黑化集團(tuán)（股份）有限公司（原黑龍江化工總廠）始建于1958年，是以煤為原料的中國(guó)大型Ⅰ綜合性煤化工企業(yè),。公司地處黑龍江省齊齊哈爾市富拉爾基區(qū)嫩江之畔,，占地面積88.2萬(wàn)平方米，建筑面積10.3萬(wàn)平方米,。1998年,，黑化集團(tuán)公司以?xún)?yōu)良資產(chǎn)出資組建黑化股份有限公司，同年9月22日黑化股份公司10000萬(wàn)股股票,，在上海證券交易所網(wǎng)上發(fā)行,，11月4日，黑化股份公司股票在上海證券交易所上市,。 2004年公司實(shí)現(xiàn)銷(xiāo)售收入13.7億元,，出口創(chuàng)匯1700萬(wàn)美元，是齊市地區(qū)出口創(chuàng)匯第一大戶(hù),，利稅1.1億元,，銀行信用等級(jí)為A級(jí)，2005年在首屆對(duì)中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展貢獻(xiàn)突出企業(yè)1000強(qiáng)排行榜上位列828位,。
化工企業(yè)一向是高污染源之一,，因?yàn)楹诨饕a(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(guó)外一個(gè)企業(yè)通過(guò)拍賣(mài)方式購(gòu)得減排配額，對(duì)黑化股份的生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行改造,。此項(xiàng)目已經(jīng)經(jīng)過(guò)聯(lián)合國(guó)立項(xiàng),，現(xiàn)已經(jīng)進(jìn)入實(shí)施階段。聯(lián)合國(guó)要求對(duì)改造前后的污染物進(jìn)行在線(xiàn)實(shí)時(shí)定量檢測(cè),，以確保改造能達(dá)到預(yù)期的效果,。其中一個(gè)重要指標(biāo)就是實(shí)時(shí)在線(xiàn)檢測(cè)純硝酸的產(chǎn)量。
因?yàn)楣I(yè)硝酸中濃度不固定,，而且對(duì)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(xiàn)在市面上并沒(méi)有一種儀器能在線(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)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(jì)能在線(xiàn)檢測(cè)其體積流量，質(zhì)量流量,、溫度,、壓力以及累計(jì)流量。但是工業(yè)硝酸溶液中還含有大量的水,，所以它累計(jì)的只是溶液的累計(jì)量,，而不是100％純硝酸的量。而且因?yàn)槠涿芏群蜐舛炔皇且粋€(gè)恒定的值,，其數(shù)據(jù)是一個(gè)實(shí)時(shí)變化的數(shù)值,，所以采用質(zhì)量流量*濃度并進(jìn)行累計(jì)得到結(jié)果并不是其累計(jì)質(zhì)量。
根據(jù)用戶(hù)的需求和現(xiàn)有的檢測(cè)手段,，我們認(rèn)為通過(guò)紫金橋軟件可以實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)純硝酸的產(chǎn)量,。其原理如下：
首先用質(zhì)量流量計(jì)檢測(cè)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(zhuǎn)換計(jì)算，其具體公式是：
首先對(duì)檢測(cè)的密度通過(guò)溫度補(bǔ)償,，把硝酸密度轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換成濃度，用檢測(cè)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(jì)點(diǎn)功能，對(duì)瞬時(shí)流量進(jìn)行累計(jì),，得到的就是純硝酸的累計(jì)量,。
首先我們看一下溫度對(duì)密度的影響關(guān)系：
密度對(duì)溫度的補(bǔ)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(duì)硝酸的密度的影響是線(xiàn)性關(guān)系，所以其密度的補(bǔ)償公式是：補(bǔ)償密度 = 測(cè)量密度 +0.001825*(溫度-20);補(bǔ)償系數(shù)計(jì)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(qū)間范圍內(nèi)成線(xiàn)性關(guān)系，如果在上表范圍之內(nèi)沒(méi)有的密度值,，取最近的兩點(diǎn)做為線(xiàn)性化計(jì)算的端點(diǎn)。如：
測(cè)量密度為1.256,，對(duì)應(yīng)的上表沒(méi)有數(shù)據(jù),，最近的數(shù)據(jù)是1.253和1.259，相對(duì)應(yīng)的濃度是41%和42%,，按照線(xiàn)性化公式計(jì)算,，濃度應(yīng)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(shù)據(jù)來(lái)源：化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)無(wú)機(jī)卷。青島化工學(xué)院全國(guó)圖算學(xué)培訓(xùn)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(duì)密度的影響轉(zhuǎn)換采用的是溫度對(duì)無(wú)水硝酸影響,，如果不是無(wú)水硝酸,，其轉(zhuǎn)換公司可能存在不一致的地方，因?yàn)槲匆?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)圖觀察得出，存在一定誤差,。
2,，溫度和濃度的轉(zhuǎn)換是通過(guò)分段線(xiàn)性化轉(zhuǎn)換的，雖然我們采用了100段,，但在實(shí)際的應(yīng)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(rèn)為,，本系統(tǒng)存在一定的理論誤差，需要經(jīng)過(guò)實(shí)際檢驗(yàn)才能看是否測(cè)量準(zhǔn)確,。
我們把系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)試運(yùn)行一段時(shí)間后,，通過(guò)觀察我們得出和工藝的理論計(jì)算相比較，用紫金橋軟件測(cè)試出來(lái)的累計(jì)量和通過(guò)工藝計(jì)算的理論量基本相等,，因此,，該系統(tǒng)的理論誤差和測(cè)量誤差都是在可接受的范圍內(nèi)。
此項(xiàng)目已經(jīng)在現(xiàn)場(chǎng)正式投入運(yùn)行,，并且得到聯(lián)合國(guó)專(zhuān)家的認(rèn)可,。該項(xiàng)目主要用到了紫金橋的分段線(xiàn)性化和流量累計(jì)特殊功能來(lái)計(jì)算純硝酸累計(jì)量。