CN110823981A - 一种自动清洗ph电极的装置及清洗方法 - Google Patents

一种自动清洗ph电极的装置及清洗方法 Download PDF

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CN110823981A CN201911158360.3A CN201911158360A CN110823981A CN 110823981 A CN110823981 A CN 110823981A CN 201911158360 A CN201911158360 A CN 201911158360A CN 110823981 A CN110823981 A CN 110823981A
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Abstract

本发明涉及一种自动清洗PH电极的装置及清洗方法。所述装置包括：PH变送器(1)、与所述PH变送器(1)连接的PH探头(2)、设于PH支架(3)上的PH电极(6)、朝向所述PH电极(6)喷水用的喷淋装置(7)、气缸(16)、PLC(13)和DCS(15)，其中，所述PH探头(2)位于所述PH电极(6)的顶端，所述喷淋装置(7)置于所述PH电极(6)周围，所述气缸(16)通过所述PH支架(3)与所述PH探头(2)连接，并且所述气缸(16)外侧安装上下限位感应开关(5)，所述PLC(13)和所述DCS(15)通过所述上下限位感应开关(5)来控制所述气缸(16)的运动。所述清洗方法是通过PLC(13)设定间隔时间定时对PH探头(2)自动清洗。本发明装置简单、操作方便，可以提高PH分析仪的分析准确性和延长PH电极的使用寿命。

Description

一种自动清洗PH电极的装置及清洗方法
技术领域
本发明涉及有色冶金烟气制酸、化工和环保等行业的污酸污水工艺控制过程领域，尤其适用于杂质较多、含酸性废水处理领域，具体涉及一种自动清洗PH电极的装置及清洗方法。
背景技术
保护生态环境是每个企业的应尽职责，大部分工厂都会采用酸碱中和的方法处理这些污酸污水，加入一定的量的石灰水(碱液)与污酸污水中和，在污酸污水处理过程中使用PH分析仪监测水质PH值的变化尤为重要，而实际生产过程中往往因为PH电极清洗不及时,电极表面会附着一层钙盐等物质，影响PH分析仪在过程控制中测量的的准确性,人为清洗电极时也有可能因为电极结垢太多、太硬操作不慎会导致前端玻璃电极损坏，而且夜班人工清洗也不方便，人为操作也增加了PH电极的损坏数量。
发明内容
本发明是解决现有技术PH分析仪中PH电极在添加了石灰水的溶液的情况下容易结垢的问题，因此技术的关键在于提高PH分析仪的测量准确性和延长电极的使用寿命，使钙盐不容易附着在电极上。
本发明提供一种自动清洗PH电极的装置及清洗方法，可以通过PLC根据实际需求设定好自动清洗的时间和频次，通过控制电磁阀得电、失电来控制气缸的动作带动联杆将PH电极提升和降落，PLC控制水管上的电动阀开、关来控制喷水装置的开启和关闭；本发明装置结构简单，清洗方法操作容易、安全可靠。
本发明通过所提供的装置定时清洗PH电极，使电极时刻保持清洁，不会被污垢附着，提高PH分析仪的分析准确性和延长PH电极的使用寿命。
且PLC预留电气或通讯接口，很容易与现有的工艺DCS相结合，满足生产过程的需要。
具体来说，本发明提供了如下技术方案：
一种自动清洗PH电极的装置，其特征在于，所述装置包括PH变送器1、与所述PH变送器1连接的PH探头2、设于PH支架3上的PH电极6、朝向所述PH电极6喷水用的喷淋装置7、气缸16、PLC 13和DCS 15，
