CN104460414B - 一种投入式ph玻璃电极自动调节装置及其方法 - Google Patents

一种投入式ph玻璃电极自动调节装置及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种投入式PH玻璃电极自动调节装置及其方法，采用电极自动清洗装置和电极自动升降装置，既能够自动控制电极测量装置的维护清洗，保证测量的准确性，又能够自动控制电极测量装置浸入测量介质的深度，根据液位变化自动调节测量点，保证测量的连续性，防止测量介质液位变化导致电极暴露空气中。

Description

一种投入式PH玻璃电极自动调节装置及其方法
技术领域
本发明属于环保技术领域，具体涉及一种投入式PH玻璃电极自动调节装置及方法。
背景技术
工业PH仪在废污水处理系统中，使用非常广泛，工业PH仪的使用，很大程度上取决于对电极的维护。首先应经常清洗电极，确保其不受污染，其次，无论在反应过程还是放料后，都应确保电极浸泡在被测溶液中，保证电极处于湿润状态；同时还必须保持电缆连接头清洁，不能受潮或进水。在污水处理厂入口和出口活性污泥池、废水处理厂中和池、市政中水变孔滤池等系统中，水质污染物较多，容易污染电极，电极清洗的频率很高。同时测量介质液位的变化不确定性，很难确保电极始终保持浸泡在被测溶液中，在实际使用中，很多需要管理人员对仪表的使用情况不断的做跟踪检查，日常维护量较大。
发明内容
本发明的目的是：提供一种投入式PH玻璃电极自动调节装置及其方法，对PH玻璃电极进行自动清洗、根据液位变化自动调节测量点装置，保证PH玻璃电极连续正常稳定测量，保证水处理质量，减少人工维护费用。
本发明的技术方案是：一种投入式PH玻璃电极自动调节装置，包括微处理器、人机对话操作键盘、液位开关、开关量输入单元、信号输出模块、执行机构、固定支架；所述液位开关设置于电极安装件上、并通过开关量输入单元信号连接至微处理器，所述微处理器连接人机对话操作键盘、并通过信号输出模块信号连接至执行机构；所述执行机构包括电极自动清洗装置和电极自动升降装置，所述电极自动清洗装置和电极自动升降装置通过固定支架安装固定、并通过微处理器信号控制自动工作。
进一步的，所述固定支架包括垂直立柱、固定于垂直立柱上的横杆和悬挂式支架，所述悬挂式支架为电极安装件、用于安装电极和电极测量装置；
所述电极自动升降装置包括电机、卷扬装置、钢丝绳和滑轮，所述滑轮设置于横杆两侧，所述卷扬装置设置于电机上，所述钢丝绳穿过横杆与两侧滑轮接触、一端设置于卷扬装置上、另一端连接悬挂式支架，通过电机带动卷扬装置旋转，控制悬挂式支架上下移动；
所述电极自动清洗装置包括清洗剂、水驱动喷射器、清洗喷头；所述清洗喷头设置于悬挂式支架上，水驱动喷射器通过管道连接清洗剂、清洗水管和清洗喷头，通过清洗水驱动清洗水和清洗剂混合液自清洗喷头喷出清洗电极。
进一步的，所述信号输出模块与电机连接，通过微处理器控制电机转动。
进一步的，所述水驱动喷射器包括控制清洗水管开闭的驱动阀、控制清洗剂管道开闭的清洗阀、清洗水流量调节旋钮、清洗剂流量调节旋钮、连接清洗水管的清洗水接头、连接清洗剂管道的清洗剂接头和连接清洗喷头管道的清洗管接头，所述信号输出模块信号连接至驱动阀和清洗阀，通过微处理器控制驱动阀和清洗阀开闭，控制清洗水和清洗剂混合液的清洗时间及清洗水冲洗时间。
进一步的，所述水驱动喷射器与清洗剂和清洗水管之间的连接管采用软管，水驱动喷射器与清洗喷头之间的连接管采用可伸缩软管。
进一步的，所述横杆采用可伸缩杆。
进一步的，所述微处理器连接的液晶显示屏，可提示对电极进行清洗操作、升降操作或者显示电极插入液位的高报警液位或低报警液位。
进一步的，所述微处理器和液晶显示屏设置于防水仪表盒内，防水仪表盒上方设置有遮雨板。
本发明还提供一种投入式PH玻璃电极自动升降方法，具体步骤如下：根据电极安装件上的液位开关判断电极插入液位，并将液位信号通过开关量输入单元传送至微处理器；微处理器根据接受到的液位信号判断测量介质液位为正常液位、高报警液位或低报警液位，如果为“低报警液位”，微型处理器信号驱动电极自动升降装置，控制电机旋转带动电极测量装置向下移动；如果为“高报警液位”，微型处理器信号驱动电极自动升降装置，控制电机旋转带动电极测量装置向上移动。防止电极长期干放而暴露在空气中，在湍流或介质流速达0.5m/s以上的场合从测量深度上选择测量点，可确保测量的稳定性。
