CN109596691A - 一种移动式锂离子浓度测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于压水堆核电厂一回路水质化学监测技术领域，具体涉及一种移动式锂离子浓度测量装置，包含壳体，调节阀，流量计，抑制器，校准杯，UPS电源，万向轮，流通池，锂离子电极，参比电极，参比电极液，表头。本发明具有操作简单、分析速度快，可实现移动式、在线式的锂离子浓度测量；采用电化学抑制器，实现自再生功能，有效在线消除硼酸，避免硼酸对锂离子浓度测量的影响；有效解决压水堆核电厂一回路水质中锂离子浓度移动式监测或在线监测的问题。

Description

一种移动式锂离子浓度测量装置

技术领域

本发明属于压水堆核电厂一回路水质化学监测技术领域，具体涉及一种移动式锂离子浓度测量装置。

背景技术

常规的压水堆核电厂一回路水质锂离子浓度的分析采用人工取样，实验室离线分析方式，使用的分析方法主要有火焰原子吸收法、离子色谱法、电感耦合等离子体发射光谱法。

但是，由于核电厂一回路水质中含量大量的硼酸，火焰原子吸收法、电感耦合等离子体发射光谱法测量一回路水质的锂离子浓度，因硼酸基体不匹配原因，导致硼酸对锂离子浓度分析产生干扰影响。

离子色谱法分析核电厂一回路水质的锂离子浓度，能不效避免硼酸对锂离子浓度测量的影响，然而分析时间长。离线分析具有分析时间长、分析速度慢，无法实时显示或长时间跟踪核电厂一回路水质锂离子浓度的变化情况，尤其是机组起机阶段或升降负荷，人工取样离子线分析存在明显滞后的问题。

为满足核电厂一回路水质锂离子浓度在关键时刻连续监测或实时在线监测和查看变化趋势等实际生产需求，解决人工取样离线分析时间长、分析速度慢、严重滞后等问题，亟需研制一种移动式锂离子浓度监测装置，消除硼酸影响，实现移动在线监测。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种移动式锂离子浓度测量装置，以解决上述问题。

为了实现这一目的，本发明采取的技术方案是：

一种移动式锂离子浓度测量装置，用于检测压水堆核电厂一回路水质中的锂离子浓度，包含壳体，调节阀，流量计，抑制器，校准杯，UPS电源，万向轮，流通池，锂离子电极，参比电极，参比电极液，表头；

其中壳体用于固定调节阀，流量计，抑制器，校准杯，UPS电源，万向轮，流通池，锂离子电极，参比电极，参比电极液，表头；壳体为长方体结构，分为上、下两层，中间用不锈钢板隔离，前面板为门状，可开启、关闭；前面板中间设置一块长方形有机玻璃，用于观察整个移动测量装置内部各个功能部件的状况和移动测量装置的测量结果；

调节阀用于控制和调节流体流速和流向，通过不锈钢管线与抑制器的样品通道出口和流量计通过螺纹连接；

流量计用于显示流体的流速，通过不锈钢管线与调节阀和抑制器采用螺纹连接；

抑制器采用阳离子型抑制器，通过表头进行供电和调节供电电流；

抑制器的样品通道流通待测样品，抑制器的样品通道入口通过不锈钢管线与流量计采用螺纹连接，抑制器的样品通道出口采用不锈钢管线与调节阀采用螺纹连接；

抑制器的再生液通道流通去离子水，通过调节阀调节进入抑制器的再生液流速，在流量计处直接显示流速；抑制器的再生液通道入口通过不锈钢管线与流量计采用螺纹连接，抑制器的再生液通道出口通过不锈钢管线采用螺纹连接直接排放废液；抑制器的再生液通道入口接去离子水，通过电解去离子水产生氢离子和氢氧根离子，在抑制器中离子选择透过性膜的作用下，氢氧根离子与样品通道中的核电厂一回路水质中的硼酸根离子交换，氢氧根离子进入样品通道，硼酸根离子进入再生液通道，硼酸根离子通过再生液通道排到废液中，实现在线消解硼酸；