其中，所述PH探头2位于所述PH电极6的顶端，所述喷淋装置7置于所述PH电极6周围，所述气缸16通过所述PH支架3与所述PH探头2连接，并且所述气缸16外侧安装上下限位感应开关5，所述PLC13通过所述上下限位感应开关5来控制所述气缸16的运动，所述DCS15控制所述PH探头2与工艺现场阀门的联锁。
优选地，对于所述自动清洗PH电极的装置，其中，所述喷淋装置7包括2个以上的喷头；优选所述喷淋装置7中各喷头与自来水管8连接；进一步优选所述自来水管8上设有电动阀9，并通过所述电动阀9连接至生活水管网23。
优选地，对于所述自动清洗PH电极的装置，其中，所述PH支架3与所述气缸16通过螺栓4进行连接。
优选地，对于所述自动清洗PH电极的装置，其中，所述气缸16底部连接气源管10；优选所述气源管10上设有电磁阀11，所述气源管10通过所述电磁阀11连接至压缩空气管12，所述压缩空气管12通有外加气源作为所述气缸16运动的动力。
优选地，对于所述自动清洗PH电极的装置，其中，所述PLC13上还设有预留电气接口14，优选所述PLC13通过所述预留电气接口14与DCS15相连。
优选地，对于所述自动清洗PH电极的装置，其中，所述PLC13通过电缆17与所述DCS15连接；所述PLC 13通过电缆18与所述自来水管8上的所述电动阀9连接；所述PLC 13通过电缆19与所述气源管10上的所述电磁阀11连接；所述PLC 13通过电缆20与所述气缸16外侧的所述上下限位感应开关5连接；所述DCS 15通过电缆21与所述PH变送器1相连；所述PH变送器1与所述PH探头2通过电缆22进行连接。
优选地，对于所述自动清洗PH电极的装置，其中，所述喷淋装置7中喷头形状为长方体；优选喷淋装置7固定置于PH探头上方以PH电极至喷头最下端的垂直距离)；优选喷头侧面上包括两排圆孔。
以上任一段所述自动清洗PH电极的装置进行自动清洗PH电极的方法，其特征在于，包括下述步骤：
a通过所述PLC13设定清洗时长和频次，由所述PLC13向所述DCS15发出清洗指令，所述气缸16上升；
b当所述气缸16带动所述PH电极支架3一同上升至目标位置时，所述上下限位感应开关5返回上限位信号，所述PLC13接收上限位信号后，所述喷淋装置7开始喷水；
c清洗时长结束后，所述PLC13发出关闭指令，所述气缸16带动所述PH支架3下降，所述上下限位5的下限位感应开关发出信号；
d所述PLC13接收到下限位信号，同时向所述DCS15发出任务完成指令，所述PLC13的计时器清零并进入下个周期计时。
优选地，对于所述自动清洗的方法，其中，步骤a中还包括所述PLC13发出指令，所述电磁阀11得电，所述气缸16上升。
优选地，对于所述自动清洗的方法，其中，步骤b还包括所述PLC13收到上限位信号后使所述自来水管8上所述电动阀9开启，所述喷淋装置7开始喷水，优选将所述电动阀9开启作为程序置位信号。
优选地，对于所述自动清洗的方法，其中，步骤c中还包括：清洗时长结束后，所述PLC13向所述电动阀9发出关闭指令，所述电磁阀11失电，所述气缸16带动PH支架3下降。
优选地，对于所述自动清洗的方法，其中，步骤d中还包括所述DCS15收到所述PLC13发出的任务完成指令后，继续将PH探头2与工艺现场的阀门投入联锁，优选所述工艺现场的阀门为加石灰水的调节阀门。
以上任一段所述的自动清洗装置或以上任一段所述的自动清洗方法在冶金、环保水处理、化工行业工艺控制过程领域的应用。
本发明的有益效果：
(1)本发明所提供的清洗装置结构简单，通过定时多频次的清洗确保电极不结垢，保证PH值测量准确，使污酸污水处理系统稳定运行；
(2)本发明所提供的的清洗方法能够实现自动化清洗,有助于减少人为因素的损坏，有助于延长电极的使用寿命,减少维护人员人工费用，降低生产维护成本；
