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1、PH计培训资料,杨万富 2009.01,一、 PH计概述,工业PH计又称为酸度计，它是能连续测量工业过程中水溶液的氢离子浓度的仪器。数学上定义PH值为氢离子浓度的常用对数负值来表示。,我们知道在纯水中的氢离子浓度 H+=10-7 mol/L,所以PH=7，为中性溶液； 当 H+10-7 mol/L时为酸性溶液，其PH7； 一般PH值的范围在014之间。,PH值有负值吗？ 一般情况下PH在014，但依定义pH=-log H+ ，当然H+浓度大于1时，计算结果为负值。 所以，当H+ 1时，一般不用pH表示酸碱度，而是直接用浓度表示。 综上，理论上pH是有负值的!,二、PH计的工作原理及系统架构,2

2、.1 工作原理 测量溶液PH值的方法主要有：化学分析法、试纸法、电位法。,工业PH计主要采用电位测定法，基本结构如上图所示。 其基本原理就是在被测溶液中插入两种不同的电极，其中一个电极的电位值随着溶液中氢离子浓度的改变而变化，称为工作电极；另一个电极具有固定的电位，即其电位值不随溶液中氢离子浓度变化而变化，称为参比电极。 这样两个电极就形成了一个原电池，通过测定两个电极间的电位差值就可以知道被测溶液的PH值。,2.2 PH计测量系统架构,工业PH计主要由传感器和变送器两大部分组成。传感器由工作电极和参比电极组成，它的作用就是把溶液的PH值转变成电位差信号。变送器一般由电子电位差计用来测定两个电

3、极之间的电位差值，并通过一定计算转换成标准信号输出。,2.2.1 参比电极,常用的参比电极有甘汞电极和银氯化银电极。 （1）甘汞电极 在工业PH测量仪器中使用最普遍的参比电极就是甘汞电极，其结构如下图所示。,甘汞电极由一个内电极装入一个玻璃外壳制成，内电极的引线下端浸入汞中，汞下面装有糊状的甘汞（有氯化银和汞共同研磨后加KCL溶液而成），并用浸在KCl溶液中的纤维丝堵塞，下部为溶液通道。氯化钾溶液作为盐桥，盐桥的作用连接内电极和被测溶液，使之成为电通路。,甘汞电极的电位由能斯特Nernst公式表示为：,式中 E0电极的标准电位； R气体常数； T溶液的绝对温度； F法拉第常数； Cl-氯离子的

4、浓度。 由以上公式可以看出，甘汞电极的电位取决于溶液的浓度，改变的浓度就得到不同的电极电位。,采用不同浓度的KCl溶液可以制成不同电位的甘汞电极，一般采用饱和的KCl溶液，因为饱和KCl溶液的浓度易于保持稳定。当KCl溶液饱和，温度为25时，甘汞电极电位为E=+0.2433V。 甘汞电极的结构简单，电位较为稳定，但是电极电位受温度影响较大，所以一般PH计测量系统要加入温度补偿，以修正温度变化带来的测量误差。,（2）银氯化银电极 银氯化银参比电极其的原理与甘汞电极相似，当饱和的KCl溶液，温度为25时，其电极电位E=+0.297V。这种电极的结构比较简单，电极电位在温度较高时仍然较为稳定。 2.

5、2.2 工作电极 PH计的工作电极主要有玻璃电极、氢醌电极和锑电极等。在工业上常用的是玻璃电极作为PH计的工作电极。,如左图所示为一种常用的普通式PH玻璃电极，当玻璃电极插入被测溶液中时，在PH敏感玻璃膜内部溶液（称参比液）和被测溶液之间建立起氢离子的平衡状态，此时工作电极的电势为：,式中；Ea不对称电位； H+0参比液氢离子浓度。 对于一个给定的玻璃电极，参比液氢离子浓度是一个常数，则电极电位只与被测溶液氢离子浓度有函数关系。 同样玻璃电极受温度的影响较大，必须把温度补偿电路接入测量系统，以补偿温度对PH值测量的影响。,三、PH计的组态及调校方法,亚东石化所使用的PH计主要有Rosemont

6、和E+H公司的产品，其中主制程区域使用Ronsemount品牌的PH计，主要型号有XMT-P和5081-P两种PH计变送器。而ETP区域使用E+H公司CPM253系列PH变送器。 下面以Rosemount公司的XMTP变送器为例简要介绍PH计的使用维护以及校验方法。,Rosemount PH变送器 XMT-P 外视图,与XMT-P兼容的PH传感器Sensor,PH Sensor Model:399,PH Sensor Model:389,3.1 XMT-P变送器接线图,回路电源和传感器接线图 - 盘装仪表,3.2 XMT-P变送器接线端子说明,3.3 XMT-P快速启动指南,3.3.1 XMT

