Назначение и принцип действия прибора pH 4110


Содержание
Введение
1. Технологическая часть
2. Описание прибора
2.1 Назначение прибора
2.2 Устройство и работа прибора
2.2.1 Измерительный преобразователь
2.3 Неисправности и методы их устранения
2.4 Поверка прибора

2.4.1 Область применения
2.4.2 Ссылки на используемые документы
2.4.3 Операции поверки
2.4.4 Средства поверки
2.4.5 Требования безопасности при выполнении поверки
2.4.6 Условия проведения поверки
2.4.7 Подготовка к поверке
2.4.8 Проведение поверки
2.4.9 Определение основной погрешности измерения рН-метр
2.4.10 Определение основной погрешности измерения температуры
2.4.11 Оформление результата поверки
2.4.12 Проведение градуировки
2.5 Эксплуатация прибора
2.5.1 Техническое обслуживание
2.5.2 Вымачивание, хранение и чистка рН-электрода
2.5.3 Маркировка, упаковка, транспортирование и хранение
2.6 Монтаж прибора
2.6.1 Подключение электродной системы
2.6.2 Монтаж измерительного преобразователя
3. Техника безопасности
Заключение
Список используемой литературы
Приложения

Введение

Измерение рН – один из наиболее важных методов непрерывного анализа, применяемых в химической промышленности. Точное выполнение заданного алгоритма поддержания рН в технологическом процессе обеспечивает оптимальный выход продукции. В связи с этим, величина рН часто используется при управлении и регулировании химических процессов. Значение рН может использоваться также в качестве предельных установок для срабатывания сигнализации, для обеспечения защиты технологической аппаратуры и окружающей среды, а также для получения продукции заданного качества. Соответственно, современные процессы предъявляют к рН-метрам очень высокие требования.

pH воды – один из важнейших рабочих показателей качества воды, во многом определяющих характер химических и биологических процессов, происходящих в воде.

В зависимости от величины pH может изменяться скорость протекания химических реакций, степень коррозионной агрессивности воды, токсичность загрязняющих веществ и т. д.

Контроль за уровнем рН особенно важен на всех стадиях водоочистки, так как его “уход” в ту или иную сторону может не только существенно сказаться на запахе, привкусе и внешнем виде воды, но и повлиять на эффективность водоочистных мероприятий.

В курсовой работе описываются назначение, принцип действия, устройство, приводятся технические данные, даются сведения о порядке работы с прибором и проверке его технического состояния рН-метров типа рН-4110 и рН-4131 (далее – прибор), предназначенных для измерений активности ионов водорода (pH) и температуры (Т) водных сред.

1. Технологическая часть

Системы регулирования pH можно подразделить на два типа, в зависимости от требуемой точности регулирования. Если скорость изменении pH невелика, а допустимые пределы ее колебаний достаточно широки, применяют позиционные системы регулирования, поддерживающие pH в заданных пределах: рНн < pH < рНв. Ко второму типу относятся системы, обеспечивающие регулирование процессов, в которых требуется точное поддержание pH на заданном значении (например, в процессах нейтрализации). Для их регулирования используют непрерывные ПИ – или ПИД-регуляторы.

Общей особенностью объектов при регулировании pH является нелинейность их статических характеристик, связанная с нелинейной зависимостью pH от расходов реагентов. На рисунке 1.1 показана кривая титрования, характеризующая зависимость pH от расхода кислоты G1. Для различных заданных значений pH на этой кривой можно выделить три характерных участка: первый (средний), относящийся к почти нейтральным средам, близок к линейному и характеризуется очень большим коэффициентом усиления; второй и третий участки, относящиеся к сильно щелочным или кислым средам, обладают наибольшей кривизной.

прибор химический водород водный

Рисунок 1.1 – Зависимость величины pH от расхода реагента

На первом участке объект по свой статической характеристики приближается к релейному элементу. Практически это означает, что при расчете линейной ACP коэффициент усиления регулятора настолько мал, что выходит за пределы рабочих настроек промышленных регуляторов. Так как собственно реакция нейтрализации проходит практически мгновенно, динамические характеристики аппаратов определяются процессом смешения и в аппаратах с перемешивающими устройствами достаточно точно описываются дифференциальными уравнениями 1-го порядка с запаздыванием. При этом, чем меньше постоянная времени аппарата, тем сложнее обеспечить устойчивое регулирование процесса, так как начинают сказываться инерционность приборов и регулятора и запаздывание в импульсных линиях. Для обеспечения устойчивого регулирования pH применяют специальные системы. На рисунке 1.2, (а) показан пример системы регулирования pH с двумя регулирующими клапанами.

Рисунок 1.2 (а)- Функциональная схема

Рисунок 1.2 (б) – статические характеристики клапанов (1, 2 – регулирующий клапан; 3 – регулятор pH)

Клапан 1, обладающий большим условным диаметром, служит для грубого регулирования расхода и настроен на максимальный диапазон изменения выходного сигнала регулятора [xpH, xpB] (рисунок 1.2, б, кривая 1). Клапан 2, служащий для точного регулирования, рассчитан на меньшую пропускную способность и настроен таким образом, что при xp = х0р + Д он полностью открыт, а при xp = х0р – Д – полностью закрыт (кривая 2). Таким образом, при незначительном отклонении pH от pH0, когда х°р – Д < хр < х°р + Д, степень открытия клапана 1 практически не изменяется, и регулирование ведется клапаном 2. Если |хр – х°р|, клапан 2 остается в крайнем положении, и регулирование осуществляется клапаном 1.