(3)本发明所述装置PLC通过开放的外部接口，容易融合到主工艺控制系统(DCS)中，与现有的工艺设备相联锁，保证了生产操作安全。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图，其中：1为PH变送器，2为PH探头，3为PH计支架，4为螺栓，5为气缸上下限位感应开关，6为PH电极，7为喷淋装置，8为自来水管，9为电动阀，10为气源管，11为电磁阀，12为压缩空气管，13为PLC，14为预留电气接口，15为DCS(集中控制系统)，16为气缸，17-22为电缆，23为生活水管网；
其中，1所述PH变送器的型号为器CPM253-MR0005，2所述PH探头的型号为CPS11D-7BT21，5所述上下限位感应开关型号为CS1-G，10所述气源管的型号为￠10，11所述电磁阀的型号为4V31-10，13所述PLC为西门子-LOGO！，16所述气缸型号为SAU32*500S；
17-22各电缆的型号分别为：17为KVV2×1.5电缆，18为KVV4×1.5电缆，19为KVV2×1.5电缆，20为RVVP4×0.75电缆，21为KVVP2×1.5电缆,22为PH专用数字电缆。
具体实施方式
关于有色冶金烟气制酸、化工和环保等领域所用的PH分析仪，本发明针对在PH电极在添加了石灰水的溶液的情况下容易结垢的问题，提供了一种自动清洗PH电极的装置及其清洗方法。
本发明的清洗装置，其包括PH变送器1、与所述PH变送器1连接的PH探头2、设于PH支架3上的PH电极6、朝向所述PH电极6喷水用的喷淋装置7、气缸16、PLC13和DCS 15，其中，所述PH探头2位于所述PH电极6的顶端，所述喷淋装置7置于所述PH电极6周围，所述气缸16通过所述PH支架3与所述PH探头2连接，并且所述气缸16外侧安装上下限位感应开关5，所述PLC13通过所述上下限位感应开关5来控制所述气缸16的运动，所述DCS15控制所述PH探头2的工作。
其中，在本发明的清洗装置清洗现场，所述DCS 15通过控制所述PH探头2与工艺现场的阀门投入联锁来控制该探头2的工作。
在本发明的一种优选装置中，喷淋装置7置于PH电极6周围，喷淋装置7包括2个以上喷头；优选喷头数量为2个；所述喷淋装置7中各喷头与自来水管8连接；优选自来水管8上设有电动阀9。
在本发明的一种优选装置中，PH支架3与气缸16通过螺栓4进行连接；并且气缸6外侧安装上下限位感应开关5。
在本发明的一种优选装置中，气缸16底部连接有气源管10；优选气源管10通过电磁阀11与压缩空气管12进行连接。
在本发明的一种优选装置中，PLC13上还设置有预留电气接口14可与现有工艺DCS集中控制系统15连接。
在本发明的一种优选装置中，PH变送器1与PH探头2通过电缆22进行连接PLC13通过电缆17与DCS集中控制系统15连接；PLC 13通过电缆18与自来水管8上的电动阀9连接；PLC 13通过电缆19与气源管10上的电磁阀11连接；PLC 13通过电缆20与气缸16外侧限位开关5连接；优选DCS集中控制系统15通过电缆21与PH变送器1相连。
在本发明的一种优选装置中，所述电缆型号为：电缆17为KVV2×1.5电缆；电缆18为KVV4×1.5电缆；电缆19为KVV2×1.5电缆；电缆20为RVVP4×0.75电缆；电缆21为KVVP2×1.5电缆，电缆22为PH专用电缆。
在本发明的一种优选装置中，喷淋装置7中各喷头形状为150×30×30mm长方体；所述喷淋装置7固定置于PH探头上方的500mm位置处(以PH电极至喷头最下端的垂直距离)；所述气缸16的行程为500mm以上。
本发明还提供了一种自动清洗PH电极的方法，其特征在于，包括下述步骤：
a.通过所述PLC13设定清洗时长和频次，由所述PLC13向所述DCS15发出清洗指令，所述气缸16上升；
b.当所述气缸16带动所述PH电极支架3以及位于所述PH电极支架3上的所述PH探头2和所述PH电极6一同上升至目标位置时，所述上下限位感应开关5返回上限位信号，所述PLC13接收上限位信号后，所述喷淋装置7向所述PH电极6开始喷水进行清洗；
