一種自動沖洗pH電極的裝置在生產(chǎn)過程中的應用

方健

摘要：隨著國家經(jīng)濟的發(fā)展，創(chuàng)造美麗的生態(tài)環(huán)境越來越受到政府、企業(yè)的重視，環(huán)境保護中需要對污酸污水的處理，中和處理法有著廣泛的應用，在處理過程中pH分析儀是不可缺少的重要測量設備，降低pH探頭的消耗及人工維護成本是大家關心的問題，本文就是一種PH分析儀減少備件成本及人工成本的方法，供參考討論。

Abstract： With the development of the national economy， the government and enterprises have paid more and more attention to the creation of a beautiful ecological environment. Environmental protection requires the treatment of foul acid wastewater， and the neutralization treatment method has a wide range of applications. The pH analyzer is an indispensable and important measuring device during processing. Reducing the consumption of pH probes and labor maintenance costs are issues of concern to everyone. This article is a method for reducing the cost of spare parts and labor costs of the pH analyzer for reference and discussion.

關鍵詞：pH電極;電磁閥;氣缸;PLC系統(tǒng)

Key words： pH electrode;solenoid valve;cylinder;PLC system

中圖分類號：TP216.3 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）01-0177-02

1 ?目前情況

保護生態(tài)環(huán)境是我們每個人和工廠企業(yè)的應盡責任和義務，工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生一定量的污酸污水，大部分工廠都會采用酸堿中和的方法處理這些污酸污水，加入一定的量的石灰水（堿液）與污酸污水中和，反應式為：H2SO4+CaCO3=CaSO4+H2O+CO2。

在中和處理過程中會使用pH分析儀對廢液的pH值進行在線檢測，一般根據(jù)在線pH分析儀的測量數(shù)值去控制調(diào)節(jié)閥的開度來調(diào)節(jié)加堿液量的多少，使pH值保持在7偏高一點的一個范圍內(nèi)，水質(zhì)就可以達標排放，而中和渣可以添加在建筑材料中加以利用，因此pH值的控制變的尤為重要，pH分析儀也成為這一處理過程的重要測量設備。

pH分析儀由pH探頭和變送儀表組成，pH探頭有兩個電極（參比電極和工作電極），當待測溶液流過時，兩個電極和待測溶液就形成一個化學原電池，參比電極是原電池中的基準電極，其電位恒定不變，工作電極的電位則與溶液中氫離子濃度有關，兩個電極之間產(chǎn)生的電勢大小與待測溶液中氫離子濃度成正比，從而通過測量原電池的電勢來測量溶液的pH值。

因為pH探頭前端是玻璃球泡，工作電極和參比電極均做在里面，在實際生產(chǎn)過程中往往因為pH電極清洗不及時，電極表面會附著一層鈣鹽等污物，輕則影響pH分析儀在過程控制中測量的準確度，重則導致分析儀表無法正常工作，影響污酸污水的處理。正常時我們會采用稀鹽酸溶液對玻璃電極進行清洗，然后使用pH為4和pH為9兩種標準液進行校正比對，滿足要求后即可再投入使用。在人為清洗電極時可能因為電極結垢較多、較硬，如果采用硬物刮擦稍有不慎容易導致玻璃球泡出現(xiàn)裂紋損壞，因此清洗時一定要小心，以保護電極完好，而且在夜班時操作人員清洗也不方便，同時人為操作還可能增加pH電極的損壞數(shù)量，導致備件成本上升，我們想到了可以使用自動化沖洗裝置來經(jīng)常對pH電極進行清洗，在短時間清洗時既去掉污物又不會影響系統(tǒng)正常對污酸污水的處理，而購買某國外品牌的自動清洗裝置每臺大約需要人民幣10萬元左右，價格昂貴。

2 ?設想方案

針對以上情況我們設計了一種自動沖洗pH電極的裝置，通過在小型PLC如西門子的LOGO！根據(jù)現(xiàn)場需求來設定好自動沖洗的時間和頻次，并且可以調(diào)整設置，控制氣缸的動作帶動聯(lián)桿將pH電極提升和降落，電磁閥得電失電來控制噴水裝置，結構簡單，操作容易，該裝置安全可靠，費用只有進口品牌的二分之一不到，通過該裝置定時沖洗pH電極，使電極時刻保持清潔，不會被污垢附著，保證pH分析儀的測量準確性和延長pH電極的使用壽命。且留有電氣控制接口，很容易與現(xiàn)有的工藝控制系統(tǒng)融合，滿足生產(chǎn)過程的需要。

3 ?實施應用

為實現(xiàn)上述目的，制作一套自動沖洗pH探頭裝置：在污水池邊安裝一臺行程為500mm氣缸，將氣缸伸縮桿通過螺栓與pH探頭支架固定連接，氣缸用氣源管與電磁閥相連再接到壓縮空氣管，固定在位于pH探頭上方的500mm位置處，水管另一端通過電動閥連接在自來水管網(wǎng)上。

通過PLC設定間隔時間定時對pH探頭自動沖洗，首先，由PLC向中控控制系統(tǒng)發(fā)出清洗指令，解除pH探頭和現(xiàn)場調(diào)節(jié)閥門的聯(lián)鎖，同時發(fā)出指令使氣缸的進氣電磁閥得電，氣缸連桿帶動pH探頭支架上升，當氣缸連桿上升到500mm時感應開關將上限位信號反饋給PLC，當PLC收到限位開關上限位置信號時發(fā)出信號給自來水管電動閥開啟動作，由連接自來水管的多噴頭對pH探頭進行沖洗，完成規(guī)定沖洗時間后，PLC發(fā)出指令電磁閥失電，氣缸連桿帶動pH探頭支架下移，當感應開關下限位發(fā)出信號后PLC向中控DCS系統(tǒng)發(fā)出清洗完成指令，中控DCS系統(tǒng)收到指令后，繼續(xù)將pH分析儀與現(xiàn)場的調(diào)節(jié)閥門投入聯(lián)鎖，與此同時，PLC向自來水管的電動閥發(fā)出關閉指令，PLC計時器清零并進入下個周期計時。

4 ?結束語

本沖洗裝置在應用后，我們認為：①本裝置結構簡單，通過定時多頻次的清洗確保電極不粘結污垢，使pH分析儀正常工作，保證了污酸污水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。根據(jù)污酸污水雜質(zhì)情況，沖洗頻次每個工廠可能會有不同，每個班次我們認為3-4次即可，每次1-2分鐘，效果較好。②實現(xiàn)自動化清洗，不論白天黑夜都可進行，有助于延長電極的使用壽命，減少更換頻次，可以降低備件成本和人工勞務成本。③通過開放的外部接口，本沖洗裝置很容易融合到工藝系統(tǒng)，與現(xiàn)有的工藝相聯(lián)鎖，保證了工藝操作的安全性。

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