本发明还提供一种投入式PH玻璃电极自动清洗方法，具体步骤如下：通过与微处理连接的人机对话操作键盘，设定电极自动清洗单元的清洗周期、冲洗时间、清洗时间、稳定时间参数，当清洗周期的周期时间到，电极自动升降装置的电机转动控制电极测量装置提升至测量介质上，自动进入清洗程序，通过微处理器控制驱动阀和清洗阀开闭，控制清洗水和清洗剂混合液的清洗时间及清洗水冲洗时间。
本发明的有益效果是：
(1)PH玻璃电极在许多工业应用场合会产生覆盖絮凝生物生长或石灰石沉积的现象，使得测量过程不能连续，测量误差大，本发明采用电极自动清洗装置和电极自动升降装置，既能够自动控制电极测量装置的维护清洗，保证测量的准确性，又能够自动控制电极测量装置浸入测量介质的深度，根据液位变化自动调节测量点，保证测量的连续性，防止测量介质液位变化导致电极暴露空气中。
(2)电极自动清洗装置中，水驱动喷射器上有清洗水流量调节旋钮和清洗剂流量调节旋钮2个调节旋钮，通过调节清洗水和清洗剂通量，对水和清洗剂混合比进行调节，在水质污染物较多，容易污染电极的工况下，通过提高清洗剂混合比达到好的清洗效果。
(3)装置整体通过微处理器控制对PH玻璃电极进行自动清洗、根据液位变化自动调节测量点装置，保证PH玻璃电极连续正常稳定测量，保证水处理质量，全自动运行，减少人工维护费用。
(4)电极自动清洗时，电极自动升降装置的电机转动控制电极测量装置提升至测量介质上，保证更好的清洗效果。
(5)在湍流或池中介质流速达0.5m/s以上的场合，可以通过横管长度来调节测量点，也可以通过电极测量装置上的高、低液位开关的位置调整对测量深度的调节，来优化测量点，确保测量的稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例的装置平面示意图；
图2为本发明实施例的清洗装置水驱动喷射器平面示意图；
图中：1为遮雨板、2为防水仪表盒、3为水驱动喷射器、4为滑轮、5为紧固螺栓、6为横杆、7为钢丝绳、8为卷扬装置、9为电机、10为清洗剂、11为清洗水管、12为垂直立柱、15为悬挂式支架、16为电极、17为电极测量装置、18为液位开关、19为清洗喷头、20为驱动阀、21为清洗阀、22为清洗管接头、23为清洗水流量调节旋钮、24为清洗水接头、25为清洗剂接头、26为清洗剂流量调节旋钮。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
一种投入式PH玻璃电极自动调节装置，包括微处理器、液晶显示屏、人机对话操作键盘、液位开关、开关量输入单元、信号输出模块、执行机构、固定支架。液位开关设置于电极安装件上、并通过开关量输入单元信号连接至微处理器，微处理器连接人机对话操作键盘和液晶显示屏、并通过信号输出模块信号连接至执行机构。执行机构包括电极自动清洗装置和电极自动升降装置，电极自动清洗装置和电极自动升降装置通过固定支架安装固定、并通过微处理器信号控制自动工作。其中液晶显示屏可提示对电极进行清洗操作、升降操作或者显示电极插入液位的高报警液位或低报警液位。
其中，微型处理器连接人机对话操作键盘，有手动、自动按键对装置运行模式切换，在手动模式下，“升”“降”按键对电极升降单元进行升降控制，“启动”“停止”键控制清洗单元的清洗程序的启停，“功能键”进入参数设定菜单，“+”，“-”按键对清洗周期，水冲洗时间、清洗时间、稳定时间进行设定。
如图1所示，固定支架包括垂直立柱12、固定于垂直立柱12上的横杆6和悬挂式支架15，悬挂式支架15为电极安装件、用于安装电极16和电极测量装置17。电极自动升降装置包括电机9、卷扬装置8、双捻直径1.6毫米钢丝绳7和滑轮4，所述滑轮4设置于横杆6两侧。卷扬装置8设置于电机9上，钢丝绳7穿过横杆6与两侧滑轮4接触、一端设置于卷扬装置8上、另一端连接悬挂式支架15，信号输出模块与电机9连接，通过微处理器控制电机9转动，通过电机9带动卷扬装置8旋转，控制悬挂式支架15上下移动。其中，横杆6为可伸缩杆，将外管套设于内管上，伸缩内管实现长度调节，内管与外管之间采用紧固螺栓5固定。
