CN217425388U - 一种模块化自动污染指数测定机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及水处理领域，具体涉及一种模块化自动污染指数测定机构，该测定机构包括以下四个模块：样水增压模块、卷膜机械模块、SDI测定模块和供电模块；所述的样水增压模块、卷膜机械模块分别于SDI测定模块电信号连接，所述的供电模块为SDI测定模块供电。本实用新型能够测定低压或无压样水的污染指数，无需现场工作人员值守，即可轻松、准确的完成检测任务，本实用新型应用范围更广，省时省力，实用性更强。

Description

一种模块化自动污染指数测定机构

技术领域

本实用新型涉及一种污染指数测定机构，特别涉及一种模块化自动污染指数测定机构，属于水处理领域。

背景技术

近年来，反渗透技术以其操作简单、可靠性高和不产生二次污染等特点而广泛应用于海水淡化、工业纯水和污水处理等领域。在诸多膜法水处理工程项目实际应用中，反渗透系统普遍存在反渗透膜污堵问题。其中，良好的反渗透预处理是解决上述问题的关键。

污染指数（Silt Density Index，SDI）是反渗透系统运行监测的重要指标，它综合表示了进水中悬浮物浓度、胶体物质浓度和过滤特性，并能表征膜污染程度。反渗透膜污堵与进水中细小悬浮物和胶体等物质的存在密切相关。

大型脱盐水系统为了使SDI检测起到应有的作用，不能仅仅在反渗透膜出现污堵问题时才进行SDI检测，必须进行频繁而有规律的SDI检测，至少每天进行1～２次。更重要的是预防污堵问题的出现，而绝不仅仅是诊断已经发生的问题。只有反渗透进水SDI值小于3时，才能基本满足反渗透系统进水要求；当反渗透进水SDI值大于5时，应及时停止反渗透系统使用。因此，实时监测反渗透预处理工艺的处理单元（如多介质过滤器、活性炭过滤器和超滤等）出水SDI值，进而对其进行调控以减少反渗透膜进水中细小颗粒的存在，能够有效降低反渗透膜污堵现象的发生。

反渗透膜进水SDI值必须每天定时监测，以便及时发现问题，避免不合格水质进入反渗透膜设备，才能保护好反渗透膜，延长反渗透膜使用寿命。目前，现有SDI值的测量大多为手动测量，需要人工频繁记录数据，测量后进行计算。这样不仅费时费力，而且引入了人为误差，如人为的操作误差、人为视觉误差（读秒表、看液位刻度等），导致测出的SDI值很不准确。在现有自动SDI测定机构中也存在：测定过程中进水压力不稳定、过滤膜盒漏水、SDI测试卷膜无张力控制、SDI测试卷膜定位间距过大、对于样水压力低或无压样水也无法测定等问题。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的问题，本实用新型的目的是提供一种模块化自动污染指数测定机构。本实用新型能够测定低压或无压样水的污染指数，无需现场工作人员值守，即可轻松、准确的完成检测任务，本实用新型应用范围更广，省时省力，实用性更强。

本实用新型所采用的技术方案如下：

本实用新型的一种模块化自动污染指数测定机构，包括以下四个模块：样水增压模块、卷膜机械模块、SDI测定模块和供电模块；所述的样水增压模块、卷膜机械模块分别于SDI测定模块电信号连接，所述的供电模块为SDI测定模块供电。

进一步，所述的样水增压模块包括：样水进口、样水过滤器、样水增压泵、样水出口和水泵控制器，所述的样水进口、样水过滤器、样水增压泵和样水出口按此顺序依次连通，所述的样水增压泵还通过水泵控制器与SDI测定模块的PLC控制器电信号连接。

进一步，所述的卷膜机械模块包括：双稳态框架、伺服电机、气缸、过滤膜盒、可调阻尼卷膜轴、张紧轴A、张紧轴B和收卷轴；所述的双稳态框架为一侧带有安装板的框架结构，气缸通过设置过滤膜盒在框架结构内，可调阻尼卷膜轴、张紧轴A、张紧轴B和收卷轴一端均设置在安装板上，其中，收卷轴这端穿过安装板与伺服电机转动连接，可调阻尼卷膜轴和张紧轴A上下平行位于框架结构一侧，收卷轴和张紧轴B上下平行位于框架结构另一侧。

进一步，所述的框架结构由上支撑板、下支撑板、后支撑板和前支撑板组成的矩形结构，其中后支撑板紧贴在安装板上，后支撑板和前支撑板均设置有减重孔；所述的过滤膜盒由上、下两部分组成，分别为上膜盒和下膜盒，其中下膜盒固定在下支撑板上，上膜盒与气缸的推杆螺纹连接。

