CN1041653A - 处理仪器的在线校准和确认的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种方法和系统来确认监视仪器。其依靠的方法是：在确认的溶液中除了感兴趣的分析物质外还包括在工业液体中通常存在的其它分析物质，并且该溶液在其它分析物质加入前进行水纯度检测，在与分析物质混合后进行均匀性检测。

Description

本发明涉及一种用于校准和确认工业液体在线监视器精确度的方法和系统，这种监视器是一种测量液体中各种化学物质含量的装置。本方法和系统特别适用于锅炉管，过热器，再热炉，涡轮机，冷凝器，供水加热器中的含水流体在线监视器的化学校准和确认。

为使工业设备有效运行和维护，在含水流体中的各种化学物质的浓度需要定期监测。这些化学物质包括，钠、氯化物、硫酸盐，有机酸，氨，联氨，硅石，溶解氧，二氧化碳溶物，碳酸氢盐等。通常靠连续或半连续监测装置，或用多种仪器采用样品分析的方法实现对工业设备的监测。但存在的突出问题是每种仪器必须按照仪器标准的规程定期校准，因此，通常用包含单一化学分析试剂的纯水标准溶液来校准。但是，当分析样品除被监测的物质外还包含其它离子体时，这种用纯水标准溶液校准过的仪器就不一定准确了。

业已知道，在预定浓度范围内校准多个分析监测装置的系统和方法，其中，各个装置均适于监测含水工业液体中的品质和/或品质参数。此系统的一个实例在1987年10月21日申请的，序号为111，241的美国申请中已作了介绍。其方法包含的步骤为：通过将除去了有机物的，除氧的和软化的净化了的水与预定量的每种标准化学分析溶液相混合来制备包含化学试剂的标准样品母液，每种标准溶液都是由不同性质的单一化学分析剂与经过除氧、软化、纯化和去除有机物的净化水混合而形成的予定浓度的溶液;根据加到化学分析剂中的每种标准化学分析溶液的量值确定标准母液样品中的各种添加的化学分析剂的浓度;把部分标准母液加入每种分析测量装置来校准每个装置。

但是，这种系统没有提供在与分析溶液混合以前水的纯度的测量，而且，在混合以后，也没有提供确定所有温度和水的均匀度的瞬变过程是否平息的测量，以便使这种混合物可以适当地对监视器进行校准和/或确认。

本发明通过提供一个在与化学分析溶液混合以前监视水的纯度及混合溶液的均匀度的系统以确定所有瞬态已经平息而解决了现有技术系统和方法的难题和其它问题。

为做到这些，在与提供分析溶液的各种化学物质的标准溶液混合前，对纯水的导电率和温度进行测量，这些温度和导电率的测量结果被输入到微处理器中，用这些结果作为Truman-Light方程的变量，解出以微西门子/厘米为单位的水的纯度，这个纯度水平被输出到显示装置并且与一个予先设定的纯度值比较，建立一个控制信号，当它超过设定值时产生报警信号。

同样，在纯水与分析溶液混合以后，进行类似的以温度和导电率为基础的水纯度检验。微处理器解Truman-Light方程得出水纯度，使溶液温度得到补偿或不变。于是，在予定的时间内，检测出的水的纯度的稳定数据表明瞬变过程已平息。

因此，本发明一方面提供了一种由经过纯度检验的纯水构成的标准化的含水溶液。

另一方面，提供了一种由纯水与分析溶液混合而生成的标准化的没有任何瞬态的含水溶液。

本发明的这些方面和其它方面通过对下面最佳实例和权利要求的描述将更为明显。

附图是这个用于校准和/或确认工业化学监视器的标准含水母液的形成系统的原理图。

那些特定分析测试的例子和/或那些用于工业场合监视液体的仪器是用来监视：特定传导率，阳离子传导率，真空阳离子传导率，氧溶量，氢溶量，钠，氯化物，磷酸盐，硝酸盐，氟化物，pH，硅石，腐蚀物（铁，铜，锌等），树脂碎片，总有机碳（TOC），硫酸盐，氨，联氨，有机酸，混浊度等。在某些情况下，测量几种参数的仪器将被群集为单一模块，以便于一些参数（或分析物质）的在线监视，其它参数则靠提取样品（取样抽查）来监视。监视设备的自动化和模块化的程度越高，单个监视仪器按厂家要求的校准程序进行校准就越困难和不便。因为，这通常需要只包含有价值的分析剂的纯水样品。因此，本发明提供了一种方法和系统，这种方法和系统可以方便地对所有监视仪器或至少是监视仪器的组合进行同步校准，而不必就每件仪器产生各自的校准样品，而且能够保证校准和/或确认的混合液由纯水构成且已经稳定化而不是处于瞬态。

