化工企業(yè)一向是高污染源之一，因為黑化主要產(chǎn)品是硝酸氨等產(chǎn)品，原來(lái)在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的氮的氧化物會(huì )極大的污染周邊環(huán)境。2008年，國外一個(gè)企業(yè)通過(guò)拍賣(mài)方式購得減排配額，對黑化股份的生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行改造。此項目已經(jīng)經(jīng)過(guò)聯(lián)合國立項，現已經(jīng)進(jìn)入實(shí)施階段。聯(lián)合國要求對改造前后的污染物進(jìn)行在線(xiàn)實(shí)時(shí)定量檢測，以確保改造能達到預期的效果。其中一個(gè)重要指標就是實(shí)時(shí)在線(xiàn)檢測純硝酸的產(chǎn)量。

    因為工業(yè)硝酸中濃度不固定，而且對于不同濃度的產(chǎn)品有不同的密度，其密度和濃度的關(guān)系不是線(xiàn)性關(guān)系，而且還隨溫度的變化而變化。因此現在市面上并沒(méi)有一種儀器能在線(xiàn)實(shí)時(shí)檢測硝酸溶液中的純硝酸的產(chǎn)量。

    我們也知道，通過(guò)質(zhì)量流量計能在線(xiàn)檢測其體積流量，質(zhì)量流量、溫度、壓力以及累計流量。但是工業(yè)硝酸溶液中還含有大量的水，所以它累計的只是溶液的累計量，而不是100％純硝酸的量。而且因為其密度和濃度不是一個(gè)恒定的值，其數據是一個(gè)實(shí)時(shí)變化的數值，所以采用質(zhì)量流量*濃度并進(jìn)行累計得到結果并不是其累計質(zhì)量。

    根據用戶(hù)的需求和現有的檢測手段，我們認為通過(guò)紫金橋軟件可以實(shí)現在線(xiàn)實(shí)時(shí)檢測純硝酸的產(chǎn)量。其原理如下：

    首先用質(zhì)量流量計檢測硝酸的密度，質(zhì)量流量、溫度，然后利用上述物理量進(jìn)行轉換計算，其具體公式是：

    首先對檢測的密度通過(guò)溫度補償，把硝酸密度轉換成20攝氏度條件下的密度，然后通過(guò)分段線(xiàn)性化把密度轉換成濃度，用檢測的質(zhì)量流量×濃度，得到就是純硝酸的瞬時(shí)流量。然后利用紫金橋的累計點(diǎn)功能，對瞬時(shí)流量進(jìn)行累計，得到的就是純硝酸的累計量。

    首先我們看一下溫度對密度的影響關(guān)系：

    密度對溫度的補償：取60度的密度為1.44（估算），20度的密度為1.513（查表），從上圖可以看出，溫度對硝酸的密度的影響是線(xiàn)性關(guān)系，所以其密度的補償公式是：補償密度 = 測量密度 +0.001825*(溫度-20);補償系數計算方式是：(1.44 - 1.513)/(60-20) = -0.001825

    通過(guò)密度查表?yè)Q算得到濃度，經(jīng)過(guò)分析得知，濃度和密度在小區間范圍內成線(xiàn)性關(guān)系，如果在上表范圍之內沒(méi)有的密度值，取最近的兩點(diǎn)做為線(xiàn)性化計算的端點(diǎn)。如：

    測量密度為1.256，對應的上表沒(méi)有數據，最近的數據是1.253和1.259，相對應的濃度是41%和42%，按照線(xiàn)性化公式計算，濃度應該是：(0.42-0.41)*(1.256-1.253)/(1.259-1.253)+ 0.41 = 0.415

    下圖是采用紫金橋軟件的分段線(xiàn)性化表：

    注：以上數據來(lái)源：化學(xué)化工物性數據手冊無(wú)機卷。青島化工學(xué)院全國圖算學(xué)培訓中心組織編寫(xiě)劉光啟馬連湘劉杰主編?；瘜W(xué)工業(yè)出版社。2002年4月第1版

    誤差分析：本算法本身存在誤差：

　　1，溫度對密度的影響轉換采用的是溫度對無(wú)水硝酸影響，如果不是無(wú)水硝酸，其轉換公司可能存在不一致的地方，因為未見(jiàn)相關(guān)資料，所以不知道其誤差影響有多大，60攝氏度的無(wú)水硝酸密度是通過(guò)圖觀(guān)察得出，存在一定誤差。

　　2，溫度和濃度的轉換是通過(guò)分段線(xiàn)性化轉換的，雖然我們采用了100段，但在實(shí)際的應用中，和實(shí)際的值還會(huì )存在一定的誤差。

    綜合以上，我們認為，本系統存在一定的理論誤差，需要經(jīng)過(guò)實(shí)際檢驗才能看是否測量準確。

　　我們把系統在現場(chǎng)試運行一段時(shí)間后，通過(guò)觀(guān)察我們得出和工藝的理論計算相比較，用紫金橋軟件測試出來(lái)的累計量和通過(guò)工藝計算的理論量基本相等，因此，該系統的理論誤差和測量誤差都是在可接受的范圍內。

    此項目已經(jīng)在現場(chǎng)正式投入運行，并且得到聯(lián)合國專(zhuān)家的認可。該項目主要用到了紫金橋的分段線(xiàn)性化和流量累計特殊功能來(lái)計算純硝酸累計量。