CN202182733U

CN202182733U - 一种水样温度、电导率、pH值的综合测量仪

Info

Publication number: CN202182733U
Application number: CN2011202057627U
Authority: CN
Inventors: 王冰; 余金仑
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-06-17
Filing date: 2011-06-17
Publication date: 2012-04-04
Anticipated expiration: 2021-06-17

Abstract

本实用新型涉及水样温度、电导率、pH值的综合测量仪，可有效解决快速、准确、方便测定水样的温度、电导率及pH值的问题，其解决的技术方案是，包括恒流器、过滤器、电磁阀和测量仪，恒流器与过滤器的进水口相连，过滤器的出水口接流量计的进水口，流量计的两个出水口上分别接有第一电磁阀和第二电磁阀，第一电磁阀经树脂交换器接测量仪，第二电磁阀接测量仪，本实用新型结构简单，新颖独特，集测试水样温度、电导率和pH值于一体，使用方便、快捷、准确，是水样测试设备上的创新。

Description

一种水样温度、电导率、pH值的综合测量仪

技术领域

本实用新型涉及测量仪械，特别是一种水样温度、电导率、pH值的综合测量仪。

背景技术

目前测量水样的温度、电导率、pH值均是采用不同的仪器分别进行的，不但麻烦，而且测试准确率低，如常用的pH计均采用玻璃电极法，通过测量电极系统与被测溶液构成的测量电池（原电池）的电动势，获得被测溶液离子浓度，在电厂水汽循环系统中，水样电导率一般不超过10μS/cm，在这样的水系统中，各种干扰因素（如流量、流动电位、液接电位、温度、地回路等）都会影响pH值的测量，同时缩短pH电极的使用寿命。具体表现在：

（1）流量的影响

火力发电厂对锅炉给水pH值的合格范围定为8.8~9.3，仅0.5 pH的空间。而流量的变化对pH值带来的影响可能要超过1pH，一个很明显的现象是调节流量阀门，pH值就要发生变化。这就使pH表计有时起不到化学监督的作用。不管是国外还是国内pH表计，都会受到流量影响；

（2）流动电位的影响

凝结水、给水等水样的电导率一般不大于10μS/cm，在这样低电导率的水样中测量pH值很容易受到流动电位的影响。这是因为水样电导率很低，电阻率很大，水样流动经过电极表面时类似于绝缘体之间摩擦，可产生静电荷。在电阻率很高的水中这些静电荷不能被及时传导，就会在电极表面累积，形成一种干扰电位，称为流动电位。它叠加在电极的输出信号上，使pH示值波动、不稳定，而且与水样真实pH值相差较大；

（3）液接电位的影响

参比电极通过液接电位是离子扩散引起的电位，当两种组分不同或组分相同但浓度不同的溶液相接触时，界面两侧就会出现液接电位。当水样的离子强度与参比电极中内充液电解质离子强度相同时，液接电位保持相对稳定并接近于0 mV；当两者相差很大时，液接电位增大，引起较大的测量误差。pH值测量电极的校正在缓冲溶液中进行，其离子强度与内充液的离子强度接近（相对于纯水），这将会产生一个很小的液接电位。但当测量纯水时，由于纯水的离子强度和内充液的离子强度相差较大，测量时参比电极的液接电位明显不同于校正时的液接电位，从而使参比电极电位发生变化，这种电位有时可达几十毫伏；

（4）温度的影响

温度变化会对pH计产生三种影响。对能斯特斜率的影响、对电极的影响、对溶液平衡常数的影响。pH计的温度补偿只能对能斯特斜率进行补偿，其它两项无法补偿。

（5）地回路的影响

pH计二次仪表的地电位与溶液的地电位不一样，存在一定的电位差，会在测量端形成一个共模电压，由于参比电极的阻抗比测量电极低得多，就会有电流从参比电极流过，从而形成回路，这样会影响测量的长期稳定性，缩短电极的使用寿命。

（6）凝胶式复合电极的使用寿命更短、稳定性更差

在凝胶复合式电极中为了保证正常的pH计零点，盐桥必须采用高浓度的KCl溶液，同时为了防止Ag/AgCl镀层被这高浓度的KCl溶解，在盐桥溶液中又必须添加粉末状的AgCl，使盐桥溶液被AgCl饱和。这种电极一般又只能是单液界形式，又因AgCl易沉淀和KCl易结晶，会阻塞液接界，从而妨碍盐桥溶液渗透，使液接电位慢慢漂移。纯水中的离子浓度很低，与参比电极盐桥溶液形成的浓度差远远大于测量普通溶液时的浓度差，这就加大了盐桥溶液的渗透速度，也就加大了盐桥的损耗，从而加速了K⁺、Cl^-浓度的降低，会造成参比电极本身的基准电位发生变化。因此，上述表明，现有设备都存在这样或那样的问题，满足不了快速、准确、方便测定水样的温度、电导率及pH值的实际需要。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术缺陷，本实用新型之目的就是提供一种水样温度、电导率、pH值的综合测量仪，可有效解决快速、准确、方便测定水样的温度、电导率及pH值的问题。

本实用新型解决的技术方案是，将待测水样经过溢流装置产生恒压恒流水样，再经过过滤器、流量计，得到适合电导率测量条件的水样，最后由测量系统测得水样的温度、电导率值和pH值。据此，本实用新型的结构是，包括恒流器、过滤器、电磁阀和测量仪，恒流器与过滤器的进水口相连，过滤器的出水口接流量计的进水口，流量计的两个出水口上分别接有第一电磁阀和第二电磁阀，第一电磁阀经树脂交换器接测量仪，第二电磁阀接测量仪。

