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如何选择合适的仪器来测量湿度和露点

工厂内手持笔记本电脑行走的工程师
工业制造和工艺
工业测量

在各种工业应用领域,对湿度测量和控制的需求广泛存在。每种应用对湿度仪器都有一系列不同的要求,例如测量范围、对极端温度和压力条件的耐受度、从冷凝中恢复的能力、在高危环境中运行的能力以及安装和校准选项。没有哪一种设备可单独满足所有需要。事实上,设备的可选范围非常广,价格差异很大,质量也各不相同。

适用于高湿度环境的仪器
这里将相对湿度大于 90% 的环境定义为高湿度环境。相对湿度为 90%RH 时,2°C 的温差就可能导致传感器上产生冷凝水,若环境不通风,则可能需要几个小时才能干燥。维萨拉湿度传感器能够从冷凝中恢复。但是,如果冷凝水被污染,传感器上的沉积物(特别是盐沉积)会影响仪器准确度,甚至会缩短传感器的寿命。在可能出现冷凝的高湿度应用中,应使用加热的传感器探头,如与 Indigo 兼容的维萨拉 HUMICAP® 温湿度探头 HMP7维萨拉 HUMICAP® 温湿度变送器 HMT337

适用于低湿度环境的仪器
这里将相对湿度小于 10%RH 的环境定义为低湿度环境。在低湿度环境下,测量相对湿度的仪器的校准准确度可能不够,而测量露点可以很好地指示湿度。例如,维萨拉 DRYCAP® 产品就是针对露点测量而设计的。

如果压缩空气系统中的干燥机发生故障,可能会导致冷凝水的产生,而仪器将需要一段时间才能恢复正常。很多露点传感器在这样的环境下会受损或毁坏,但维萨拉 DRYCAP® 露点传感器可以耐受高湿度甚至水溅。

针对极端温度和压力条件的合适仪器
连续暴露在极端温度下可能会导致传感器和探头材料随着时间的推移受到影响。因此,选择合适的产品来应对苛刻环境十分重要。温度高于 60°C 时,变送器电子装置应安装在工艺流程之外,仅将合适的高温探头插入高温环境。此外还需要内置温度补偿以尽量减少由于温度大幅度波动或在极端温度下操作导致的误差。

测量在环境压力下运行的工艺流程中的湿度时,轻微泄漏通常无需处理,并且对探头或电缆进行密封可以减少泄漏。但是,当工艺流程需要处于隔离状态,或工艺流程中的压力与外部环境压力相差很大时,则必须使用以适当方式安装的密封探头。

入口点发生压力泄漏将改变局部湿度并导致读数不正确。在很多应用中,建议使用球阀将探头与工艺流程隔离,以便可以拆下探头进行维护而不必中止工艺流程。请参见与 Indigo 兼容的露点和温度探头 DMP8(安装深度可调节,适用于加压管道)或露点温度变送器 DMT348(也适用于加压管道)。

露点测量何时需要采样系统?
一般来说,应尽可能将探头安装在实际工艺流程中,以实现最准确的测量和快速响应。但是,直接安装有时并不可行。在这种情况下,在线安装的采样单元为合适的测量探头提供了入口点。

请注意,不应使用外部采样系统来测量相对湿度,因为温度变动将影响测量。可以将采样系统与露点探头一起使用。测量露点时,采样系统一般用于降低工艺流程气体的温度,以使探头不被微粒污染,或者实现与仪器轻松的连接和断开,而不必降低工艺流程速度。

最简单的露点采样装置由一台连接到采样单元的露点变送器构成。维萨拉拥有几款适合最常见的应用和采样需求的型号。例如,针对压缩空气应用中的流量和压力条件而设计,且易于安装的 DSC74 采样单元。在苛刻的工艺流程条件下,必须周密设计采样系统。由于露点与压力相关,因此可能需要流量计、压力表、专用无孔管、过滤器和泵。

加压系统中不需要采样泵,因为工艺流程压力会使足够大的流量进入采样单元。使用采样系统测量露点时,若冷却螺旋管或连接管道周围的环境温度与露点温度的差值在 10°C 以内,则应采用管路加热。这可以防止将露点仪器连接到工艺流程的管道内出现冷凝。

危险环境
只有具有相应认证的产品才能在存在爆炸风险的区域中使用。例如,在欧洲,产品必须符合 ATEX 指令的规定,这一指令自 2003 年起便开始强制执行。本安产品必须满足以下设计要求:在发生故障时,其产生的能量不足以引燃某些种类的气体。从本安产品到安全区域的接线必须通过安全栅隔离。例如维萨拉 HMT360 系列本安湿度变送器便是专门针对危险环境而设计。

冲击和振动
若探头会时常遭受过度冲击或振动,则需要慎重考虑对探头的选择、安装方式以及安装位置。

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