На втором и третьем участках статической характеристики (рис. 3 алл) ее линейная аппроксимация справедлива лишь в очень узком диапазоне изменения pH, и в реальных условиях ошибка регулирования за счет линеаризации может оказаться недопустимо большой. В этом случае более точные результаты дает кусочно-линейная аппроксимация (рисунок 1.3), при которой линеаризованный объект имеет переменный коэффициент усиления.

Рисунок 1.3 – Кусочно-линейная аппроксимация статической характеристики объекта при регулировании pH.

На рисунке 1.4 приведена структурная схема такой ACP. В зависимости от рассогласования pH, включается в работу один из регуляторов, настроенный на соответствующий коэффициент усиления объекта.

Рисунок 1.4- Структурная схема системы регулирования pH с двумя регуляторами.

2. Описание прибора

pH-4110 состоит из первичного преобразователя (ПП) и измерительного прибора (ИП). Корпус ПП с окном индикации (тип И) имеет вид взрывозащиты “Взрывонепроницаемая оболочка”.

Корпус измерительного прибора pH-4110 предназначен для навесного монтажа. Градуировка прибора по буферным растворам выполняется из измерительного прибора.

Таблица 2.1 – Технические данные

Параметры

Значения

1

Пределы измерения

0; 14 pH

2

Пределы измерения температуры анализируемой среды

0; 95 °С

3

Тип НСХ термопреобразователя сопротивления (датчика температуры)

100П, 1000П, PtlOO или PtlOOO

4

Тип индикатора – графический, жидкокристаллический

5

Электродная система:

хлорсеребряный электрод сравнения совместно со стеклянным измерительным электродом, присоединительный кабель которого экранирован и заключён в изоляционную оболочку;

комбинированный электрод типа: ЭСК-1; 201020; SZ-1XX; ID 4ХХ0

6

Длина линии связи:

– от ПИП прибора рН-4110 до ЭС не более

– от ИП рН-4131 до ЭС не более

от ПИП до БОИ прибора рН-4110 не более

4 м 4 м 1000 м

7

Выходные сигналы:

– аналоговые постоянного тока, пропорциональные диапазонам измерения pH и температуры, гальванически изолированные от входных сигналов;

– цифровой интерфейс

дискретные, программируемые, срабатывание по установкам pH или температуры, напряжение коммутации до -240В, ток коммутации до ЗА

(0…5), (0…20) мА или (4…20) мА

RS-485 «сухой» контакт (два реле)

8

Максимальное сопротивление для аналоговых выходных сигналов:

– (0…5)мА

(0… 20) мА и (4… 20) мА

2 кОм 0,5 кОм

9

Область задания установок по pH и температуре возможна во всём диапазоне измерения

10

Режимы термокомпенсации в диапазоне температур (0…95) °С:

– автоматический (АТК) и ручной (РТК) с учётом температурной зависимости ЭДС электродной системы

автоматический и ручной с учётом температурной зависимости pH особо чистой воды по МУ 34-70-114-85

11

Ёмкость архива (количество записей пар значений pH и температуры)

15872 точек

12

Интервал (программируемый) записи в архив

от 1 с до 5 мин

13

Время прогрева прибора не более

15 минут

14

Электропитание от сети переменного тока 50 Гц

-220 В ± 10 %

15

Потребляемая мощность не более

7 ВА

16

Габаритные размеры

см. при л. 7

17

Материал корпуса:

– ПИП рН-4110 – алюминиевый сплав (покрытие порошковое) или сталь 12Х18Н10Т

– БОИ рН-4110 – полистирол

ИП рН-4131 – полистирол

18

Вес не более

ПИП рН-4110

БОИ рН-4110

ИП рН-4131

2 кг

1.6кг

1.6кг

19

Исполнение по защищённости от воздействия пыли и воды по ГОСТ 14254

IP65

Таблица 2.2 – Технические характеристики

Параметры

Значения

1

Предел допускаемого значения основной абсолютной погрешно-

сти при измерении рН:

– в комплекте с электродами 102010, ID 4ХХ0

– в комплекте с электродами ЭСК-1, ЭС-71, SZ-1ХХ

± 0,05 рН

± 0,1 рН

2

Предел допускаемого значения основной абсолютной погрешно-

сти при измерении температуры

± 0,5 єС

3

Предел допускаемого значения дополнительной абсолютной по-

грешности при измерении рН, вызванной изменением темпера-

туры анализируемой среды на каждые 25 °С (в режиме АТК)

относительно 0 єС в диапазоне температур (0…95) єС

± 0,05 рН

4

Предел допускаемого значения дополнительной абсолютной по-

грешности при измерении рН, вызванной изменением темпера-

туры окружающего воздуха на каждые 10 °С в диапазоне темпе-

ратур (5…50) єС

± 0,02 рН

5

Предел допускаемого значения дополнительной абсолютной по-

грешности при измерении рН, вызванной изменением сопротив-

ления в цепи измерительного электрода от 0 МОм до 1000 МОм

± 0,05 рН

6

Предел допускаемого значения дополнительной абсолютной по-

грешности при измерении рН, вызванной изменением сопротив-

ления в цепи вспомогательного электрода от 0 до 20 кОм

± 0,05 рН

7

Предел допускаемого значения основной абсолютной погрешно-

сти ИП при измерении рН

± 0,02 рН

8

Средняя наработка на отказ не менее

64000 ч

9

Средний срок службы не менее

8 лет

Предел допускаемого допускаемого значения приведенной основной погрешности при измерении Pн по выходному сигналу определяется по формуле:

Yi = ± (0,25 + ((Dmax / Di) – 1)(5 / Dmax)), (1)

где Yi – предел приведённой огрешности прибора по выходному сигналу, % ;

Dmax – максимальный диапазон измерения, равный 14 рН;

Di – диапазона измерения рН (разность между установленными значениями верхней и нижней границы).

