處理儀器的在線校準和確認的方法和系統的製作方法

2023-06-01 22:55:36 3

專利名稱：處理儀器的在線校準和確認的方法和系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於校準和確認工業液體在線監視器精確度的方法和系統，這種監視器是一種測量液體中各種化學物質含量的裝置。本方法和系統特別適用於鍋爐管，過熱器，再熱爐，渦輪機，冷凝器，供水加熱器中的含水流體在線監視器的化學校準和確認。
為使工業設備有效運行和維護，在含水流體中的各種化學物質的濃度需要定期監測。這些化學物質包括，鈉、氯化物、硫酸鹽，有機酸，氨，聯氨，矽石，溶解氧，二氧化碳溶物，碳酸氫鹽等。通常靠連續或半連續監測裝置，或用多種儀器採用樣品分析的方法實現對工業設備的監測。但存在的突出問題是每種儀器必須按照儀器標準的規程定期校準，因此，通常用包含單一化學分析試劑的純水標準溶液來校準。但是，當分析樣品除被監測的物質外還包含其它離子體時，這種用純水標準溶液校準過的儀器就不一定準確了。
業已知道，在預定濃度範圍內校準多個分析監測裝置的系統和方法，其中，各個裝置均適於監測含水工業液體中的品質和/或品質參數。此系統的一個實例在1987年10月21日申請的，序號為111，241的美國申請中已作了介紹。其方法包含的步驟為通過將除去了有機物的，除氧的和軟化的淨化了的水與預定量的每種標準化學分析溶液相混合來製備包含化學試劑的標準樣品母液，每種標準溶液都是由不同性質的單一化學分析劑與經過除氧、軟化、純化和去除有機物的淨化水混合而形成的予定濃度的溶液;根據加到化學分析劑中的每種標準化學分析溶液的量值確定標準母液樣品中的各種添加的化學分析劑的濃度;把部分標準母液加入每種分析測量裝置來校準每個裝置。
但是，這種系統沒有提供在與分析溶液混合以前水的純度的測量，而且，在混合以後，也沒有提供確定所有溫度和水的均勻度的瞬變過程是否平息的測量，以便使這種混合物可以適當地對監視器進行校準和/或確認。
本發明通過提供一個在與化學分析溶液混合以前監視水的純度及混合溶液的均勻度的系統以確定所有瞬態已經平息而解決了現有技術系統和方法的難題和其它問題。
為做到這些，在與提供分析溶液的各種化學物質的標準溶液混合前，對純水的導電率和溫度進行測量，這些溫度和導電率的測量結果被輸入到微處理器中，用這些結果作為Truman-Light方程的變量，解出以微西門子/釐米為單位的水的純度，這個純度水平被輸出到顯示裝置並且與一個予先設定的純度值比較，建立一個控制信號，當它超過設定值時產生報警信號。
同樣，在純水與分析溶液混合以後，進行類似的以溫度和導電率為基礎的水純度檢驗。微處理器解Truman-Light方程得出水純度，使溶液溫度得到補償或不變。於是，在予定的時間內，檢測出的水的純度的穩定數據表明瞬變過程已平息。
因此，本發明一方面提供了一種由經過純度檢驗的純水構成的標準化的含水溶液。
另一方面，提供了一種由純水與分析溶液混合而生成的標準化的沒有任何瞬態的含水溶液。
本發明的這些方面和其它方面通過對下面最佳實例和權利要求的描述將更為明顯。
附圖
是這個用於校準和/或確認工業化學監視器的標準含水母液的形成系統的原理圖。
那些特定分析測試的例子和/或那些用於工業場合監視液體的儀器是用來監視特定傳導率，陽離子傳導率，真空陽離子傳導率，氧溶量，氫溶量，鈉，氯化物，磷酸鹽，硝酸鹽，氟化物，pH，矽石，腐蝕物(鐵，銅，鋅等)，樹脂碎片，總有機碳(TOC)，硫酸鹽，氨，聯氨，有機酸，混濁度等。在某些情況下，測量幾種參數的儀器將被群集為單一模塊，以便於一些參數(或分析物質)的在線監視，其它參數則靠提取樣品(取樣抽查)來監視。監視設備的自動化和模塊化的程度越高，單個監視儀器按廠家要求的校準程序進行校準就越困難和不便。因為，這通常需要只包含有價值的分析劑的純水樣品。因此，本發明提供了一種方法和系統，這種方法和系統可以方便地對所有監視儀器或至少是監視儀器的組合進行同步校準，而不必就每件儀器產生各自的校準樣品，而且能夠保證校準和/或確認的混合液由純水構成且已經穩定化而不是處於瞬態。
