光電比色類儀表教程課件

1056系列光電比色類在線儀表培訓(xùn)材料1火電廠300MW及以上機(jī)組系統(tǒng)流程圖過熱蒸汽DD,Na,SIO2發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)冷卻水DD,PH凝結(jié)器凝結(jié)水DD,O2,Na凝泵旁路精處理除氧器O2除氧器給水DD,PH,N2H2爐水DD,PH,PO4,SIO2鍋爐煙囪再熱蒸汽DD飽和蒸汽DD汽輪機(jī)2第一章、儀表類型第二章、儀表結(jié)構(gòu)第三章、儀表工作原理第四章、儀表介紹第五章、儀表使用第六章、儀表電路第七章、我公司儀表在電廠中應(yīng)用第八章、儀表常見故障及排除

簡(jiǎn)介3第二章、儀表結(jié)構(gòu)

儀器由電氣系統(tǒng)和流路系統(tǒng)組成。電氣系統(tǒng)位于箱體的上部，下部為流路系統(tǒng)。一、電氣系統(tǒng)電氣系統(tǒng)包括：電源板、主板+液晶顯示器、信號(hào)板、電流輸出板、控制板、繼電器板主板、按鍵面板。二、流路流路系統(tǒng)包括：溢流杯、標(biāo)液杯、計(jì)量混合杯、光度計(jì)組件、排污電磁閥、精密計(jì)量泵。5硅、磷、聯(lián)氨儀表外觀基本相同，硅表流路系統(tǒng)如下圖：6QJJJJ123456789101112131415151516171、硫酸試劑2、鉬酸銨試劑3、酒石酸試劑4、還原劑5、精密計(jì)量泵6、攪拌泵7、標(biāo)液瓶8、校準(zhǔn)閥9、定容杯10、計(jì)量閥11、反應(yīng)杯12、混合閥13、光度計(jì)14、排污閥15、排放16、測(cè)量水樣17、溢流杯硅表流路系統(tǒng)圖7第三章、儀表工作原理該系列分析儀表屬于光學(xué)式分析儀器一、光學(xué)分析法的基本知識(shí)比爾-朗伯定律有關(guān)術(shù)語比耳定律的兩種常見應(yīng)用方法影響分析精密度的因素9光電比色原理——朗伯-比爾（Lambert-Beer）定律測(cè)定硅酸根含量的化學(xué)反應(yīng)基理：在pH值為1.1～1.3的條件下，水中的溶硅與鉬酸銨生成黃色硅鉬絡(luò)合物，用還原劑把硅鉬絡(luò)合物還原成硅鉬藍(lán)，根據(jù)硅鉬藍(lán)的最大吸收波長(zhǎng)，通過光電比色法測(cè)量硅酸根的含量。

理論依據(jù)10光學(xué)分析法：基于被測(cè)成分的某些光學(xué)特性（如吸收光波、發(fā)射光波、反射光波、散射光波等），采用適當(dāng)?shù)难b置，對(duì)被測(cè)成分進(jìn)行定性或定量分析的法。光學(xué)分析特點(diǎn)法：光學(xué)分析法具有準(zhǔn)確、快速、靈敏、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，特別適于微量和痕量分析。光學(xué)式分析儀器種類之多和分析對(duì)象之廣，在分析儀器中都居首位，在種類和數(shù)量上它約占分析儀器的30%-40%。這類儀器不僅廣泛地用在電廠化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的化學(xué)分析中，而且越來越多地用于生產(chǎn)流程的在線監(jiān)督。光學(xué)分析法分類：光學(xué)分析法按作用原理不同，可分為比色法、分光光度法、光譜分析法、濁度分析法等等，每種方法又均可采用多種型號(hào)的儀器。112、有關(guān)術(shù)語1）透光率T一束光通過溶液后的透射光強(qiáng)IT與入射光強(qiáng)I0的比值叫做透光率或透光度，即:

式中:a=2.303K。2）吸光度A吸光度用下式定義：

吸光度也常稱為消光度火光密度。3）光程長(zhǎng)L光束通過溶液的厚度叫光程長(zhǎng)，單位符號(hào)cm。4）吸光系數(shù)K不同吸光物質(zhì)有不同的吸光系數(shù)，而且K還隨所用的波長(zhǎng)不同而異，任何物都有最大吸收波長(zhǎng)。當(dāng)某一特定波長(zhǎng)的光透過某特定的顏色時(shí)，K為一常量。吸光系數(shù)K的量綱取決于光程長(zhǎng)L和溶液濃度c所采用的量綱。133、比耳定律的兩種常見應(yīng)用方法1）等厚度法液層厚度相同時(shí)，吸光度與吸光物質(zhì)的濃度成正比。例如：在標(biāo)準(zhǔn)溶液中A1=KL1c1在試樣溶液中A2=KL2c2當(dāng)L1=L2時(shí)本公司儀表也是用此原理設(shè)計(jì)。其具體定義為：根據(jù)朗伯－比耳定律：當(dāng)一束單色平行光通過有色的溶液時(shí)，一部分光能被溶液吸收，若液層厚度不變，光能被吸收的程度（消光Ｅ）與溶液中有色物質(zhì)的濃度成正比。其數(shù)學(xué)表達(dá)式：

式中：I0—-----入射光強(qiáng)度I—-----透過光強(qiáng)度C—-----有色物質(zhì)濃度L—-----有色溶液厚度K—-----吸光系數(shù)（與溶液性質(zhì)和入射光波長(zhǎng)有關(guān)）142）示差法

對(duì)于高含量的測(cè)定，若以試劑空白作參比溶液，即使沒有偏離比耳定律的現(xiàn)象，所測(cè)的吸光度值也常超出準(zhǔn)確測(cè)量的讀數(shù)范圍，因而引進(jìn)誤差，而示差法可克服這一缺點(diǎn)。示差法是采用一個(gè)與試樣濃度接近的已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，來代替空白溶液作參比溶液的一種比色測(cè)定法。其測(cè)定原理如下。設(shè)c1和c2分別為標(biāo)準(zhǔn)液和被測(cè)液的濃度，而且c2>c1。根據(jù)比耳定律：A1=KLc1A2=KLc2所以ΔA=KLΔc示差法可以提高高含量溶液吸光光度法測(cè)量的準(zhǔn)確度。152）儀器誤差

a)光源的不穩(wěn)定光源不穩(wěn)定主要由光源的電壓波動(dòng)引起的。為了減少電源電壓的波動(dòng)，儀器中設(shè)有穩(wěn)壓電源。有的儀器設(shè)計(jì)成雙光路系統(tǒng)，以部分地補(bǔ)償光源不穩(wěn)給測(cè)量帶來的影響。b)光的單色性影響在光電比色計(jì)和分光光度計(jì)中，為提高儀器的靈敏度和分析準(zhǔn)確度，都采用被測(cè)物最大吸收的單色光作為光源。光的單色性好,分析精度越高。在光電比色計(jì)中，用濾光片得到單色光，其單色性較分光光度計(jì)中用棱鏡或光柵分成的單色光的單色性差。這樣，在分析中易受其它干擾物的影響，所以分光光度計(jì)的分析準(zhǔn)確度較光電比色計(jì)高。在分光光度計(jì)中，光的單色性還與光路上的狹縫寬度有關(guān)，狹縫越寬，光的單色性越差，但狹縫過窄，光又太弱，不能滿足測(cè)量要求。因此分光光度計(jì)要在滿足光強(qiáng)度的條件下，盡量減小狹縫的寬度。173）光電元件的光電轉(zhuǎn)換特性的影響