进一步，所述的双稳态框架材质为铝合金。

进一步，所述的SDI测定模块包括：气源稳压阀、样水动态稳压阀、进水压力变送器、进气压力变送器、进水电磁阀、进水温度变送器、膜盒排气电磁阀、膜盒排水电磁阀、PLC控制器和触摸屏；

所述的气源稳压阀的出口通过管路分别与卷膜机械模块的气缸和膜盒排水电磁阀的进口连通，在气源稳压阀的出口处设置有进气压力变送器；排水电磁阀的出口与卷膜机械模块的过滤膜盒连通；

所述的样水增压模块的样水出口依次通过样水动态稳压阀、进水电磁阀、卷膜机械模块的过滤膜盒与膜盒排气电磁阀连通；在样水动态稳压阀与进水电磁阀之间的管路上还设置有进水压力变送器、进水温度变送器和进水排放电磁阀；卷膜机械模块的过滤膜盒还连接有微型流量计；

所述的样水动态稳压阀、进水压力变送器、进气压力变送器、进水温度变送器、微型流量计、触摸屏、样水增压模块、卷膜机械模块的伺服电机均与PLC控制器电信号连接；

所述的水排放电磁阀、进水电磁阀、膜盒排气电磁阀、膜盒排水电磁阀和PLC控制器均与供电模块电连接。

进一步，所述的触摸屏为人机对话触摸屏。

进一步，所述的供电模块为锂电池供电模块。

进一步，所述的供电模块包括：依次顺序电连接的电源输入接口、充电管路电路、锂电池组、供电管路电路和电源输出接口，其中电源输入接口还与供电管路电路直接电连接。

本实用新型的有益效果如下：

1）本实用新型可以测定有压样水、低压样水、无压样水的污染指数，应用范围更广。 低压样水或无压样水通过增压水泵实现增压，为SDI测试提供足够压力，确保SDI仪测试时的样水压力能够稳定在0.207 MPa（30psi）。

2）本实用新型通过设置样水过滤器除去样水中较大杂质，防止测试管路污堵。

3）本实用新型的伺服电机驱动收卷轴旋转角度由SDI测定模块的PLC控制器控制，PLC控制程序可根据SDI测试卷膜使用情况自动调整SDI测试卷膜的移动位置，从而保证每次SDI测试卷膜过片时移动的距离相等，即保证前一测试位置和后一测试位置之间的距离始终不变，避免SDI测试卷膜浪费。

4）本实用新型PLC控制器控制膜盒排水电磁阀，使压缩空气进入过滤膜盒的上膜盒将上膜盒内的存水挤压进过滤膜盒的下膜盒后从排水口排出，确保卷膜机械模块的气缸带动过滤膜盒的上膜盒抬起时没有残水流出污染到过滤膜盒外部的SDI测试卷膜上，始终保持未测试SDI测试卷膜保持洁净原态。

5）本实用新型采用了样水动态稳压阀，并通过SDI测定模块内部的西门子S7-200smart PLC控制器以PID（比例积分微分控制）方式控制样水动态稳压阀内部的压力调节器，使动态稳压阀出口压力稳定在0.207±0.007MPa (30psi)。

6）本实用新型增加前后支撑板，使整体结构趋于稳定，气缸工作时的作用力由前后支撑板承担，可承受的工作压力大大提升。本实用新型双稳态框架的上下支撑板不会产生扭转现象，即使长时间工作，上下膜盒间也能保持良好的密封性。上下支撑板的厚度也大大减小，节省材料和空间。

7）本实用新型供电模块在供电切换过程为无缝切换，切换速度快，可靠性高，确保电源输出接口始终能输出稳定的直流电源供给测定机构使用，从而保证在外部交流电源（AC220V） 外部电源异常掉电时，测定机构还能继续不间断工作，确保工艺设备安全。

8）本实用新型由于采用了可调阻尼卷膜轴，张紧轴的数量由4个减少为2个。结构紧凑，整体尺寸减小，渗透膜的绕行长度减小，制造成本和使用成本都更低。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实发明的较佳实施例并配合附图详细说明。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型样水增压模块系统图；