Предел допускаемого значения основной приведённой погрешности выходного сигнала по температуре в диапазоне (0…100) C составляет ±0,5 %.

2.1 Назначение прибора

Прибор предназначен для измерения активности ионов водорода (рН) или окислительно-восстановительного потенциала (ОВП), а также температуры водных сред.

Прибор обеспечивает измерение температуры контролируемого раствора путём преобразования сопротивления термопреобразователя сопротивления в температуру в соответствии с нормированной статической характеристикой (НСХ).Прибор обеспечивает цифровую индикацию значений измеряемых параметров (pH и температуры), преобразование их в пропорциональные значения аналоговых выходных сигналов постоянного тока, обмен данными по цифровому интерфейсу RS-485, сигнализацию о выходе измеряемых параметров за пределы заданных значений, а также архивирование и графическое отображение результатов измерений.

Области применения: теплоэнергетика, химическая, нефтехимическая и другие отрасли промышленности.

2.2 Устройство и работа прибора

Принцип действия приборов основан на прямом потенциометрическом методе определения активности ионов водорода в анализируемой жидкости по измерениям электродвижущей силы (ЭДС) электродной системы, образованной измерительным электродом и электродом сравнения, погруженной в исследуемую жидкость.

Прибор представляет собой одноканальное средство измерения, состоящее из электродной системы (ЭС) и измерительного преобразователя (ИП). ИП рН-4110 состоит из первичного измерительного преобразователя (ПИП) и блока обработки и индикации (БОИ). Корпус ПИП крепится (в случае комплектной поставки) к арматуре АПН, АПТ или АМН, в которую устанавливается ЭС. ИП рН-4131 имеет моноблочное исполнение, в котором ПИП и БОИ совмещены конструктивно. По устойчивости к климатическим воздействиям ПИП имеет исполнение УХЛ-4, а БОИ – УХЛ 4.2*, но при температуре от 5 до 50 С по ГОСТ 15150. При вычислении рН учитывается влияние температуры на чувствительность рН-электрода.

В общем случае рН анализируемой среды вычисляется по формуле:

рН = – (Е – Еи) / (0,1984.S/100 %)(273,2 + t) + рНи, (2)

где рН – измеренное значение рН анализируемой среды;

Е – значение ЭДС на выходе ЭС, мВ;

t – измеренное (в режиме АТК) или заданное вручную (в режиме РТК) значение температуры, С;

рНи – координата изопотенциальной точки рН-электрода;

Еи – координата изопотенциальной точки рН-электрода, мВ;

S – крутизна характеристики рН-электрода, %

Компенсация температурной зависимости рН особо чистой воды осуществляется по МУ 34-70-114-85.

2.2.1 Измерительный преобразователь

Измерительный преобразователь рН-метра состоит из первичного измерительного преобразователя (ПИП) и блока обработки и индикации (БОИ).

В приборах рН-4110 ПИП и БОИ размещены в отдельных корпусах, а в ИП рН – 4131 – совмещены конструктивно. Схема электронного блока ПИП построена на базе микроконтроллера.

Входные сигналы от рН-электрода и датчика температуры, преобразованные измерительной схемой, поступают на входы аналого-цифровых преобразователей микроконтроллера, обрабатываются по заданному алгоритму и передаются по трёхпроводной линии связи в БОИ.

Взаимное расположение разъёмов на печатной плате электронного блока ПИП показано на рисунках 2.1и 2.2:

Рисунок 2.1 – Печатная плата ПИП Рисунок 2.2- Печатная плата ПИП для прибора рН-4110.НП. Х.Х приборов рН-4110. ДП. Х.Х

XI – разъём для подключения кабеля линии связи ПИП с БОИ

Х2 – разъём для подключения датчика температуры

ХЗ – разъём для подключения ЭС

Подстроечный резистор RP1 и кнопки SI – S4 используются для настройки ПИП на предприятии-изготовителе.

БОИ конструктивно состоит из печатной платы блока коммутации, платы блока обработки с кнопками управления и жидкокристаллическим индикатором, разъёмов для подключения входных и выходных сигналов.

Взаимное расположение разъёмов, элементов индикации и управления на панели показано на рисунке 2.3:

Рисунок 2.3 – Взаимное расположение разъёмов, элементов индикации и управления БОИ рН-4110 и ИП рН-4131

Элементы индикации и управления:

– графический индикатор измеряемой величины и установленных параметров;

– индикатор «Р1» срабатывания реле Р1;

– индикатор «Р2» срабатывания реле Р2;

– индикатор «С» сигнализации обрыва линии связи БОИ с ПИП (прибор рН-

4110) в режиме измерения и удержания последнего значения выходного сигнала и состояния реле в режиме программирования;

– индикатор «RS» сигнализации приёма данных от внешнего устройства;

– кнопка ввода/выбора параметра/режима ;

– кнопка увеличения/выбора параметра ;

– кнопка уменьшения/выбора параметра ;

– кнопка отмены предыдущего действия.

2.3 Неисправности и методы их устранения

Перечень возможных неисправностей и способы их устранения приведён в таблице 2.3.

Таблица 2.3 – Перечень возможных неисправностей и способы их устранения

Неисправности

Вероятная причина

Способ устранения

Не работает индикатор ИП

Отсутствие электрического контакта в одном из разъёмов ИП, соединяющих плату коммутации и плату индикации

Очистить контакты разъёмов спиртом

Ложные показания индикатора ИП

Неисправность входных цепей ИП

Проверить правильность подключения (см. прил. 6)

Выходной ток ИП отсутствует

Неисправность выходных цепей ИП

На индикаторе ИП надпись «–»

Отсутствует входной сигнал блока ПИП

Выходной ток выходит за пределы диапазона измерения

Превышен предел измерения входного параметра (параметров)

2.4 Поверка прибора

Настоящие рекомендации устанавливают методы и средства первичной и периодической поверок на рН-метры рН-41, состоящие из электродной системы (комплекта датчиков – первичных преобразователей ПП), датчика температуры, измерительного преобразователя (ИП), арматуры (комплекта приспособлений для установки и крепления измерительного преобразователя и электродной системы в месте измерений) и предназначенных для измерения активности ионов водорода (pH) и для измерения температуры (Т) контролируемых водных растворов.

