PH計(jì)培訓(xùn)資料.ppt

1、PH計(jì)培訓(xùn)資料,楊萬富 2009.01,一、 PH計(jì)概述,工業(yè)PH計(jì)又稱為酸度計(jì)，它是能連續(xù)測量工業(yè)過程中水溶液的氫離子濃度的儀器。數(shù)學(xué)上定義PH值為氫離子濃度的常用對數(shù)負(fù)值來表示。,我們知道在純水中的氫離子濃度 H+=10-7 mol/L,所以PH=7，為中性溶液； 當(dāng) H+10-7 mol/L時為酸性溶液，其PH7； 一般PH值的范圍在014之間。,PH值有負(fù)值嗎？ 一般情況下PH在014，但依定義pH=-log H+ ，當(dāng)然H+濃度大于1時，計(jì)算結(jié)果為負(fù)值。 所以，當(dāng)H+ 1時，一般不用pH表示酸堿度，而是直接用濃度表示。 綜上，理論上pH是有負(fù)值的!,二、PH計(jì)的工作原理及系統(tǒng)架構(gòu),2

2、.1 工作原理 測量溶液PH值的方法主要有：化學(xué)分析法、試紙法、電位法。,工業(yè)PH計(jì)主要采用電位測定法，基本結(jié)構(gòu)如上圖所示。 其基本原理就是在被測溶液中插入兩種不同的電極，其中一個電極的電位值隨著溶液中氫離子濃度的改變而變化，稱為工作電極；另一個電極具有固定的電位，即其電位值不隨溶液中氫離子濃度變化而變化，稱為參比電極。 這樣兩個電極就形成了一個原電池，通過測定兩個電極間的電位差值就可以知道被測溶液的PH值。,2.2 PH計(jì)測量系統(tǒng)架構(gòu),工業(yè)PH計(jì)主要由傳感器和變送器兩大部分組成。傳感器由工作電極和參比電極組成，它的作用就是把溶液的PH值轉(zhuǎn)變成電位差信號。變送器一般由電子電位差計(jì)用來測定兩個電

3、極之間的電位差值，并通過一定計(jì)算轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號輸出。,2.2.1 參比電極,常用的參比電極有甘汞電極和銀氯化銀電極。 （1）甘汞電極 在工業(yè)PH測量儀器中使用最普遍的參比電極就是甘汞電極，其結(jié)構(gòu)如下圖所示。,甘汞電極由一個內(nèi)電極裝入一個玻璃外殼制成，內(nèi)電極的引線下端浸入汞中，汞下面裝有糊狀的甘汞（有氯化銀和汞共同研磨后加KCL溶液而成），并用浸在KCl溶液中的纖維絲堵塞，下部為溶液通道。氯化鉀溶液作為鹽橋，鹽橋的作用連接內(nèi)電極和被測溶液，使之成為電通路。,甘汞電極的電位由能斯特Nernst公式表示為：,式中 E0電極的標(biāo)準(zhǔn)電位； R氣體常數(shù)； T溶液的絕對溫度； F法拉第常數(shù)； Cl-氯離子的

4、濃度。 由以上公式可以看出，甘汞電極的電位取決于溶液的濃度，改變的濃度就得到不同的電極電位。,采用不同濃度的KCl溶液可以制成不同電位的甘汞電極，一般采用飽和的KCl溶液，因?yàn)轱柡蚄Cl溶液的濃度易于保持穩(wěn)定。當(dāng)KCl溶液飽和，溫度為25時，甘汞電極電位為E=+0.2433V。 甘汞電極的結(jié)構(gòu)簡單，電位較為穩(wěn)定，但是電極電位受溫度影響較大，所以一般PH計(jì)測量系統(tǒng)要加入溫度補(bǔ)償，以修正溫度變化帶來的測量誤差。,（2）銀氯化銀電極 銀氯化銀參比電極其的原理與甘汞電極相似，當(dāng)飽和的KCl溶液，溫度為25時，其電極電位E=+0.297V。這種電極的結(jié)構(gòu)比較簡單，電極電位在溫度較高時仍然較為穩(wěn)定。 2.

