度，减轻维护人员的工作量。

三、测量方案实施步骤

（一）安装准备

确定安装位置：根据硝酸Ammonia生产工艺的流程，选择在硝酸Ammonia溶液储罐的出口管道、反应釜的出料管道或其他需要实时监测浓度的关键位置安装 MPR E-Scan 在线浓度仪。安装位置应确保溶液流动稳定，避免出现气泡、涡流等影响测量准确性的情况。

预留安装接口：客户在安装位置预留好相关管路尺寸，尺寸大小根据管道管径确定。仪器厂家提供配套的管路流通池（三通），用于连接浓度仪与生产管道，确保溶液能够顺利流经浓度仪的测量部位。

环境检查：检查安装现场的环境条件，确保环境温度在仪器允许的工作范围内（0~50℃），避免强电磁干扰源，防止对仪器的电子元件和信号传输造成影响。同时，要保证安装位置具有良好的通风条件，以利于仪器散热。

（二）安装过程

传感器安装：将传感器部分通过紧固法兰与管路流通池对接安装，确保连接紧密，无泄漏风险。传感器的安装应保证其测量部位（蓝宝石棱镜）能够浸没在溶液中，且与溶液流向垂直，以保证光线能够准确地在溶液中传播和反射。

变送器安装：将变送器安装在便于操作人员观察和操作的位置，通常选择在距离传感器较近且防护等级符合现场环境要求的地方。使用标准连接电缆（标配 6 米，可选最长 300 米）将传感器与变送器连接，确保信号传输稳定。

电气连接：将浓度仪接入110/220VAC、50/60HZ的电源，确保电源供应稳定。同时，根据实际需求，将仪器的输出信号（4~20mA、0~10VDC 可选）连接至工厂的分布式控制系统（DCS）或可编程逻辑控制器（PLC），以便实现远程监控和数据记录。

（三）校准与调试

校准准备：在仪器安装完成后，使用前需要进行校准。准备好已知浓度的硝酸Ammonia标准溶液，标准溶液的浓度范围应涵盖实际生产过程中可能出现的硝酸Ammonia浓度区间。同时，确保校准环境的温度、湿度等条件稳定。

校准操作：进入仪器的校准程序，按照仪器操作手册的指示，依次将不同浓度的标准溶液缓慢流经浓度仪的测量部位。仪器会自动测量标准溶液的折光率，并根据内置的算法将其转换为浓度值。将测量得到的浓度值与标准溶液的实际浓度进行对比，若存在偏差，仪器会自动进行校准参数的调整，直至测量值与实际值的误差在允许范围内（测量精度可达±0.1%）。

调试运行：校准完成后，进行仪器的调试运行。将实际生产中硝酸Ammonia溶液引入浓度仪进行测量，观察仪器显示的浓度值是否稳定、准确。同时，检查仪器与DCS或PLC之间的数据传输是否正常，确保远程监控系统能够实时获取准确的浓度数据。在调试过程中，还可以对仪器的响应时间、报警阈值等参数进行优化设置，以满足生产工艺的要求。四、方案优势

（一）高精度测量

MPR E-Scan在线浓度仪采用先进的临界角全反射测量技术，结合高像素分辨率的CCD传感器和强大的数据处理能力，能够实现对硝酸Ammonia浓度的高精度测量，测量精度可达±0.1%，分辨率为0.01%，重复性和灵敏度均优于0.05%。相比传统检测方法，大大提高了浓度测量的准确性，为生产过程中的质量控制和安全管理提供了可靠的数据支持。

（二）实时在线监测

该浓度仪可直接安装在生产管道上，硝酸Ammonia溶液进行实时在线监测，能够及时反映溶液浓度的变化情况。无需人工间断取样测量，避免了因取样时间间隔导致的浓度监测不及时问题，满足了现代化连续化生产对实时监测的需求。通过与DCS或PLC的连接，可实现对生产过程的实时控制，当浓度出现异常波动时，系统能够及时发出报警信号，并自动采取相应的调节措施，确保生产过程的稳定运行。

（三）自动温度补偿

硝酸Ammonia溶液的浓度与温度密切相关，温度的变化会影响溶液的折射率，进而影响浓度测量的准确性。MPR E-Scan在线浓度仪内置PT1000温度传感器，能够实时测量溶液的温度，并通过仪器内部的微处理器根据预先存储的温度补偿算法对测量结果进行自动温度补偿。无论生产过程中溶液温度如何变化，仪器都能准确测量出硝酸Ammonia的浓度，有效消除了温度对测量结果的干扰，提高了测量的稳定性和可靠性。

（四）免维护、无漂移

仪器采用全浇注玻璃钢外壳和全屏蔽钢板内壁设计，具有良好的防护性能，能够在恶劣的工业环境下稳定运行。整机无耗材，自动清洗系统定期对棱镜进行清洗，有效防止杂质附着，保证了仪器的长期稳定运行，无需频繁维护。同时，仪器经过严格的出厂校准和长期稳定性测试，具有出色的抗漂移性能，在长时间使用过程中，测量精度始终保持稳定，减少了因仪器漂移导致的测量误差和重新校准的工作量。

（五）操作简便、界面友好

浓度仪的变送器配备6.7"TFT-LCD显示器和操作键盘，操作界面简洁直观，采用中英文操作友好界面，方便操作人员进行参数设置、校准、数据查看等操作。仪器内置的微处理器具有智能化的操作引导功能，即使是初次使用的人员也能快速上手。此外，仪器还具有测量值历史曲线记录功能，可存储一定时间内的浓度测量数据，操作人员可通过查看历史曲线，清晰了解硝酸Ammonia浓度的变化趋势，为生产工艺的优化和故障排查提供参考依据。

五、应用案例

某大型工业Zhayao生产企业，在其硝酸Ammonia溶液制备和使用环节引入了 MPR E-Scan 在线浓度仪。在安装前，该企业采用传统的化学分析法检测硝酸Ammonia浓度，检测周期长，且由于人工操作误差和检测不及时，导致生产过程中硝酸Ammonia浓度波动较大，影响了Zhayao产品的质量稳定性，同时也存在一定的安全隐患。安装 MPR E-Scan 在线浓度仪后，实现了对硝酸Ammonia浓度的实时在线监测和精准控制。当硝酸Ammonia溶液浓度出现异常波动时，系统能够及时发出报警信号，并通过与 PLC 的联动，自动调节溶液的配比和生产工艺参数，使硝酸Ammonia浓度始终保持在设定的范围内。经过一段时间的运行，该企业Zhayao产品的质量稳定性得到了显著提升，产品合格率从原来的 85% 提高到了 98% 以上，同时生产过程中的安全风险也得到了有效降低，为企业带来了良好的经济效益和社会效益。

六、总结

MPR E-Scan在线浓度仪作为一种先进的过程分析仪器，为硝酸Ammonia浓度的测量提供了高效、精准、可靠的解决方案。通过基于临界角全反射的测量原理、设备结构设计以及便捷的安装调试和操作方式，该仪器能够满足应急管理部对硝酸Ammonia企业安全管控中对浓度实时监测的严格要求。其高精度测量、实时在线监测、自动温度补偿、免维护无漂移等优势，不仅有助于提高硝酸Ammonia生产过程的质量控制水平，保障生产安全，还能为企业优化生产工艺、降低生产成本、提升市场竞争力提供有力支持。在当前对化工行业安全生产要求日益严格的背景下，MPR E-Scan在线浓度仪具有广阔的应用前景，值得在硝酸Ammonia和硝化棉等相关企业中广泛推广应用。