2023學(xué)年完整公開課版化學(xué)儀表

化學(xué)儀表培訓(xùn)當(dāng)前主流電廠化學(xué)分析儀表化學(xué)儀表一般結(jié)構(gòu)水樣處理單元限壓穩(wěn)壓限流穩(wěn)流（溢流多余）過濾多路切換傳感器單元分電極式和光學(xué)式兩大類電極式有玻璃電極、及金屬電極及其它特殊電極等，屬于玻璃電極的有pH表、鈉表、（少數(shù)進(jìn)口）聯(lián)氨表，屬于金屬電極的有導(dǎo)電度類，而溶解氧表及感應(yīng)式濃度計屬于特殊電極。光學(xué)式類表主要有硅表、磷表、（國產(chǎn)）聯(lián)氨表等一般電極式表類屬于連續(xù)讀數(shù)，而光學(xué)式類表為間斷讀數(shù)玻璃電極玻璃測量電極有選擇性敏感電極及參比電極組成，現(xiàn)在一般把兩者（或再增加一溫度探頭）做在一起組成一個復(fù)合電極，性能相對穩(wěn)定。每一玻璃電極系統(tǒng)都有自己的等電勢點（此點時電極系統(tǒng)輸出為0），與儀表電氣零點對應(yīng)，不能亂用?，F(xiàn)在使用的玻璃電極系統(tǒng)等電勢點一般都有個默認(rèn)值，所以有一定的通用性。參比電極需要定期或連續(xù)注入?yún)⒈纫骸?dǎo)電度探頭一般為金屬材料，如鈦、不銹鋼等。每個探頭都有自己的電極常數(shù)（由電極尺寸決定），請根據(jù)被測溶液實際導(dǎo)電度的大小選擇合適電極常數(shù)的探頭（并將此電極常數(shù)輸入儀表），以使信號大小合適，減少干擾及誤差。探頭內(nèi)部一般都集成了溫度探頭。溶解氧探頭電解液中溶解氧產(chǎn)生的極限擴散電流成線性關(guān)系。實際測量時，為了使測量值不受水的電導(dǎo)率、pH值和水中雜質(zhì)的影響，在電極外面覆蓋了一層透氧膜，它將電解池中的電極、電解液與被測水樣隔離開，被測水祥在流通室流過時與膜的外表面接觸，水中溶解氧透過薄膜進(jìn)人電解液，在陰極上發(fā)生電極反應(yīng)，透過膜的氧量與水中溶解氧濃度成正比，因而傳感器的極限擴散電流與水中溶解氧濃度成正比，測量出此電流就能測得水中溶解氧濃度。根據(jù)覆膜式極譜分析原理，傳感器制成一個特殊的電解池（內(nèi)裝電解液），當(dāng)電解池的外加電壓為一給定值時，電解液中的電解電流具有極限擴散電流的特征（電流的大小與電解池的工作電壓無關(guān)）感應(yīng)探頭用于濃度計，探頭內(nèi)部由初級和次級線圈通過永磁偶合，如圖。將傳感器浸入采樣液體中，給主線圈C1通人交流電流，則在C1中產(chǎn)生相應(yīng)的交變磁通。根據(jù)電磁感應(yīng)原理。此交變磁通使溶液中產(chǎn)生感應(yīng)電流i，形成一個交叉于T1、T2的電流環(huán),此電流環(huán)的電流值與溶液電導(dǎo)率成正比，同時，此電流環(huán)又使T2中生成交變磁通，從而使與溶液電流i成比率的電壓Uf在副線圈C2形成，因此溶液的電導(dǎo)率可通過測量電壓Uf而得到。光學(xué)式檢測器典型結(jié)構(gòu)如下圖，光源1發(fā)出強度為P0的定波長（波長由被測項目決定）光，經(jīng)過反應(yīng)皿內(nèi)已按規(guī)定顯色的溶液按比例的吸收，變?yōu)閺姸葹镻1的光，此光可以讓光電池3產(chǎn)生相應(yīng)的電壓U。電壓U與被測項目有對數(shù)關(guān)系，可通過朗伯－比爾定率運算得出。光源1發(fā)出的為參比光路，作為計算基準(zhǔn)用。此類光學(xué)式儀表的準(zhǔn)確度與零點及量程有極大的關(guān)系，必須經(jīng)常進(jìn)行兩點校準(zhǔn)。前置信號處理單元給電極提供相應(yīng)的電源，如氧電極需極化電壓、導(dǎo)電度探頭需交流電壓等。提供與電極內(nèi)阻相匹配的輸入阻抗，以降低電極信號的傳輸損失。將從傳感器部分得到的電信號提供給主板，主板經(jīng)過改正規(guī)定的處理后可得到被測項目的數(shù)值。主板如果說傳感器相當(dāng)于人的感覺器官的話，那么主板就相當(dāng)于人的大腦，它負(fù)責(zé)處理整塊儀表的所有事情。