校准杯顶部设置圆形盖板，通过不锈钢管线与调节阀采用螺纹连接，用于仪表校准；

UPS电源安装在壳体的下层，为移动测量装置提供不间断电源；

万向轮安装在壳体底部的四个角，带有刹车功能，用于测量装置的移动和固定；

流通池为长方体结构，有机玻璃材质，底部侧面开有一小孔，通过不锈钢管线与调节阀采用螺纹连接，用于待测样品流入流通池；底部底面开有3个小孔，通过不锈钢管线与调节阀通过螺纹连接，用于测量装置测量时或流通池清洗时排放废液；顶部有一个长方形盖板，通过螺栓与流通池筒体固定，开有2个小孔，用于放置锂离子电极、参比电极；

锂离子电极为离子选择性半电池电极，圆柱体形状，通过表头供电，在锂离子电极处测量锂离子浓度，信号传输到表头，在表头直接显示测量结果；

参比电极通过表头供电，并为锂离子电极提供参比零电位，通过塑料软管与参比电极液镶嵌连接，螺纹紧固方式固定在流通池上；

参比电极液为圆柱体形状，内装有电极液，通过背夹方式固定在壳体上，通过塑料软管与参比电极镶嵌连接，为参比电极提供电极液；

通过UPS电源为表头供电，表头再为抑制器、锂离子电极、参比电极供电；通过表头设置抑制器的供电电流；接收锂离子电极的测量信号，并通过计算在显示屏显示测量结果；接收参比电极信号，作为锂离子电极的零点电位；配合校准杯，校准锂离子电极。

进一步的，如上所述的一种移动式锂离子浓度测量装置，壳体除前面板处的长方形有机玻璃外，其余均为不锈钢材质。

进一步的，如上所述的一种移动式锂离子浓度测量装置，流量计采用浮子流量计。

进一步的，如上所述的一种移动式锂离子浓度测量装置，该测量装置的校准采用将一系列标准溶液分别倒入校准杯中，通过表头的校准模式进行校准。

进一步的，如上所述的一种移动式锂离子浓度测量装置，UPS电源直接连接常规电源为测量装置供电。

进一步的，如上所述的一种移动式锂离子浓度测量装置，UPS电源采用自带电池为移动测量装置供电。

进一步的，如上所述的一种移动式锂离子浓度测量装置，锂离子电极、参比电极通过螺纹方式固定在流通池上部，调节螺纹调整锂离子电极、参比电极在流通池的插入深度。

进一步的，如上所述的一种移动式锂离子浓度测量装置，参比电极液为圆柱体形状，内装有浓度为3mol/L的KCl溶液，通过背夹方式固定在壳体上，通过塑料软管与参比电极镶嵌连接，为参比电极提供3mol/L KCl溶液。

进一步的，如上所述的一种移动式锂离子浓度测量装置，表头为长方体形状，前面板包含显示屏、开关键、设置键、上/下选择键、确认键；表头(12)对测量结果有以下两种处理方式：①直接显示测量结果；②将测量结果传输到远程终端机或集散控制系统。

本发明技术方案的有益效果在于：本发明具有操作简单、分析速度快，可实现移动式、在线式的锂离子浓度测量；采用电化学抑制器，实现自再生功能，有效在线消除硼酸，避免硼酸对锂离子浓度测量的影响；有效解决压水堆核电厂一回路水质中锂离子浓度移动式监测或在线监测的问题。

附图说明

图1为本发明一种移动式锂离子浓度测量装置结构示意图。

图中：1.壳体，2.调节阀，3.流量计，4.抑制器，5.校准杯，6.UPS电源，7.万向轮，8.流通池，9.锂离子电极，10.参比电极，11.参比电极液，12.表头。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细说明。