5、2.2 工作電極 PH計(jì)的工作電極主要有玻璃電極、氫醌電極和銻電極等。在工業(yè)上常用的是玻璃電極作為PH計(jì)的工作電極。,如左圖所示為一種常用的普通式PH玻璃電極，當(dāng)玻璃電極插入被測溶液中時，在PH敏感玻璃膜內(nèi)部溶液（稱參比液）和被測溶液之間建立起氫離子的平衡狀態(tài)，此時工作電極的電勢為：,式中；Ea不對稱電位； H+0參比液氫離子濃度。 對于一個給定的玻璃電極，參比液氫離子濃度是一個常數(shù)，則電極電位只與被測溶液氫離子濃度有函數(shù)關(guān)系。 同樣玻璃電極受溫度的影響較大，必須把溫度補(bǔ)償電路接入測量系統(tǒng)，以補(bǔ)償溫度對PH值測量的影響。,三、PH計(jì)的組態(tài)及調(diào)校方法,亞東石化所使用的PH計(jì)主要有Rosemont

6、和E+H公司的產(chǎn)品，其中主制程區(qū)域使用Ronsemount品牌的PH計(jì)，主要型號有XMT-P和5081-P兩種PH計(jì)變送器。而ETP區(qū)域使用E+H公司CPM253系列PH變送器。 下面以Rosemount公司的XMTP變送器為例簡要介紹PH計(jì)的使用維護(hù)以及校驗(yàn)方法。,Rosemount PH變送器 XMT-P 外視圖,與XMT-P兼容的PH傳感器Sensor,PH Sensor Model:399,PH Sensor Model:389,3.1 XMT-P變送器接線圖,回路電源和傳感器接線圖 - 盤裝儀表,3.2 XMT-P變送器接線端子說明,3.3 XMT-P快速啟動指南,3.3.1 XMT

7、-P變送器樹形菜單結(jié)構(gòu)圖,Calibrate：標(biāo)定菜單,Display：顯示菜單,Output：輸出菜單,Measurement：測量菜單,Diagnostics：診斷菜單,3.3.2 XMT-P快速啟動順序及組態(tài),只有在檢查分析儀電源及傳感器接線準(zhǔn)確無誤的情況下，才能給分析儀供電，初次供電后變送器出現(xiàn)快速啟動組態(tài)畫面。 (1) 閃爍區(qū)表示光標(biāo)當(dāng)前的位置。 使用“左”、“右”箭頭鍵，可以左右移動光標(biāo)或改變小數(shù)點(diǎn)的位置，使用“上”、“下” 箭頭鍵，可以上下移動光標(biāo)或增加、減少數(shù)字。 按ENTER鍵，保存組態(tài)設(shè)置，按EXIT鍵，退出且不保存變更設(shè)置。按EXIT鍵也可以使顯示器回到前一畫面。,(2)

8、 選擇測量參數(shù)：pH、ORP 或 Redox pHPH值測量; ORP氧化還原電位 ; Redox氧化還原反應(yīng) 。,（3）選擇前置放大器的位置。 選擇Xmtr，前置放大器放在變送器內(nèi)； 選擇Seneor/Jbox，前置放大器放在傳感器內(nèi)或接線盒內(nèi).,（4）選擇溫度單位。 選擇C，攝氏溫度單位； 選擇F，華氏溫度單位F。 兩者的換算關(guān)系為：,（5）要改變輸出設(shè)置、4-20mA與量程刻度的對應(yīng)關(guān)系、阻尼時間Dumping等默認(rèn)值和需要設(shè)置密碼時，請按“MENU”/Program”下級菜單提示進(jìn)行組態(tài)，如前面樹形組態(tài)菜單所示。 要使分析儀恢復(fù)到默認(rèn)設(shè)置，請Program下選擇“Reset Analy

9、zer”（分析儀復(fù)位）。,3.4 PH的標(biāo)定Calibration,PH分析儀需要定期對其進(jìn)行標(biāo)定Calibration，以修正因長時間使用以及各種因素帶來的測量偏差。另外，當(dāng)更換新PH sensor或新變送器后也必須對儀表進(jìn)行一次標(biāo)定。 PH變送器只需要進(jìn)行兩點(diǎn)標(biāo)定即可，故需要先配制兩種標(biāo)準(zhǔn)PH值緩沖液，通常取PH4和PH=7兩種標(biāo)準(zhǔn)液。,下面以Rosemount 公司的XMT-P變送器標(biāo)定步驟進(jìn)行簡要解說。 XMT-P有兩種標(biāo)定模式：自動標(biāo)定（Auto）和手動標(biāo)定（Manual），以下主要介紹我們目前最常使用的手動標(biāo)定模式。 XMT-P變送器手動標(biāo)定步驟 （Manual Two-point

