CN118130823A - 一种在线监测氨水含量的装置及方法 - Google Patents

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龙国军
黄善锋
黄万启
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高旭峰
林英昭
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Huaneng Yantai Bajiao Thermoelectricity Co Ltd
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Huaneng Yantai Bajiao Thermoelectricity Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种在线监测氨水含量的装置及方法,装置包括反应单元、检测单元和控制单元。反应单元包括反应池、注射泵、多通道切换阀;反应池顶部中心设有水流出口;注射泵与多通道切换阀的主通道连接;多通道切换阀的三个分通道分别通过管路连接待测氨水样品、滴定标准溶液和指示剂溶液,另外三个分通道分别通过管路与反应池连接;检测单元包括光源和光感应器;光源和光感应器分别设在反应池侧壁中部。控制单元为嵌入式控制器;嵌入式控制器分别与注射泵、多通道切换阀光源、光感应器电连接。本发明可以自动在线检测生产过程中所用氨水或其稀释液中的含量,解决了氨水含量检测繁琐、速度慢、工作量大和影响工作人员健康的问题。

Description

一种在线监测氨水含量的装置及方法
技术领域
本发明涉及氨水含量在线测量技术领域,特别是涉及一种在线监测氨水含量的装置及方法。
背景技术
氨水广泛应用于工业生产活动中。氨水是一种透明无色但具有刺激性味道的水溶液,其在工业生产活动中的应用十分广泛。以下是一些氨水在工业生产中的氨水在水处理领域具有重要作用。它常被用作pH调节剂,以调整水的酸碱度,从而达到特定的处理效果。氨水在制药过程中也扮演着重要角色。它可用作中和剂,调节药物的酸碱性质,确保药物的稳定性和活性。此外,氨水还可以作为药物的溶剂,促进药物的溶解和吸收,提高药效。氨水具有不稳定性和易挥发性,因此在保存和使用时,需要将其置于密封的深色试剂瓶中,并存放于冷暗处,以避免其挥发和可能带来的安全风险。
氨水在工业生产中的应用多种多样,其多功能的特性使其在多个领域中发挥着不可替代的作用。然而,由于氨水具有刺激性味道和潜在的危害性,因此在使用时必须遵守相关的安全规定,确保操作人员的安全和环境的稳定。
因工艺的要求,人们需对生产过程中所用氨水或其稀释液中氨水含量及时进行监测及控制。目前生产用氨水含量的测试大多通过人工采样后回到实验室进行检测,具有工作繁琐、检测速度慢、运行人员工作量大和影响工作人员健康等缺点。在线检测氨水含量正好弥补这些缺点,更适用于工业自动化、无人化作业的生产,渐渐代替实验室检测氨水含量。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足,本发明提供一种在线监测氨水含量的装置及方法。该装置采用注射泵和多通道切换阀投加被测样品和试剂,自动在线检测生产过程中所用氨水或其稀释液中的含量,实现了氨水自动在线检测,解决了氨水含量检测繁琐、速度慢、工作量大和影响工作人员健康的问题,同时更适用于工业自动化、无人化作业的智能生产。
为了达到以上目的,本发明采用以下技术方案:
第一方面,本发明提供一种在线监测氨水含量的装置,包括反应单元、检测单元和控制单元;
所述反应单元包括反应池、注射泵、多通道切换阀;反应池顶部中心设有水流出口;注射泵与多通道切换阀的主通道连接;多通道切换阀的三个分通道分别通过管路连接待测氨水样品、滴定标准溶液和指示剂溶液,另外三个分通道分别通过管路与反应池连接;
所述检测单元包括光源和光感应器;光源和光感应器分别设在反应池侧壁中部;
所述控制单元为嵌入式控制器;嵌入式控制器分别与注射泵、多通道切换阀、光源、光感应器电连接。