图2为本实用新型卷膜机械模块的结构图；

图3为本实用新型双稳态框架的结构图；

图4为本实用新型SDI测定模块系统图；

图5为本实用新型供电模块的结构图；

图6为SDI测试值和样水压力变化图；

图7为SDI测试值和样水温度变化图；

图8为本实用新型卷膜机械模块使用时的结构示意图；

图9为本实用新型可调阻尼卷膜轴的结构示意图；

图10为本实用新型样水动态稳压阀的结构示意图。

附图标记说明：

1、样水增压模块；1-1、样水进口；1-2、样水过滤器；1-3、样水增压泵；1-4、样水出口；1-5、水泵控制器；2、卷膜机械模块；2-1、双稳态框架；2-1-1、上支撑板；2-1-2、下支撑板；2-1-3、后支撑板；2-1-4、前支撑板；2-2、伺服电机；2-3、气缸；2-4、过滤膜盒；2-4-1、上膜盒；2-4-2、下膜盒；2-5、可调阻尼卷膜轴；2-5-1、卷膜轴；2-5-2、卷膜套管；2-5-3、调节销；2-5-4、阻尼销；2-5-5、挡环；2-6、张紧轴A；2-7、张紧轴B；2-8、收卷轴；3、SDI测定模块；3-1、气源稳压阀；3-2、样水动态稳压阀；3-2-1、动态阀芯；3-2-2、电动执行器；3-2-3、电动阀芯；3-2-4、膜片；3-2-5、调节弹簧；3-2-6、阀体；3-3、进水压力变送器；3-4、进气压力变送器；3-5、水排放电磁阀；3-6、进水电磁阀；3-7、进水温度变送器；3-8、膜盒排气电磁阀；3-9、膜盒排水电磁阀；3-10、微型流量计；3-11 、PLC控制器；3-12、触摸屏；4、供电模块；4-1、电源输入接口；4-2、充电管路电路；4-3、锂电池组；4-4、供电管路电路；4-5、电源输出接口；5、SDI测试卷膜；6、渗透膜。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

现参考附图介绍本实用新型的示例性实施方式，然而，本实用新型可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本实用新型，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本实用新型的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本实用新型的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

实施例1

本实用新型的一种模块化自动污染指数测定机构，所述的样水增压模块1包括：样水进口1-1、样水过滤器1-2、样水增压泵1-3、样水出口1-4和水泵控制器1-5，所述的样水进口1-1、样水过滤器1-2、样水增压泵1-3和样水出口1-4按此顺序依次连通，所述的样水增压泵1-3还通过水泵控制器1-5与SDI测定模块3的PLC控制器3-11电信号连接。

本实用新型的样水增压模块1用于卷膜机械模块2的增压，使卷膜机械模块2的过滤膜盒2-4达到测试压力；卷膜机械模块2用于带动SDI测试卷膜5移动，使SDI测试卷膜5等距离的移动至下一测试位置，每测试完一次SDI值后进行一次卷膜过片，并保证前一测试位置和后一测试位置之间的距离始终不变；SDI测定模块3用于样水增压模块1的样水增压泵1-3启/停及转速的控制和卷膜机械模块2的旋转角度的控制，测试样水压力控制及SDI值计算；供电模块4给 SDI测定模块3供电。

实施例2

在实施例1的基础上，进一步，如图1所示，所述的样水增压模块1包括：样水进口1-1、样水过滤器1-2、样水增压泵1-3、样水出口1-4和水泵控制器1-5，所述的样水进口1-1、样水过滤器1-2、样水增压泵1-3和样水出口1-4按此顺序依次连通，所述的样水增压泵1-3还通过水泵控制器1-5与SDI测定模块3的PLC控制器3-11电信号连接。

该样水增压模块1工作过程：

因为在SDI的测定过程中，要求过滤膜盒的测试压力恒定在207 kPa (30psi)， 当样水进水压力＜250 kPa时，过滤膜盒的测试压力达不到207 kPa，会影响SDI的测定精度，所以当样水进水压力＜250 kPa时，测定样水从样水进口1-1经过样水过滤器1-2，除去样水中较大杂质（防止管路污堵），再进入样水增压泵1-3进行增压，增压后的样水从样水出口1-4流出。SDI测定模块3内的PLC控制器3-11输出信号控制水泵控制器1-5工作，水泵控制器1-5再驱动样水增压泵1-3旋转工作，样水增压泵1-3的启/停及转速由SDI测定模块3内的PLC控制器3-11控制。

进一步，如图2所示，所述的卷膜机械模块2包括：双稳态框架2-1、伺服电机2-2、气缸2-3、过滤膜盒2-4、可调阻尼卷膜轴2-5、张紧轴A2-6、张紧轴B2-7和收卷轴2-8；所述的双稳态框架2-1为一侧带有安装板的框架结构，气缸2-3通过设置过滤膜盒2-4在框架结构内，可调阻尼卷膜轴2-5、张紧轴A2-6、张紧轴B2-7和收卷轴2-8一端均设置在安装板上，其中，收卷轴2-8这端穿过安装板与伺服电机2-2转动连接，可调阻尼卷膜轴2-5和张紧轴A2-6上下平行位于框架结构一侧，收卷轴2-8和张紧轴B2-7上下平行位于框架结构另一侧。