参见附图，这是用于校准和/或确认分析仪器的发明的原理图。高纯度的水如凝结水6，作为形成标准基质溶液的初始物质。凝结水被吸泵8通过管10吸入除氧装置11。此装置可为SO^-3阴离子除氧箱，去除溶解的氧成分，然后进入颗粒状活性碳箱（GAC）12去除所有的有机物质。接下来经除盐装置13（如H OH 混合层除盐装置（MB））进行除盐，去除微量离子杂质。最后经精密过滤器14（如0.2微米过滤器）过滤纯化，去除悬浮物质。

为检验经处理的水的纯度，在位置16进行水的导电性和温度测量。位置16有一个导电性探测头和测量装置（RTD）取得数据后沿各自线路C和T送到微处理器18中。微处理按编好的程序解出描述水的纯度值，导电率与水纯度关系的Truman-Light方程，水的纯度值以微西门子/厘米为单位，其与温度T和导电率C的关系可表示为：（水纯度＝f（T，C）。因此，水纯度测量结果是温度补偿的或与温度无关的。水纯度信号由微处理器送到显示器20，和比较装置22，在装置22中，纯度信号与设定值或予定的必须维持的水纯度水平相比较，如果输出信号超过此水平，一控制信号经线路24产生报警。于是，在与已知的化学溶液混合以前，水的纯度得到保证。

然后，纯水与贮存在贮存箱26a，26b和26c中的被惰性气体如氖包围的标准溶液混合。这些箱中的化学物质经各自予先校准的精密测量泵30a，30b和30c各自地被喷射到静态混合管28中。图中显示出3个贮存箱26a，26b和26c，很明显，按照被使用的贮存溶液的数量，被利用的箱体可或多或少。在特别适于电力应用的最佳实例中，每个贮存箱将包括许多标准化学物质，例如，箱26a可包括氯化物，硫酸盐，钠，钾，二氧化碳，联氨，氨，硅，氟化物，磷酸盐的混合物;箱26b可包含钙，镁，钾酸，丙酸;箱26c可包含饱和空气水。注射到静态混合管28的贮存于箱26a，26b和26c中的溶液的数量可通过予先校准过的精密测量泵30a，30b，30c测量出来。精密测量泵30a，30b，30c可以是毫米流量并且可以调整，使化学物质在仪器操作范围内以不同的浓度射入。

纯水和注入的溶液的结合物然后被送到加热器/冷却器32，根据混合形成时的条件是夏季还是冬季，提高或降低混合物的温度至77°F±1°F为合适。

加热器/冷却器于是将样品温度调至77°F即确认的监视器和仪器的校准温度。下一步，均匀的标准基质样品在混合室34被彻底混合并且通过流量敏感器部件36。已测定数量的标准基质溶液从混合室34被运到各个仪器或仪器组合，来调准和/或确认各个装置（未表示出）。

标准基质溶液在被送到监测装置（未表示出）以前先通过装置38，装置38有一个如装置16那样的有一个导电率探头和一个测温装置（RTD），用来测量水温和水导电率，并将这些信号经线路T′和C′送到微处理器18′，微处理器18′如同已经描述过的微处理器18一样按编好的程序解有关水纯度的Truman-Light方程。事实上，微处理器18可以被装置16和38同时共享;而不必采用两个微处理器，即将处理结果恰当地转换到比较装置22，显示器20或者转换到一个有内在定时器的采样保持电路。

电路40接收从微处理器发出的水纯度信号，或者在此种情况下接收水杂质信号，该处理器18′根据Truman-Light方程进行温度补偿。因此加热器/冷却器32的±1°F偏差被有效消除。可能产生的唯一偏差将是由于水杂质偏差而引起的，此偏差来源于纯水与溶液在管28混合的瞬变过程。因此，电路40定期对微处理器18′的输出取样并与以前取样保持的输出相比较，由电路40产生的输出信号经过予定的时间内没有变化后沿线路42指示出溶液的所有瞬态都已平息，适于对仪器进行校准和/或确认。

输出信号42被送至显示器44，使之导通或截止，并相应显示绿光或红光，信号42同时送至阀门驱动器控制器46，该控制器46用来控制阀门48a，48b，48c。于是，阀门48a，48b和48c可根据需要有选择地开关，来转换从仪器中来的液体流量。

应该指出的是，从线路24出来的报警信号，如果需要的话，也可以驱动阀门驱动控制器46，使阀门48a，48b和48c有选择地按水纯度动作，为仪器提供确认流体。而且也可以用另一个水纯度方程为微处理器18和18′编制程序，即同样是水温和导电率函数的Marsh方程。