2.4.1 Область применения

Поверке подвергаются применяемые в сфере государственного метрологического контроля и надзора все вновь выпускаемые, выходящие из ремонта и находящиеся в эксплуатации приборы.

Настоящие рекомендации могут быть также использованы для проведения периодической калибровки рН-метров и измерительных преобразователей применяемых вне сферы государственного метрологического контроля и надзора, по ПР 50.2.016.

Рекомендуемый межповерочный (межкалибровочный) интервал – один год.

2.4.2 Ссылки на используемые документы

В настоящих рекомендациях использованы ссылки на следующие документы:

– ГОСТ 8.027-2001 Государственная система обеспечения единства измерений;

– Государственная поверочная схема средств измерений постоянного электрического напряжения и электродвижущей силы;

– ГОСТ 8.028-86 Государственная система обеспечения единства измерений. Государственный первичный эталон и государственная поверочная схема для средств измерений электрического сопротивления;

– ГОСТ 8.120-99 Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений pH;

– ГОСТ Р 50.2.036-2004 Государственная система обеспечения единства измерений;

– ГОСТ 8.134-98 Государственная система обеспечения единства измерений. Шкала pH водных растворов;

– ГОСТ 8.135-2004 Государственная система обеспечения единства измерений. Стандарт-титры для приготовления буферных растворов-рабочих эталонов pH 2-го и 3-го разрядов;

– ГОСТ 1770-74 Посуда мерная лабораторная стеклянная. Цилиндры, мензурки, колбы, пробирки. Общие технические условия;

– ГОСТ 12.1.007-76 Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности;

– ГОСТ Р 8.568-97 Государственная система обеспечения единства измерений. Аттестация испытательного оборудования. Основные положения;

– ПР 50.2.006-94 Государственная система обеспечения единства измерений. Порядок проведения поверки средств измерений;

– ПР 50.2.007-94 Государственная система обеспечения единства измерений. По – верительные клейма;

– ПР 50.2.016-94 Государственная система обеспечения единства измерений. Российская система калибровки. Требования к выполнению калибровочных работ

– ТУ 4215-085-10474265-2006 Технические условия на рН-метры рН-41.

2.4.3 Операции поверки

При проведении поверки должны быть выполнены операции, указанные в таблице 2.4.

Таблица 2.4

Наименование операции

Номер пункта настоящих рекомендаций

Необходимость проведения операции при

Первичной поверки

Периодической поверки

1

Внешний осмотр

8.1

+

+

2

Опробование

8.2.1

+

+

3

Определение сопротивления изоляции

8.2.2

+

+

4

Определение основной погрешности измерения рН и температуры рН-метра и ИП

8.3 – 8.6

+

+

5

Определение дополнительной погрешности измерения рН, связанной с изменением температуры контролируемой среды (погрешность термокомпенсации)

8.7

+

+

6

Определение дополнительной погрешности измерения рН, связанной с изменением сопротивления в цепях измерительного электрода и вспомогательного электрода

8.8

8.9

+

+

– знак «+» означает, что операцию проводят;

– характеристики рН-метра и измерительного преобразователя (ИП) отражены в ТУ 4215-085-2006 и руководстве по эксплуатации на выпускаемую модель прибора.

2.4.4 Средства поверки

Для проведения поверки должны быть применены средства, указанные в таблице 2.5.

Таблица 2.5

Номер пункта настоящих рекомендаций

Перечень основных и вспомогательных средств поверки

8.3

Буферные растворы – рабочие эталоны рН 2-го и 3-го разрядов по ГОСТ 8.120 (готовят из стандарт-титров по ГОСТ 8.135)

8.4

Водяной термостат с диапазоном регулирования температуры от 0 °С до 100 °С, допускаемая погрешность установления температуры контролируемой среды – в пределах ±0,2 °С

8.3

Вода дистиллированная по ГОСТ 6709

8.3

Посуда лабораторная стеклянная мерная по ГОСТ 1770

8.5; 8.7

Потенциометр постоянного тока от 0 до 1000 мВ, например Р37-1

8.2

Мегаомметр напряжение 500 В, класс точности 1, например, М1101М

8.3 – 8.7

Термометр ртутный стеклянный типа ТЛ-2, шкала (0…100) єС, цена деления не более 0,1 єС

8.7

Набор сопротивлений типа: C2-29-0,25 5,0 Ом; C2-29-0,25 0,5 кОм; C2-29-0,25 2,0 кОм

8.5; 8.7

Имитатор электродной системы, например, И-02 (И-01)

8.5; 8.7

Вольтметр, предел допускаемой основной погрешности ± 0,03 %,например, В7-34А

8.5; 8.7

Катушка сопротивления Р331, класс точности 0,01, сопротивление 100 Ом

8.6

Магазин сопротивления класса точности 0.05, например, МСР-63

Средства измерений должны быть исправны, иметь эксплуатационную документацию и свидетельства о поверке по ПР 50.2.006, а оборудование – аттестаты по ГОСТ Р 8.568.Допускается использование других средств измерений, испытательного оборудования с метрологическими характеристиками не хуже приведенных в таблице 2.5

2.4.5 Требования безопасности при выполнении поверки

При проведении поверки соблюдают требования охраны труда:

– при работе с химическими реактивами – по ГОСТ 12.1.007 и ГОСТ 12.4.021;

– при работе с электроустановками – по ГОСТ 12.1.019 и ГОСТ 12.2.007.0.