进一步，如图3所示，所述的框架结构由上支撑板2-1-1、下支撑板2-1-2、后支撑板2-1-3和前支撑板2-1-4组成的矩形结构，其中后支撑板2-1-3紧贴在安装板上，后支撑板2-1-3和前支撑板2-1-4均设置有减重孔；所述的过滤膜盒2-4为密封过滤膜盒，由上下连通设置的上膜盒2-4-1和下膜盒2-4-2组成，其中下膜盒2-4-2固定在下支撑板2-1-2上，上膜盒2-4-1与气缸2-3的推杆螺纹连接。

进一步，如图9所示，所述的可调阻尼卷膜轴2-5包括：卷膜轴2-5-1、卷膜套管2-5-2、调节销2-5-3和两个阻尼销2-5-4；所述的卷膜套管2-5-2套设在卷膜轴2-5-1外部，所述的卷膜轴2-5-1上设置有径向孔和轴向孔，所述径向孔为光孔，两个阻尼销2-5-4上下设置在径向孔内，优选的，所述的阻尼销2-5-4材质为聚四氟材料；所述轴向孔为螺纹孔与光孔组合的台阶孔，轴向孔设置在卷膜轴2-5-1端部，调节销2-5-3通过螺纹在轴向孔内。

进一步，在卷膜轴2-5-1的端部还设置有挡环2-5-5，中部沿圆周设置有凸台，卷膜套管2-5-2位于挡环2-5-5和凸台之间，起到对卷膜套管2-5-2限定作用。

进一步，调节销2-5-3的左端为圆锥结构，在轴向孔内将两个阻尼销隔开；中段为外螺纹结构，与卷膜轴的内螺纹旋合；右端为六边形结构的旋钮，转动旋钮可以使调节销左右移动，调节销左端的圆锥结构使阻尼销向外的支撑力增大或减小，卷膜套管旋转时受到的阻尼力会增大或减小。

本实用新型可调阻尼卷膜轴2-5由于增加可调阻尼结构，使渗透膜6的平展性得到保证。

该卷膜机械模块工作过程：

如图8所示，SDI测试卷膜5安装在可调阻尼卷膜轴2-5上，SDI测试卷膜5先绕过张紧轴A2-6再绕过张紧轴B2-7，最终绕在收卷轴2-8上，卷膜机械模块中的伺服电机2-2通过键连接的方式传递扭矩使收卷轴2-8顺时针旋转，带动SDI测试卷膜5移动。

气缸2-3推杆和过滤膜盒2-4的上膜盒2-4-1用螺纹连接，当气缸2-3推杆收缩带动过滤膜盒2-4的上膜盒2-4-1抬起时，允许伺服电机2-2旋转带动SDI测试卷膜5移动。伺服电机2-2驱动收卷轴2-8顺时针旋转，带动SDI测试卷膜5移动，使SDI测试卷膜5移动至下一测试位置。

伺服电机2-2驱动收卷轴2-8旋转角度由SDI测定模块2内的PLC控制器3-11控制，PLC控制器3-11的控制程序可根据SDI测试卷膜5使用情况自动调整SDI测试卷膜5移动位置，从而保证每次SDI测试卷膜5的移动距离相等，避免SDI测试卷膜5浪费。

当气缸2-3推杆伸出带动过滤膜盒2-4的上膜盒2-4-1落下，使过滤膜盒2-4的上膜盒2-4-1和下膜盒2-4-2压紧SDI测试卷膜5时，此时允许本实用新型的测试系统进入测试步骤。

优选的，所述的双稳态框架2-1材质为铝合金。

进一步，如图4所示，所述的SDI测定模块3包括：气源稳压阀3-1、样水动态稳压阀3-2、进水压力变送器3-3、进气压力变送器3-4、进水电磁阀3-6、进水温度变送器3-7、膜盒排气电磁阀3-8、膜盒排水电磁阀3-9、PLC控制器3-11和触摸屏3-12；

优选的，所述的触摸屏3-12为人机对话触摸屏。

所述的气源稳压阀3-1的出口通过管路分别与卷膜机械模块2的气缸2-3和膜盒排水电磁阀3-9的进口连通，在气源稳压阀3-1的出口处设置有进气压力变送器3-4；排水电磁阀3-9的出口与卷膜机械模块2的过滤膜盒2-4连通；所述的气源稳压阀3-1的进口连接气源；