作为本发明进一步改进,所述反应单元还包括冲洗水电磁阀;冲洗水电磁阀通过管路与反应池下部连接。
作为本发明进一步改进,所述反应单元还包括磁力搅拌器;磁力搅拌器设在反应池内。
作为本发明进一步改进,所述光源和光感应器设在反应池侧壁中部。
作为本发明进一步改进,所述待测氨水样品通过注射泵和多通道切换阀加入反应池中。
第二方面,本发明提供一种在线监测氨水含量的装置的测量方法,包括:
通过注射泵与多通道切换阀将待测氨水样品和指示剂加入反应池中搅拌均匀,再将滴定标准溶液滴加入反应池;
光感应器检测反应池内混合水样的颜色变化,当混合水样的颜色从蓝色变成红色时即为滴定终点;根据滴定终点时注射泵所滴加入滴定标准溶液总体积计算出待测氨水样品中氨水的含量。
作为本发明进一步改进,根据滴定终点时注射泵所滴加入滴定标准溶液总体积V1计算出待测氨水样品的含量,具体方法为:
c1=A1·V1+b1
其中,c1为待测氨水样品的含量;A1为特征系数;V1为滴定终点时加入标准液总体积;b1为修正值。
作为本发明进一步改进,还包括预测方法:
通过机器学习算法对装置的历史数据进行训练和分析,得到氨水预测模型;
获取其他水质参数,包括pH值、温度、浊度;
设置报警阈值,当氨水预测含量和其他水质参数均超过设定范围时,自动触发报警功能,并通过云平台将报警信息发出。
和现有技术相比较,本发明具备如下优点:
本发明所提供的在线监测氨水含量的装置,可以自动在线检测生产过程中所用氨水或其稀释液中的含量,实现了自动在线检测,解决了氨水含量检测繁琐、速度慢、工作量大和影响工作人员健康的问题,同时更适用于工业自动化、无人化作业的智能生产。
附图说明
图1为本发明一种在线监测氨水含量的装置;
图2为本发明一种在线监测氨水含量方法流程图。
其中,1、冲洗水电磁阀;2、反应池;3、注射泵;4、多通道切换阀;5、磁力搅拌器;6、光源;7、光感应器;8、嵌入式控制器。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明的保护范围。
如图1所示,本发明的一种在线监测氨水含量的装置,包括反应单元、检测单元和控制单元。
其中反应单元包括冲洗水电磁阀1、反应池2、注射泵3、多通道切换阀4和磁力搅拌器5;冲洗水电磁阀1通过管路与反应池2下部连接,反应池2顶部中心设有水流出口;注射泵3与多通道切换阀4的主通道连接;多通道切换阀的三个分通道分别通过管路连接待测氨水样品、滴定标准溶液和指示剂溶液,另外三个分通道分别通过管路与反应池2连接;磁力搅拌器5设在反应池2内。
检测单元包括光源6和光感应器7;光源和光感应器分别设在反应池侧壁中部。
控制单元为嵌入式控制器8;嵌入式控制器8分别与冲洗水电磁阀1、注射泵3、多通道切换阀4、磁力搅拌器5、光源6、光感应器7电连接。
该在线监测氨水含量的装置主要基于滴定法来测定氨水的含量。通过加入已知浓度的标准溶液与被测物质反应,从而确定被测物质的浓度。
各个反应单元的作用如下:
冲洗水电磁阀1:用于在测量前或测量后清洗反应池2,确保每次测量的准确性和避免上一次测量的残留影响。
反应池2:是氨水与滴定标准溶液发生反应的主要场所。
注射泵3:负责抽取和推送待测氨水样品、滴定标准溶液和指示剂溶液进入反应池2。
多通道切换阀4:其作用是切换不同的通道,使注射泵3能够抽取不同的溶液(如待测氨水、滴定标准溶液、指示剂)并将它们推送到反应池2中。
磁力搅拌器5:确保反应池2中的溶液混合均匀,提高反应的效率和准确性。
主要的检测单元作用如下:
光源6:发出特定波长的光,该光能够与被测物质(如反应后的溶液)发生作用,产生可检测的光信号。
光感应器7:接收经过反应池2后的光信号,并将其转换为电信号。该电信号与被测氨水的浓度成正比或反比,从而可以计算出氨水的含量。
该装置能够自动完成从取样、反应到检测的全过程,大大提高了工作效率和减少了人为误差。通过精确的注射泵3和多通道切换阀4,可以确保每次取样的量和反应的条件都是一致的,从而提高了测量的准确性。