c.清洗时长结束后，所述PLC13发出关闭指令，所述气缸16带动所述PH支架3下降，所述上下限位5的下限位感应开关发出信号；
d.所述PLC13接收到下限位信号，向所述DCS15发出任务完成指令，同时所述PLC13的计时器清零并进入下个周期计时。
在一种本发明具体优选的清洗方法中，其包括下述步骤：
a.安装清洗装置：安装气缸16，并在其外侧配置上下限位感应开关5；将气缸16通过螺栓4与PH分析仪支架3固定；制作两个长方体喷淋装置7接上自来水管8，将喷淋装置7固定在位于PH电极6上方的500mm位置处，将自来水管8另一端通过电动阀9连接在自来水管网上；将气源管10通过电磁阀11相连到压缩空气管12；利用电缆17、18、19和20将PLC13分别与DCS集中控制系统15、电动阀9、电磁阀11和限位开关5相连接；DCS集中控制系统15通过电缆21连接到PH变送器1上；
b.自动清洗：首先，由PLC13向DCS集中控制系统15发出清洗指令，DCS集中控制系统15解除PH探头2和工艺现场阀门的联锁，同时发出指令电磁阀11得电，气缸16上升，当气缸16上升到500mm时以PH电极至喷头最下端的垂直距离上下限位感应开关5返回上限位信号(如未收到感应开关信号，PLC13向DCS集中控制系统15发出警告信息，系统停止运行)，由气缸16带动PH支架3上升到500mm的位置，PLC13收到上下限位5上限位置信号同时使自来水管8上电动阀9开启，电动阀9的开启信号作为程序置位信号，计时程序满设计时间后，PLC13给电动阀9发出关闭指令，电磁阀11失电，气缸16带动PH支架3下移，当上下限位5的下限位感应开关发出信号后，PLC13向DCS集中控制系统15发出清洗完成指令，DCS集中控制系统15收到PLC13发出的任务完成指令后，继续将PH探头2与工艺现场现场的阀门投入联锁，PLC13的计时器清零并进入下个周期计时。
其中，上述步骤b进行清洗时，所述“工艺现场的阀门”是指本发明图1所述的装置图中没有展示出来的其他工艺现场存在的阀门，如石灰水加入的阀门。
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。基于本发明中具体实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下获得的所有其他实施方式，都属于本发明的保护范围。
实施例1
本发明的自动清洗PH电极装置，所述装置包括PH变送器1、与所述PH变送器1连接的PH探头2、设于PH支架3上的PH电极6、朝向所述PH电极6喷水用的喷淋装置7、气缸16、PLC13和DCS 15其中，所述PH探头2位于所述PH电极6的顶端，所述喷淋装置7置于所述PH电极6周围，所述气缸16通过所述PH支架3与所述PH探头2连接，并且所述气缸16外侧安装上下限位感应开关5，所述PLC13通过所述上下限位感应开关5来控制所述气缸16的运动，所述DCS15控制所述PH探头2的工作。
如图1所示，喷淋装置7平行置于PH电极6周围，喷淋装置7设有2个喷头；喷淋装置7中各喷头与自来水管8连接；自来水管8上设有电动阀9。
如图1所示，PH支架3与气缸16通过螺栓4进行连接；并且气缸6外侧安装上下限位感应开关5。
如图1所示，气缸16底部连接有气源管10；气源管10通过电磁阀11与压缩空气管12进行连接。
如图1所示，PLC13上还设置有预留电气接口14可与现有工艺DCS集中控制系统15连接。
如图1所示，其中，PH变送器1与PH探头2通过电缆22进行连接，PLC13通过电缆17与DCS集中控制系统15连接；PLC 13通过电缆18与自来水管8上的电动阀9连接；PLC 13通过电缆19与气源管10上的电磁阀11连接；PLC13通过电缆20与气缸16外侧限位开关5连接；DCS集中控制系统15通过电缆21与PH变送器1相连。