參見附圖，這是用於校準和/或確認分析儀器的發明的原理圖。高純度的水如凝結水6，作為形成標準基質溶液的初始物質。凝結水被吸泵8通過管10吸入除氧裝置11。此裝置可為SO-3陰離子除氧箱，去除溶解的氧成分，然後進入顆粒狀活性碳箱(GAC)12去除所有的有機物質。接下來經除鹽裝置13(如H OH 混合層除鹽裝置(MB))進行除鹽，去除微量離子雜質。最後經精密過濾器14(如0.2微米過濾器)過濾純化，去除懸浮物質。
為檢驗經處理的水的純度，在位置16進行水的導電性和溫度測量。位置16有一個導電性探測頭和測量裝置(RTD)取得數據後沿各自線路C和T送到微處理器18中。微處理按編好的程序解出描述水的純度值，導電率與水純度關係的Truman-Light方程，水的純度值以微西門子/釐米為單位，其與溫度T和導電率C的關係可表示為(水純度＝f(T，C)。因此，水純度測量結果是溫度補償的或與溫度無關的。水純度信號由微處理器送到顯示器20，和比較裝置22，在裝置22中，純度信號與設定值或予定的必須維持的水純度水平相比較，如果輸出信號超過此水平，一控制信號經線路24產生報警。於是，在與已知的化學溶液混合以前，水的純度得到保證。
然後，純水與貯存在貯存箱26a，26b和26c中的被惰性氣體如氖包圍的標準溶液混合。這些箱中的化學物質經各自予先校準的精密測量泵30a，30b和30c各自地被噴射到靜態混合管28中。圖中顯示出3個貯存箱26a，26b和26c，很明顯，按照被使用的貯存溶液的數量，被利用的箱體可或多或少。在特別適於電力應用的最佳實例中，每個貯存箱將包括許多標準化學物質，例如，箱26a可包括氯化物，硫酸鹽，鈉，鉀，二氧化碳，聯氨，氨，矽，氟化物，磷酸鹽的混合物;箱26b可包含鈣，鎂，鉀酸，丙酸;箱26c可包含飽和空氣水。注射到靜態混合管28的貯存於箱26a，26b和26c中的溶液的數量可通過予先校準過的精密測量泵30a，30b，30c測量出來。精密測量泵30a，30b，30c可以是毫米流量並且可以調整，使化學物質在儀器操作範圍內以不同的濃度射入。
純水和注入的溶液的結合物然後被送到加熱器/冷卻器32，根據混合形成時的條件是夏季還是冬季，提高或降低混合物的溫度至77°F±1°F為合適。
加熱器/冷卻器於是將樣品溫度調至77°F即確認的監視器和儀器的校準溫度。下一步，均勻的標準基質樣品在混合室34被徹底混合併且通過流量敏感器部件36。已測定數量的標準基質溶液從混合室34被運到各個儀器或儀器組合，來調準和/或確認各個裝置(未表示出)。
標準基質溶液在被送到監測裝置(未表示出)以前先通過裝置38，裝置38有一個如裝置16那樣的有一個導電率探頭和一個測溫裝置(RTD)，用來測量水溫和水導電率，並將這些信號經線路T′和C′送到微處理器18′，微處理器18′如同已經描述過的微處理器18一樣按編好的程序解有關水純度的Truman-Light方程。事實上，微處理器18可以被裝置16和38同時共享;而不必採用兩個微處理器，即將處理結果恰當地轉換到比較裝置22，顯示器20或者轉換到一個有內在定時器的採樣保持電路。
電路40接收從微處理器發出的水純度信號，或者在此種情況下接收水雜質信號，該處理器18′根據Truman-Light方程進行溫度補償。因此加熱器/冷卻器32的±1°F偏差被有效消除。可能產生的唯一偏差將是由於水雜質偏差而引起的，此偏差來源於純水與溶液在管28混合的瞬變過程。因此，電路40定期對微處理器18′的輸出取樣並與以前取樣保持的輸出相比較，由電路40產生的輸出信號經過予定的時間內沒有變化後沿線路42指示出溶液的所有瞬態都已平息，適於對儀器進行校準和/或確認。
輸出信號42被送至顯示器44，使之導通或截止，並相應顯示綠光或紅光，信號42同時送至閥門驅動器控制器46，該控制器46用來控制閥門48a，48b，48c。於是，閥門48a，48b和48c可根據需要有選擇地開關，來轉換從儀器中來的液體流量。
應該指出的是，從線路24出來的報警信號，如果需要的話，也可以驅動閥門驅動控制器46，使閥門48a，48b和48c有選擇地按水純度動作，為儀器提供確認流體。而且也可以用另一個水純度方程為微處理器18和18′編製程序，即同樣是水溫和導電率函數的Marsh方程。
圖中顯示的本系統的尺寸可根據感興趣的化學樣品，連線監視器的數量，高度純化水系統的流率等變化。在箱26a，26b和26c中所用的溶液最好由去除有機質的，除鹽的，過濾的，處理的水和化學反應物質進行製備。部分貯存溶液於是可以被運送到箱26a，26b和26c中並計算出適當的濃度。
