Устройство для автоматического измерения концентрации ионов водорода Советский патент 1992 года по МПК G01N27/416 

Изобретение относится к технике непрерывного автоматического измерения концентрации иЬнов водорода (рН) растворов, находящихся в аппаратах при высоких температурах и давлениях, и может быть применено в различных отраслях промышленности, например энергетике.

Известны способы и на их основе прибор для непрерывного автоматического измерения рН растворов в аппаратах при высоких температурах и давлениях, который содержит последовательно включенные первый дроссель, холодильник, второй дроссель, датчик со стеклянным измерительным и сравнительным электродами, по- будитель расхода (насос), датчик с металл оксидны ми электродами, разделенными пористой, например керамической, перегородкой, Электроды датчика со стеклянным электродом и датчика с металло- ксидными электродами подсоединены к входу сдвоенного автоматического потенциометра.

Однако данный прибор обладает недостаточной точностью, связанной с процедурой суммирования двух независимых измерений. Ошибки измерения двух таких датчиков также суммируются. Кроме того, возможна дополнительная динамическая погрешность, связанная с несогласованностью подачи пробы эталонизированного (измеренного датчиком со стеклянным и сравнительным электродами) раствора в

СО

о ч

09

сравнительную ячейку датчика с металло- ксидными электродами.

Наиболее близким к предлагаемому устройству автоматического измерения рН растворов, находящихся в аппаратах при высоких давлениях и температуре, является устройство, которое состоит из последовательно включенных первого дросселя, холо- дильника, второго дросселя, электродиалиэной ячейки с двумя электродами, разделенными пористой перегородкой, датчик.) со стеклянным измерительным и сравнительным электродами, побудителя расхода пробы раствора (насоса) и датчика с металлоксидными электродами, разделенными пористой перегородкой. Причем электроды датчика со стеклянным и сравнительным электродами подключены через высокоомный преобразователь к электронному автоматическому потенциометру (вторичному прибору), а электроды датчика с металлоксидными электродами через нуль-индикаторный и регулирующий блоки управляют процессом электродиализа пробы раствора в электродиализной ячейке.

Однако известное устройство имеет недостаточную точность, связанную с появле- нием динамической погрешности от несогласованности подачи эталонизиро- ванной пробы раствора в ячейку сравнения датчика с металлоксидными электродами.

Цель изобретения - расширение области применения и увеличение точности измерения.

Достигается данная цель тем, что в устройство дополнительно входит блок регулируемого запаздывания, блок управления началом работы вторичного прибора, преобразовательно-регулирующий блок и счет- чик. подачи пробы, раствора. Причем последний через преобразовательно-регу- лируюа ий блок и блок регулируемого запаздывания соединен с вторичным прибором, который включается от блока начала работы вторичного прибора, соединенного с нуль-индикаторным устройством.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит аппарат 1 с высокотемпературным теплоносителем или раствором технологического назначения, дросселирующие устройства 2, холодильник 3, электродиализную ячейку 4, разделенную пористой перегородкой 5 на два пространства с. электродами б, датчик 7 со стеклянным измерительным и сравнительным электродами, выходы последних соеди - иены с входом высокоомного преобразователя 8, который через блок &

регулируемого запаздывания связан с вторичным прибором 10, например электронным автоматическим потенциометром. Датчик с металлоксидными электродами 11

содержит два металлоксидных электрода 12 один из которых находится непосредственно в измерительном растворе, а другой связан с измерительным раствором через пористую, например керамическую, перего0 родку 13.

Электроды 12 датчика с металлоксидными электродами 11 соединены с нуль-индикаторным устройством 14. Последнее с помощью регулятора 15 управляет процес5 сом электродиализа в электродиализной ячейке 4. Побудитель расхода охлажденной и эталонизированной (измеренной датчиком 7) пробы раствора, например плунжерный насос 16, снабжен счетчиком оборотов,

0 регистрирующим подачу количества жидкости (счетчик 17 подачи пробы раствора), Последний через преобразовательно-регулирующий блок 18 управляет работой блока 9 регулируемого запаздывания. Си5 стема имеет блок 19 включения вторичного прибора 10 от нуль-индикаторного устройства 4.

Устройство работает следующим образом.

0 Проба раствора из аппарата 1 проходит последовательно через первый дроссель 2, холодильник 3, второй дроссель 2 и параметры раствора (температура и давление) снижаются до пределов, достаточных для

нормальной работы электродиализной ячейки 4 и датчика со стеклянным измерительным и сравнительным электродами 7. Далее проба поступает в электродиализную ячейку 4, на электроды 6 которой с помощью

0 регулятора 15 тока прикладывается разность потенциалов, полярность и величина которой зависит от полярности и величины разности потенциалов между металлоксидными электродами 12 в дифференциальном

5 высокотемпературном датчике с металлоксидными электродами 11, фиксируемая нуль-индикаторным устройством. Назначение подсистемы состоящей из высокотемпературное датчика 11 с металлоксидными

0 электродами 12, нуль-индикаторного устройства 14 и регулятора 15, такое, чтобы путем электродиализа в одном из пространств электродиализатора 4 подкислять или подщелачивать пробу раствора, т.е.

5 приводить значение рН пробы к рН раствора в аппарате, что регистрируется на нуль- индикаторном устройстве 14 нулевой разностью потенциалов.

