圖1Schoeller公司生產(chǎn)廠中次氯酸鈉灌裝管道上安裝的非接觸卡裝式超聲波液體介質(zhì)識(shí)別檢測(cè)儀
操作人員就算再仔細(xì)也有可能用錯(cuò)化學(xué)藥品，從而造成事故。尤其是在使用次氯酸鈉時(shí)，次氯酸鈉與酸反應(yīng)非常容易發(fā)生危險(xiǎn)事故。Clamp-On超聲波連續(xù)檢測(cè)系統(tǒng)的非接觸式檢測(cè)為化工企業(yè)的安全生產(chǎn)提供了理想的保護(hù)措施。
2012年1月在布呂爾市發(fā)生了嚴(yán)重的化工事故，這一事故再次告訴人們：就算是簡(jiǎn)單而且易于檢查的生產(chǎn)操作，例如往儲(chǔ)罐中添加液體原材料，也會(huì)隱藏著很多事故隱患。在這些操作中會(huì)因用錯(cuò)了化工原材料而帶來(lái)非常嚴(yán)重，甚至致命的后果。因此，化工生產(chǎn)領(lǐng)域中負(fù)責(zé)安全生產(chǎn)的專業(yè)機(jī)構(gòu)長(zhǎng)期與工業(yè)領(lǐng)域中的檢測(cè)技術(shù)專家一起合作，告誡人們?nèi)绾伪苊膺@類化工原材料使用時(shí)的錯(cuò)誤。
在布呂爾市，操作人員由于誤操作把次氯酸鈉與鹽酸混合在一起，兩者反應(yīng)釋放出有毒的氯氣。結(jié)果造成39人受傷，其中7人重傷。2007年在法蘭克福發(fā)生的類似事故造成一名職工身亡，從那以后有害材料委員會(huì)(AGS)制定了次氯酸鈉安全生產(chǎn)操作方案(TRGS500的附件4)。在方案提出的眾多要求中包括利用檢測(cè)設(shè)備對(duì)灌裝過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，例如利用酸堿度(pH)檢測(cè)傳感器或者溫度計(jì)進(jìn)行監(jiān)控。而奧地利Vorarlberg州的企業(yè)利用非接觸式的超聲波連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)次氯酸鈉的進(jìn)行檢測(cè)和監(jiān)控。
主動(dòng)式的安全保護(hù)裝置
次氯酸鈉是一種應(yīng)用非常廣泛的化學(xué)產(chǎn)品，除了應(yīng)用于化工領(lǐng)域之外，還常常應(yīng)用在其他的工業(yè)領(lǐng)域中，例如消毒用的消毒液和清潔用的漂白劑。Schoeller公司利用次氯酸鈉對(duì)羊毛進(jìn)行氯化處理。為了避免在洗滌時(shí)羊毛相互糾纏，羊毛纖維的端部需要用氯溶液軟化。這里所用的氯溶液是次氯酸鈉加酸后反應(yīng)生成的次氯酸溶液。
為了防止因供貨時(shí)把不同的化學(xué)品原材料弄混淆而導(dǎo)致嚴(yán)重事故，Schoeller公司灌裝、輸送次氯酸鈉液體的管道使用的是左旋螺紋的連接接頭。在儲(chǔ)罐車與灌裝管道連接之前，要對(duì)儲(chǔ)罐車中的液體進(jìn)行取樣化驗(yàn)，例行入庫(kù)檢驗(yàn)。技術(shù)和生產(chǎn)安全措施都很容易被忽略。因此，他們?cè)贖ard市新建的儲(chǔ)罐設(shè)備中采用了脊柱保護(hù)系統(tǒng)，這一系統(tǒng)可以在發(fā)生事故時(shí)對(duì)人員和環(huán)境進(jìn)行保護(hù)的被動(dòng)式安全防護(hù)措施。除此以外，他們還按照TRGS500附件4的要求采用了主動(dòng)式的安全防護(hù)裝置，使用了次氯酸鈉灌裝監(jiān)控設(shè)備。
圖2不同濃度的次氯酸鈉、硫酸、燒堿、鹽酸、硝酸和水中的超聲波速度。超聲波在不同濃度的次氯酸鈉液體中的傳播速度只與燒堿有部分重疊，完全可以忽略不計(jì)
非接觸式的液體介質(zhì)識(shí)別
Schoeller公司與環(huán)境和食品安全研究所的專家一起研究決定采用超聲波技術(shù)實(shí)現(xiàn)液體介質(zhì)的自動(dòng)識(shí)別。在前期的試驗(yàn)驗(yàn)證中，TRGS500附件4中建議的溫度測(cè)量和酸堿度(pH值)檢測(cè)等方法沒(méi)有很好的工藝兼容性，不是理想的解決方案。例如pH值的檢測(cè)電極在次氯酸鈉溶液中磨損非常嚴(yán)重，產(chǎn)生了高額的維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用。而溫度測(cè)量的可靠性得到不到保障，溫度測(cè)量有時(shí)甚至發(fā)現(xiàn)不了明顯的灌裝錯(cuò)誤。Schoeller公司的實(shí)際使用情況證明，只有Flexim公司研發(fā)生產(chǎn)的超聲波檢測(cè)儀能夠準(zhǔn)確地完成次氯酸鈉灌裝時(shí)的監(jiān)控任務(wù)。
