一種可連續(xù)監(jiān)測(cè)ph值的酸性溶液配制裝置及其監(jiān)測(cè)和配制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化學(xué)溶液的配制的技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種可連續(xù)監(jiān)測(cè)PH值的酸性溶液配制裝置及其監(jiān)測(cè)和配制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國(guó)內(nèi)外在室內(nèi)油氣田化學(xué)處理研究使用的酸性溶液配制普遍采用人工操作方法，它是將微量干粉配料(如碳酸鈣等)稱重后直接倒入在非金屬容器內(nèi)的酸性溶劑中，伴隨著不斷攪拌使酸性溶液與配料進(jìn)行充分的化學(xué)反應(yīng)后形成酸性溶液，在形成酸性溶液過(guò)程中不斷產(chǎn)生大量氣體(如CO2)和含金屬離子(如Ca+等)的泡沫，氣體自然揮發(fā)(或抽風(fēng)機(jī)排除)而泡沫會(huì)從盛裝酸性溶液的配液容器開口處向外溢出而造成腐蝕和污染等事故，配制出酸性溶液的酸堿度(PH值)隨配料的加入量變化而改變，其PH值常采用試紙法進(jìn)行測(cè)定；人工酸性溶液配制方法需人為進(jìn)行實(shí)時(shí)加配料和攪拌酸性溶液，觀察化學(xué)反應(yīng)并等待所產(chǎn)生的泡沫自然消除，蘸取微量溶液接觸試紙后試紙的顏色隨酸堿度發(fā)生變化，將已改變顏色的試紙與標(biāo)準(zhǔn)比色卡目視觀察對(duì)比后即可確定出溶液的PH值，記錄所測(cè)PH值后即可開始下一次加入配料過(guò)程，重復(fù)此配制過(guò)程直至達(dá)到獲得所需PH值的酸性溶液。
[0003]因此，通過(guò)人為配制酸性溶液方法的缺陷在于:(1)需手工連續(xù)多次稱重和添加配料、增大了操作勞動(dòng)強(qiáng)度高；(2)化學(xué)反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體及大量泡沫破滅時(shí)會(huì)飛濺酸液對(duì)人體有危害，而且在配液容器中的泡沫自然破滅消除等待時(shí)間長(zhǎng)，致使配置溶液實(shí)驗(yàn)所需總時(shí)間較長(zhǎng)；(3)依靠試紙顏色人工對(duì)比方法獲取酸性溶液PH值，誤差較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種操作安全簡(jiǎn)便、省時(shí)省力、實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)對(duì)油氣田化學(xué)處理研究使用酸性溶液的自動(dòng)配制及PH值的連續(xù)監(jiān)測(cè)、測(cè)控及數(shù)據(jù)分析結(jié)果可靠、測(cè)量精度高的智能化的可連續(xù)監(jiān)測(cè)PH值的酸性溶液配制裝置及其監(jiān)測(cè)和配制方法。
[0005]本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):一種可連續(xù)監(jiān)測(cè)PH值的酸性溶液配制裝置，它包括溶液配料攪拌子系統(tǒng)、溶液配制泡沫消除子系統(tǒng)、微量粉狀物供料子系統(tǒng)和溶液配料測(cè)控子系統(tǒng)，所述的溶液配料攪拌子系統(tǒng)由配液容器、帶加熱功能的磁力攪拌器和耐腐蝕攪拌棒組成，配液容器設(shè)置在帶加熱功能的磁力攪拌器的頂部，耐腐蝕攪拌棒設(shè)置在配液容器內(nèi)，所述的溶液配制泡沫消除子系統(tǒng)由壓縮氣瓶、電磁閥、多孔氣壓式破泡沫器、減壓調(diào)節(jié)閥、通氣軟管和高度可調(diào)支架組成，壓縮氣瓶的出氣口處順次連接有減壓調(diào)節(jié)閥和電磁閥，減壓調(diào)節(jié)閥上設(shè)置有壓力表，多孔氣壓式破泡沫器設(shè)置在配液容器的正上方，多孔氣壓式破泡沫器設(shè)置在高度可調(diào)支架上，多孔氣壓式破泡沫器的底部設(shè)置有多個(gè)氣體出口，通氣軟管的一端與電磁閥連通，通氣軟管的另一端與多孔氣壓式破泡沫器連通，所述的微量粉狀物供料子系統(tǒng)由螺桿送料管、配料存儲(chǔ)器、帶無(wú)線通信的測(cè