在一定條件下，光電元件（光電池、光電管、光電倍增管等）具有一定的光電轉(zhuǎn)換特性，且在一定范圍內(nèi)保持線性關(guān)系。但是由于元件老化或因受強(qiáng)光照射而產(chǎn)生疲勞現(xiàn)象等原因，會(huì)導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)換關(guān)系變化，給測(cè)量造成誤差。因此老化的光電元件應(yīng)及時(shí)更換，使用中應(yīng)防止強(qiáng)光照射光電元件，被強(qiáng)光照射過的光電元件，應(yīng)將其置于暗處，讓其消除疲勞，然后才能重新使用。光電池的光電轉(zhuǎn)換特性還與所帶負(fù)載電阻的大小有關(guān)，當(dāng)負(fù)載超過一定值時(shí)，其線性關(guān)系變差，所以使用中要注意負(fù)載電阻的匹配。4）比色皿的影響同組比色皿的材質(zhì)、厚度、長(zhǎng)度應(yīng)相同，否則也會(huì)給測(cè)量帶來誤差。在使用中不要將不同儀器的比色皿混用。儀器在紫外區(qū)工作時(shí)，要用石英比色皿。制作比色皿的材料要求對(duì)化學(xué)試劑高度穩(wěn)定。18二、光學(xué)儀器的主要部件

2.1光源

2.2比色皿

2.3光電元件19第四章、儀表介紹一、關(guān)鍵技術(shù)獨(dú)特有效的空白校準(zhǔn)功能本底補(bǔ)償技術(shù)使用隔膜精密計(jì)量泵樣水恒溫預(yù)處理，保證低溫水樣的測(cè)量精度。獨(dú)特的工藝結(jié)構(gòu)21二、關(guān)鍵技術(shù)介紹1、空白校準(zhǔn)的作用

任何電路都不可避免地會(huì)產(chǎn)生漂移現(xiàn)象，如果儀表產(chǎn)生了漂移，就會(huì)影響測(cè)量數(shù)值的真實(shí)性，為了消除電路漂移對(duì)測(cè)量值產(chǎn)生的影響，所有比色類儀表均設(shè)置了空白校準(zhǔn)功能。空白校準(zhǔn)的理論依據(jù)是：無論水的硅含量是多還是少，是純水還是普通水，在未加入任何試劑之前其透光度非常好，且十分穩(wěn)定?；谶@一事實(shí)。無論何時(shí)，向儀表倒入空白水時(shí)其所測(cè)量的電壓值理論上應(yīng)該是一樣的，如果不一樣，那就說明是儀表產(chǎn)生了漂移（通常稱為空白漂移）。電壓差越大說明漂移越大。實(shí)際應(yīng)用中，曲線校準(zhǔn)的第一項(xiàng)為空白。測(cè)量時(shí)先測(cè)一下空白，如果兩個(gè)空白值產(chǎn)生差異，則說明漂移的存在，記錄此差值，并按一定的方法計(jì)算出差值的大小，并在顯示測(cè)量數(shù)值時(shí)補(bǔ)償上。則顯示值即為真實(shí)值，不受漂移的影響。22顯色液吸光度-空白樣水吸光度=SiO2顯色液吸光度

空白樣水吸光度顯色液吸光度光源老化光源老化樣品濁度，色度樣品濁度，色度SiO2顯色液光路的機(jī)械位移光路的機(jī)械位移光電池溫漂光電池溫漂電氣部件溫漂電氣部件溫漂23

通過兩種已知標(biāo)準(zhǔn)液的增量標(biāo)定及化學(xué)零點(diǎn)標(biāo)定，實(shí)現(xiàn)未知無硅水中本底硅濃度的精確測(cè)量。有效解決由本底硅濃度帶來的誤差問題。不考慮本底硅，曲線1出現(xiàn)了非線性，而且會(huì)造成測(cè)量值的誤差。25

計(jì)量泵工作原理如下圖：活塞帶到橡膠膜片，活塞受力F后，會(huì)改變空腔內(nèi)的體積，依靠泵入口和出口的單向閥來實(shí)現(xiàn)液體單向流動(dòng)。空腔變大時(shí)，下面的液體被吸入空腔，上面的單向閥截止?？涨蛔冃r(shí)，空腔內(nèi)的液體被頂向上方，下面的單向閥截止。達(dá)到向上泵試劑的目的。3、精密計(jì)量泵26計(jì)量泵的出口結(jié)構(gòu)