如图1所示，本发明一种移动式锂离子浓度测量装置，用于检测压水堆核电厂一回路水质中的锂离子浓度，包含壳体1，调节阀2，流量计3，抑制器4，校准杯5，UPS电源6，万向轮7，流通池8，锂离子电极9，参比电极10，参比电极液11，表头12；

其中壳体1用于固定调节阀2，流量计3，抑制器4，校准杯5，UPS电源6，万向轮7，流通池8，锂离子电极9，参比电极10，参比电极液11，表头12；壳体1为长方体结构，分为上、下两层，中间用不锈钢板隔离，前面板为门状，可开启、关闭；前面板中间设置一块长方形有机玻璃，用于观察整个移动测量装置内部各个功能部件的状况和移动测量装置的测量结果；壳体1除前面板处的长方形有机玻璃外，其余均为不锈钢材质；

调节阀2用于控制和调节流体流速和流向，通过不锈钢管线与抑制器4的样品通道出口和流量计3通过螺纹连接；

流量计3采用浮子流量计，用于显示流体的流速，通过不锈钢管线与调节阀2和抑制器4采用螺纹连接；

抑制器4采用阳离子型抑制器，通过表头12进行供电和调节供电电流；

抑制器4的样品通道流通待测样品，抑制器4的样品通道入口通过不锈钢管线与流量计3采用螺纹连接，抑制器4的样品通道出口采用不锈钢管线与调节阀2采用螺纹连接；

抑制器4的再生液通道流通去离子水，通过调节阀2调节进入抑制器4的再生液流速，在流量计3处直接显示流速；抑制器4的再生液通道入口通过不锈钢管线与流量计3采用螺纹连接，抑制器4的再生液通道出口通过不锈钢管线采用螺纹连接直接排放废液；抑制器4的再生液通道入口接去离子水，通过电解去离子水产生氢离子和氢氧根离子，在抑制器4中离子选择透过性膜的作用下，氢氧根离子与样品通道中的核电厂一回路水质中的硼酸根离子交换，氢氧根离子进入样品通道，硼酸根离子进入再生液通道，硼酸根离子通过再生液通道排到废液中，实现在线消解硼酸；

校准杯5顶部设置圆形盖板，通过不锈钢管线与调节阀2采用螺纹连接，用于仪表校准；该测量装置的校准采用将一系列标准溶液分别倒入校准杯5中，通过表头12的校准模式进行校准；

UPS电源6安装在壳体1的下层，为移动测量装置提供不间断电源；UPS电源6的供电的方式为以下两种之一：直接连接常规电源为测量装置供电；UPS电源6采用自带电池为移动测量装置供电；

万向轮7安装在壳体底部的四个角，带有刹车功能，用于测量装置的移动和固定；

流通池8为长方体结构，有机玻璃材质，底部侧面开有一小孔，通过不锈钢管线与调节阀2采用螺纹连接，用于待测样品流入流通池8；底部底面开有3个小孔，通过不锈钢管线与调节阀2通过螺纹连接，用于测量装置测量时或流通池清洗时排放废液；顶部有一个长方形盖板，通过螺栓与流通池筒体固定，开有2个小孔，用于放置锂离子电极9、参比电极10；

锂离子电极9、参比电极10通过螺纹方式固定在流通池8上部，调节螺纹调整锂离子电极9、参比电极10在流通池8的插入深度；

锂离子电极9为离子选择性半电池电极，圆柱体形状，通过表头12供电，在锂离子电极9处测量锂离子浓度，信号传输到表头12，在表头12直接显示测量结果；

参比电极10通过表头12供电，并为锂离子电极9提供参比零电位，通过塑料软管与参比电极液11镶嵌连接，螺纹紧固方式固定在流通池8上；

参比电极液11为圆柱体形状，内装有浓度为3mol/L的KCl溶液，通过背夹方式固定在壳体1上，通过塑料软管与参比电极镶嵌连接，为参比电极提供3mol/L KCl溶液；