所述的样水增压模块1的样水出口1-4依次通过样水动态稳压阀3-2、进水电磁阀3-6、卷膜机械模块2的过滤膜盒2-4与膜盒排气电磁阀3-8连通；在样水动态稳压阀3-2与进水电磁阀3-6之间的管路上还设置有进水压力变送器3-3、进水温度变送器3-7和进水排放电磁阀3-5；卷膜机械模块2的过滤膜盒2-4还连接有微型流量计3-10；

所述的样水动态稳压阀3-2、进水压力变送器3-3、进气压力变送器3-4、进水温度变送器3-7、微型流量计3-10、触摸屏3-12、样水增压模块1、卷膜机械模块2的伺服电机2-2均与PLC控制器3-11电信号连接；

所述的水排放电磁阀3-5、进水电磁阀3-6、膜盒排气电磁阀3-8、膜盒排水电磁阀3-9 和PLC控制器3-11均与供电模块4电连接。

该SDI测定模块的工作过程分气路工作和水路工作两个过程：

1、气路工作过程：

要求气源为无油干燥压缩空气，气源压力为0.6～0.8MPa，气源由气源进口接入气源稳压阀3-1，气源稳压阀3-1对气源压力进行减压，使SDI测定模块内的工作气压一般稳定在0.5 MPa。工作气压管路的压力由进气压力变送器3-4进行实时测量，测量结果送入PLC控制器3-11参与程序控制；工作气压管路并联接入卷膜机械模块2的气缸2-3，由PLC控制器3-11控制卷膜机械模块的气缸2-3带动过滤膜盒2-4上膜盒2-4-1抬起/下落动作，松开/夹紧SDI测试卷膜5；工作气压管路并联接入膜盒排水电磁阀3-9，在SDI测定程序结束时，由PLC控制器3-11控制过滤膜盒2-4的排水电磁阀3-9打开，使压缩空气进入过滤膜盒的上膜盒2-4-1，将过滤膜盒的上膜盒2-4-1内的存水挤压进过滤膜盒的下膜盒2-4-2后从排水口排出，确保卷膜机械模块的气缸2-3带动过滤膜盒2-4上膜盒2-4-1抬起时没有残水流出污染到过滤膜盒2-4外部的SDI测试卷膜5上，始终保持SDI测试卷膜5洁净的原始状态。

2、水路工作过程：

测试样水由样水增压模块增压至0.3～0.5MPa后，由样水增压模块的样水出口进入SDI测定模块内的样水动态稳压阀3-2，样水动态稳压阀3-2对进样水的压力进行减压，减压后的压力值由进水压力变送器3-3测量并送入PLC控制器3-11，并通过PLC控制器3-11以PID（比例积分微分控制）方式控制样水动态稳压阀3-2内部的压力调节器，使样水动态稳压阀3-2出口压力稳定在0.207 MPa (30psi)。

本实用新型一种模块化全自动无人值守污染指数测定方法，包括如下步骤：

步骤1）管路冲洗：PLC控制器3-11控制打开进水排放电磁阀3-5，对测试管路进行冲洗排放，将测试管路内的滞留脏水排放掉，排放90-180秒，管路冲洗步骤时间长短可在人机对话触摸屏上设定。

步骤2）样水排气：管路冲洗步骤结束后，PLC控制器3-11控制关闭进水排放电磁阀3-5，打开进水电磁阀3-6和膜盒排气电磁阀3-8，使样水进入卷膜机械模块的过滤膜盒2-4的上膜盒2-4-1，并将样水中的内部空气通过膜盒排气电磁阀3-8排出。进水排气步骤时间长短可在人机对话触摸屏上设定。

步骤3）测试：样水排气步骤结束后，PLC控制器3-11控制关闭膜盒排气电磁阀3-8，本实用新型的测定机构进入SDI测试步骤，测试原理基于以下计算公式：

P₃₀——在0.207 MPa (30psi)进水压力下的堵塞指数；

T_t ——总的测时间（min）；通常为T₁₅，此时P₃₀﹤75％，不然测试T₁₀或T₅，使此时的P₃₀﹥75％；

T₁——初始时收集500mL水样所需的时间（s）；

T₂——经T_t 后收集500mL水样所需的时间（s）。

测试开始，样水从卷膜机械模块2的过滤膜盒2-4的上膜盒2-4-1经过SDI卷膜进入卷膜机械模块2的过滤膜盒2-4的下膜盒2-4-2，再经过微型流量计3-10计量样水流量，当样水累计流量至500mL时，PLC控制器3-11记录第一个流量累计500mL的采集时间T₁，PLC控制器3-11再次开始计时，当计时时间到达T_t 后，PLC控制器3-11记录第二个流量累计500mL的采集时间T₂ ，T₂计时完成后，PLC控制器3-11关闭进水电磁阀3-6，同时关闭样水增压模块1的样水增压泵1-3。