)控及電源模塊、精密電子天平、與帶無(wú)線通信的測(cè)控及電源模塊連接的微型電機(jī)組成，微型電機(jī)和螺桿送料管均設(shè)置在精密電子天平的頂部，微型電機(jī)與螺桿送料管內(nèi)的推料螺桿連接，螺桿送料管的出料口設(shè)置在配液容器的正上方，配料存儲(chǔ)器與螺桿送料管連通，所述的溶液配料測(cè)控子系統(tǒng)由復(fù)合傳感器、帶無(wú)線通信的數(shù)據(jù)采集及控制模塊以及與帶無(wú)線通信的數(shù)據(jù)采集及控制模塊連接的上位機(jī)組成，復(fù)合傳感器設(shè)置在配液容器內(nèi)，帶無(wú)線通信的數(shù)據(jù)采集及控制模塊還與精密電子天平、電磁閥和復(fù)合傳感器連接。
[0006]所述的多孔氣壓式破泡沫器為內(nèi)部帶有空腔的圓盤，圓盤的直徑略大于配液容器的口徑，所述的氣體出口呈陣列或以同心圓均勻分別在多孔氣壓式破泡沫器的底部。
[0007]所述的壓縮氣瓶為壓縮氮?dú)馄炕蚩諌簷C(jī)。
[0008]所述的電磁閥為球閥、蝶閥或雙位式截止閥。
[0009]所述的復(fù)合傳感器由玻璃電極和溫度傳感器構(gòu)成，溫度傳感器設(shè)置在玻璃電極上，玻璃電極靠近配液容器的底部。
[0010]所述的微型電機(jī)和螺桿送料管均水平設(shè)置。
[0011]所述的微型電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)或直流電機(jī)。
[0012]所述的上位機(jī)為帶嵌入式系統(tǒng)的工業(yè)觸摸屏或計(jì)算機(jī)。
[0013]—種可連續(xù)監(jiān)測(cè)PH值的酸性溶液配制裝置的監(jiān)測(cè)和配制方法，它包括以下步驟:
51、對(duì)該配制裝置進(jìn)行初始設(shè)置，將測(cè)量復(fù)合傳感器安裝在配液容器的內(nèi)側(cè)壁上并使溫度傳感器和電極保護(hù)管的底部接近配液容器底部；耐腐蝕攪拌棒放入配液容器內(nèi)，將確定用量的酸性溶液倒入配液容器并置于磁力攪拌器上；將干粉狀配料放入配料存儲(chǔ)器內(nèi)；緩慢打開壓縮氣瓶上方的減壓調(diào)節(jié)閥使輸出氣壓達(dá)到預(yù)設(shè)值；為磁力攪拌器和精密電子天平供電；上位機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)采集及控制子系統(tǒng)也開始進(jìn)行溶液PH值和配料重量的初值測(cè)定；打開電磁閥，壓縮氣瓶?jī)?nèi)的壓縮氣體進(jìn)入多孔氣壓式破泡沫器，壓縮氣體在氣體出口處形成流動(dòng)氣體群柱；
52、酸性溶液的連續(xù)配制，先啟動(dòng)磁力攪拌器，磁力攪拌器上帶動(dòng)磁力攪拌器做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，再經(jīng)上位機(jī)控制帶無(wú)線通信的數(shù)據(jù)采集及控制模塊發(fā)出無(wú)線通信方式指令，帶無(wú)線通信的測(cè)控及電源模塊控制微型電機(jī)按預(yù)計(jì)轉(zhuǎn)速設(shè)定值轉(zhuǎn)動(dòng)并使螺桿送料管內(nèi)水平連軸的螺桿旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而向配液容器內(nèi)的酸性液體中推送干粉狀配料，在耐腐蝕攪拌棒的連續(xù)攪拌狀態(tài)下，酸性溶液與所加入的干粉狀配料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在反應(yīng)過(guò)程中不斷產(chǎn)生氣體和泡沫，此時(shí)步驟SI中產(chǎn)生的氣體群柱連續(xù)破滅泡沫，從而保證了配制溶液過(guò)程安全，最后帶無(wú)線通信的數(shù)據(jù)采集及控制模塊對(duì)酸性溶液的溫度值和配料使用后的重量傳輸?shù)缴衔粰C(jī)內(nèi)，上位機(jī)對(duì)酸性溶液的PH值進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量及配料重量等數(shù)據(jù)記錄；
53、重復(fù)步驟S2，直至配液容器內(nèi)的酸性溶液的PH值達(dá)到預(yù)設(shè)的PH值時(shí)，配制過(guò)程自動(dòng)停止；