通过UPS电源6为表头12供电，表头12再为抑制器4、锂离子电极9、参比电极10供电；通过表头12设置抑制器4的供电电流；接收锂离子电极9的测量信号，并通过计算在显示屏显示测量结果；接收参比电极10信号，作为锂离子电极9的零点电位；配合校准杯5，校准锂离子电极9。

表头12为长方体形状，前面板包含显示屏、开关键、设置键、上/下选择键、确认键；表头12对测量结果有以下两种处理方式：①直接显示测量结果；②将测量结果传输到远程终端机或集散控制系统。

Claims (10)

1.一种移动式锂离子浓度测量装置，用于检测压水堆核电厂一回路水质中的锂离子浓度，其特征在于：

包含壳体(1)，调节阀(2)，流量计(3)，抑制器(4)，校准杯(5)，UPS电源(6)，万向轮(7)，流通池(8)，锂离子电极(9)，参比电极(10)，参比电极液(11)，表头(12)；

其中壳体(1)用于固定调节阀(2)，流量计(3)，抑制器(4)，校准杯(5)，UPS电源(6)，万向轮(7)，流通池(8)，锂离子电极(9)，参比电极(10)，参比电极液(11)，表头(12)；壳体(1)为长方体结构，分为上、下两层，中间用不锈钢板隔离，前面板为门状，可开启、关闭；前面板中间设置一块长方形有机玻璃，用于观察整个移动测量装置内部各个功能部件的状况和移动测量装置的测量结果；

调节阀(2)用于控制和调节流体流速和流向，通过不锈钢管线与抑制器(4)的样品通道出口和流量计(3)通过螺纹连接；

流量计(3)用于显示流体的流速，通过不锈钢管线与调节阀(2)和抑制器(4)采用螺纹连接；

抑制器(4)采用阳离子型抑制器，通过表头(12)进行供电和调节供电电流；

抑制器(4)的样品通道流通待测样品，抑制器(4)的样品通道入口通过不锈钢管线与流量计(3)采用螺纹连接，抑制器(4)的样品通道出口采用不锈钢管线与调节阀(2)采用螺纹连接；

抑制器(4)的再生液通道流通去离子水，通过调节阀(2)调节进入抑制器(4)的再生液流速，在流量计(3)处直接显示流速；抑制器(4)的再生液通道入口通过不锈钢管线与流量计(3)采用螺纹连接，抑制器(4)的再生液通道出口通过不锈钢管线采用螺纹连接直接排放废液；抑制器(4)的再生液通道入口接去离子水，通过电解去离子水产生氢离子和氢氧根离子，在抑制器(4)中离子选择透过性膜的作用下，氢氧根离子与样品通道中的核电厂一回路水质中的硼酸根离子交换，氢氧根离子进入样品通道，硼酸根离子进入再生液通道，硼酸根离子通过再生液通道排到废液中，实现在线消解硼酸；

校准杯(5)顶部设置圆形盖板，通过不锈钢管线与调节阀(2)采用螺纹连接，用于仪表校准；

UPS电源(6)安装在壳体(1)的下层，为移动测量装置提供不间断电源；

万向轮(7)安装在壳体底部的四个角，带有刹车功能，用于测量装置的移动和固定；

流通池(8)为长方体结构，有机玻璃材质，底部侧面开有一小孔，通过不锈钢管线与调节阀(2)采用螺纹连接，用于待测样品流入流通池(8)；底部底面开有3个小孔，通过不锈钢管线与调节阀(2)通过螺纹连接，用于测量装置测量时或流通池清洗时排放废液；顶部有一个长方形盖板，通过螺栓与流通池筒体固定，开有2个小孔，用于放置锂离子电极(9)、参比电极(10)；