Помещение, в котором осуществляется поверка, должно соответствовать требованиям пожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004 и иметь средства пожаротушения по ГОСТ 12.4.009.

Исполнители должны быть проинструктированы о мерах безопасности, которые должны соблюдаться при работе с приборами и оборудованием, в соответствии с инструкциями, прилагаемыми к приборам и оборудованию. Обучение работающих лиц правилам безопасности труда проводят по ГОСТ 12.0.004.

2.4.6 Условия проведения поверки

При проведении поверки необходимо соблюдать следующие условия:

– температура окружающего воздуха, °С…………………….. 20 ± 5

– относительная влажность воздуха, %……………………… 30…80

– атмосферное давление, кПа………………………………… 84… 106,7

– напряжение питания, В ………………………………………~220±5%

-время прогрева, мин, не менее…………………………………..15

-вибрация, тряски, удары, влияющих на работу прибора, не допускаются.

2.4.7 Подготовка к поверке

Для проведения операций поверки собирают установку.

Основное и вспомогательное оборудование, подготавливают к работе в соответствии с требованиями нормативных документов и эксплуатационной документации. Поверяемый прибор в комплекте с ИП, датчиком температуры и электродами подготавливают к работе в соответствии с требованиями руководства по эксплуатации на выбранную модель рН-метра.

Буферные растворы – рабочие эталоны pH приготавливают, как указано в инструкции на стандарт-титры для рН-метрии. Буферные растворы готовят непосредственно перед проведением измерений.

Для поверки приборов с пределом допускаемой погрешности измерения ±0,05 pH готовят буферные растворы из стандарт-титров pH 2-го разряда; для приборов с пределом допускаемой погрешности измерения 0,1 pH используют буферные растворы – рабочие эталоны pH 3-го разряда.

2.4.8 Проведение поверки

Внешний осмотр

При проведении внешнего осмотра проверяют визуально:

– комплектность прибора (ИП, электроды, соединительные провода) в соответствии с РЭ;

– наличие в РЭ на прибор его метрологических характеристик;

– целостность корпусов, электродов, соединительных проводов (кабелей), отсутствие механических повреждений, препятствующих нормальному функционированию прибора;

– чистоту и целостность соединителей и гнезд;

– чёткость и правильность маркировки в соответствии с РЭ (обозначение прибора, наименование или товарный знак предприятия-изготовителя, заводской номер, обозначение переключателей, соединителей, гнезд, зажимов).

Приборы, имеющие дефекты, которые затрудняют эксплуатацию, бракуют и к дальнейшей проверке не допускают.

Опробование осуществляется путём проверки функционирования прибора в разных режимах в соответствии с РЭ.

Проверка электрического сопротивления изоляции производится при отключенном электропитании БОИ мегаомметром между нормально-разомкнутыми контактами исполнительных реле. Сопротивление изоляции должно быть не менее 20 МОм. Приборы, результаты, проверки которых не соответствуют указанному требованию, бракуют и к дальнейшей поверке не допускают.

2.4.9 Определение основной погрешности измерения рН-метра

Предел основной погрешности измерения pH определяют в режиме ручной или автоматической термокомпенсации.

Операции по настоящему подразделу проводят с использованием буферных растворов – рабочих эталонов pH.

С помощью двух буферных растворов – рабочих эталонов pH, воспроизводящих значения pH = 1,65 и pH = 9,18 при температуре растворов (25±0,2) °С, проводят настройку (градуировку) прибора в соответствии с указаниями РЭ.

Для приборов с пределом допускаемой погрешности измерения ±0,05 pH проводят измерения pH трёх буферных растворов – рабочих эталонов pH, воспроизводящих значения pH = 3,56, pH = 4,01 и pH = 10,00 при температуре растворов (25±0,2) °С.

Измерения повторяют не менее трёх раз на каждом буферном растворе. Если максимальные расхождения результатов измерений pH не превышают предела основной допускаемой абсолютной погрешности измерения, установленного в РЭ, результаты измерений усредняют и находят среднеарифметическое измеренных значений рН изм. для данного буферного раствора.

Для приборов с пределом допускаемой погрешности измерения ±0,1 pH измеряют pH одного из трёх (с учётом преимущественного диапазона измерений при эксплуатации прибора) буферных растворов – рабочих эталонов pH, воспроизводящих значения pH = 3,56, pH = 4,01 и pH 10,00 при температуре растворов (25±0,2) °С.

Основную допускаемую погрешность измерения pH рассчитывают для каждого значения pH буферных растворов по формуле:

рН = рН изм – рН эт, (1)

где рН изм – среднеарифметическое измеренных значений рН буферного раствора;

рН эт – значение рН по ГОСТ 8.134, воспроизводимое буферным раствором рабочим эталоном рН при температуре 25 С.

Если для каждого и (или) выбранного буферного раствора значение pH, рассчитанное по формуле (1), не превышает пределов допускаемой погрешности измерений, указанных в РЭ, прибор признают пригодным к дальнейшему проведению поверки. В противном случае измерения повторяют на свежеприготовленных буферных растворах. Если при повторных измерениях погрешность не соответствует требованиям РЭ, прибор бракуют.