图中显示的本系统的尺寸可根据感兴趣的化学样品，连线监视器的数量，高度纯化水系统的流率等变化。在箱26a，26b和26c中所用的溶液最好由去除有机质的，除盐的，过滤的，处理的水和化学反应物质进行制备。部分贮存溶液于是可以被运送到箱26a，26b和26c中并计算出适当的浓度。

在箱26中溶解氧标准溶液的制备，可通过从高度混合的脱盐装置层向贮存箱26中引入经过过滤的废水，并且让水在标准温度和压力下被气均匀化的方法获得。均匀化后，可用标准滴定分析法验证为溶氧水。

既然空气均匀水将包含二氧化碳，当二氧化碳在化学测试基质中出现时，溶解氧分析器（未画出）的确认可单独进行。溶解氧的单独确定只有当二氧化碳被有意加入用来确认测量二氧化碳的仪器时才有必要。

本系统有以下优点，它为确认提供了一个分析仪器，多个同型仪器或多个不同型仪器可接受的性能。另一优点是，它可以任何希望的浓度水平下提供了对仪器性能的确认，浓度水平可以通过调整予先校准的用测量进入标准基质的每种贮存溶液的测量泵30a，30b和30c的测微计实现。再一个优点是，仪器性能的确认可在各种溶度，各种化学分析物质如钠，氯化物，联氨，氧，溶解氧，硅和其它分析物质情况同时进行。因此，按照厂家要求对每种仪器校准后，为了使各种分析器在工业液体中的其它化学物质的参与下满意地发挥作用，这种校准要得到确认。本发明提供了一种简便的，半自动的方法，便尤其在工业液体场合中多种仪器得到确认。

本领域专业人员在阅读本说明后可对本发明作一定调整和改进。为了简明易读起见，这些调整和改进此处没有叙述，但它们被恰当地包含在下面的权利要求范围中。

Claims (12)

1、一种用来校准一种用来测量化学分析液浓度的处理仪器配制溶液的方法，其特征在于该方法包括步骤：

提供纯净的液体源；

测量液体的纯度以确定配制的校准溶液的适用性；以及

在液体达到予定纯度后，除了被测量仪器测量的分析物质外，有选择地加入分析物质以配制校准溶液。

2、权利要求1所述方法中，进一步包括检验校准溶液均匀性的步骤。

3、权利要求2所述方法中，均匀性检测的步骤为：

连续测量溶液的导电率;

连续测量溶液的温度;

把导电率和温度的测量数据代入Truman-Light方程解出液体纯度;

在予定时间内检验液体纯度的稳定性。

4、权利要求2所述方法中，液体纯度测量的步骤为：

测量液体的导电率;

测量液体温度;以及

用温度和导电率测量结果解以它们为函数的水纯度方程。

5、权利要求4所述方法中，水纯度方程为Truman-Light方程。

6、权利要求4所述方法中，水纯度方程为Marsh方程。

7、权利要求2所述方法中，进一步的步骤为：

当液体达到予定的纯度和均匀度时，用校准溶液校准处理仪器。

8、一种产生用于测量水溶液中化学分析物质含量的处理仪器的确认溶液的系统包括：

制造纯水的装置;

测量由上述装置产生的水的纯度的装置;以及

向上述生产装置产生的水中加入分析物质以便为测量仪器提供适于确认的溶液的装置。

9、权利要求8所述系统中，测量所述溶液均匀性进一步所包括的装置。

10、权利要求9所述系统中，均匀度测量装置包括：

一个与所述溶液相连用来测量电导率并建立指示信号的电导率测量装置。

一个与所述溶液接触用来测量温度并建立指示信号的温度测量装置。

一个与所述电导率测量装置和温度测量装置相连并接收它们信号的微处理器，该微处理器被编好程序，以便用上述信号求解水纯度方程并建立其指示信号。

一个取样保持电路，该电路根据从微处理器发出的水纯度信号，建立一个指示稳定的水纯度信号的控制信号。

11、权利要求8所述系统中，测量水纯度的装置包括：

一个与所述纯水装置相连的测量其温度的装置。

一个与所述纯水装置相连的测量其导电性的电导率测量装置;以及

一个与所述测温装置和导电率测量装置相连的微处理器，该微处理器用来自上述装置的信号计算以这些信号为函数的水纯度，并建立一个指示所述纯水装置水纯度的控制信号。

12、权利要求11所述系统中，所述微处理器被编制程序以求解Truman-Light方程。

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