При измерении концентрации промышленных суспензий микроволновый метод и оптический турбидиметрический метод часто сравнивают. Первый измеряет общее содержание сухих веществ TS всех твёрдых частиц в трубопроводе, второй — мутность/SS микроскопических взвешенных мелких частиц в воде. Их принципы, диапазоны и условия применения существенно различаются, поэтому перед выбором необходимо чётко определить характеристики технологической среды.
I. Ключевое различие: общее содержание сухих веществ vs мутность взвеси
Если сформулировать одним предложением: микроволновый метод измеряет общее содержание сухих веществ, оптический турбидиметрический метод измеряет мутность взвешенных мелких частиц. Микроволны пронизывают весь участок трубопровода и не зависят от цвета, светопропускания и пузырьков; оптический зонд зависит от оптического пути, и густая суспензия с высоким содержанием твёрдых частиц напрямую перекрывает окно. Поэтому в сценариях с высоким содержанием твёрдых частиц, таких как гипсовая суспензия десульфурации и нижний поток красного шлама, предпочтителен микроволновый метод, а для чистой сбросной воды с низкой мутностью можно выбрать оптический CUS.
II. Сравнение базовых принципов измерения
1. Микроволновый метод (метод пропускания по диэлектрической проницаемости, измерение общего содержания сухих веществ TS)
Диэлектрическая проницаемость чистой воды ε≈80, диэлектрическая проницаемость неорганических твёрдых частиц ε составляет всего 2~8 — разница огромна. Микроволны проходят через среду по всему участку трубопровода; по затуханию сигнала и фазовому сдвигу через общие диэлектрические характеристики среды вычисляется массовое/объёмное общее содержание сухих веществ (% TS, г/л).
- Объект измерения: общая доля всей твёрдой фазы, включая оседающие крупные частицы, ил, гипсовую суспензию, красный шлам; размер частиц не различается.
- Носитель сигнала: микроволновая электромагнитная волна, на которую не влияют светопропускание, цвет и рассеяние на мелких взвешенных частицах.
- Способ монтажа: сквозное исполнение на трубопроводе, антенны снаружи стенки трубы, не погружаются в среду, зонд не контактирует с суспензией.
2. Серия CUS (инфракрасный оптический турбидиметрический метод, измерение мутности взвеси/SS)
CUS50D, CUS51D и CUS52D используют инфракрасный оптический принцип и способны воспринимать только взвешенные мелкие частицы микронного размера. Оседание крупных частиц и густой шлам полностью перекрывают оптический путь, что приводит к потере данных.
- CUS50D: принцип пропускания и поглощения света. Инфракрасный луч проходит через среду, частицы поглощают и перекрывают свет; по ослаблению светопропускания пересчитываются мутность и SS. Подходит для тёмного ила средней и высокой концентрации, оптический путь 5/10 мм, одноточечное окно пропускания.
- CUS51D: много лучей рассеянного света 90°/135°. Соответствует стандарту ISO по мутности; свет рассеивается на мелких взвешенных частицах, и по интенсивности принятого рассеянного света пересчитывается мутность. Специально для SS городских сточных вод и аэротенков, позволяет измерять ил 0~300 г/л.
- CUS52D: стандартный рассеянный свет 90°. Соответствует ISO 7027, лабораторный уровень измерения низкой мутности, подходит только для чистой воды и сбросов с низким SS, диапазон 0~4000 FNU, точное обнаружение следовых количеств мелких частиц.
Общее: все они представляют собой погружные зонды, оптическое стеклянное окно непосредственно находится в воде; сигнал рассеяния/поглощения формируется только на взвешенных мелких частицах микронного размера. Выходные параметры — мутность FNU/NTU и взвешенные вещества SS (только взвешенные мелкие частицы), что отличается от определения общего содержания сухих веществ в трубопроводе.
III. Диапазоны измерений и области применимого содержания сухих веществ
| Решение | Применимое содержание сухих веществ | Подходящая среда |
|---|---|---|
| Микроволновый трансмиссионный прибор | 0~50 % TS (0~500 г/л) | Густые суспензии с высоким содержанием твёрдых частиц: гипсовая суспензия десульфурации, красный шлам, питание обезвоживания ила, высококонцентрированное известковое молоко; измерение возможно даже в полностью непрозрачных средах |
| CUS50D, оптический пропускающий | 0~60 г/л (до 6 % TS) | Ил средней концентрации, промышленные сточные воды; при содержании сухих веществ более 6 % оптический путь полностью перекрывается, показания насыщаются и искажаются |
| CUS51D, оптический рассеивающий | 0~30 г/л (оптимально до 3 % TS) | Аэротенк, возвратный ил биологической очистки; густой шлам легко вызывает насыщение |
| CUS52D, оптический рассеивающий | 0~4 г/л (до 0,4 % TS) | Водопроводная вода, чистые сбросы, фильтрат низкой мутности; среды с высоким содержанием сухих веществ вообще не измеряются |
IV. Сравнение помехоустойчивости (ключевой фактор для условий десульфурации/скрубберов сжигания)
1. Влияние пузырьков и пены
- Микроволновый метод: диэлектрическая проницаемость пузырьков близка к воздуху, влияние на микроволновый сигнал минимально, погрешность при измерении оборотной воды скруббера с пеной низкая.
- Оптический CUS: пузырьки сильно рассеивают инфракрасный свет, пена, покрывающая окно зонда, напрямую вызывает дрейф и завышение данных, требуется непрерывная продувка и очистка.
2. Цвет среды и тёмные суспензии
- Микроволновый метод: совершенно не зависит от чёрного, красного или жёлтого цвета среды, обеспечивает стабильное измерение красного шлама и тёмной гипсовой суспензии десульфурации.