這家柏林的檢測(cè)技術(shù)供應(yīng)商有著20多年非接觸流量檢測(cè)儀器設(shè)備的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。他們研發(fā)生產(chǎn)的Fluxus便攜式超聲波流量計(jì)所能完成的檢測(cè)任務(wù)不僅僅包括流量檢測(cè)，超聲波檢測(cè)儀能夠根據(jù)順著液體介質(zhì)流向與逆著液體介質(zhì)流向檢測(cè)到的超聲波信號(hào)的時(shí)間差還能測(cè)定液體介質(zhì)的體積流量。同時(shí)它的檢測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器還能采集卡裝在管道上的兩個(gè)超聲波信號(hào)發(fā)生器的運(yùn)行時(shí)間數(shù)據(jù)。通過(guò)這些超聲波信號(hào)運(yùn)行時(shí)間數(shù)據(jù)和卡裝處管道的幾何尺寸，能夠準(zhǔn)確地測(cè)定介質(zhì)中超聲波信號(hào)的傳播速度。這一速度是能夠代表管道中被測(cè)介質(zhì)溫度、濃度的特征數(shù)據(jù)?？煽繀^(qū)分次氯酸鈉溶液與可能混淆液體介質(zhì)的超聲波速度測(cè)定方法的可行性已經(jīng)得到了專家們的證實(shí)。
無(wú)磨損實(shí)現(xiàn)了免維護(hù)
只有當(dāng)超聲波介質(zhì)識(shí)別系統(tǒng)的檢測(cè)到的信號(hào)處于理論值允許的范圍內(nèi)時(shí)，才會(huì)發(fā)出聲學(xué)信號(hào)，才允許開(kāi)啟灌裝閥。當(dāng)停電時(shí)，灌裝閥自行關(guān)閉(安全自保)。由于Fluxus便攜式超聲波流量計(jì)采用的是卡裝技術(shù)，因此可以方便的安裝在灌裝管道的外部，不會(huì)因管道內(nèi)部液體介質(zhì)的流動(dòng)而磨損，可以實(shí)現(xiàn)免維修。
相距不到10km的Collini公司也在自己新的儲(chǔ)罐設(shè)備中采用了非常類似的灌裝安全保護(hù)措施。在過(guò)去的10年里，這家企業(yè)在環(huán)境保護(hù)技術(shù)、安全保護(hù)技術(shù)方面的投資已高達(dá)2000萬(wàn)歐元，Collini公司的污水清潔設(shè)備在世界都是技術(shù)的產(chǎn)品。
Collini公司利用次氯酸鈉清潔電鍍生產(chǎn)的污水。當(dāng)重新灌裝次氯酸鈉灌裝時(shí)，Collini公司的工程技術(shù)人員也在尋找主動(dòng)式的灌裝安全保護(hù)解決方案，他們同樣選擇了Flexim公司。在他們新建的儲(chǔ)罐設(shè)備中使用的是PioxS型超聲波過(guò)程分析儀及流量計(jì)。這一儀器同樣也是以超聲波在不同液體介質(zhì)中的傳播速度和傳播時(shí)間為基礎(chǔ)的檢測(cè)儀器。只有當(dāng)檢測(cè)到的超聲波傳播速度在允許的理論范圍之內(nèi)(1790~1890m/s)，才允許接通灌裝管道。超聲波在酸性介質(zhì)中的傳播速度明顯低于這一范圍，因此可以迅速地分析故障根源，有效地防止危險(xiǎn)事故的發(fā)生。
Flexim公司的負(fù)責(zé)人ChristianHalper先生對(duì)這些先采用他們技術(shù)企業(yè)表示感謝，并堅(jiān)信會(huì)有更多的企業(yè)會(huì)采用他們的技術(shù)。他又在不久前剛剛完成了兩個(gè)防止化學(xué)品錯(cuò)灌的安全防護(hù)項(xiàng)目。ChristianHalper先生認(rèn)為：這一檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用潛力非常巨大。