由于整个测量过程都是自动化的,所以每次的测量条件都是相同的,这使得测量结果具有很好的可重复性。该装置不仅适用于测量氨水的含量,还可以通过更换不同的滴定标准溶液和指示剂来测量其他物质的含量。
基于上述测量装置,其具体工作过程为:
冲洗水电磁阀1控制被测水样完全冲洗后关闭。
通过注射泵3与多通道切换阀4将待测氨水样品和指示剂溶液加入反应池2中搅拌均匀;再用注射泵3与多通道切换阀4将滴定标准溶液滴加入反应池2,光感应器7检测反应池2内混合水样的颜色变化,当混合水样的颜色从蓝色变成红色时即为滴定终点;根据滴定终点时注射泵所滴加入滴定标准溶液总体积计算出待测氨水样品中氨水的含量,具体方法为:
c1=A1·V1+b1
c1为待测氨水样品的含量;A1为特征系数;V1为滴定终点时加入标准液总体积;b1为修正值。
冲洗水电磁阀1控制被测水样完全冲洗反应池2后关闭。
参照图2,基于上述一种在线监测氨水含量的装置的测量方法,包括以下步骤:
本装置使用注射泵和多通道切换阀将待测氨水样品和指示剂溶液加入反应池内,与被测水样混合均匀后,通过注射泵和多通道切换阀将滴定标准溶液滴加入反应池中,当光感应器检测到反应池内混合水样的颜色从蓝色变成红色时即为滴定终点,根据滴定终点时注射泵所滴加入滴定标准溶液总体积计算出待测氨水样品中氨水的含量。
本发明所提供的在线监测氨水含量的装置及方法,可以自动在线检测生产过程中所用氨水或其稀释液中的含量,实现了氨水含量自动在线检测,解决了氨水含量检测繁琐、速度慢、工作量大和影响工作人员健康的问题,同时更适用于工业自动化、无人化作业的智能生产。
下面结合附图1和附图2对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
实施例
如图1所示,冲洗水电磁阀1入口处安装冲洗水管,保证冲洗水样水管内水压约为0.1~0.2Mpa,便于完全冲洗反应池2。
如图2所示,当嵌入式控制器8发出测量指令时,冲洗水电磁阀1打开,完全冲洗反应池2后,关闭冲洗水电磁阀1。
将待测氨水样品和指示剂溶液加入反应池2中搅拌均匀后,滴加滴定标准溶液入反应池2,光感应器7检测反应池2内混合水样的颜色变化,当混合水样的颜色从蓝色变成红色时即为滴定终点。
冲洗水样完全冲洗反应池2后关闭。
为了更详细的描述,本发明具体步骤为:
在嵌入式控制器8发出测量指令后,冲洗水电磁阀1打开20s后关闭。
注射泵3与多通道切换阀4将0.5mL待测氨水样品和0.2mL指示剂溶液加入反应池2中搅拌均匀;注射泵3与多通道切换阀4再将滴定标准溶液滴加入反应池2,光感应器7检测反应池2内混合水样颜色从蓝色变成红色时即为滴定终点;根据滴定终点时注射泵所滴加入滴定标准溶液总体积计算出待测氨水样品中氨水的含量,具体方法为:
c1=A1·V1+b1
c1为待测氨水样品的含量;A1为特征系数;V1为滴定终点时加入标准液总体积;b1为修正值。
冲洗水电磁阀1打开20s后关闭,等待下次测试指令。
综上所述,本发明提供一种在线监测氨水含量的装置及方法,可以自动在线检测生产过程中所用氨水或其稀释液中的含量,实现了氨水含量自动在线检测,解决了氨水含量检测繁琐、速度慢、工作量大和影响工作人员健康的问题,同时更适用于工业自动化、无人化作业的智能生产。
本发明还可以通过智能化和多功能升级,提高装置的测量精度、稳定性、易用性和安全性,同时拓展其应用范围,为工业生产、环境监测等领域提供更全面、高效的解决方案。
主要的预测方法包括:
通过机器学习算法对装置的历史数据进行训练和分析,实现自动优化测量参数、预测氨水含量变化趋势等功能,提高测量的准确性和效率。
在原有氨水含量测量的基础上,增加pH值、温度、浊度等其他水质参数的检测功能,为用户提供更全面的水质信息。
设置报警阈值,当氨水含量超过设定范围时,自动触发报警功能,并通过云平台将报警信息发送给相关人员。同时,可与其他系统(如PLC控制系统)进行联动,实现自动化控制和响应。
该方法提高在线监测氨水含量装置的测量精度和稳定性,降低误差率。实现装置的智能化和远程监控功能,提高管理效率和响应速度。这样可以提升在线监测氨水含量装置的性能和功能,为用户提供更全面、高效的解决方案。