2.4.10 Определение основной погрешности измерения температуры рН-метра

Основную допускаемую погрешность измерения температуры контролируемых сред определяют на отметках 0, 20, 40, 60, 80 и 100 С путём сравнения показаний поверяемого прибора с показаниями эталонного термометра. Количество отметок может быть увеличено или уменьшено исходя из реального диапазона измерений поверяемого прибора. Основную погрешность измерения температуры контролируемых сред определяют по следующей методике. В соответствии с указаниями руководства по эксплуатации проводят настройку прибора в режиме измерения температуры. Погружают датчик температуры прибора (рН-метра) и эталонный термометр на глубину не менее 25 мм в термостатируемый стакан (или водяной термостат) с интенсивно перемешиваемой водой, имеющей температуру поверяемой отметки ттткальт. После выдержки в воде в течение не менее 3 мин. регистрируют показания термометра и прибора.

Основную погрешность измерения температуры t контролируемых сред рассчитывают по формуле:

t= t изм — t эт,(2)

где t изм – температура воды измеренная прибором, °С;

t эт – температура воды, измеренная эталонным термометром, °С.

Если значение t, рассчитанное для каждой выбранной отметки шкалы температур поверяемого прибора, не превышает пределов допускаемой погрешности измерения, указанных в РЭ, прибор признают пригодным к дальнейшему проведению поверки. В противном случае прибор бракуют и дальнейшую проверку не проводят. Основную допускаемую погрешность ИП по показаниям pH определяют путём сравнения отображаемых значений ИП с расчётными.

Основную допускаемую погрешность ИП по выходному сигналу определяют путём сравнения измеренных значений выходного сигнала с расчётными.

Основную допускаемая погрешность измерения pH определяют в режиме ручной или автоматической термокомпенсации.

Процедура операций проверки следующая.

Установить на имитаторе электродной системы следующие параметры:

– сопротивление измерительного электрода: R изм.= 0 МОм;

– сопротивление вспомогательного электрода: R всп.= 0 кОм;

– напряжение в цепи «земля – вспомогательный электрод»: Е з. р.= 0.

Включить питание преобразователя. Дать ИП прогреться в течение 15 минут. Включить режим ручной термокомпенсации, установить значение температуры tp = 0 °С.

Установить в ИП начальную и конечную границы диапазона измерения pH. Перейти в режим «Измерение».

Выбираются пять контрольных точек, равномерно распределённых по диапазону измерения pH: 0, 25, 50, 75, 100 %. Последовательно задавая по показаниям вольтметра с помощью имитатора электродной системы рассчитанные по формуле (3) значения ЭДС, Е i ном., зафиксировать показания прибора, рН i и значения выходного сигнала, I i.

Е i ном. = Е и – (0,1984.S/100%)(273,2 + t)(рН i ном. – рН и), (3)

где Е i ном. – расчётные номинальные значения ЭДС, мВ;

рНи и Еи – координаты изопотенциальной точки ЭС, мВ;

S – крутизна характеристики ЭС, % ;

рНi ном.- номинальные значения pH контрольных точек равномерно распределённых внутри диапазона измерения pH;

t – измеренное в режиме автоматической термокомпенсации или заданное в режиме ручной термокомпенсации значение температуры контролируемой среды, °С.

Если значения рНи, Еи и S не заданы, то рекомендуется установить: рНи = 7,00; Еи = 0,0 мВ; S = 100,0 %.Данные и полученные результаты записываются в табл. 1.Основная погрешность ИП по показаниям pH (Х0;) определяется по формуле (4):

Х0i = рНi – рНi ном.(4)

где рНi – значения pH, отображаемые на индикаторе прибора;

рНi ном. – выбранные номинальные значения pH, лежащие внутри диапазона измерения pHПолученные результаты записываются в табл. 1.Основная погрешность ИП по выходному сигналу (Y0i) определяется по формуле (5):

Y0i =((Ii – Ii ном.) / (Iк – Iн)).100 %,(5)

где Ii – измеренные значения тока, мА;

Iн, Iк – начальная и конечная границы диапазона изменения выходного сигнала соответственно, мА;

Iiном. – номинальные значения выходного сигнала, мА, рассчитанные по формуле (6):

Ii ном. = Iн + (Iк – Iн)(рНi ном – рНн) / (рНк – рНн.), (6)

где рНн, рНк – начальная и конечная границы диапазона измерения pH соответственно. Полученные результаты записываются в таблицу 2.6.

Таблица 2.6

i

рНi ном.

Еi ном., мВ

Ii ном., мА

рНi

Ii, мА

Х0i, рН

Y0i, %

1

2

3

4

5

Предел основной и дополнительных погрешностей измерения pH по выходному сигналу рассчитываются по формуле:

Yi = ± (0,25 % + ((Dmax / Di) – 1)(Xi.100 % / Dmax)),(7)

где Yi – предел приведённой погрешности ИП по выходному сигналу, %;

Xi – предел допускаемого значения основной или дополнительной погрешности измерения, pH;

Dmax – максимальный диапазон измерения, равный 14 pH;

Di – выбранный диапазон измерения, равный разности между установленными верхним и нижним пределами измерения pH. Если значения Х0i и Y0i не превышают значения соответствующих пределов погрешностей Xi и Yi, то прибор признают пригодным к дальнейшему проведению поверки. В противном случае прибор бракуют и дальнейшую проверку не проводят. Для дальнейшего проведения поверки необходимо произвести метрологическую настройку прибора по выходному сигналу.

2.4.11 Оформление результата поверки

При положительных результатах поверки, оформляют путём нанесения оттиска поверительного клейма в паспорте на прибор в соответствии с ПР 50.2.007 и (или) выдачи свидетельства о поверке в соответствии с ПР 50.2.006.

При отрицательных результатах поверки выдают извещение о непригодности по ПР 50.2.006 с указанием причин непригодности или делают соответствующую запись в РЭ на прибор. Поверительное клеймо гасят. Оформление результатов калибровки рН-метров выполняют в соответствии с ПР 50.2.016.

