Устройство для автоматического измерения концентрации ионов водорода

 

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 повышение 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 металлоксидными 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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 6 01 N 27/416

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4751042/25 (22) 23.10.89 (46) 07.03.92. Бюл. ¹ 9 (71) Тюменский индустриальный институт им. Ленинского комсомола (72) Н.В,Подборнов (53) 541.132.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 161955, кл. G 01 N 27/56, 1967, Подборнов Н.В. Автоматический контроль кислотности путем сравнений растворов. — Известия ВУЗов, сер, Нефть и газ, 1969, N 7, с;76 — 82. (o4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ИОНОВ

ВОДОРОДА (57) Изобретение относится к технике непрерывного автоматического измерения концентрации ионов водорода растворов, Изобретение относится к технике непрерывного автоматического измерения концентрации ионов водорода (рН) растворовн 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, побудитель расхода (насос), датчик с металлоксидными электродами, разделен„„5U„„1718098 А1 находящихся в аппаратах при высоких температурах и давлении, и может быть применено в различных отраслях промышленности, Целью изобретения явля.ется расширение области применения и повышение 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 металлоксидными 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.

° еаЪ ными пористой, например керамической, перегородкой, Электроды датчика со стек- а лянным электродом и датчика с металло- (ф ксидными электродами подсоединены к С входу сдвоенного автоматического потен- р циометра, ФМЪ фЪФ

Однако данныи 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

1718098 сравнительную ячейку датчика с металлоксидными 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, холодильника, второго дросселя, электродиализной 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 да гчика 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 появлением динамической погрешности от несогласованности подачи эталонизированной пробы раствора в ячейку сравнения датчика с металлоксидными электродами.

Цель изобретения — расширение области применения и увеличение точности измерения.

Достигается данная цель тем, что в устройства дополнительно входит блок регулируеМого запаздывания, блок управления началом работы вторичного прибора, преобразовательно-регулирующий блок и счетчик подачи пробы, раствора. Причем последний ерез преобразовательно-регулирующий блок и блок регулируемого запаздывания соединен с вторичным прибором, который включается от блока начала работы вторичного прибора, соединенного с

»уль-индикаторным устройством.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства, УстpGAcTGG содержит аппарат 1 с Bblcoкотемпературным теплоносителем или раствором технологического назначения, ppGcc0JtNpgH3+ A8 устройства 2, холодильник 3, электродиалиэную ячейку 4, разделенную пористой перегородкой 5 на два пространства с электродами 6, датчик 7 со стеклянным измерительным и сравнительным электродами, выходы последних соеди. ,пены с входом высокоомного преобразователя 8, который через блок регулируемого запаздывания связан с вторичным прибором 10, например электронным автоматическим потенциометром.

Датчик с металлоксидными электродами 11

5 содержит два металлоксидных электрода 12 один из которых находится непосредственно в измерительном растворе, а другой связан с измерительным раствором через пористую, например керамическую, перего10 родку13.

Электроды 12 датчика с металлоксидными электродами 11 соединены с нуль-индикаторным устройством 14. Последнее с помощью регулятора 15 управляет процес15 сом электродиалиэа в электродиализной ячейке 4. Побудитель расхода охлажденной и эталонизированной (измеренной датчиком 7) пробы раствора, например плунжерный насос 16, снабжен счетчиком оборотов, 20 регистрирующим подачу количества жидкости (счетчик 17 подачи пробы раствора), Последний через преобразовательно-ре- гулирующий блок 18 управляет работой блока 9 регулируемого запаздывания. Си25 стема имеет блок 19 включения вторичного прибора 10 от нуль-индикаторного устройства 4.

Устройство работает следующим образом.

30 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

3 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

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

45 высокотемпературном датчике с металлоксидными электродами 11, фиксируемая нуль-индикаторным устройством. Назначение подсистемы состоящей из высокотемпературно"о датчика 11 с металлоксидными

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

55 приводить значение рН пробы к рН раствора в аппарате, что регистрируется на нульиндикаторном устройстве 14 нулевой разностью потенциалов.

Если пространство в электродиализатоуе 4, сообщающееся с датчиком 7, является

1718098

10

+ 1

Н+е - — Н2

2 измерения скорости подачи раствора со15 вместно с преобразовательно-регулируюг=1 /V, 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 и рН раствора будет увеличиваться, Если же данное пространство будет анодным, то на электроде 6 будет реакция

20Н-4е -+ 2 Н20+ — 021

2 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 превы-. шающими 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 11 с 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 1огдэ, когда разность потенциалов на нуль-индикаторном устройстве 14 будет равна нулю (c некоторой ошибкой). Прибор 10 записывает значение рН с отставанием на время где L-.äëèíà линии запаздывания отдатчика 7 до металлоксидного электрода 11;

Ч вЂ” скорость движения раствора по линии запаздывания), т.е. то, которое датчик 7 совместно с преобразователем 8 заре лстрировал уже и оно записано в памяти блока 9 чистого запазаы20

55 вания. Время запаздывающего считывания в блоке 9 устанавливается регулирующим блоком 18 на основе измерений, например. скорости работы плунжерного насоса 16 датчиком 17. (Возможная и установка датчика 17 скорости потока непосредственно в поток пробы), Таким образом в устройстве путем совместной работы блока 19, включающего вторичный показывающий и записывающий прибор 10 только на период времени нулеваго значения разности потенциалов, выдаваемой датчиком 11, и работы датчика щим блоком 18 устанавливают значение величины запаздывания в блоке 9 с выдачей значений рН прибору 10. Реализовать запись значений рН, выдаваемых блоком 8, в 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 считывающей головкой устанавливается пропорционально длине линии запаздывания от датчика 7 до поступления пробы раствора в сравнительную ячейку датчика 11.

Сигнал на магнитном барабане или магнитной ленте замкнутогс контура можно записывать в цифровой форме, предварительно преобразовав его с помощью аналого-цифрового преобразователя, После считывающей головки необходимо установить стирающую головку для освобождения поля для новой записи.

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

Формула изобретения

Устройство для автоматического измерения концентрации ионов водорода, содержащее последовательно включенные первый дросссль, холодильник, второй дроссель, электроди. лизную ячейку, содержащую электроды, разделенные пористой мембраной, датчик со стеклянным индикаторным и сравнительным электродами, по будитель расхода пробы раствора и датчик с металлоксидными электродами, разделенными пористой перегородкой, причем электроды датчика со стеклянным и сравнительным электродами соединены через преобразователь с вторичным прибо.Оом, а электроды датчика с

1718098

Составитель Н. Подборнов

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор С. Шевкун

Редактор H. Яцола

Заказ 07G Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/Б

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина. 101 металлоксидными электродами соединены с входом иуль-индикаторного устройства, выход которого соединен с входом регулирующего,блока, выход последнего соединен с электродами электродиализной ячейки, о т л и ч а ю щ е е с я 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 преобразо5 вательно-регулирующий блок и блок регулируемого запаздывания соединен с вторичным прибором, который включается от блока начала работы вторичного прибора, соединенного с нуль-индика10 — îðíûì устройством.