與計算機的主板類似，儀表主板也必須有CPU，用來執(zhí)行各種預(yù)先編好的程序并接收指令來完成相應(yīng)的操作。主板還有存儲區(qū)域以存放預(yù)先編好的程序及相關(guān)設(shè)定值、校驗值等。主板上主要有以下幾個功能部分：顯示部分、鍵盤接口部分、輸出部分、通訊部分。顯示部分從傳感器來的與被測項目有嚴(yán)格關(guān)系的電信號被主板運算后產(chǎn)生直觀的數(shù)值通過顯示接口顯示在屏幕上。顯示接口還處理所有必要信息的顯示，如報警、提示甚至歷史趨勢等?，F(xiàn)在常用的顯示屏幕為單色或灰度LED片，極少數(shù)高檔儀表甚至?xí)捎貌噬獿CD。鍵盤接口部分鍵盤接口部分否則接收用戶通過儀表鍵盤給儀表提供的信息或指令等。一般來說，當(dāng)前主流儀表所有必須由外界給予的人為信息指令等都必須通過儀表鍵盤輸入（有些可以通過通訊方式遠(yuǎn)程給定）。限于儀表鍵盤鍵子數(shù)量一般極有限，所以需要多個鍵子同時配合或按順序配合來實現(xiàn)某些功能。輸出部分模擬量輸出，用于被測項目數(shù)值的遠(yuǎn)傳，模擬量輸出的范圍及類型一般可以選擇（有些儀表如鈉表甚至可以選擇是線性還是對數(shù)輸出），典型的如4～20mA對應(yīng)量程中指定的兩個數(shù)值。數(shù)字量輸出，一般用于報警信號的遠(yuǎn)傳，不過現(xiàn)在較少用到此功能，一般將模擬量輸出讀入后在后續(xù)系統(tǒng)內(nèi)再作比較以形成更靈活的報警方式。通訊部分當(dāng)前儀表一般都有較強的通訊功能。通訊協(xié)議多樣，但現(xiàn)階段用得最多的仍然是RS485方式，這種方式有通訊距離遠(yuǎn)（在9600Kbps下可達(dá)1200米）、抗干擾能力強、通訊介質(zhì)便宜（普通雙絞線即可）、通訊格式自由等特點；有部分儀表也使用RS232方式，這種方式通訊距離一般只有幾米；另外有些儀表開始使用更先進(jìn)的通訊方式，比如ProfiBus、ModBus甚至是工業(yè)以太網(wǎng)等。通訊功能逐漸強大，原來一般僅通過通訊來單向讀取儀表的某些數(shù)值，現(xiàn)在可以進(jìn)行某些設(shè)置甚至可以通過通訊實現(xiàn)所有的鍵盤功能?；瘜W(xué)儀表中電極的維護(hù)與處理目前由于電子工業(yè)水平的提高，儀表出現(xiàn)電氣方面的故障不多，但是在電子元器件出現(xiàn)故障時，電廠化學(xué)在線儀表維護(hù)人員進(jìn)行處理卻很困難，大部分需要返回廠家修理。要搞好化學(xué)儀表工作對于電廠化學(xué)在線儀表維護(hù)人員來說，只要對儀表測量流路清楚、工作原理清楚、電極故障判斷以及加強日常維護(hù)工作一般都能取得較好的效果。電導(dǎo)率儀表電極維護(hù)電導(dǎo)池應(yīng)定期進(jìn)行清洗，可用50％的溫?zé)嵯礈靹┖鸵恢荒猃埶⒆铀⑾?，再用除鹽水沖洗干凈。若電導(dǎo)池內(nèi)部有粘著力較強的沉積物時，用20g/L濃度的稀鹽酸溶液清洗，再用除鹽水徹底沖洗干凈。必須特別注意儀表應(yīng)有良好的接地線，并按制造廠要求進(jìn)行接線，否則會影響儀表的正常工作。電導(dǎo)池應(yīng)根據(jù)水質(zhì)情況．每3—12個月定期清洗、校驗一次(也可隨主機大、小修日程安排)，其操作步驟如下：a將電極小心地從不銹鋼流通他外套中逆時針旋出。b檢查內(nèi)外電極有無異物。c將電極的不銹鋼部分浸泡于濃度為10g/L的稀鹽酸溶液中1h左右，取出后用除鹽水淋洗(注意：不可使電極的引出線部分接觸稀酸溶液或受潮，否則會損壞電極)。d將電極放入不銹鋼外套中旋緊，接入除鹽水沖洗干凈。e按上述方法進(jìn)行流動對比法校驗電極常數(shù)，校驗后的常數(shù)若有變化，可通過設(shè)置按鈕進(jìn)行調(diào)整。pH計電極的維護(hù)測量電極的敏感膜(即球泡)應(yīng)清潔無污垢，內(nèi)充液中應(yīng)元氣泡。