一种自动冲洗pH电极的装置在生产过程中的应用

方健

摘要：随着国家经济的发展，创造美丽的生态环境越来越受到政府、企业的重视，环境保护中需要对污酸污水的处理，中和处理法有着广泛的应用，在处理过程中pH分析仪是不可缺少的重要测量设备，降低pH探头的消耗及人工维护成本是大家关心的问题，本文就是一种PH分析仪减少备件成本及人工成本的方法，供参考讨论。

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.

关键词：pH电极;电磁阀;气缸;PLC系统

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

中图分类号：TP216.3                                  文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）01-0177-02

1  目前情况

保护生态环境是我们每个人和工厂企业的应尽责任和义务，工业企业在生产过程中会产生一定量的污酸污水，大部分工厂都会采用酸碱中和的方法处理这些污酸污水，加入一定的量的石灰水（碱液）与污酸污水中和，反应式为：H2SO4+CaCO3=CaSO4+H2O+CO2。

在中和处理过程中会使用pH分析仪对废液的pH值进行在线检测，一般根据在线pH分析仪的测量数值去控制调节阀的开度来调节加碱液量的多少，使pH值保持在7偏高一点的一个范围内，水质就可以达标排放，而中和渣可以添加在建筑材料中加以利用，因此pH值的控制变的尤为重要，pH分析仪也成为这一处理过程的重要测量设备。

pH分析仪由pH探头和变送仪表组成，pH探头有两个电极（参比电极和工作电极），当待测溶液流过时，两个电极和待测溶液就形成一个化学原电池，参比电极是原电池中的基准电极，其电位恒定不变，工作电极的电位则与溶液中氢离子浓度有关，两个电极之间产生的电势大小与待测溶液中氢离子浓度成正比，从而通过测量原电池的电势来测量溶液的pH值。

因为pH探头前端是玻璃球泡，工作电极和参比电极均做在里面，在实际生产过程中往往因为pH电极清洗不及时，电极表面会附着一层钙盐等污物，轻则影响pH分析仪在过程控制中测量的准确度，重则导致分析仪表无法正常工作，影响污酸污水的处理。正常时我们会采用稀盐酸溶液对玻璃电极进行清洗，然后使用pH为4和pH为9两种标准液进行校正比对，满足要求后即可再投入使用。在人为清洗电极时可能因为电极结垢较多、较硬，如果采用硬物刮擦稍有不慎容易导致玻璃球泡出现裂纹损坏，因此清洗时一定要小心，以保护电极完好，而且在夜班时操作人员清洗也不方便，同时人为操作还可能增加pH电极的损坏数量，导致备件成本上升，我们想到了可以使用自动化冲洗装置来经常对pH电极进行清洗，在短时间清洗时既去掉污物又不会影响系统正常对污酸污水的处理，而购买某国外品牌的自动清洗装置每台大约需要人民币10万元左右，价格昂贵。

2  设想方案

針对以上情况我们设计了一种自动冲洗pH电极的装置，通过在小型PLC如西门子的LOGO！根据现场需求来设定好自动冲洗的时间和频次，并且可以调整设置，控制气缸的动作带动联杆将pH电极提升和降落，电磁阀得电失电来控制喷水装置，结构简单，操作容易，该装置安全可靠，费用只有进口品牌的二分之一不到，通过该装置定时冲洗pH电极，使电极时刻保持清洁，不会被污垢附着，保证pH分析仪的测量准确性和延长pH电极的使用寿命。且留有电气控制接口，很容易与现有的工艺控制系统融合，满足生产过程的需要。

3  实施应用

为实现上述目的，制作一套自动冲洗pH探头装置：在污水池边安装一台行程为500mm气缸，将气缸伸缩杆通过螺栓与pH探头支架固定连接，气缸用气源管与电磁阀相连再接到压缩空气管，固定在位于pH探头上方的500mm位置处，水管另一端通过电动阀连接在自来水管网上。

通过PLC设定间隔时间定时对pH探头自动冲洗，首先，由PLC向中控控制系统发出清洗指令，解除pH探头和现场调节阀门的联锁，同时发出指令使气缸的进气电磁阀得电，气缸连杆带动pH探头支架上升，当气缸连杆上升到500mm时感应开关将上限位信号反馈给PLC，当PLC收到限位开关上限位置信号时发出信号给自来水管电动阀开启动作，由连接自来水管的多喷头对pH探头进行冲洗，完成规定冲洗时间后，PLC发出指令电磁阀失电，气缸连杆带动pH探头支架下移，当感应开关下限位发出信号后PLC向中控DCS系统发出清洗完成指令，中控DCS系统收到指令后，继续将pH分析仪与现场的调节阀门投入联锁，与此同时，PLC向自来水管的电动阀发出关闭指令，PLC计时器清零并进入下个周期计时。

4  结束语

本冲洗装置在应用后，我们认为：①本装置结构简单，通过定时多频次的清洗确保电极不粘结污垢，使pH分析仪正常工作，保证了污酸污水处理系统的稳定运行。根据污酸污水杂质情况，冲洗频次每个工厂可能会有不同，每个班次我们认为3-4次即可，每次1-2分钟，效果较好。②实现自动化清洗，不论白天黑夜都可进行，有助于延长电极的使用寿命，减少更换频次，可以降低备件成本和人工劳务成本。③通过开放的外部接口，本冲洗装置很容易融合到工艺系统，与现有的工艺相联锁，保证了工艺操作的安全性。

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