- Оптический CUS: тёмные красители и сточные воды с высокой цветностью сильно поглощают инфракрасный свет, показания занижаются, требуется частая калибровка.
3. Отложения, кристаллизация и налипание густой массы
- Микроволновый метод: внутренняя футеровка трубопровода из полированной PFA, погружных зондов нет, отложения осаждаются только на стенке трубы и слабо влияют на микроволны на просвет, период обслуживания 3~6 месяцев.
- Серия CUS: оптическое окно погружено напрямую; щелочные отложения, гипсовая кристаллизация и густой шлам легко забивают стеклянное окно, требуется продувка сжатым воздухом каждую неделю или даже ежедневно, объём обслуживания велик.
4. Колебания солесодержания и электропроводности
- Микроволновый метод: встроенная двойная компенсация по температуре и диэлектрической проницаемости; в высокосолёной оборотной воде скруббера наблюдается лишь небольшой дрейф, который автоматически корректируется алгоритмом.
- Оптический CUS: соли не влияют напрямую на оптический сигнал, но высокая солёность ускоряет кристаллизацию и отложения, косвенно вызывая загрязнение зонда.
V. Конструкция, антикоррозионная защита и взрывозащищённое исполнение
Микроволновый Teqwave MW500
- Моноблочное исполнение с трубопроводом, полностью антикоррозионная футеровка PFA, уплотнение FFKM, подходит для концентрированных кислот и щелочей.
- Отсутствуют погружные зонды и износ, нет абразивного воздействия частиц на оптическое окно.
- Поддерживает искробезопасное исполнение Ex ia IIC T6, монтаж на трубопровод начиная с DN80.
- Недостатки: невозможна установка на трубопроводы малого диаметра DN50 и менее, стоимость закупки оборудования выше.
Погружные зонды CUS50D/CUS51D/CUS52D
- Головка датчика из PCTFE/316Ti, устойчива к кислотам и щелочам, но торцевое оптическое стекло подвергается прямому абразивному воздействию суспензии.
- Обязательно требуются выдвижной кронштейн и устройство продувки, иначе кристаллизация быстро забивает окно.
- Взрывозащищённая версия требует взрывозащищённого кожуха; взрывозащищённая прокладка кабеля разнесённого зонда сложна.
- Преимущества: могут использоваться в малых проточных лотках, байпасах малых труб DN50, при погружной установке в неглубоких резервуарах; цена за единицу ниже.
VI. Различия в определении выходных показателей
Выход микроволнового метода: общее содержание сухих веществ TS (массовый процент %, г/л), отражает истинную долю всех твёрдых веществ (взвешенных + оседающих крупных частиц) в потоке трубопровода; используется для дозирования реагентов, сброса шлама и блокировочного управления обезвоживанием, соответствует требованиям контроля концентрации технологических суспензий (ключевой параметр контроля гипса десульфурации и красного шлама).
Оптический выход CUS: мутность FNU/взвешенные вещества SS (только взвешенные мелкие частицы), отражает лишь плавающие мелкие частицы микронного размера в воде; оседающие на дне трубопровода крупные частицы вообще не участвуют в измерении; значение ≠ общей концентрации суспензии, подходит только для контроля чистой сбросной воды и низкого содержания твёрдых частиц в биологических резервуарах.
Ключевое различие: при нижнем потоке высококонцентрированной гипсовой суспензии из десульфурационной башни зонд CUS сразу насыщается и не даёт показаний; микроволновый метод стабильно измеряет истинное содержание сухих веществ.
VII. Быстрое различие трёх моделей CUS по назначению
- CUS52D: специально для чистой воды низкой мутности (водопроводная вода, фильтрованные сбросы), совершенно не подходит для оборотной жидкости скруббера с высоким содержанием твёрдых частиц.
- CUS51D: городские сточные воды, биологические резервуары, возвратный ил (≤3 % сухих веществ), разбавленные суспензии с низким и средним содержанием твёрдых частиц.
- CUS50D: промышленные сточные воды, ил средней концентрации (≤6 % сухих веществ), может кратковременно использоваться для разбавленной оборотной воды скруббера; на высококонцентрированной гипсовой суспензии насыщается и отказывает.
VIII. Рекомендации по выбору и итоги
Сценарии выбора микроволнового метода (Teqwave MW500)
Отводимая гипсовая суспензия десульфурации, нижний поток сгустителя красного шлама, подача известкового молока, вход/выход обезвоживания ила (содержание сухих веществ >6 %, густая непрозрачная среда, много пены, склонность к кристаллизации). Требуется точное общее содержание сухих веществ для блокировочного дозирования реагентов и сброса шлама, длительная работа без обслуживания, соответствие требованиям взрывозащиты.
Сценарии выбора оптических датчиков CUS
Только контроль чистой сбросной воды скруббера и фильтрата (низкая мутность, содержание сухих веществ <3 %), когда требуется контролировать лишь следовые количества взвешенных примесей. Ограниченный бюджет, монтаж в байпасе малой трубы, допустимо частое обслуживание с продувкой.
Итог: микроволновый метод измеряет истинную концентрацию всех твёрдых веществ во всём трубопроводе (общее содержание сухих веществ), не боится высокого содержания твёрдых частиц, пены и тёмных суспензий; CUS50/51/52D — оптические турбидиметрические зонды, измеряют только плавающие мелкие частицы в воде; в густых суспензиях с высоким содержанием твёрдых частиц оптический путь легко забивается и насыщается, поэтому они подходят только для чистой воды низкой концентрации/разбавленных сточных вод.
Чтобы узнать больше, можно добавить WeChat ниже для консультации, также можно присоединиться к группе обмена по контрольно-измерительным приборам или позвонить по телефону 153 2371 3323.