2.4.12 Проведение градуировки

Для входа в режим градуировки необходимо в главном меню выбрать пункт «Градуировка» и нажать кнопку.

Выбирается с помощью кнопок, и вид градуировки (см. рисунок 2.4):

– «Двухточечная» – производится по двум буферным растворам;

– «Одноточечная» – производится по одному буферному раствору.

Далее в следующей последовательности:

– с помощью кнопокиуказать (см. рисунок 2.5) значение применяемого буферного раствора №1;

– ЭС и датчик температуры троекратно ополоснуть дистиллированной водой и однократно буферным раствором №1;

Рисунок 2.4 – Меню режима «Градуировка»

Рисунок 2.5 – Выбор значения Буфера № 1

Ополаскивать необходимо всё, что будет погружаться в буферный раствор: держатель арматуры с установленной ЭС, датчик температуры, лабораторный термометр.

– ЭС и датчик температуры (или лабораторный термометр, если термокомпенсация ручная) погрузить в буферный раствор №1;

– нажать кнопку, подтверждая выбор значения буферного раствора – если в приборе установлен режим ручной термокомпенсации, то предлагается (см. рисунок 2.6) задать значение температуры буферного раствора по показаниям лабораторного термометра, опция «Далее» предназначена для перехода к следующему окну нажатием кнопки ;

Рисунок 2.6 – Установка температуры вручную

– окно «Буфер 1. ЭДС» (см. рисунок 2.6) предназначено для фиксирования выходного значения ЭДС электродной системы в буферном растворе №1; фиксацию производить после стабилизации показаний (± 0,1 мВ), но не ранее чем через 5 минут; информационно указаны значение «рН1» буферного раствора №1, откорректированное с учётом температуры «t», и значение ЭДС «Е1», зафиксированное на предыдущем этапе; для фиксации необходимо установить с помощью кнопок и курсор в положение «Фиксир.» и нажать кнопку, опция «Далее» предназначена для перехода к следующему окну нажатием кнопки

.

Рисунок 2.7 – Фиксирование параметров ЭС в буфере №1

– после градуировки по буферному раствору №1 необходимо ЭС и датчик температуры троекратно ополоснуть дистиллированной водой и однократно буферным раствором №2.

– градуировку ЭС по буферному раствору №2 производить аналогичным образом (см. рисунок 2.7 – 2.9)

2.8- Установка температуры вручную буфера № 2

Рисунок 2.9 – Фиксирование параметров ЭС в буфере №2

– после фиксирования ЭДС в буферном растворе №2 установить курсор в положение «Далее» и нажать кнопку для просмотра результата градуировки (см. рисунок 30); если -50 < Еи < 50 мВ или 90 < S < 110 % , то на экране появится надпись «Ошибка Еи!» или «Ошибка S!» соответственно;

Рисунок 2.10 – Результат градуировки

– запомнить результат градуировки или повторить градуировку можно выбрав соответствующую опцию с помощью кнопок и, после нажатия кнопки происходит переход в окно «Градуировка»

После проведения градуировки необходимо промыть ЭС, арматуру и датчик температуры дистиллированной водой, на мембрану комбинированного электрода при транспортировке до объекта необходимо надеть комплектный защитный колпачок, заполненный раствором KCl.

Одноточечная градуировка производится аналогично, окна, предназначенные для отображения параметров ЭС в буферном растворе №2 (см. рисунок 27 – 29), не отображаются

Перемещение по пунктам меню и корректировка значения выбранного параметра/режима осуществляется с помощью кнопок и, выбор (отображается инверсией) режима/параметра – кнопка, возврат на уровень вверх и отмена набранного значения параметра – кнопка.

На время программирования производится удержание выходных сигналов.

2.5 Эксплуатация прибора

2.5.1 Техническое обслуживание

Техническое обслуживание заключается в периодической чистке электрода от загрязнений и градуировке прибора с ЭС по буферным растворам.

2.5.2 Вымачивание, хранение и чистка рН-электрода

Со стеклянной pH-чувствительной мембраной следует обращаться осторожно и беречь её от повреждений.

Существенной предпосылкой для безупречного функционирования стеклянного рН-электрода является наличие водосодержащего, так называемого, вымоченного слоя на поверхности стеклянной мембраны. Если электрод продолжительное время хранился в сухом виде, то перед измерениями его необходимо соответствующим образом подготовить. Для этого его чувствительную часть погружают в ЗМ раствор КС1 и вымачивают в течение суток. Рекомендуется при хранении электрода на стеклянную мембрану надеть комплектный колпачок, предварительно заполненный ЗМ раствором КС1.

Пузырьки воздуха из внутреннего пространства стеклянной мембраны следует удалить лёгким встряхиванием электрода в вертикальном положении (подобно медицинскому термометру). Электроды монтируются вертикально, мембраной вниз. Угол отклонения от вертикали не должен превышать значение, указанное в паспорте на электрод.

Оседающие на поверхности стеклянной мембраны загрязнения необходимо удалять. Если осторожное протирание фильтровальной бумагой не даёт результата, то в зависимости от вида загрязнений можно использовать различные химические методы: мягкие средства для очистки стекла, лабораторные детергенты, ацетон, спирт, неконцентрированные кислые растворы, как, например, 10 % соляная кислота. Нельзя использовать для чистки мембраны абразивные чистящие средства.

Если рН-электрод применяется для измерений в неводных растворах, то его периодически необходимо вымачивать в водном растворе для восстановления вымоченного поверхностного слоя.

2.5.3 Маркировка, упаковка, транспортирование и хранение

На лицевой панели ИП прибора рН-4131 и БОИ прибора рН-4110 указаны:

– название предприятия-изготовителя;

– тип прибора;

– порядковый номер;

– год выпуска;

– обозначения кнопок и единичных индикаторов.