本实用新型结构简单，新颖独特，集测试水样温度、电导率和pH值于一体，使用方便、快捷、准确，是水样测试设备上的创新。

附图说明

图1为本实用新型的结构框示图。

图2为本实用新型的测量仪的结构框示图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明。

由图1所示，本实用新型包括恒流器、过滤器、电磁阀和测量仪，恒流器（或称恒流装置）1与过滤器2的进水口相连，过滤器2的出水口接流量计3的进水口，流量计3的两个出水口上分别接有第一电磁阀4a和第二电磁阀4b，第一电磁阀经树脂交换器5接测量仪6，第二电磁阀接测量仪6。

为了保证使用效果，所述的测量仪6（该测量仪也可采用集成测量电路，如图1所示）包括电源模块7和控制器9，电源模块同控制器相连，双极性方波脉冲电压源模块8、传感器10、信号处理和采集模块11的电源端接电源模块7，信号处理和采集模块接控制器，控制器上有对外输出接口12，数据存储器13接控制器，控制器上装有显示器14。

所述的电源模块7可采用220V交流工频或24V直流供电模块，工作电压+5V；信号处理和采集模块，采用精密放大电路和高精度信号采集电路；传感器为电导率传感器；双极性方波脉冲电压源模块8采用高精度双极性电压源，电流驱动能力达200mA以上；控制器：采用以arm7为内核的微控制器LPC2119；显示器采用人机交换的128*64液晶屏，按键：预留9个，先用4个；数据存储器采用I²C接口 E²ROM的存储器；对外输出接口采用通讯接口RS232、RS485、CAN，4-20mA 信号输出的一种。

本实用新型的工作情况是，使用时，恒流器的进水口接水样管道，测量仪的出水口接排水管道，电厂中凝结水、给水等水样含有少量氨，根据物理化学和水化学的原理知识，可以推导出纯水中电导率和pH的关系式。利用纯水中pH值和电导率之间存在的关系，就可以根据测得的电导率直接转换为水样的pH值。

不论被测水样的压力和流量如何变化，经过恒流装置1后，变成恒压恒流水样，通过过滤器2过滤掉水样中的铁锈、硅垢等杂质成分，再经过流量计3显示流量值，通过第一、第二电磁阀的切换，可以分时测量电导率和氢电导率两种水样，最后符合压力、流量要求的水样经过电导率传感器，将输出信号传送至仪表内部的测量仪（由集成电路构成），就可以显示水样的温度、氢电导率、电导率、pH值四组数据。

要指出的是，本实用新型中所用各部件均为现有技术（市场有售），本实用新型贡献在于，将现有的公知技术经科学、合理的组合在一起，构成新型的水样温度、电导率、pH值的综合测量仪，因此，凡利用上述技术经等同或等效替换手段所作出的本质上与本实用新型相同的技术方案，均为本实用新型的保护范围。

本实用新型采用双极性方波脉冲电压源作为系统的激励源，通过快速的正负极性电压切换来削弱系统采用直流激励时带来的极化效应，并能够在测量的瞬间有效克服电容效应的影响，较传统的采用交流法作为系统激励源的电导测量系统而言，后续的信号处理电路结构简单，处理速度快。

本实用新型同时具备RS232、RS485、CAN、4-20mA 、无线等多种传输模式，能将历史数据方便地输出至用户，组成DCS系统。

本实用新型摒弃了传统的电位式原理测量水样pH值的方法，而是采用了更为先进的测量水样电导率换算pH值的方法，消除了流量、流动电位、液接电位、温度、地回路等因素的影响，使pH测量更加准确、可靠。有关试验对比情况如下表：

从表1可以看出，本实用新型在准确度和稳定度等级上都高于传统pH表计；能够测量电导率、氢电导率、pH和温度四组参数，相当于一台代替两台或三台传统表计；独特的无线传输模式使用户能够随时随地获取数据信息；使用寿命大大长于传统pH表计。传统pH表计数量多，维护量大，维护人员常常不堪重负，维护工作不到位，进而影响了pH表计的测量准确度。

本实用新型解决了目前电厂pH表计在测量纯水时由于流量、流动电位、液接电位、温度、地回路等因素造成的测量准确度低的问题，可以准确测出水样的pH值，为电厂安全运行提供技术保证。同时还能得到水样的电导率、氢电导率、温度等数据信息，实现了多表合一。既减少了电厂人员的维护量，又能降低维护费用，为电厂经济运行提供技术保证，经济和社会效益显著。

Claims

1.一种水样温度、电导率、pH值的综合测量仪，包括恒流器、过滤器、电磁阀和测量仪，其特征在于，恒流器（1）与过滤器（2）的进水口相连，过滤器（2）的出水口接流量计（3）的进水口，流量计（3）的两个出水口上分别接有第一电磁阀（4a）和第二电磁阀（4b），第一电磁阀经树脂交换器（5）接测量仪（6），第二电磁阀接测量仪（6）。

2.根据权利要求1所述的水样温度、电导率、pH值的综合测量仪，其特征在于，所述的测量仪（6）包括电源模块（7）和控制器（9），电源模块同控制器相连，双极性方波脉冲电压源模块（8）、传感器（10）、信号处理和采集模块（11）的电源端接电源模块（7），信号处理和采集模块接控制器，控制器上有对外输出接口（12），数据存储器（13）接控制器，控制器上装有显示器（14）。