2023学年完整公开课版化学仪表

化学仪表培训当前主流电厂化学分析仪表化学仪表一般结构水样处理单元限压稳压限流稳流（溢流多余）过滤多路切换传感器单元分电极式和光学式两大类电极式有玻璃电极、及金属电极及其它特殊电极等，属于玻璃电极的有pH表、钠表、（少数进口）联氨表，属于金属电极的有导电度类，而溶解氧表及感应式浓度计属于特殊电极。光学式类表主要有硅表、磷表、（国产）联氨表等一般电极式表类属于连续读数，而光学式类表为间断读数玻璃电极玻璃测量电极有选择性敏感电极及参比电极组成，现在一般把两者（或再增加一温度探头）做在一起组成一个复合电极，性能相对稳定。每一玻璃电极系统都有自己的等电势点（此点时电极系统输出为0），与仪表电气零点对应，不能乱用。现在使用的玻璃电极系统等电势点一般都有个默认值，所以有一定的通用性。参比电极需要定期或连续注入参比液。导电度探头一般为金属材料，如钛、不锈钢等。每个探头都有自己的电极常数（由电极尺寸决定），请根据被测溶液实际导电度的大小选择合适电极常数的探头（并将此电极常数输入仪表），以使信号大小合适，减少干扰及误差。探头内部一般都集成了温度探头。溶解氧探头电解液中溶解氧产生的极限扩散电流成线性关系。实际测量时，为了使测量值不受水的电导率、pH值和水中杂质的影响，在电极外面覆盖了一层透氧膜，它将电解池中的电极、电解液与被测水样隔离开，被测水祥在流通室流过时与膜的外表面接触，水中溶解氧透过薄膜进人电解液，在阴极上发生电极反应，透过膜的氧量与水中溶解氧浓度成正比，因而传感器的极限扩散电流与水中溶解氧浓度成正比，测量出此电流就能测得水中溶解氧浓度。根据覆膜式极谱分析原理，传感器制成一个特殊的电解池（内装电解液），当电解池的外加电压为一给定值时，电解液中的电解电流具有极限扩散电流的特征（电流的大小与电解池的工作电压无关）感应探头用于浓度计，探头内部由初级和次级线圈通过永磁偶合，如图。将传感器浸入采样液体中，给主线圈C1通人交流电流，则在C1中产生相应的交变磁通。根据电磁感应原理。此交变磁通使溶液中产生感应电流i，形成一个交叉于T1、T2的电流环,此电流环的电流值与溶液电导率成正比，同时，此电流环又使T2中生成交变磁通，从而使与溶液电流i成比率的电压Uf在副线圈C2形成，因此溶液的电导率可通过测量电压Uf而得到。光学式检测器典型结构如下图，光源1发出强度为P0的定波长（波长由被测项目决定）光，经过反应皿内已按规定显色的溶液按比例的吸收，变为强度为P1的光，此光可以让光电池3产生相应的电压U。电压U与被测项目有对数关系，可通过朗伯－比尔定率运算得出。光源1发出的为参比光路，作为计算基准用。此类光学式仪表的准确度与零点及量程有极大的关系，必须经常进行两点校准。前置信号处理单元给电极提供相应的电源，如氧电极需极化电压、导电度探头需交流电压等。提供与电极内阻相匹配的输入阻抗，以降低电极信号的传输损失。将从传感器部分得到的电信号提供给主板，主板经过改正规定的处理后可得到被测项目的数值。主板如果说传感器相当于人的感觉器官的话，那么主板就相当于人的大脑，它负责处理整块仪表的所有事情。与计算机的主板类似，仪表主板也必须有CPU，用来执行各种预先编好的程序并接收指令来完成相应的操作。主板还有存储区域以存放预先编好的程序及相关设定值、校验值等。主板上主要有以下几个功能部分：显示部分、键盘接口部分、输出部分、通讯部分。显示部分从传感器来的与被测项目有严格关系的电信号被主板运算后产生直观的数值通过显示接口显示在屏幕上。显示接口还处理所有必要信息的显示，如报警、提示甚至历史趋势等。现在常用的显示屏幕为单色或灰度LED片，极少数高档仪表甚至会采用彩色LCD。键盘接口部分键盘接口部分否则接收用户通过仪表键盘给仪表提供的信息或指令等。一般来说，当前主流仪表所有必须由外界给予的人为信息指令等都必须通过仪表键盘输入（有些可以通过通讯方式远程给定）。限于仪表键盘键子数量一般极有限，所以需要多个键子同时配合或按顺序配合来实现某些功能。输出部分模拟量输出，用于被测项目数值的远传，模拟量输出的范围及类型一般可以选择（有些仪表如钠表甚至可以选择是线性还是对数输出），典型的如4～20mA对应量程中指定的两个数值。数字量输出，一般用于报警信号的远传，不过现在较少用到此功能，一般将模拟量输出读入后在后续系统内再作比较以形成更灵活的报警方式。通讯部分当前仪表一般都有较强的通讯功能。通讯协议多样，但现阶段用得最多的仍然是RS485方式，这种方式有通讯距离远（在9600Kbps下可达1200米）、抗干扰能力强、通讯介质便宜（普通双绞线即可）、通讯格式自由等特点；有部分仪表也使用RS232方式，这种方式通讯距离一般只有几米；另外有些仪表开始使用更先进的通讯方式，比如ProfiBus、ModBus甚至是工业以太网等。通讯功能逐渐强大，原来一般仅通过通讯来单向读取仪表的某些数值，现在可以进行某些设置甚至可以通过通讯实现所有的键盘功能。化学仪表中电极的维护与处理目前由于电子工业水平的提高，仪表出现电气方面的故障不多，但是在电子元器件出现故障时，电厂化学在线仪表维护人员进行处理却很困难，大部分需要返回厂家修理。要搞好化学仪表工作对于电厂化学在线仪表维护人员来说，只要对仪表测量流路清楚、工作原理清楚、电极故障判断以及加强日常维护工作一般都能取得较好的效果。电导率仪表电极维护电导池应定期进行清洗，可用50％的温热洗涤剂和一只尼龙刷子刷洗，再用除盐水冲洗干净。若电导池内部有粘着力较强的沉积物时，用20g/L浓度的稀盐酸溶液清洗，再用除盐水彻底冲洗干净。必须特别注意仪表应有良好的接地线，并按制造厂要求进行接线，否则会影响仪表的正常工作。电导池应根据水质情况．每3—12个月定期清洗、校验一次(也可随主机大、小修日程安排)，其操作步骤如下：a将电极小心地从不锈钢流通他外套中逆时针旋出。b检查内外电极有无异物。c将电极的不锈钢部分浸泡于浓度为10g/L的稀盐酸溶液中1h左右，取出后用除盐水淋洗(注意：不可使电极的引出线部分接触稀酸溶液或受潮，否则会损坏电极)。d将电极放入不锈钢外套中旋紧，接入除盐水冲洗干净。e按上述方法进行流动对比法校验电极常数，校验后的常数若有变化，可通过设置按钮进行调整。pH计电极的维护测量电极的敏感膜(即球泡)应清洁无污垢，内充液中应元气泡。若电极敏感膜污染，则可在0.1mol/L稀盐酸溶液中泡洗，取出用除盐水冲洗干净，然后浸入除盐水中活化待用。新电极应浸泡在除盐水中活化24h后方可使用。参比电极内充液应无气泡，渗透性能良好(可用干净滤纸轻轻按一下电极陶瓷孔，滤纸稍有潮湿为佳)。目前使用固体参比电极较多，则应检查其完整无裂纹、干净无污垢.发送器外壳和高阻转换器之间应有良好的接地线相连接，接地线不能兼作它用，否则会给参比电极回路带来干扰电流，影响表计正常测量。发送器接线盒和盒内高绝缘接线板要保持清洁干燥，用低电压高阻绝缘计测试(测试时要解列信号接线)。pH表通常采用二点法进行定位，若在定位过程中发现两点定位偏差太大，应检查测量电极是否污染?参比电极有何问题?输人阻抗是否下降等问题，不要急于调节斜率.电极的使用寿命一般为一年，购置的新电极的存放也不宜过长。钠表电极的维护由于钠电极的待性，对测量干扰的因素较多，这些干扰因素会结测量带来较大偏差，甚至影响仪表正常运行。因此在仪表定位和投运前应采取措施消除这些干扰因素。离子干扰问题钠电极对氢离子的响应也很敏感，因此氢离于是主要的干扰离子。一般采用提高被测溶液PH值，即将被测溶液进行碱化，使其PH值＞10。目前应用较广的碱化方法是碱化试剂的气化混合法和使用硅橡胶管的气透加碱法两种，使用碱性试剂有二异丙胺、乙胺、二甲胺及分析纯氨水等。在测量流程中，参比电极应装在钠电极之后，这样就可避免干扰。污染问题造成污染有两个因素：