29硅酸根監(jiān)測(cè)儀采用計(jì)量泵及空白校準(zhǔn)技術(shù)采用精密計(jì)量泵代替?zhèn)鹘y(tǒng)的蠕動(dòng)泵，實(shí)現(xiàn)水樣與試劑的計(jì)量、采集系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立工作。在加試劑之前，首先將被測(cè)水樣充入比色池，測(cè)量電壓值（吸光度），與初始校準(zhǔn)的空白校準(zhǔn)比較，計(jì)算由各種漂移引起的偏差量，并將其在測(cè)量顯色液的吸光度時(shí)扣除。解決蠕動(dòng)泵的成本高，維護(hù)量大，在備件及試劑消耗量大，多通道測(cè)量交叉污染嚴(yán)重的問題。首次針對(duì)儀表不可避免的漂移問題提出有效的解決方法，提高儀表測(cè)量精度。樣水恒溫功能，保證低溫水樣的測(cè)量精度，以保證測(cè)量的穩(wěn)定性。小結(jié)30二、儀表性能指標(biāo)相同指標(biāo)：示值誤差：±2%FS重復(fù)性：不大于1%穩(wěn)定性：基線漂移：使用空白校準(zhǔn)，檢測(cè)不出化學(xué)漂移：不大于1%讀數(shù)/月（視試劑穩(wěn)定性而異）樣品條件:流量：(150～300)mL/min

溫度：（5～50）℃壓力：（14～140）KPa

水樣允許固體成分：不大于5微米（不允許有膠狀物出現(xiàn)）環(huán)境溫度：（5～45）℃環(huán)境濕度：不大于90%（無冷凝）試劑消耗：最多3升/30天顯示：中、英文（任選）隔離輸出:（0～10）、（0～20）或（4～20）mA（每個(gè)通道單獨(dú)）電源：交流（85～

256）V、頻率（50±1）Hz功率：最大150W報(bào)警：斷樣報(bào)警、上限報(bào)警、下限報(bào)警（各通道獨(dú)立輸出）31磷酸根監(jiān)測(cè)儀測(cè)量范圍：（0～20）mg/L

測(cè)量周期：(4～60)

min

最小分辨率：0.01mg/L

試劑種類：1種硅酸根監(jiān)測(cè)儀測(cè)量范圍：（0～500）μg/L或（0～2000）μg/L任選測(cè)量周期：(10～60)

min

最小分辨率：0.1μg/L

試劑種類：4種聯(lián)氨監(jiān)測(cè)儀測(cè)量范圍：（0～100）μg/L

測(cè)量周期：(5～60)

min

最小分辨率：0.1μg/L

試劑種類：1種32第五章、儀表使用該部分功能詳見儀表使用說明書33標(biāo)定與校準(zhǔn)標(biāo)定設(shè)置開始校準(zhǔn)或標(biāo)定初始標(biāo)定樣品標(biāo)定手動(dòng)標(biāo)定輸出校準(zhǔn)輸出1—6當(dāng)前進(jìn)樣標(biāo)準(zhǔn)液通道1—6零點(diǎn)斜率零點(diǎn)+斜率校準(zhǔn)方式自動(dòng)標(biāo)定自動(dòng)標(biāo)定周期標(biāo)準(zhǔn)液濃度零點(diǎn)標(biāo)定來源本底補(bǔ)償顯示設(shè)置儀器記錄曲線日志泵和閥主菜單輸出保持輸出1—6采樣順序輸出指定輸出類型輸出范圍輸出測(cè)試通道1—6報(bào)警狀態(tài)報(bào)警配置報(bào)警模擬計(jì)量泵測(cè)試泵閥測(cè)試程序設(shè)定手動(dòng)補(bǔ)償通道設(shè)定輸出設(shè)定報(bào)警設(shè)定安全設(shè)置儀器復(fù)位廠家測(cè)試模式通道切換時(shí)間2.硅表菜單樹形圖