所述电缆型号为：电缆17为KVV2×1.5电缆；电缆18为KVV4×1.5电缆；电缆19为KVV2×1.5电缆；电缆20为RVVP4×0.75电缆；电缆21为KVVP2×1.5电缆，电缆22为PH专用数字电缆。
所述喷淋装置7中喷头形状为150×30×30mm长方体；所述淋装置7固定置于PH探头上方的500mm位置处(以PH电极至喷头最下端的垂直距离)；
其中，所述喷淋装置7喷头的来源为：取一节截面边长30×30mm，长150mm的不锈钢方形钢管，在其中一个侧面，均匀钻上两排直径为φ2mm的圆孔共12个，然后与自来水管8焊接相连，方形钢管的两端封闭。
所述气缸16的行程为500mm。
在本实施例中：PH变送器1型号为CPM253-MR0005，PH探头2型号为CPS11D-7BT21，气缸上下限位感应开关为CS1-G，气源管10型号为￠10，电磁阀11型号为4V31-10，PLC13型号为西门子-LOGO！，16所述气缸型号为SAU32*500S。
实施例2
本发明的自动清洗PH电极的方法，具体包括下述步骤：
a.安装清洗装置：安装气缸16，并在其外侧配置上下限位感应开关5；将气缸16通过螺栓4与PH分析仪支架3固定；制作两个长方体喷淋装置7接上自来水管8，将喷淋装置7固定在位于PH电极6上方的500mm位置处，将自来水管8另一端通过电动阀9连接在自来水管网上23；将气源管10通过电磁阀11相连到压缩空气管12；利用电缆17、18、19和20将PLC13分别与DCS集中控制系统15、电动阀9、电磁阀11和限位开关5相连接；DCS集中控制系统15通过电缆21连接到PH变送器1上；
b.自动清洗：首先，由PLC13向DCS集中控制系统15发出清洗指令(清洗时长设定为3、4或5分钟，清洗的周期为每隔2、3或4小时)，解除PH探头2和工业现场阀门的联锁，同时PLC13发出指令电磁阀11得电，气缸16上升(上升的时间为10～20秒，通过气源管连接的气源压力进行调节)，当气缸16上升到500mm时上下限位感应开关5返回上限位信号，由气缸16带动PH支架3上升到目标位置500mm的位置，PLC13收到上下限位5上限位置信号同时使自来水管8上电动阀9开启，电动阀9的开启信号作为程序置位信号，计时程序满设计时间后，PLC13给电动阀9发出关闭指令，电磁阀11失电，气缸16带动PH支架3下移，当上下限位5的下限位感应开关发出信号后，PLC13向DCS集中控制系统15发出清洗完成指令，DCS集中控制系统15收到PLC13发出的任务完成指令后，继续将PH探头2与工艺现场的阀门投入联锁，PLC13的计时器清零并进入下个周期计时。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发买明的保护范围。

Claims (13)

1.一种自动清洗PH电极的装置，其特征在于，所述装置包括PH变送器(1)、与所述PH变送器(1)连接的PH探头(2)、设于PH支架(3)上的PH电极(6)、朝向所述PH电极(6)喷水用的喷淋装置(7)、气缸(16)、PLC(13)和DCS(15)，
其中，所述PH探头(2)位于所述PH电极(6)的顶端，所述喷淋装置(7)置于所述PH电极(6)周围，所述气缸(16)通过所述PH支架(3)与所述PH探头(2)连接，并且所述气缸(16)外侧安装上下限位感应开关(5)，所述PLC(13)通过所述上下限位感应开关(5)来控制所述气缸(16)的运动，所述DCS(15)控制所述PH探头(2)的工作。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述喷淋装置(7)包括2个以上的喷头；优选所述喷淋装置(7)中各喷头与自来水管(8)连接；进一步优选所述自来水管(8)上设有电动阀(9)，并通过所述电动阀(9)连接至生活水管网(23)。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述PH支架(3)与所述气缸(16)通过螺栓(4)进行连接。