a标准溶液的污染，主要是用普通钠玻璃器皿存放标准液。或存放标准液的塑料容器不清洁、不密封。因为玻璃中含钠，存放标准溶液的玻璃瓶中的部分钠离子会溶解于标准液中而造成偏差.不清洁或不密封的塑料容器会给标准溶液带来交叉污染或产生空气对标准溶液的污染.因此必须用清洁的、用高纯水冲洗干净的、密封良好的塑料容器存放标准液。

b被测溶液对电极的污染：这是常见的污染问题，被测溶液经碱化后，溶液中的铁离子转化为氢氧化铁沉淀吸附于测量电极的敏感膜表面和电极杯中，形成一层褐红色的铁垢，使电极响应速度降低甚至无法响应。另外被测溶液中的一些其他杂质或油污也使测量电极的敏感膜受到污染，这种情况在机组启动时尤为突出。解决的方法是加装除铁过滤器。外壳用不锈钢加工，上盖用有机玻璃，便于观察过滤器污染情况，以便于及时清洗。过滤材料采用对氢氧化铁沉淀吸附较强，以便于及时清洗。过滤材料采用对氢氧化铁沉淀吸附较强，又便于清洗的玻璃纤维。为避免玻璃纤维堵塞出口管接头，过滤器的出水口应加装涤纶网垫。玻璃纤维使用前或使用中的清洗处理可用100—200ug/L的稀盐酸溶液浸泡，再用除盐水冲洗至中性后方能继续使用。除铁过滤器如能安装在碱化装置之后，效果最佳，如果由于测量系统条件限制，不能安装在碱化装置之后，效果会差些，但对电极仍有一定的防污染作用。被测溶液温度低于20℃时，电极的响应速度迟缓。因此被测溶液温度一般控制在20～40℃比较合适，若能控制在30℃则最佳。钠电极的清洗周期可视被测水祥情况而定，水质电导率＜0.2us/cm时，4～6个月清洗一次，水质电导率＞0.2us/cm时，l～3个月清洗一次。钠电极的清洗操作步骤如下：a)关闭仪表电源开关，小心拆下钠电极。b)戴好防护手套和服镜，开启随仪表带来的电极清洗液(0．1M氢氟酸)瓶盖，将钠电极头部浸人清洗液中10s～30s(时间不宜过长，否则清洗液会腐蚀钠电极的敏感玻璃膜)。c)取出钠电极及时用除盐水冲洗二次后装复，开启仪表电源开关，进行两点