34第六章、儀表電路主板計(jì)量泵標(biāo)定閥通道閥采樣閥計(jì)量閥混合閥排污閥斷樣檢測(cè)器鍵盤顯示屏光度計(jì)電源隔離輸出斷樣報(bào)警繼電器超限報(bào)警繼電器儀器的系統(tǒng)框圖如下：351、電源板如下圖：交流電源端子外接AC220V主板連接端子連接主板DDK136繼電器輸出端子連接用戶接線端子排主板連接端子接主板DDK32、繼電器板如下圖:373、電流輸出板如下圖:主板連接端子接主板DDK4電流輸出端子384、信號(hào)板如下圖:主板連接端子接主板DDK2光度計(jì)光源接線端子光度計(jì)參比端光度計(jì)測(cè)量端1、主板連接端子端子DDK300為主板連接端子，信號(hào)板處理過的信號(hào)通過排線傳遞給主板。2、光度計(jì)光源端子J302接光度計(jì)的發(fā)光管，LED-接發(fā)光管負(fù)極，LED+接發(fā)光管正極。3、光度計(jì)參比端端子J301原接光度計(jì)參比側(cè)連線。硅酸根監(jiān)測(cè)儀不使用此端子。4、光度計(jì)測(cè)量端端子J300接光度計(jì)測(cè)量側(cè)連線，SHLD接屏蔽層、GND接信號(hào)地、MEA接測(cè)量信號(hào)正W300調(diào)整光源電流（28～34）mAW301調(diào)整測(cè)量電壓（4000～4400）mV395、主板電流板連接端子連接電流板DDK200信號(hào)板連接端子連接信號(hào)板DDK300控制板通訊端子連接控制板J505繼電器板連接端子連接繼電器板DDK400電流輸出2電流輸出1電源板連接端子連接電源板DDK100406、控制板(加熱硅)電源端子接AC220V通訊端子接主板J5控制閥端子液位檢測(cè)端子采樣閥端子斷樣端子接恒溫器攪拌泵端子計(jì)量泵端子通道閥端子41控制板（普通硅）電源端子接AC220V通訊端子接主板J5計(jì)量泵端子通道閥端子控制閥端子液位檢測(cè)端子空氣泵端子42一.電廠水處理系統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)及所用儀表情況：

第七章、儀表在電廠中應(yīng)用儀表型號(hào)檢測(cè)參數(shù)監(jiān)測(cè)部位監(jiān)測(cè)目的及作用監(jiān)測(cè)指標(biāo)

硅表二氧化硅陰床出口監(jiān)測(cè)陰床運(yùn)行情況(0～100)μg/L混床出口檢測(cè)混床運(yùn)行情況及水質(zhì)(0～20)μg/L二.電廠水汽循環(huán)系統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)及所用儀表情況：

儀表型號(hào)檢測(cè)參數(shù)監(jiān)測(cè)部位監(jiān)測(cè)目的及作用監(jiān)測(cè)指標(biāo)磷表磷酸鹽爐水監(jiān)控加藥量(2～10)mg/L聯(lián)氨聯(lián)氨省煤器入口監(jiān)測(cè)給水水質(zhì)和N2H4加藥量(10～30)μg/L硅表二氧化硅凝結(jié)水泵出口監(jiān)測(cè)水質(zhì)(0～20)μg/L凝結(jié)水處理設(shè)備出口監(jiān)控運(yùn)行情況及水質(zhì)(0～20)μg/L省煤器入口監(jiān)測(cè)給水水質(zhì)(0～20)μg/L爐水監(jiān)測(cè)水質(zhì)，保證蒸汽品質(zhì)(0～500)μg/L飽和蒸汽監(jiān)測(cè)水質(zhì)(0～20)μg/L主蒸汽管監(jiān)測(cè)水質(zhì)(0～20)μg/L高速混床監(jiān)測(cè)水質(zhì)(0～15)μg/L低壓加熱器疏水出口監(jiān)測(cè)水質(zhì)(0～20)μg/L除鹽水箱出口監(jiān)測(cè)水質(zhì)污染情況(0～20)μg/L43以上在所有的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中有兩項(xiàng)是人為向水中加的