该方法通过引入机器学习算法,结合在线监测氨水含量装置的历史数据进行训练和分析,可以构建一个氨水预测模型。这个模型能够基于历史数据学习并识别出氨水含量的变化趋势和规律,从而实现对未来氨水含量的预测。这种预测能力可以帮助用户提前了解氨水含量的可能变化,为生产过程中的决策和调控提供有力支持。
同时,获取其他水质参数如pH值、温度和浊度,可以为用户提供更全面的水质信息。这些参数对于了解水质状况、评估污染程度以及预测可能的风险具有重要意义。通过将氨水含量与其他水质参数进行综合分析,可以更加准确地判断水质状况,为环境监测和工业生产提供更可靠的依据。
设置报警阈值是确保装置安全运行和及时响应的关键措施。当氨水预测含量或其他水质参数超过设定的阈值时,装置能够自动触发报警功能,并通过云平台将报警信息及时发出。这样,相关人员可以迅速了解到异常情况,并采取相应的措施进行处理,从而避免潜在的风险和损失。
在在线监测氨水含量装置的基础上,通过引入机器学习算法和其他水质参数的检测,实现了对氨水含量的预测和全面水质信息的获取。同时,通过设置报警阈值和自动报警功能,提高了装置的安全性和响应速度。这一方案不仅提升了装置的性能和功能,也为工业生产和环境监测领域提供了更可靠、高效的解决方案。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种在线监测氨水含量的装置,其特征在于,包括反应单元、检测单元和控制单元;
所述反应单元包括反应池(2)、注射泵(3)、多通道切换阀(4);反应池(2)顶部中心设有水流出口;注射泵(3)与多通道切换阀(4)的主通道连接;多通道切换阀(4)的三个分通道分别通过管路连接待测氨水样品、滴定标准溶液和指示剂溶液,另外三个分通道分别通过管路与反应池(2)连接;
所述检测单元包括光源(6)和光感应器(7);光源(6)和光感应器(7)分别设在反应池(2)侧壁中部;
所述控制单元为嵌入式控制器(8);嵌入式控制器(8)分别与注射泵(3)、多通道切换阀(4)、光源(6)、光感应器(7)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种在线监测氨水含量的装置,其特征在于,所述反应单元还包括冲洗水电磁阀(1);冲洗水电磁阀(1)通过管路与反应池(2)下部连接。
3.根据权利要求1所述的一种在线监测氨水含量的装置,其特征在于,所述反应单元还包括磁力搅拌器(5);磁力搅拌器(5)设在反应池(2)内。
4.根据权利要求1所述的一种在线监测氨水含量的装置,其特征在于,所述光源(6)和光感应器(7)设在反应池(2)侧壁中部。
5.根据权利要求1所述的一种在线监测氨水含量的装置,其特征在于,所述待测氨水样品通过注射泵(3)和多通道切换阀(4)加入反应池(2)中。
6.一种在线监测氨水含量测量方法,基于权利要求1至5任意一项所述在线监测氨水含量的装置,其特征在于,包括:
通过注射泵(3)与多通道切换阀(4)将待测氨水样品和指示剂加入反应池(2)中搅拌均匀,再将滴定标准溶液滴加入反应池(2);
光感应器(7)检测反应池(2)内混合水样的颜色变化,当混合水样的颜色从蓝色变成红色时即为滴定终点;根据滴定终点时注射泵(3)所滴加入滴定标准溶液总体积计算出待测氨水样品中氨水的含量。
7.根据权利要求6所述的在线监测氨水含量测量方法,其特征在于,根据滴定终点时注射泵(3)所滴加入滴定标准溶液总体积V1计算出待测氨水样品的含量,具体方法为:
c1=A1·V1+b1
其中,c1为待测氨水样品的含量;A1为特征系数;V1为滴定终点时加入标准液总体积;b1为修正值。
8.根据权利要求6所述的在线监测氨水含量测量方法,其特征在于,还包括预测方法:
通过机器学习算法对装置的历史数据进行训练和分析,得到氨水预测模型;
获取其他水质参数,包括pH值、温度、浊度;
当氨水预测含量和其他水质参数均超过设定范围时,自动触发报警功能,并通过云平台将报警信息发出。
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