Если пространство в электродиализато- jse 4, сообщающееся с датчиком 7. является

в результате работы регуля ора 15 катодным, то на электроде 6 в данном пространстве (на рисунке левое относительно перегородки 5) будет происходить реакция отдачи электронов ионам водорода

|H2f

и рН раствора будет увеличиваться.

Если же данное пространство будет анодным, то на электроде 6 будет реакция

20Н-4ё

2 Н20+ 021

и рН раствора будет уменьшаться.

В данной ситуации возможно два случая, Во-первых, точность работы данной подсистемы такая, что во всех временных диапазонах работы подсистемы значение нулевого потенциала между электродами 12 поддерживается с отклонениями, не превышающими допустимые. В этом случае значение рН, регистрируемое датчиком 7 со стеклянным измерительным и сравнительным электродами с высокоомным преобразователем 8 и, в последующем, на вторичном приборе 10, будет соответствовать истинному значению рН в аппарате. Во-вторых подсистема регулирования не поддерживает разность потенциалов на электродах 12 с требуемой точностью. Датчик 11с металлоксидными электродами 12 ввиду больших запаздываний в подсистеме: электродиализатор 4, датчик 7, насос 16, высокотемпературный датчик 11, обычно выдает разность потенциалов, колеблющуюся относительно нуля, Но только при нулевой разности потенциалов значение рН раствора в аппарате будет совпадать с приведенной к тем же условиям по температуре и давлению пробой раствора. Назначение блока 19 заключается в том, чтобы включать прибор 10 (или только его индикаторное и регистрирующие устройства) только Тогда, когда разность потенциалов на нуль-индикаторном устройстве 14 будет равна нулю (с некоторой ошибкой). Прибор 10 записывает значение рН с отставанием на время

,

где L-.длина линии запаздывания отдатчика 7 до металлоксидного электрода 11;

V - скорость движения раствора по линии запаздывания),

т.е. то, которое датчик 7 совместно с преобразователем 8 зарегистрировал уже и оно записано в памяти блока 9 чистого запаздывания. Время запаздывающего считывания в блоке 9 устанавливается регулирующим блоком 18 на основе измерений, например, скорости работы плунжерного насоса 16 5 датчиком 17, (Возможная и установка датчика 17 скорости потока непосредственно в поток пробы).

Таким образом в устройстве путем совместной работы блока 19, включающего

0 вторичный показывающий и записывающий прибор 10 только на период времени нулевого значения разности потенциалов, выдаваемой датчиком 11, и работы датчика измерения скорости подачи раствора со5 вместно с преобразовательно-регулирующим блоком 18 устанавливают значение величины запаздывания в блоке 9 с выдачей значений рН прибору 10. Реализовать запись значений рН, выдаваемых блоком 8, в

0 блоке 9 можно, например, на магнитном барабане или магнитной ленте замкнутого контура, вращение которого блоком 18 синхронизировано с работой насоса 16, а расстояние между записывающей и

5 считывающей головкой устанавливается пропорционально длине линии запаздывания отдатчика 7 до поступления пробы раствора в сравнительную ячейку датчика 11. Сигнал на магнитном барабане или магнит0 ной ленте замкнутого контура можно записывать в цифровой форме, предварительно преобразовав его с помощью аналого-цифрового преобразователя. После считывающей головки необходимо установить

5 стирающую головку для освобождения поля для новой записи.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства по сравнению с известным заключается в расширении воз0 можности устройства распространять контроль на растворы с малой буферной емкостью, например, на обессоленную воду, которая часто применяется в качестве теплоносителя в энергетических агрегатах.

5 Формула изоб р. етения

Устройство для автоматического измерения концентрации ионов водорода, содержащее последойательно включенные первый дроссель, холодильник, второй

0 дроссель, электроди.1лизную ячейку, содержащую электроды, разделенные пористой мембраной, датчик со стеклянным индикаторным и сравнительным электродами, побудитель расхода пробы раствора и датчик

5 с металлоксидными электродами, разделенными пористой перегородкой, причем электроды датчика со стеклянным и сравнительным электродами соединены через преобразователь с вторичным прибо- вом, а электроды датчика с

металлокеидными электродами соединены с входом: нуль-индикаторного устройства, выход которр.го соединен с входом регулирующего блока, выход последнего соединен с электродами электродиализной ячейки, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения и увеличения точности измерения, устройство дополнительно содержит блок регулируемого запаздывания, блок управления началом

работы вторичного прибора, преобразовательно-регулирующий блок и счетчик подачи пробы раствора, причем счетчик .подачи пробы раствора через преобразовательно-регулирующий блок и блок регулируемого запаздывания соединен с вторичным прибором, который включается от блока начала работы вторичного прибора, соединенного с нуль-индикаторным устройством.

Изобретение относится к технике непрерывного автоматического измерения концентрации ионов водорода растворов, находящихся в аппаратах при высоких температурах и давлении, и может быть применено в различных отраслях промышленности. Целью изобретения явля- .ется расширение области применения и по- вышение точности. Указанная цель достигается тем, что пробу раствора после дросселирования, охлаждения подвергают электродиализу, затем после измерения концентрации водорода обычным методом направляют в сравнительную ячейку дифференциального датчика с металлоксидны- ми электродами, где растворы сравнивают при одинаковых параметрах. Отсчет берут по показаниям рН-метра, скорректированным на величину запаздывания движения пробы при нулевой разности потенциалов между электродами металлоксидного датчика. 1 ил. Ё

Ј9-н