На шильдике, размещённом на корпусе ПИП прибора рН-4110.ДП. Х.Х и на бирке из нержавеющей стали прибора рН-4110.НП. Х.Х, указаны:

– название предприятия-изготовителя;

– тип прибора;

– порядковый номер;

– год выпуска;

– степень защиты от пыли и воды по ГОСТ 14254.

На фальшь-панели ПИП указаны обозначения кнопок управления. На шильдиках, размещённых на разъёмах прибора, указаны их условные обозначения и номера контактов.

Прибор и документация помещаются в чехол из полиэтиленовой пленки и укладываются в картонную коробку или ящик.

Приборы транспортируются всеми видами закрытого транспорта, в том числе воздушным, в отапливаемых герметизированных отсеках в соответствии с правилами перевозки грузов, действующими на данном виде транспорта.

Транспортирование приборов осуществляется в деревянных ящиках или картонных коробках, допускается транспортирование приборов в контейнерах.

Способ укладки приборов в ящики должен исключать их перемещение во время транспортирования.

Во время погрузочно-разгрузочных работ и транспортирования, ящики не должны подвергаться резким ударам и воздействию атмосферных осадков.

Срок пребывания приборов в соответствующих условиях транспортирования – не более 6 месяцев.

Приборы должны храниться в отапливаемых помещениях с температурой (5…40) °С и относительной влажностью не более 80%.

Воздух помещений не должен содержать пыли и примесей агрессивных паров и газов, вызывающих коррозию деталей приборов.

Хранение приборов в упаковке должно соответствовать условиям 3 по ГОСТ 15150 .

2.6 Монтаж прибора

2.6.1 Подключение электродной системы

Подключение ЭС производится в соответствии со схемой внешних соединений.

Подключение ЭС, установленной в арматуре типа АПН, АПТ или АМН, к прибору производится в порядке, изложенном в руководстве по эксплуатации на данную арматуру. Подключение ЭС, установленной в арматуре ДПг-4М или ДМ-5М, к прибору осуществляется посредством кабеля, поставляемого в комплекте с прибором.

2.6.2 Монтаж измерительного преобразователя

Порядок монтажа арматуры АПН, АПТ и АМН с установленным ПИП изложен в руководстве по эксплуатации на данную арматуру.

Монтажные размеры указаны в приложении А.

ИП рН-4131, поставляемый в комплекте с арматурой типа ДПг-4М или ДМ-5М, монтируется на петли задней стенки корпуса, а в составе ГП-1 – крепится непосредственно на арматуру. Кабели для подключения ИП к арматуре ДПг-4М, ДМ-5М входят в комплект поставки, кабели уложены в металлорукав, который закрепляется на корпусе ИП с помощью специального кабельного ввода.

БОИ рН-4110 монтируется на петли задней стенки корпуса.

При монтаже приборов необходимо предусмотреть следующие условия:

– место установки должно быть легкодоступно для обслуживания;

– над местом установки не должно быть кранов, фланцев и трубопроводов во избежание попадания капель агрессивных растворов;

– ПИП рН-4110 с арматурой проточного типа устанавливается на обводном трубопроводе, установка непосредственно на технологическую магистраль рекомендуется лишь в тех случаях, когда магистраль может быть отключена без ущерба для технологического процесса на время проведения работ по техническому обслуживанию электрода;

– монтаж ПИП рН-4110 с арматурой погружного типа производится в бак (ёмкость), заполненный анализируемой средой, монтаж в пустой бак не рекомендуется по причине высыхания водосодержащего слоя мембраны электрода, что потребует его последующего вымачивания;

– комбинированный электрод должен всегда находиться погружённым в анализируемую жидкость, в сухом состоянии электрод не должен находиться более 10 минут.

Провод заземления подключить к соответствующей клемме.

3. Техника безопасности

По способу защиты человека от поражения электрическим током приборы относятся к классу 01 по ГОСТ 26104.

К монтажу и обслуживанию допускаются лица, знакомые с общими правилами по технике безопасности при работе с электроустановками до 1000 В.

Провода заземления должны быть подключены к соответствующим клеммам.

Подключение входных и выходных сигналов производить согласно маркировке разъёмов при отключенном напряжении питания.

Заключение

К промышленным ph метрам стандартами государственной системы промышленных приборов и средств автоматизации предъявляются особые требования. К таким требованиям относится устойчивость к механическим, климатическим, электромагнитным и другим воздействиям, а также надежность прибора и способность его формировать электрические сигналы для связи с контроллерами автоматических систем управления.

Прибор pH 4110 соответствует всем этим требованиям.

Прибор pH 4110 обеспечивает цифровую индикацию и графическое отображение измеренных значений рН и температуры или ЭДС и температуры, их пропорциональное преобразование в унифицированные аналоговые выходные сигналы постоянного тока, обмен данными с компьютером по цифровому интерфейсу RS485, сигнализацию о выходе измеряемых параметров за пределы заданных значений, а также их архивирование.

Список используемой литературы

1) pH-метры промышленные pH-4110, pH-4131. Руководство по эксплуатации ЗАО «НПП «АВТОМАТИКА»

2) ecounit. ru/sect_3.html

3) https://pp66.ru/katalog/analitiches/ionomery/pervichnym

4) https://ru. wikipedia. org

Приложение А

Рисунок 1 – Прибор pH-4131 и БОИ прибора pH-4110

Продолжение приложения 1

Рисунок 2- Корпус ПИП прибора pH-4110.ДП. ХХ

Рисунок 3 – Корпус прибора pH-4110.НП. ХХ

Рисунок 4 – Корпус ПИП прибора pH-4110.ДП. ХХ для использования арматуры ДПг-4М и ДМ-5М

Просмотров: 15