1 干點分析儀工作原理
干點分析儀工作原理框圖如圖1所示,。當需要分析的油品樣品以恒定的流量(25 ml／min)經(jīng)過流量計、壓力表,、輸入計量泵進入分析儀的關(guān)鍵部件——蒸發(fā)器組件(由閃蒸杯,、加熱器、熱電偶測溫元件和液位測量單元組成),，在蒸發(fā)器內(nèi)樣品以一定的設定沸點溫度蒸發(fā),。未蒸發(fā)的樣品流入到殘留液杯中收集．然后以一定的與輸入成比例的量經(jīng)輸出計量泵排出，回流至回收裝置,。
殘留液杯通過連通器與液位測量靜力槽相通,，通過控制殘留液杯液面的高低控制沸點溫度，而液面的高低可以通過控制蒸發(fā)器的加熱器功率來控制蒸發(fā)量,，如圖2所示,。例如，假設40％回收點的沸點溫度為設定點,，如果蒸發(fā)器內(nèi)的溫度高于40％回收點的溫度,，則超過40％的樣品被蒸發(fā)，此時殘留液杯的液面低于設定值,，靜力槽的液面下降,，通過控制減少加熱器功率，從而導致蒸發(fā)器加熱溫度自動降低,，直到輸入與排出之間達到平衡為止,。如果蒸發(fā)器溫度低于40％回收點的溫度，則蒸發(fā)量不夠,，殘留液杯的液面將上升,，靜力槽的液面也隨之上升，通過控制增加加熱器功率,，從而致使蒸發(fā)器的溫度自動升高,，直到溫度升高至蒸發(fā)出所需比例的樣品為止，這時殘留液的液位就回到要求位置,。樣品進入量與排出量平衡時蒸發(fā)器內(nèi)所對應的溫度值即為該回收百分率的沸點溫度或干點,。
干點分析儀的關(guān)鍵部件蒸發(fā)器組件由預熱管、閃蒸杯,、加熱器,、熱電偶及液位測量單元組成,，如圖2所示。進入蒸發(fā)器的樣品首先由預熱管預熱,，在閃蒸杯內(nèi)分離已汽化的少量組分,，其余樣品從加熱器頂部流至殘留液杯內(nèi)，汽化部分經(jīng)蒸發(fā)器管壁冷凝后排出至回收裝置,。殘留液杯通過連通器與液位測量靜力槽相通，通過測量靜力槽液位即可計算出樣品汽化率,，最終測量出沸點溫度干點,。
液位測量單元內(nèi)置超聲波傳感器，該傳感器通過測量靜力槽液位得到殘留液杯液位,。超聲波傳感器輸出O～10 V直流信號,，該信號與殘留液杯內(nèi)液位高低相對應，液位信號經(jīng)數(shù)據(jù)接口卡反饋至溫度控制電路的輸入端VIN(傳感器輸出0～10 V信號對應加熱器供電功率0～110 V交流),。經(jīng)運算放大后傳送至相位控制器TDA2086(IC3)的偏差輸入端(10引腳),。
2 TDA2806簡介
TDA2086型相位控制集成器通常用于阻性或感性交流供電負載控制電路。該器件特點如下：直接從交流電路或直流電路供電：提供-5 V輔助供電電源,；功耗低,，普通的金屬膜電阻即可滿足使用要求；具有斜坡發(fā)生器,，通過相位角控制,，實現(xiàn)電機等負載速度控制；具有雙向可控硅負觸發(fā)脈沖功能,，提供電流大于100 mA,，抗干擾性強；電壓,、相位角同步功能,。圖3為TDA2086相位控制器的內(nèi)部工作結(jié)構(gòu)框圖。
D86干點分析儀通過使用TDA2086器件內(nèi)的斜坡發(fā)生器,、雙向可控硅負觸發(fā)脈沖信號功能,、電壓、相位角同步功能,，實現(xiàn)對D86干點分析儀上的加熱器的溫度控制,。TDA2086相位控制集成器在加熱器溫度控制中應用是其擴展應用。在溫度控制電路圖中,，IC2,、IC3、雙向可控硅TRIACl,、加熱器等器件組成溫度控制系統(tǒng),，如圖4所示,。