根据PLC控制器3-11记录的T₁和T₂时间，PLC控制器3-11自动计算出此次样水测试的SDI值，并储存记录在触摸屏3-12上。

步骤4）排水：测试步骤结束后，由PLC控制器3-11控制膜盒排水电磁阀3-9打开，使压缩空气进入过滤膜盒的上膜盒2-4-1，将过滤膜盒的上膜盒2-4-1内的存水挤压进过滤膜盒的下膜盒2-4-2后从排水口排出。

步骤5）卷膜过片：排水步骤结束后，由PLC控制器3-11控制膜盒排水电磁阀3-9关闭，卷膜机械模块2的气缸2-3带动上膜盒2-4-1抬起，伺服电机2-2驱动收卷轴2-8旋转，使SDI测试卷膜5移动至下一测试位置，PLC控制器3-11控制气缸2-3带动下膜盒2-4-2下降，压紧SDI测试卷膜5。

步骤6）待机：SDI测试卷膜过片步骤结束后，本实用新型的测定机构进入待机状态，等待进入下一次SDI测试。

实施例3

在实施例1或实施例2的基础上，进一步，如图5所示，所述的供电模块4为锂电池供电模块，包括：依次顺序电连接的电源输入接口4-1、充电管路电路4-2、锂电池组4-3、供电管路电路4-4和电源输出接口4-5，其中电源输入接口4-1还与供电管路电路4-4直接电连接。

外部交流电源（AC220V）接入锂电池供电模块的电源输入接口4-1，再分别接到充电管路电路4-2和供电管路电路4-3。充电管路电路4-2负责给锂电池组4-3充电，供电管路电路4-4是外部电源与锂电池供电的切换电路，

当外部交流电源（AC220V）正常时，使用交流电源（AC220V）主回路电路供电，如图5中①线路所示，当交流电源（AC220V）异常或者掉电的情况下，供电管路电路4-4可以马上切换到锂电池组4-3旁路电路供电，如图5中②线路所示，主回路电路与旁路电路为并联连接，在供电管路电路4-4中设有电压传感器和电路切换继电器，电压传感器与电路切换继电器串联连接，当电压传感器检测到主回路①线路电路无电压时，电路切换继电器立即闭合，此时旁路电路②线路快速导通工作；

当外部交流电源（AC220V）恢复正常时，电压传感器检测到主回路电路有电压时，电路切换继电器快速断开，旁路电路②线路快速断开，主回路电路①线路导通开始工作。

在切换过程为无缝切换，切换速度快，可靠性高，确保电源输出接口4-5始终能输出连续稳定的直流24V电源供给SDI测定模块使用，从而保证在外部交流电源（AC220V）外部电源异常掉电时，本实用新型的测定机构还能继续不间断工作，确保工艺设备安全。

实施例4

在上述任一实施例的基础上，如图10所示，样水动态稳压阀3-2包括阀体3-2-6、动态阀芯3-2-1、电动执行器3-2-2、电动阀芯3-2-3和调节弹簧3-2-5，所述的阀体3-2-6包括左右相互连通的腔体，调节弹簧3-2-5下端固定在左腔体的底部，上端横向设置有膜片3-2-4，动态阀芯3-2-1设置在膜片3-2-4上方，电动阀芯3-2-3设置在右腔体，并与电动执行器3-2-2电连接。

在测定机构负荷压力波动较大时，当进口样水压力P1变化时，样水动态稳压阀出口压力P3也随之变化；动态稳压阀出口压力P3由压力变送器在线测量，并将测试数据送入PLC控制器与设定压力值进行比较；