4.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其中，所述气缸(16)底部连接气源管(10)；优选所述气源管(10)上设有电磁阀(11)，所述气源管(10)通过所述电磁阀(11)连接至压缩空气管(12)，所述压缩空气管(12)通有外加气源作为所述气缸(16)运动的动力。
5.根据权利要求1-4任一项所述的装置，其中，所述PLC(13)上还设有预留电气接口(14)，优选所述PLC(13)通过所述预留电气接口(14)与所述DCS(15)相连。
6.根据权利要求1-5任一项所述的装置，其中，所述PLC(13)通过电缆(17)与所述DCS(15)连接；所述PLC(1)通过电缆(18)与所述自来水管(8)上的所述电动阀(9)连接；所述PLC(1)通过电缆(19)与所述气源管(10)上的所述电磁阀(11)连接；所述PLC(1)通过电缆(20)与所述气缸(16)外侧的所述上下限位感应开关(5)连接；所述DCS(15)通过电缆(21)与所述PH变送器(1)相连；所述PH变送器(1)与所述PH探头(2)通过电缆(22)进行连接。
7.根据权利要求1-6任一项所述的装置，其中，所述喷淋装置(7)中喷头形状为长方体；优选喷淋装置(7)固定置于PH探头上方；优选喷头侧面上包括两排圆孔。
8.权利要求1-7任一项所述的装置进行自动清洗PH电极的方法，其特征在于，包括下述步骤：
a.通过所述PLC(13)设定清洗时长和频次，所述PLC(13)向所述DCS(15)发出清洗指令，并且所述气缸(16)上升；
b.当所述气缸(16)带动所述PH电极支架(3)以及位于所述PH电极支架(3)上的所述PH探头(2)和所述PH电极(6)一同上升至目标位置时，所述上下限位感应开关(5)返回上限位信号，所述PLC(13)接收上限位信号后，所述喷淋装置(7)向所述PH电极(6)开始喷水进行清洗；
c.清洗时长结束后，所述PLC(13)发出关闭指令，所述喷淋装置(7)停止喷水，所述气缸(16)带动所述PH支架(3)下降，所述上下限位(5)的下限位感应开关发出信号；
d.所述PLC(13)接收到下限位信号，向所述DCS(15)发出任务完成指令，同时所述PLC(13)的计时器清零并进入下个周期计时。
9.根据权利要求8所述的清洗方法，其中，步骤(a)中还包括所述PLC(13)向所述电磁阀(11)发出指令，所述电磁阀(11)得电后，所述气缸(16)上升。
10.根据权利要求8或9所述的清洗方法，其中，步骤(b)还包括所述PLC(13)收到上限位信号后发出指令，使所述自来水管(8)上所述电动阀(9)开启，所述喷淋装置(7)开始喷水，优选将所述电动阀(9)开启作为程序置位信号。
11.根据权利要求8-10任一项所述清洗装置，其中，步骤(c)中还包括：清洗时长结束后，所述PLC(13)向所述电动阀(9)发出关闭指令，所述喷淋装置(7)停止喷水；所述PLC(13)向所述电磁阀(11)发出指令，所述电磁阀(11)失电，使所述气缸(16)带动PH支架(3)下降至所述上下限位感应开关(5)发出下限位信号。
12.关于权利要求8-11任一项所述的清洗方法，其中，步骤(d)中还包括所述DCS(15)收到所述PLC(13)发出的任务完成指令后，继续将PH探头(2)与工艺现场的阀门投入联锁。
13.权利要求1-7任一项所述的自动清洗装置或权利要求8-12任一项所述的自动清洗方法在冶金、环保水处理、化工行业工艺控制过程领域的应用。
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