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水系统在线pH计增加在线清洗优化

  • 万事皆空-没个性
    2021/11/22
    万华宁波技师工作室
  • 私聊

其他仪器综合讨论

  • 水系统在线pH计增加在线清洗优化

    黄明聪



    摘要:在线分析在优化生产控制、提高生产效率和降低样品量等方面的作用日益突显,水系统污水处理池,由于水质差,悬浮物、污泥多等导致多数在线pH计日常检测过程种容易出现响应变差、测量不稳定等问题。本文介绍了通过增加气源或水源管,利用变送器内置继电器输出功能或外直PLC控制电磁阀,使气源或水源以一定时间频率吹扫或冲洗电极,以降低pH计日常维护频次及故障率。

    关键词:在线pH 电磁阀 吹扫 降低故障

    1.背景介绍

    近年公司一直提倡降本增效,在线分析仪表也是自动化提升的一部分内容,通过一定的方法措施改进在线分析仪表的应用,以达到降低故障率和运维成本、有效提升分析仪表运行效率,也是降本增效的具体体现。

    水系统污水处理池池内污水复杂,杂质、淤泥等较多,在线pH计在使用过成中,极易被污垢吸附在电极表面,破环电极玻璃泡离子交换,以及堵塞参比电极隔膜,造成电极响应变差、测量不稳定,而且这种损害是不可逆的,电极将直接无法通过标定,造成人员维护频次和维护成本变高,同时也会造成工艺控制的不稳定。通过有效增加气源或水源,使用变送器内部继电器触发电磁阀动作,以一定时间频率用气源或水源对电极进行吹扫冲洗,有效预防电极表面污泥等附着或导致隔膜堵塞。

    通过增加在线pH计吹扫功能将有利于优化工艺生产控制,减少手工取样分析和降低在线pH故障率,保障生产过程中稳定,满足工艺生产需求。

    2.具体开展工作



    2.1pH玻璃电极结构



    图一:pH玻璃电极结构图



    2.2pH玻璃电极测定原理



    图二:pH玻璃电极测量原理图



    现在用的一些在线pH电极基本都是复合电极,主要将测量电极与参比电极组合为一体,测量电极玻璃泡上的H+离子浓度变化会引起玻璃泡内部电势变化,变化的电势与参比电势组成回路,测得的电势差与pH值相关。

    pH复合电极测量的关键还需要测量电极与参比电极形成可靠的回路,才能准确测得电势差的变化,如下图三,pH玻璃电极测量回路。



    图三:pH玻璃电极测量回路



    2.3问题分析

    经常去水系统污水池现场检维修pH发现,水池内的水质较差,pH计从池中拔出后,电极会附着较多淤泥,较多淤泥杂质会阻碍测量电极玻璃泡表面H+离子交换,还会造成参比电极隔膜阻塞,破环参比液与测量液联通回路。如下图四,现场检修更换下的pH玻璃电极。



    图四:现场检修



    2.4问题解决思路

    通过问题分析,主要影响测量的问题是淤泥附着和隔膜堵塞,从两个方面出发;

    1. 针对附着,可以增加吹扫、清晰;

    2. 针对堵塞,可以改变电极类型,改变不易堵塞的隔膜类型。

    3. 计划改造优化的点位如下



    表一:改造优化点位信息



    2.5工作准备及实施

    2.5.1材料准备:电极探杆(带吹扫/清洗管线);

    CPS带参比液加压电极;

    CM442变送器(24V供电模块);

    DC24V电磁阀(1/2NPT接口);

    1/2转3/8接头;

    3/8不锈钢管及接头等。

    2.5.2吹扫参数设定:清晰介质,水

    继电器选择,2:1

    清洗类型,标准清洗

    清洗时间,30S

    清洗周期,间隔

    清洗间隔,1天

    清洗保持输出,开启

    2.5.3CM442变送器参数设置

    CM442变送器如下图五:



    图五:CM442变送器设置



    2.5.4线路连接

    CM442变送器选用24V供电模块,因此电源沿用之前CM42变送器24V电源先供电;pH输出信号DCS控制室之前是24V有源型号卡件,现需要改为无源信号卡件;因增加了清洗/吹扫功能,因此需要单独增加一路24V电源线并串入清洗功能继电器,以实现自动清洗功能。具体接线图及实际接线如下图六:



    图六:变送器接线图及实际接线



    2.5.5现场电池阀及电极探杆安装

    现场电池阀安装在清洗水源管或气源管上,靠近电极探杆的位置,便于日常检修及调试,电极探杆改造中,增加了吹扫电极的管线,清洗水或吹扫气可定期对电极表面清洁。现场安装情况如下图七:

    图七:现场电极探杆及电磁阀安装



    2.6优化效果

    通过对现场硬件的改造及变送器程序的设置优化,目前完成改造优化的24个点位效果明显,这些点位pH计故障率降低近90%,电极消耗明显减少,预防性维护频次调整至3个月1次,pH监测更加稳定,提升了工艺稳定性。

    改造优化后经过近一年多的效果观察,优化前后趋势情况效果如下图八、图九:



    图八:优化前pH监测趋势图





    图九:优化前pH监测趋势图



    图八可见改造优化前,pH测量经常出现信号噪声,且响应变差后出现信号拉直线,严重干扰工艺对工况的判断;改造优化后,pH电极响应速度比较快,灵敏度高,能及时准确反应出工况动态变化情况,可以准确指导工艺对工艺判单,提高了仪表的稳定性和生产效率。

    3.结论

    通过对改造优化的点位长期效果观察和检维修数据积累,水系统污水池pH的在线分析通过增加在线自动清洗的功能,有效减轻了电极污染及隔膜堵塞,有效延长了电极的使用寿命和检维修周期

    在提高的污水池的pH计的稳定运行的同时,也消除了因仪表问题引起工艺控制的不稳定,提升了工艺的满意度。

    在做改造优化的过程中,还应注意控制清洗水流速,流量过小,效果会变差,流速过大可能会对电极造成损坏,最好能在清洗水管上增加一个减压法,调整至合适的流速;本次改造优化的点位为污水池,池中的污水成分复杂,也应该考虑污水组成中是否还含有一些S2-、CN-、NH3、氯气等对电极内部电极丝有反应的干扰物质,对其他类似工况的改进优化提供了一定的借鉴意义。




    +关注 私聊
  • 123

    第1楼2021/11/23

    应助达人

    谢谢分享!

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    +关注 私聊
  • Insm_7f57e6c8

    第2楼2021/11/24

    感谢黄老师的分享,学到的,很有借鉴意义!

    123(m3149125)发表:谢谢分享!

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