7、-P变送器树形菜单结构图,Calibrate：标定菜单,Display：显示菜单,Output：输出菜单,Measurement：测量菜单,Diagnostics：诊断菜单,3.3.2 XMT-P快速启动顺序及组态,只有在检查分析仪电源及传感器接线准确无误的情况下，才能给分析仪供电，初次供电后变送器出现快速启动组态画面。 (1) 闪烁区表示光标当前的位置。 使用“左”、“右”箭头键，可以左右移动光标或改变小数点的位置，使用“上”、“下” 箭头键，可以上下移动光标或增加、减少数字。 按ENTER键，保存组态设置，按EXIT键，退出且不保存变更设置。按EXIT键也可以使显示器回到前一画面。,(2)

8、 选择测量参数：pH、ORP 或 Redox pHPH值测量; ORP氧化还原电位 ; Redox氧化还原反应 。,（3）选择前置放大器的位置。 选择Xmtr，前置放大器放在变送器内； 选择Seneor/Jbox，前置放大器放在传感器内或接线盒内.,（4）选择温度单位。 选择C，摄氏温度单位； 选择F，华氏温度单位F。 两者的换算关系为：,（5）要改变输出设置、4-20mA与量程刻度的对应关系、阻尼时间Dumping等默认值和需要设置密码时，请按“MENU”/Program”下级菜单提示进行组态，如前面树形组态菜单所示。 要使分析仪恢复到默认设置，请Program下选择“Reset Analy

9、zer”（分析仪复位）。,3.4 PH的标定Calibration,PH分析仪需要定期对其进行标定Calibration，以修正因长时间使用以及各种因素带来的测量偏差。另外，当更换新PH sensor或新变送器后也必须对仪表进行一次标定。 PH变送器只需要进行两点标定即可，故需要先配制两种标准PH值缓冲液，通常取PH4和PH=7两种标准液。,下面以Rosemount 公司的XMT-P变送器标定步骤进行简要解说。 XMT-P有两种标定模式：自动标定（Auto）和手动标定（Manual），以下主要介绍我们目前最常使用的手动标定模式。 XMT-P变送器手动标定步骤 （Manual Two-point

10、 Calibration）： （1）配制两种缓冲液（Buffer Solutions）。理想条件下，被测介质的PH值要在两种缓冲液PH值之间，以期投用后保证最佳的测量精度。比如通常锅炉炉水的PH值为碱性，就应该配制一个PH值较大的缓冲液（例如PH9）。一般我们选取PH4和7两种来标定PH分析仪。,（2）把PH sensor从被测介质中取出，用清水冲洗干净 . 如果过程介质与缓冲液的温度相差较大，则不要立即进行标定。把Sensor放进缓冲液中等待一段时间，待sensor与缓冲液温度相同时再进行标定。 （3）按“MENU”键出现主菜单，选择“Calibrate”。,（4）“Enter”键确认之后，

11、按上下键头选择“PH” 。,（5）用方向键选择缓冲液标定“BufferCal”,（6）移动光标选择“Manual”,（7）确认后选择缓冲液1“Buffer1”,（8）把清洗干净的Sensor放入“Buffer1”中，一定要确保玻璃球泡和参考结完全浸没在缓冲液1里面。,（9）按Enter键确认，待第一行显示读数稳定后，移动光标到第二行的PH数值，修改此值与Buffer1的PH值相同（例如PH7），Enter键确认。,（10）取出Sensor用清水冲洗之后插入到第二个缓冲液（Buffer2）中，Enter键确认。,（11）待屏幕第一行PH读数稳定，移动光标至第二行PH数值处，修改此数值与Buffe

12、r2的PH值相同（例如如PH=4），按“Enter”键。,（12）然后屏幕上会出现标定进行中的提示“Cal in progress”，请耐心等待。,（13）如果标定成功，变送器会出现偏差“Offset”和斜率“Slope”（at 25）两个数值。然后菜单自动返回.,（14）如果标定后的斜率Slope在正常范围之外（正常45mV/PHSlope60mV/PH）或者 偏差值“Offset”超出允许范围（预先设定值）则会 显示标定错误“Calibration Error”。,（15）返回主菜单并退出“MENU/EXIT ”。 其他型号PH变送器标定方法与此类似，大同小异，需要指出的是Rosemoun

13、t 5081P变送器上无操作按钮，需用红外遥控器（Infrared Remote Controller）来进行标定操作。,四、PH计的维护及故障处理,PH计变送器会时刻侦测Transmitter和Sensor的运行状态，是否出现故障。如果侦测到故障状态，则“fault” or “warn”的故障信息会与PH测量值交替地出现在显示屏上。 4.1 XMT-P的故障信息及Troubleshooting,4.1.1故障信息“Fault message”,4.1.2报警信息“Warning message”,4.2 PH分析仪的维护及注意事项,PH计在运行过程中处于高阻抗的条件下工作，日常维护的好坏直接影响它的正常使用。为此日常维护要注意一下几点。 （1）玻璃电极勿倒置，球泡内要充满KCl溶液，不能有气泡存在，若有气泡则