若電極敏感膜污染，則可在0.1mol/L稀鹽酸溶液中泡洗，取出用除鹽水沖洗干凈，然后浸入除鹽水中活化待用。新電極應(yīng)浸泡在除鹽水中活化24h后方可使用。參比電極內(nèi)充液應(yīng)無氣泡，滲透性能良好(可用干凈濾紙輕輕按一下電極陶瓷孔，濾紙稍有潮濕為佳)。目前使用固體參比電極較多，則應(yīng)檢查其完整無裂紋、干凈無污垢.發(fā)送器外殼和高阻轉(zhuǎn)換器之間應(yīng)有良好的接地線相連接，接地線不能兼作它用，否則會給參比電極回路帶來干擾電流，影響表計正常測量。發(fā)送器接線盒和盒內(nèi)高絕緣接線板要保持清潔干燥，用低電壓高阻絕緣計測試(測試時要解列信號接線)。pH表通常采用二點法進(jìn)行定位，若在定位過程中發(fā)現(xiàn)兩點定位偏差太大，應(yīng)檢查測量電極是否污染?參比電極有何問題?輸人阻抗是否下降等問題，不要急于調(diào)節(jié)斜率.電極的使用壽命一般為一年，購置的新電極的存放也不宜過長。鈉表電極的維護(hù)由于鈉電極的待性，對測量干擾的因素較多，這些干擾因素會結(jié)測量帶來較大偏差，甚至影響儀表正常運行。因此在儀表定位和投運前應(yīng)采取措施消除這些干擾因素。離子干擾問題鈉電極對氫離子的響應(yīng)也很敏感，因此氫離于是主要的干擾離子。一般采用提高被測溶液PH值，即將被測溶液進(jìn)行堿化，使其PH值＞10。目前應(yīng)用較廣的堿化方法是堿化試劑的氣化混合法和使用硅橡膠管的氣透加堿法兩種，使用堿性試劑有二異丙胺、乙胺、二甲胺及分析純氨水等。在測量流程中，參比電極應(yīng)裝在鈉電極之后，這樣就可避免干擾。污染問題造成污染有兩個因素：

a標(biāo)準(zhǔn)溶液的污染，主要是用普通鈉玻璃器皿存放標(biāo)準(zhǔn)液?；虼娣艠?biāo)準(zhǔn)液的塑料容器不清潔、不密封。因為玻璃中含鈉，存放標(biāo)準(zhǔn)溶液的玻璃瓶中的部分鈉離子會溶解于標(biāo)準(zhǔn)液中而造成偏差.不清潔或不密封的塑料容器會給標(biāo)準(zhǔn)溶液帶來交叉污染或產(chǎn)生空氣對標(biāo)準(zhǔn)溶液的污染.因此必須用清潔的、用高純水沖洗干凈的、密封良好的塑料容器存放標(biāo)準(zhǔn)液。

b被測溶液對電極的污染：這是常見的污染問題，被測溶液經(jīng)堿化后，溶液中的鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀吸附于測量電極的敏感膜表面和電極杯中，形成一層褐紅色的鐵垢，使電極響應(yīng)速度降低甚至無法響應(yīng)。另外被測溶液中的一些其他雜質(zhì)或油污也使測量電極的敏感膜受到污染，這種情況在機組啟動時尤為突出。解決的方法是加裝除鐵過濾器。外殼用不銹鋼加工，上蓋用有機玻璃，便于觀察過濾器污染情況，以便于及時清洗。過濾材料采用對氫氧化鐵沉淀吸附較強，以便于及時清洗。過濾材料采用對氫氧化鐵沉淀吸附較強，又便于清洗的玻璃纖維。為避免玻璃纖維堵塞出口管接頭，過濾器的出水口應(yīng)加裝滌綸網(wǎng)墊。玻璃纖維使用前或使用中的清洗處理可用100—200ug/L的稀鹽酸溶液浸泡，再用除鹽水沖洗至中性后方能繼續(xù)使用。除鐵過濾器如能安裝在堿化裝置之后，效果最佳，如果由于測量系統(tǒng)條件限制，不能安裝在堿化裝置之后，效果會差些，但對電極仍有一定的防污染作用。被測溶液溫度低于20℃時，電極的響應(yīng)速度遲緩。因此被測溶液溫度一般控制在20～40℃比較合適，若能控制在30℃則最佳。鈉電極的清洗周期可視被測水祥情況而定，水質(zhì)電導(dǎo)率＜0.2us/cm時，4～6個月清洗一次，水質(zhì)電導(dǎo)率＞0.2us/cm時，l～3個月清洗一次。鈉電極的清洗操作步驟如下：a)關(guān)閉儀表電源開關(guān)，小心拆下鈉電極。b)戴好防護(hù)手套和服鏡，開啟隨儀表帶來的電極清洗液(0．1M氫氟酸)瓶蓋，將鈉電極頭部浸人清洗液中10s～30s(時間不宜過長，否則清洗液會腐蝕鈉電極的敏感玻璃膜)。c)取出鈉電極及時用除鹽水沖洗二次后裝復(fù)，開啟儀表電源開關(guān)，進(jìn)行兩點