10、 Calibration）： （1）配制兩種緩沖液（Buffer Solutions）。理想條件下，被測介質(zhì)的PH值要在兩種緩沖液PH值之間，以期投用后保證最佳的測量精度。比如通常鍋爐爐水的PH值為堿性，就應(yīng)該配制一個PH值較大的緩沖液（例如PH9）。一般我們選取PH4和7兩種來標(biāo)定PH分析儀。,（2）把PH sensor從被測介質(zhì)中取出，用清水沖洗干凈 . 如果過程介質(zhì)與緩沖液的溫度相差較大，則不要立即進(jìn)行標(biāo)定。把Sensor放進(jìn)緩沖液中等待一段時間，待sensor與緩沖液溫度相同時再進(jìn)行標(biāo)定。 （3）按“MENU”鍵出現(xiàn)主菜單，選擇“Calibrate”。,（4）“Enter”鍵確認(rèn)之后，

11、按上下鍵頭選擇“PH” 。,（5）用方向鍵選擇緩沖液標(biāo)定“BufferCal”,（6）移動光標(biāo)選擇“Manual”,（7）確認(rèn)后選擇緩沖液1“Buffer1”,（8）把清洗干凈的Sensor放入“Buffer1”中，一定要確保玻璃球泡和參考結(jié)完全浸沒在緩沖液1里面。,（9）按Enter鍵確認(rèn)，待第一行顯示讀數(shù)穩(wěn)定后，移動光標(biāo)到第二行的PH數(shù)值，修改此值與Buffer1的PH值相同（例如PH7），Enter鍵確認(rèn)。,（10）取出Sensor用清水沖洗之后插入到第二個緩沖液（Buffer2）中，Enter鍵確認(rèn)。,（11）待屏幕第一行PH讀數(shù)穩(wěn)定，移動光標(biāo)至第二行PH數(shù)值處，修改此數(shù)值與Buffe

12、r2的PH值相同（例如如PH=4），按“Enter”鍵。,（12）然后屏幕上會出現(xiàn)標(biāo)定進(jìn)行中的提示“Cal in progress”，請耐心等待。,（13）如果標(biāo)定成功，變送器會出現(xiàn)偏差“Offset”和斜率“Slope”（at 25）兩個數(shù)值。然后菜單自動返回.,（14）如果標(biāo)定后的斜率Slope在正常范圍之外（正常45mV/PHSlope60mV/PH）或者 偏差值“Offset”超出允許范圍（預(yù)先設(shè)定值）則會 顯示標(biāo)定錯誤“Calibration Error”。,（15）返回主菜單并退出“MENU/EXIT ”。 其他型號PH變送器標(biāo)定方法與此類似，大同小異，需要指出的是Rosemoun

13、t 5081P變送器上無操作按鈕，需用紅外遙控器（Infrared Remote Controller）來進(jìn)行標(biāo)定操作。,四、PH計(jì)的維護(hù)及故障處理,PH計(jì)變送器會時刻偵測Transmitter和Sensor的運(yùn)行狀態(tài)，是否出現(xiàn)故障。如果偵測到故障狀態(tài)，則“fault” or “warn”的故障信息會與PH測量值交替地出現(xiàn)在顯示屏上。 4.1 XMT-P的故障信息及Troubleshooting,4.1.1故障信息“Fault message”,4.1.2報警信息“Warning message”,4.2 PH分析儀的維護(hù)及注意事項(xiàng),PH計(jì)在運(yùn)行過程中處于高阻抗的條件下工作，日常維護(hù)的好壞直接影響它的正常使用。為此日常維護(hù)要注意一下幾點(diǎn)。 （1）玻璃電極勿倒置，球泡內(nèi)要充滿KCl溶液，不能有氣泡存在，若有氣泡則