在箱26中溶解氧標準溶液的製備，可通過從高度混合的脫鹽裝置層向貯存箱26中引入經過過濾的廢水，並且讓水在標準溫度和壓力下被氣均勻化的方法獲得。均勻化後，可用標準滴定分析法驗證為溶氧水。
既然空氣均勻水將包含二氧化碳，當二氧化碳在化學測試基質中出現時，溶解氧分析器(未畫出)的確認可單獨進行。溶解氧的單獨確定只有當二氧化碳被有意加入用來確認測量二氧化碳的儀器時才有必要。
本系統有以下優點，它為確認提供了一個分析儀器，多個同型儀器或多個不同型儀器可接受的性能。另一優點是，它可以任何希望的濃度水平下提供了對儀器性能的確認，濃度水平可以通過調整予先校準的用測量進入標準基質的每種貯存溶液的測量泵30a，30b和30c的測微計實現。再一個優點是，儀器性能的確認可在各種溶度，各種化學分析物質如鈉，氯化物，聯氨，氧，溶解氧，矽和其它分析物質情況同時進行。因此，按照廠家要求對每種儀器校準後，為了使各種分析器在工業液體中的其它化學物質的參與下滿意地發揮作用，這種校準要得到確認。本發明提供了一種簡便的，半自動的方法，便尤其在工業液體場合中多種儀器得到確認。
本領域專業人員在閱讀本說明後可對本發明作一定調整和改進。為了簡明易讀起見，這些調整和改進此處沒有敘述，但它們被恰當地包含在下面的權利要求範圍中。
權利要求
1.一種用來校準一種用來測量化學分析液濃度的處理儀器配製溶液的方法，其特徵在於該方法包括步驟提供純淨的液體源；測量液體的純度以確定配製的校準溶液的適用性；以及在液體達到予定純度後，除了被測量儀器測量的分析物質外，有選擇地加入分析物質以配製校準溶液。
2.權利要求1所述方法中，進一步包括檢驗校準溶液均勻性的步驟。
3.權利要求2所述方法中，均勻性檢測的步驟為連續測量溶液的導電率;連續測量溶液的溫度;把導電率和溫度的測量數據代入Truman-Light方程解出液體純度;在予定時間內檢驗液體純度的穩定性。
4.權利要求2所述方法中，液體純度測量的步驟為測量液體的導電率;測量液體溫度;以及用溫度和導電率測量結果解以它們為函數的水純度方程。
5.權利要求4所述方法中，水純度方程為Truman-Light方程。
6.權利要求4所述方法中，水純度方程為Marsh方程。
7.權利要求2所述方法中，進一步的步驟為當液體達到予定的純度和均勻度時，用校準溶液校準處理儀器。
8.一種產生用於測量水溶液中化學分析物質含量的處理儀器的確認溶液的系統包括製造純水的裝置;測量由上述裝置產生的水的純度的裝置;以及向上述生產裝置產生的水中加入分析物質以便為測量儀器提供適於確認的溶液的裝置。
9.權利要求8所述系統中，測量所述溶液均勻性進一步所包括的裝置。
10.權利要求9所述系統中，均勻度測量裝置包括一個與所述溶液相連用來測量電導率並建立指示信號的電導率測量裝置。一個與所述溶液接觸用來測量溫度並建立指示信號的溫度測量裝置。一個與所述電導率測量裝置和溫度測量裝置相連並接收它們信號的微處理器，該微處理器被編好程序，以便用上述信號求解水純度方程並建立其指示信號。一個取樣保持電路，該電路根據從微處理器發出的水純度信號，建立一個指示穩定的水純度信號的控制信號。
11.權利要求8所述系統中，測量水純度的裝置包括一個與所述純水裝置相連的測量其溫度的裝置。一個與所述純水裝置相連的測量其導電性的電導率測量裝置;以及一個與所述測溫裝置和導電率測量裝置相連的微處理器，該微處理器用來自上述裝置的信號計算以這些信號為函數的水純度，並建立一個指示所述純水裝置水純度的控制信號。
12.權利要求11所述系統中，所述微處理器被編製程序以求解Truman-Light方程。
全文摘要
本發明提供了一種方法和系統來確認監視儀器。其依靠的方法是在確認的溶液中除了感興趣的分析物質外還包括在工業液體中通常存在的其它分析物質，並且該溶液在其它分析物質加入前進行水純度檢測，在與分析物質混合後進行均勻性檢測。
文檔編號G01N33/18GK1041653SQ89103668
公開日1990年4月25日 申請日期1989年6月2日 優先權日1988年6月2日
發明者赫德森·倫道夫·卡特, 尤金·託馬斯·厄珀曼 申請人:巴布考克和威爾科斯公司