|
(21), (22) Заявка: 2002126046/28, 30.09.2002
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
30.09.2002
(43) Дата публикации заявки: 27.03.2004
(45) Опубликовано: 10.01.2005
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске:
РД-34.37.308-90. Методические указания по определению рН питательной воды прямоточных котлов СКД в пределах от 8 до 10 рН лабораторными рН-метрами. Унифицированные методы анализа вод. – М.: Химия, 1971, с. 60. RU 2010222 С1, 30.03.1994. SU 911396, 10.03.1982.
Адрес для переписки:
153003, г.Иваново, ул. Рабфаковская, 34, ИГЭУ, патентный отдел, В.П. Яблокову
|
(72) Автор(ы):
Бушуев Е.Н. (RU), Козюлина Е.В. (RU), Ларин Б.М. (RU), Опарин М.Ю. (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Бушуев Евгений Николаевич (RU), Козюлина Екатерина Владимировна (RU), Ларин Борис Михайлович (RU), Опарин Михаил Юрьевич (RU)
|
(54) СПОСОБ КАЛИБРОВКИ pH-МЕТРОВ
(57) Реферат:
Использование: изобретение относится к способам калибровки рН-метров и может быть применено на тепловых и атомных электрических станциях в сверхчистых водах типа конденсата и питательной воды энергоблока. Сущность: при калибровке в рабочую среду проводят дозирование аммиака с изменяющейся в 1,5-2 раза концентрацией. Измеряют удельную электропроводность и температуру исходной и Н-катионированной пробы рабочей среды. Результаты измерений обрабатывают на ЭВМ с помощью системы уравнений, характеризующих ионное равновесие в исходной пробе и Н-катионированной. Сравнивают расчетное значение рН с измеренным. Изобретение позволит точно и надежно калибровать рН-метры в сверхчистых водах. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к способам калибровки рН-метров и может быть применен на тепловых и атомных электрических станциях в сверхчистых водах типа конденсата и питательной воды энергоблока.
Известен способ настройки и калибровки рН-метров по стандартным буферным растворам [1] (прототип). Однако данный способ калибровки приборов не может быть использован в достаточной мере в сверхчистых водах в связи с тем, что среда буферного раствора сильно отличается от рабочей среды энергоблока. Необходимо, чтобы калибровка и работа прибора осуществлялась в одной и той же среде. И поэтому измеренное значение рН нельзя считать истинным.
Технический результат предлагаемого способа калибровки состоит в обеспечении точной и надежной калибровки рН-метров на сверхчистых водах за счет использования одновременного измерения удельной электропроводности исходной и Н-катионированой пробы, при этом производят дозирование аммиака с известной концентрацией, что позволяет устранить негативное влияние углекислоты.
Способ калибровки pH-метров с использованием измерения значения рН, характеризующийся тем, что в рабочую среду проводят дозирование аммиака с изменяющейся в 1,5-2,0 раза концентрацией, измеряют удельную электропроводность и температуру исходной и Н-катионированной пробы рабочей среды, результаты измерений обрабатывают на ЭВМ с помощью системы уравнений, характеризующих ионное равновесие в исходной пробе и Н-катионированной, рассчитывают значение рН, сравнивают его с измеренным значением рН и устанавливают на рН-метре расчетное значение рН в условиях рабочей среды.
Расчетная система уравнений для обработки результатов имеет следующий вид:
– Уравнения, описывающие диссоциацию слабых электролитов в анализируемой воде:




– Уравнение электронейтральности для анализируемой воды

– Уравнение электропроводимости для анализируемой воды

– Концентрация ионов водорода в анализируемой воде связана с показателем pH:

– Уравнения, описывающие диссоциацию слабых электролитов в Н-фильтрате:



– Уравнение электронейтральности для Н-фильтрата

– Уравнение электропроводимости для Н-фильтрата

– Балансовое уравнение форм состояния углекислоты

В уравнения (1)-(13) входят следующие величины:
– Входные данные – показатели приборов АХК:
пр, H – соответственно измеряемые удельные электропроводимости в анализируемой воде и Н-фильтрате, См/см; рН – значение показателя в анализируемой воде.
– Выходные данные – концентрации ионов в анализируемой воде:
[Н+], [NР+4], [НСО–3], [СО2-3], [ОН–] – концентрации соответствующих ионов в анализируемой воде, моль/дм3; [Na+]усл – суммарная концентрация катионов натрия, кальция и магния в анализируемой воде в пересчете на ионы натрия, моль/дм3; [Cl–]усл – суммарная концентрация анионов сильных кислот (хлоридов, сульфатов и нитратов) в пересчете на хлориды, моль/дм3; [Н+]H, [Na+]H, [НСО–3]H, [СО2-3]H, [ОН–]H, [Сl–]H – концентрации соответствующих ионов в фильтрате Н-фильтра, моль/дм3.
– Параметры (внутренние характеристики математической модели):
Kw, kI, КII, – концентрационные константы ионных равновесий воды, углекислоты по первой и второй ступеням и аммиака; и т.д. – предельные подвижности (или эквивалентные электропроводимости) соответствующих ионов, См·см2/г-экв.
Для решения уравнений (1)-(13) необходимо принять следующее допущение – концентрация ионов хлора в Н-фильтрате равна его исходной концентрации:
[Сl–]=[Сl–]H.
Метод расчета указанной системы уравнений используется итерационный с уточнением заданных допущений.
Для решения уравнений (1)-(13) задаются три параметра: измеренные величины рН в исходной пробе и удельные электропроводимости в исходной пробе и ее Н-фильтрате. Дополнительно задаются температуры пробы и фильтрата. Учет температуры пробы воды до и после Н-колонки является существенной особенностью данной методики.
Способ основан на следующих последовательно проводимых операциях: отбирают и подготавливают пробы воды, для этого используют стандартные устройства подготовки пробы, измеряют удельную электропроводность и величину рН автоматическими приборами: кондуктометром и рН-метром в исходной пробе воды, и удельную электропроводность в пробе, пропущенной через Н-колонку (Н-фильтрате), при этом также измеряют температуру пробы воды и Н-фильтрата. Данные от приборов обрабатываются на ЭВМ или аналитически с помощью системы уравнений. Рассчитывается значение рН, а затем сравнивается расчетное значение с измеренным и проводится уточнение измеренной величины непосредственно в контролируемой среде. В условиях рабочей среды дозируется аммиак с известной и периодически изменяющейся 1-2 раза концентрацией для более точного определения величины рН. При дозировании аммиака рН пробы увеличится пропорционально дозировке аммиака тем интенсивней, чем меньше концентрация углекислоты в пробе. Истинное значение рН среды рассчитывается решением системы уравнений (1)-(13) и устанавливается на измеряющем рН-метре. С помощью графика (фиг.2) по измеренным значениям электропроводностей находят значение рН и корректируют измеренное значение. Для точной калибровки рН-метра необходимо провести несколько различных дозировок аммиака.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет: производить калибровку непосредственно в условиях рабочей среды; учитывать влияние углекислоты на величину рН среды дозировкой в пробу растворов аммиака известной концентрации и последующим расчетом рН-пробы.
Данный способ калибровки дал положительные результаты при использовании в промышленных условиях Ивановской ТЭЦ-3 и Костромской ГРЭС. На Ивановской ТЭЦ-3 испытания проводились на энергоблоке с котлом ТП-87 и турбиной ПТ-80-130, а на Костромской ГРЭС на энергоблоке 300 МВт (котел ТГМП-114, турбина К-300-240). Некоторые результаты измерений и расчетов приведены в таблице 1.
Таблица 1 |
Результаты расчета рН по измерениям удельной электропроводности исходной и Н-катионированной пробы |
Дозирование аммиака в |
СNH3, мкг/дм3 |
, мкСм/см |
н, мкСм/см |
Расчетные значения |
пробу |
|
|
|
[NH3], мкг/дм3 |
рН с учетом среды |
1. Дозировка аммиака на ТЭЦ (барабанный котел СВД) |
Без дозировки |
– |
6,3 |
0,778 |
790 |
9,26 |
|
395 |
12,0 |
0,702 |
1185 |
9,57 |
Дозировка |
790 |
13,1 |
0,719 |
1580 |
9,61 |
Без дозировки |
– |
6,44 |
0,857 |
729 |
9,25 |
Дозировка |
365 |
7,20 |
0,856 |
1094 |
9,30 |
|
729 |
7,32 |
0,940 |
1458 |
9,33 |
2. Дозировка аммиака на ГРЭС (прямоточный котел СКД) |
Без дозировки |
– |
0,457 |
0,180 |
40 |
7,49 |
Дозировка |
20 |
0,704 |
0,232 |
60 |
7,85 |
|
40 |
0,909 |
0,162 |
-8 |
8,36 |
Примечание: * – измеренное значение рН с учетом температурной поправки на среду [4] |
Для проведения измерений используется приборный комплекс, состоящий из устройства подготовки пробы (УПП) (1), клапанов переключения потоков проб (2, 3, 4), термометра (5), последовательно установленных датчиков кондуктометров (6, 9), Н-катионитовой колонки (7) и рН-метра (поз. 8), см. фиг.1. Для проведения дозировок используется бачок аммиака (10) и насос дозатор аммиака (11). Предлагаемый расчетно-аналитический метод калибровки рН-метров позволяет устранить негативное влияние углекислоты, отмеченное выше.
Источник информации
1. РД-34.37.308-90 Методические указания по определению рН питательной воды прямоточных котлов СКД в пределах от 8 до 10 рН-лабораторными рН-метрами.
Формула изобретения
Способ калибровки рН-метров с использованием измерения значения рН, отличающийся тем, что в рабочую среду проводят дозирование аммиака с изменяющейся в 1,5-2,0 раза концентрацией, измеряют удельную электропроводность и температуру исходной и Н-катионированной пробы рабочей среды, результаты измерений обрабатывают на ЭВМ с помощью системы уравнений, характеризующих ионное равновесие в исходной пробе и Н-катионированной, рассчитывают значение рН, сравнивают его с измеренным значением рН и устанавливают на рН-метре расчетное значение рН в условиях рабочей среды.
РИСУНКИ
MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 01.10.2008
Извещение опубликовано: 20.08.2010 БИ: 23/2010
|
|