当进口样水压力P1升高时，阀体内压力P2亦随之升高，P2-P3 增大，促使膜片3-2-4带动动态阀芯3-2-1向下运动，使 P1、P2 间开度减少，压力 P2 降低，此时PLC控制器驱动电动执行器，使动态阀芯的阀杆按照PID控制方式进行微调，使动态稳压阀出口压力P3稳定在设定压力值；当进口样水压力 P1减低时，P2 亦随之减低，P2-P3 减低，促使膜片带动动态阀芯向上运动，使 P1、P2 间开度增大，压力 P2 升高，此时PLC控制器驱动电动执行器，使动态阀芯的阀杆按照PID控制方式进行微调，使动态稳压阀出口压力P3稳定在设定压力值，使 P3压力值恒定。因此，当进口样水压力P1的压力变化时，P3位置的压力变送器将P3压力测试数据实时传送到PLC控制器内部，经过PLC控制器内部计算，PLC控制器驱动电动执行器带动电动阀芯按照PID控制方式进行微调，结合动态阀芯的联合调节作用，P3 的压力始终保持不变。因此这种样水动态稳压阀的抗干扰能力很强，具有动态平衡的功能。

针对影响SDI值测试的因素，本实用新型具有以下的优点：

影响因素一：样水测试压力

在SDI测试过程中，SDI测试值和样水压力变化成正比（如图6所示），必须保证样水压力稳定才能保证SDI测试的准确性，所以在SDI测试标准ASTMD4189-07中要求，整个SDI测试过程中，样水要保持压力在0.207±0.007MPa（30psi），即压力表的指示值稳定在0.207±0.007MPa （30psi）。

本实用新型的测定机构可以测定有压样水、低压样水、无压样水的污染指数，应用范围更广。 低压样水或无压样水通过增压水泵实现增压，为SDI测试提供足够压力，确保本实用新型在测试时的样水压力能够稳定在0.207 MPa （30psi）。本实用新型采用了动态稳压阀，并通过SDI测定模块内部的PLC控制器以PID（比例积分微分控制）方式控制样水动态稳压阀内部的压力调节，使动态稳压阀出口压力稳定在0.207±0.007MPa （30psi）。

影响因素二：样水温度变化

在SDI测试过程中，SDI测试值和样水温度变化成正比（如图7所示），图中示出SDI值随温度升高而升高。所以在SDI测试标准ASTMD4189-07中要求，整个SDI测试过程中，必须保证样水温度变化＜±1℃，才能保证SDI测试的准确性，本实用新型由SDI测定模块内部的进水温度变送器实时读取测试过程中样水温度至PLC控制器，当样水温度变化≥±1℃时，PLC控制器发出报警显示在触摸屏上。

影响因素三：样水气泡的影响

在SDI测试过程中，SDI测试值和样水中气泡的数量成正比，样水中气泡越多，SDI测试值越大，本实用新型在测试步骤中设有样水排气功能，消除了样水中气泡对SDI 测定值的影响。

影响因素四：滤膜的影响

在SDI测试过程中，当SDI滤膜在测试开始前受到污染时，对SDI测试值影响较大。本实用新型解决了现有全自动SDI仪在卷膜过片过程中，过滤膜盒抬起时残余的水流出污染到测试卷膜的问题。本实用新型由PLC控制器控制膜盒排水电磁阀打开，使压缩空气进入过滤膜盒的上膜盒，将过滤膜盒的上膜盒内的存水挤压进过滤膜盒的下膜盒后从排水口排出，确保卷膜机械模块的气缸带动过滤膜盒的上膜盒抬起时没有残水流出污染到过滤膜盒外部的SDI测试卷膜上，始终保持未SDI测试卷膜保持洁净原态。

影响因素五：机械结构的影响

1）现在市场上的自动SDI仪多采用悬臂支撑板结构且无张紧力调节功能。气缸上下膜盒闭合时，在力的作用下，悬臂型的上下支撑板会产生微量扭转，长时间工作后上下膜盒间的密封性变差，从而出现渗漏问题且不易维修。

本实用新型双稳态框架中增加前后支撑板，使整体结构趋于稳定，气缸工作时的作用力由前后支撑板承担，可承受的工作压力大大提升。本实用新型的上下支撑板不会产生扭转现象，即使长时间工作，上下膜盒间也能保持良好的密封性。本实用新型双稳态框架使得上下支撑板的厚度减小，节省材料和空间。

2）无张紧力调节功能的SDI仪，卷膜与卷膜轴间的张紧力会随着卷膜内孔尺寸的不同而变化，当卷膜内孔较大使张紧力过小时，渗透膜6不能处于平展的工作状态，从而影响测试结果的精确性。

为解决渗透膜平展性不足的问题，通常采用4个张紧轴的设计方案，虽然一定程度解决了平展性的问题，但这种结构存在另外两个缺点：一是结构不够紧凑，体积较大；二是渗透膜绕行路径过长，首末两端有过多的渗透膜不能用于工作，增加了用户的使用成本。