电极自动清洗装置包括清洗剂10、水驱动喷射器3、清洗喷头19。清洗喷头19设置于悬挂式支架15上，水驱动喷射器3通过管道连接清洗剂10、清洗水管11和清洗喷头19，通过清洗水驱动清洗水和清洗剂混合液自清洗喷头喷出清洗电极。其中，如图2所示，水驱动喷射器3包括控制清洗水管11开闭的驱动阀20、控制清洗剂10管道开闭的清洗阀21、清洗水流量调节旋钮23、清洗剂流量调节旋钮26、连接清洗水管11的清洗水接头24、连接清洗剂10管道的清洗剂接头25和连接清洗喷头19管道的清洗管接头22，信号输出模块信号连接至驱动阀20和清洗阀21，通过微处理器控制驱动阀20和清洗阀21开闭，控制清洗水和清洗剂混合液的清洗时间及清洗水冲洗时间。
进一步的，水驱动喷射器3与清洗剂10和清洗水管11之间的连接管采用软管，水驱动喷射器3与清洗喷头19之间的连接管采用可伸缩软管。
微处理器和液晶显示屏设置于防水仪表盒2内，防水仪表盒2上方设置有遮雨板1。
方法实施例1：
1、数据采集：根据电极安装件上的液位开关判断电极插入液位。
2、参数设定：通过与微处理连接的人机对话操作键盘，设定电极自动清洗单元的清洗周期、冲洗时间、清洗时间、稳定时间参数。清洗方式可以有自动和手动模式选择，手动模式下，按启动键，进入清洗程序；自动模式下，设定清洗周期，周期时间到，自动进入清洗程序。
3、分析计算：对电极自动升降装置需要升降动作的分析：运行工况一，通过电极插入液位报警值，液位低报警时，得出电极暴露空气中，需要对电极自动升降装置发出降低指令，液位高时，电极测量装置插入测量介质过低，需要对电极升降单元发出提升指令；运行工况二，当手动模式下，按“启动”键，或在自动模式下，运行时间等于清洗周期时间，需要对电极自动升降装置发出提升指令，控制电极自动清洗时，电极自动升降装置的电机转动控制电极测量装置提升至测量介质上，保证更好的清洗效果。
对自动清洗装置进入清洗程序的分析，当在手动模式下，按“启动”键，清洗装置单元对电极进行清洗程序，在自动模式下，清洗周期参数设定值与连续测量累计运行时间值比对，当t(清洗周期)-t(连续测量)＝0时进入自清洗自动运行程序。
4、输出与执行：当电极升降装置得到升降指令，控制升降装置电机正反转，电机与钢丝绳之间经过滑轮传动，卷放钢丝绳的长度，达到控制电极测量装置插入测量介质的深度。当清洗装置得到清洗指令，清洗装置进入清洗程序，控制清洗装置上的驱动阀和清洗阀线圈受电打开时间，对电极进行自动清洗。
方法实施例2：
在方法实施例1的基础上，在步骤分析计算之后设置电极清洗判断程序，在电极清洗程序中，事先设置电极运行清洗周期值、水冲洗值时间值、清洗时间值、稳定时间值，根据水质情况清洗效果，运行人员修正设定参数值。
本发明微处理器采用32位ARM主控芯片LPC1752，LPC1752芯片运算速度快，性价比高，并提供丰富的常用外设接口，能很好系统装置使用功能。微处理器的储存单元包括EEPROM数据存储器，主要由一片CAT24C256组成，用来存储控制系统的历史数据，存储状态数据及处理报警信息等。液位开关，用于测量测量介质液位高、低开关量信号浮球式液位开关。
装置安装时，将垂直立柱安装于池边，在湍流或池中介质流速达0.5m/s以上的场合，可以通过横管长度的调节测量点，也可以通过电极测量装置上的高、低液位开关的位置调整对测量深度的调节，来优化测量点，确保测量的稳定性。
在测量过程中，微处理器对电极测量装置上的高、低液位测量开关信号进行信号采集，液位低报警时，微处理对电极升降装置发出降低指令，液位高时，电极测量装置插入测量介质过低，需要对电极升降装置发出提升指令；在电极进入清洗程序后，需要对电极升降装置发出提升指令。在电极升降装置得到升降指令后，控制电机正反转，通过电机连接的卷扬装置和滑轮传动，调节与电极测量装置连接的钢丝绳长度，达到对电极测量装置的升降控制目的。