3 溫度控制系統(tǒng)分析
圖4所示的溫度控制電路為反饋電路。加熱器線圈電壓UA反饋輸入至乘法器IC2-AD633,，IC2輸出W端(7引腳)為加熱器供電的平方信號,，此信號正比于加熱器的功率：
式中，K為常數(shù),。
AD633 IC2輸出W端(7引腳)經(jīng)ICl／B濾波緩沖后,，傳送至IC3的13引腳(偏差放大器輸入端)。設定液位信號VIN(0～10 V)經(jīng)ICl／A緩沖放大,，傳送至IC3的10引腳,。IC3的10、13引腳分別為TDA2086相位控制器的偏差放大端,。實際測得的加熱器功率信號與設定液位信號在IC3內(nèi)放大比較,，產(chǎn)生偏差信號。觸發(fā)脈沖電路(由斜坡發(fā)生器,、零電壓檢測,、脈沖計數(shù)器、電流同步電路,、脈沖放大等電路組成)按照偏差信號的大小改變充電速率及達到閾值電平的時間,，從而達到自動調(diào)整相位角。通過調(diào)整相位角,，繼而控制BTl39-500型雙向可控硅TRAICl的導通角,，控制加熱器功率。
在分析儀初始啟動階段,，超聲波液位傳感器的所測得的液位信號遠高于設定的液位值,。此時，加熱器處于最高供電狀態(tài),，導致樣品快速汽化,，隨著樣品蒸發(fā)，靜力槽的液位逐漸下降,。當靜力槽的液位低于設定值時,，由雙向可控硅TRAICl控制的加熱器供電逐漸降低，樣品蒸發(fā)量也隨之減少,，靜力槽的液位逐漸上升,。最終液位穩(wěn)定在設定位置。同時K型熱電偶輸出所測得的溫度信號,。
圖5為TDA2086觸發(fā)脈沖相位角為60°時的加熱器供電情況,，其導通角為120°。圖6為TDA2086觸發(fā)脈沖相位角為100°時,，加熱器供電情況,，其導通角為80°,。
隨著觸發(fā)脈沖相位角變化，加熱器供電功率也隨之變化,，繼而控制殘留液杯液位,，樣品進入量與排出量平衡時蒸發(fā)器內(nèi)殘留液杯內(nèi)所對應的溫度值，即為該回收百分率的沸點溫度或干點,。雙向可控硅TRAICl的觸發(fā)脈沖是負值,，這樣可防止供電電壓的干擾及誤觸發(fā)信號(觸發(fā)信號為50μs，大于100 mA的負脈沖),。VRl,、VR2為運算放大器LM324的微調(diào)電位器。將示波器正極接入圖4中的D點,，示波器地極接0 V。當輸入信號VIN=10 V時(加熱器功率100％),，調(diào)整VRl使相位控制波形減至最小,，如圖7所示。輸入信號為VIN=0 V時(加熱器功率O％),，示波器應顯示完整波形,，調(diào)整VR2使相位控制波形過零位的畸變減至最小，如圖8所示,。由該溫度控制電路所構(gòu)成的干點分析儀測量精度高,，液位控制精度高于1．0％，液位變化大于±0_35 mm,。
4 結(jié)束語
由TDA2086相位控制集成器構(gòu)成的溫度控制電路是D86型干點分析儀的核心,，該干點分析儀廣泛應用于化工領(lǐng)域，已成功應用于某石化千萬噸／年煉油工程的常減壓蒸餾裝置,、臘油加氫精制裝置,、石腦油加氫裝置中。經(jīng)實踐證明：該干點分析儀運行平穩(wěn),，滿足工藝設計要求,，響應時間為3 min。