锂离子电极(9)为离子选择性半电池电极，圆柱体形状，通过表头(12)供电，在锂离子电极(9)处测量锂离子浓度，信号传输到表头(12)，在表头(12)直接显示测量结果；

参比电极(10)通过表头(12)供电，并为锂离子电极(9)提供参比零电位，通过塑料软管与参比电极液(11)镶嵌连接，螺纹紧固方式固定在流通池(8)上；

参比电极液(11)为圆柱体形状，内装有电极液，通过背夹方式固定在壳体(1)上，通过塑料软管与参比电极镶嵌连接，为参比电极提供电极液；

通过UPS电源(6)为表头(12)供电，表头(12)再为抑制器(4)、锂离子电极(9)、参比电极(10)供电；通过表头(12)设置抑制器(4)的供电电流；接收锂离子电极(9)的测量信号，并通过计算在显示屏显示测量结果；接收参比电极(10)信号，作为锂离子电极(9)的零点电位；配合校准杯(5)，校准锂离子电极(9)。

2.如权利要求1所述的一种移动式锂离子浓度测量装置，其特征在于：壳体(1)除前面板处的长方形有机玻璃外，其余均为不锈钢材质。

3.如权利要求1所述的一种移动式锂离子浓度测量装置，其特征在于：流量计(3)采用浮子流量计。

4.如权利要求1所述的一种移动式锂离子浓度测量装置，其特征在于：该测量装置的校准采用将一系列标准溶液分别倒入校准杯(5)中，通过表头(12)的校准模式进行校准。

5.如权利要求1所述的一种移动式锂离子浓度测量装置，其特征在于：UPS电源(6)直接连接常规电源为测量装置供电。

6.如权利要求1所述的一种移动式锂离子浓度测量装置，其特征在于：UPS电源(6)采用自带电池为移动测量装置供电。

7.如权利要求1所述的一种移动式锂离子浓度测量装置，其特征在于：锂离子电极(9)、参比电极(10)通过螺纹方式固定在流通池(8)上部，调节螺纹调整锂离子电极(9)、参比电极(10)在流通池(8)的插入深度。

8.如权利要求1所述的一种移动式锂离子浓度测量装置，其特征在于：参比电极液(11)为圆柱体形状，内装有浓度为3mol/L的KCl溶液，通过背夹方式固定在壳体(1)上，通过塑料软管与参比电极镶嵌连接，为参比电极提供3mol/L KCl溶液。

9.如权利要求1所述的一种移动式锂离子浓度测量装置，其特征在于：表头(12)为长方体形状，前面板包含显示屏、开关键、设置键、上/下选择键、确认键；表头(12)对测量结果有以下两种处理方式：①直接显示测量结果；②将测量结果传输到远程终端机或集散控制系统。

10.如权利要求1所述的一种移动式锂离子浓度测量装置，其特征在于：壳体(1)除前面板处的长方形有机玻璃外，其余均为不锈钢材质；

流量计(3)采用浮子流量计；

该测量装置的校准采用将一系列标准溶液分别倒入校准杯(5)中，通过表头(12)的校准模式进行校准；

UPS电源(6)的供电的方式为以下两种之一：直接连接常规电源为测量装置供电；UPS电源(6)采用自带电池为移动测量装置供电；

锂离子电极(9)、参比电极(10)通过螺纹方式固定在流通池(8)上部，调节螺纹调整锂离子电极(9)、参比电极(10)在流通池(8)的插入深度；

参比电极液(11)为圆柱体形状，内装有浓度为3mol/L的KCl溶液，通过背夹方式固定在壳体(1)上，通过塑料软管与参比电极镶嵌连接，为参比电极提供3mol/L KCl溶液；

表头(12)为长方体形状，前面板包含显示屏、开关键、设置键、上/下选择键、确认键；表头(12)对测量结果有以下两种处理方式：①直接显示测量结果；②将测量结果传输到远程终端机或集散控制系统。