本发明采用电极自动清洗装置和电极自动升降装置，既能够自动控制电极测量装置的维护清洗，保证测量的准确性，又能够自动控制电极测量装置浸入测量介质的深度，根据液位变化自动调节测量点，保证测量的连续性，防止测量介质液位变化导致电极暴露空气中。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (3)

1.一种投入式PH玻璃电极自动调节装置，其特征在于：包括微处理器、人机对话操作键盘、液位开关、开关量输入单元、信号输出模块、执行机构、固定支架；所述液位开关设置于电极安装件上、并通过开关量输入单元信号连接至微处理器，所述微处理器连接人机对话操作键盘、并通过信号输出模块信号连接至执行机构；所述执行机构包括电极自动清洗装置和电极自动升降装置，所述电极自动清洗装置和电极自动升降装置通过固定支架安装固定、并通过微处理器信号控制自动工作；
所述固定支架包括垂直立柱(12)、固定于垂直立柱(12)上的横杆(6)和悬挂式支架(15)，所述悬挂式支架(15)为电极安装件、用于安装电极(16)和电极测量装置(17)；
所述电极自动升降装置包括电机(9)、卷扬装置(8)、钢丝绳(7)和滑轮(4)，所述滑轮(4)设置于横杆(6)两侧，所述卷扬装置(8)设置于电机(9)上，所述钢丝绳(7)穿过横杆(6)与两侧滑轮(4)接触、一端设置于卷扬装置(8)上、另一端连接悬挂式支架(15)，通过电机(9)带动卷扬装置(8)旋转，控制悬挂式支架(15)上下移动；
所述电极自动清洗装置包括清洗剂(10)、水驱动喷射器(3)、清洗喷头(19)；所述清洗喷头(19)设置于悬挂式支架(15)上，水驱动喷射器(3)通过管道连接清洗剂(10)、清洗水管(11)和清洗喷头(19)，通过清洗水驱动清洗水和清洗剂混合液自清洗喷头喷出清洗电极；
所述信号输出模块与电机(9)连接，通过微处理器控制电机(9)转动；
所述水驱动喷射器(3)包括控制清洗水管(11)开闭的驱动阀(20)、控制清洗剂(10)管道开闭的清洗阀(21)、清洗水流量调节旋钮(23)、清洗剂流量调节旋钮(26)、连接清洗水管(11)的清洗水接头(24)、连接清洗剂(10)管道的清洗剂接头(25)和连接清洗喷头(19)管道的清洗管接头(22)，所述信号输出模块信号连接至驱动阀(20)和清洗阀(21)，通过微处理器控制驱动阀(20)和清洗阀(21)开闭，控制清洗水和清洗剂混合液的清洗时间及清洗水冲洗时间；
所述水驱动喷射器(3)与清洗剂(10)和清洗水管(11)之间的连接管采用软管，水驱动喷射器(3)与清洗喷头(19)之间的连接管采用可伸缩软管；
所述横杆(6)采用可伸缩杆；
所述微处理器连接的液晶显示屏，可提示对电极进行清洗操作、升降操作或者显示电极插入液位的高报警液位或低报警液位；
所述微处理器和液晶显示屏设置于防水仪表盒(2)内，防水仪表盒(2)上方设置有遮雨板(1)。
2.利用权利要求1所述的一种投入式PH玻璃电极自动调节装置实现的一种投入式PH玻璃电极自动升降方法，其特征在于：具体步骤如下：根据电极安装件上的液位开关判断电极插入液位，并将液位信号通过开关量输入单元传送至微处理器；微处理器根据接受到的液位信号判断测量介质液位为正常液位、高报警液位或低报警液位，如果为“低报警液位”，微型处理器信号驱动电极自动升降装置，控制电机旋转带动电极测量装置向下移动；如果为“高报警液位”，微型处理器信号驱动电极自动升降装置，控制电机旋转带动电极测量装置向上移动。
3.利用权利要求1所述的一种投入式PH玻璃电极自动调节装置实现的一种投入式PH玻璃电极自动清洗方法，其特征在于：具体步骤如下：通过与微处理连接的人机对话操作键盘，设定电极自动清洗单元的清洗周期、冲洗时间、清洗时间、稳定时间参数，当清洗周期的周期时间到，电极自动升降装置的电机转动控制电极测量装置提升至测量介质上，自动进入清洗程序，通过微处理器控制驱动阀和清洗阀开闭，控制清洗水和清洗剂混合液的清洗时间及清洗水冲洗时间。
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