本实用新型由于采用了带阻尼的卷膜轴，使得张紧轴的数量由4个减少为2个。本实用新型的双张紧轴结构使得卷膜机械模块的结构紧凑，整体尺寸减小，渗透膜的绕行长度减小，制造成本和使用成本都更低。

本实用新型上述实施例中，PLC控制器可以选用西门子S7-200SMART。本实用新型的测定机构能够测定低压或无压样水的污染指数，按照操作人员设定的时间自动完成SDI测试工作，自动进行SDI过滤卷膜过片，自动记录测试数据，自动计算SDI值、无需现场工作人员值守，即可轻松、准确的完成检测任务，本实用新型应用范围更广，省时省力，实用性更强。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

Claims (9)

1.一种模块化自动污染指数测定机构，其特征在于：该测定机构包括以下四个模块：样水增压模块、卷膜机械模块、SDI测定模块和供电模块；所述的样水增压模块、卷膜机械模块分别于SDI测定模块电信号连接，所述的供电模块为SDI测定模块供电。

2.根据权利要求1所述的一种模块化自动污染指数测定机构，其特征在于：所述的样水增压模块包括：样水进口、样水过滤器、样水增压泵、样水出口和水泵控制器，所述的样水进口、样水过滤器、样水增压泵和样水出口按此顺序依次连通，所述的样水增压泵还通过水泵控制器与SDI测定模块的PLC控制器电信号连接。

3.根据权利要求1所述的一种模块化自动污染指数测定机构，其特征在于：所述的卷膜机械模块包括：双稳态框架、伺服电机、气缸、过滤膜盒、可调阻尼卷膜轴、张紧轴A、张紧轴B和收卷轴；所述的双稳态框架为一侧带有安装板的框架结构，气缸通过设置过滤膜盒在框架结构内，可调阻尼卷膜轴、张紧轴A、张紧轴B和收卷轴一端均设置在安装板上，其中，收卷轴这端穿过安装板与伺服电机转动连接，可调阻尼卷膜轴和张紧轴A上下平行位于框架结构一侧，收卷轴和张紧轴B上下平行位于框架结构另一侧。

4.根据权利要求3所述的一种模块化自动污染指数测定机构，其特征在于：所述的框架结构由上支撑板、下支撑板、后支撑板和前支撑板组成的矩形结构，其中后支撑板紧贴在安装板上，后支撑板和前支撑板均设置有减重孔；所述的过滤膜盒由上、下两部分组成，分别为上膜盒和下膜盒，其中下膜盒固定在下支撑板上，上膜盒与气缸的推杆螺纹连接。

5.根据权利要求3或4所述的一种模块化自动污染指数测定机构，其特征在于：所述的双稳态框架材质为铝合金。

6.根据权利要求1所述的一种模块化自动污染指数测定机构，其特征在于：所述的SDI测定模块包括：气源稳压阀、样水动态稳压阀、进水压力变送器、进气压力变送器、进水电磁阀、进水温度变送器、膜盒排气电磁阀、膜盒排水电磁阀、PLC控制器和触摸屏；

所述的气源稳压阀的出口通过管路分别与卷膜机械模块的气缸和膜盒排水电磁阀的进口连通，在气源稳压阀的出口处设置有进气压力变送器；排水电磁阀的出口与卷膜机械模块的过滤膜盒连通；

所述的样水增压模块的样水出口依次通过样水动态稳压阀、进水电磁阀、卷膜机械模块的过滤膜盒与膜盒排气电磁阀连通；在样水动态稳压阀与进水电磁阀之间的管路上还设置有进水压力变送器、进水温度变送器和进水排放电磁阀；卷膜机械模块的过滤膜盒还连接有微型流量计；

所述的样水动态稳压阀、进水压力变送器、进气压力变送器、进水温度变送器、微型流量计、触摸屏、样水增压模块、卷膜机械模块的伺服电机均与PLC控制器电信号连接；

所述的水排放电磁阀、进水电磁阀、膜盒排气电磁阀、膜盒排水电磁阀和PLC控制器均与供电模块电连接。

7.根据权利要求6所述的一种模块化自动污染指数测定机构，其特征在于：所述的触摸屏为人机对话触摸屏。

8.根据权利要求1所述的一种模块化自动污染指数测定机构，其特征在于：所述的供电模块为锂电池供电模块。

9.根据权利要求1或8所述的一种模块化自动污染指数测定机构，其特征在于：所述的供电模块包括：依次顺序电连接的电源输入接口、充电管路电路、锂电池组、供电管路电路和电源输出接口，其中电源输入接口还与供电管路电路直接电连接。

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