54、當(dāng)步驟S3結(jié)束后，上位機(jī)自動(dòng)控制電磁閥關(guān)閉；
55、上位機(jī)自動(dòng)累積配料添加總量、自動(dòng)記錄配制過(guò)程中酸性溶液的PH值及溫度隨時(shí)間變化的數(shù)值，也可按需求進(jìn)行顯示圖表及數(shù)據(jù)傳輸。
[0014]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):(I)本發(fā)明的配液容器內(nèi)的配料與酸液之間化學(xué)反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的大量泡沫由流動(dòng)氣動(dòng)群柱的氣壓差克服形成泡沫壁的表面張力作用并消除泡沫、復(fù)合傳感器可連續(xù)測(cè)定溶液的PH值和溫度值、在螺桿送料管內(nèi)轉(zhuǎn)速受控的螺旋桿旋轉(zhuǎn)可推送配料的原理，采用無(wú)線及閉環(huán)測(cè)控方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)酸性溶液的連續(xù)自動(dòng)配制。(2)本發(fā)明的溶液配制結(jié)果不受配料與酸液之間化學(xué)反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的大量泡沫而影響自動(dòng)使配制過(guò)程連續(xù)進(jìn)行，同時(shí)還可連續(xù)測(cè)得溶液的PH值及溫度，相比現(xiàn)有人工配制溶液方法，具有測(cè)量及分析結(jié)果可靠、觸摸屏程序操作簡(jiǎn)便、PH值測(cè)量精度遠(yuǎn)高于目前使用的試紙法，可以節(jié)約大量人力資源及時(shí)間成本。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中，1-磁力攪拌器，2-耐腐蝕攪拌棒，3-復(fù)合傳感器，4-壓縮氣瓶，5-減壓調(diào)節(jié)閥，6-壓力表，7-電磁閥，8-通氣軟管，9-高度可調(diào)支架，10-多孔氣壓式破泡沫器，11-螺桿送料管，12-配料存儲(chǔ)器，13-帶無(wú)線通信的測(cè)控及電源模塊，14-微型電機(jī)，15-精密電子天平，16-上位機(jī)，17-帶無(wú)線通信的數(shù)據(jù)采集及控制模塊，18-配液容器。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述: 如圖1所示，一種可連續(xù)監(jiān)測(cè)PH值的酸性溶液配制裝置及其監(jiān)測(cè)和配制方法，它包括溶液配料攪拌子系統(tǒng)、溶液配制泡沫消除子系統(tǒng)、微量粉狀物供料子系統(tǒng)和溶液配料測(cè)控子系統(tǒng)，所述的溶液配料攪拌子系統(tǒng)由配液容器18、帶加熱功能的磁力攪拌器I和耐腐蝕攪拌棒2組成，配液容器18設(shè)置在帶加熱功能的磁力攪拌器I的頂部，耐腐蝕攪拌棒2設(shè)置在配液容器18內(nèi)，當(dāng)帶加熱功能的磁力攪拌器I通電后，其托盤上方產(chǎn)生連續(xù)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)可帶動(dòng)配液容器18內(nèi)的耐腐蝕攪拌棒2在溶液中做連續(xù)順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)酸性溶液的連續(xù)攪拌，電加熱器能夠使酸性溶液達(dá)到所需溫度。
[0017]如圖1所示，溶液配制泡沫消除子系統(tǒng)由壓縮氣瓶4、電磁閥7、多孔氣壓式破泡沫器10、減壓調(diào)節(jié)閥5、通氣軟管8和高度可調(diào)支架9組成，壓縮氣瓶4為壓縮氮?dú)馄炕蚩諌簷C(jī)，壓縮氣瓶4的出氣口處順次連接有減壓調(diào)節(jié)閥5和電磁閥7，電磁閥7為球閥、蝶閥或雙位式截止閥，減壓調(diào)節(jié)閥5上設(shè)置有壓力表6，多孔氣壓式破泡沫器10設(shè)置在配液容器18的正上方，多孔氣壓式破泡沫器10設(shè)置在高度可調(diào)支架9上，高度可調(diào)支架9能夠?qū)崿F(xiàn)多孔氣壓式破泡沫器10與配液容器18之間高度距離的調(diào)節(jié)。如圖1所示，多孔氣壓式破泡沫器10的底部設(shè)置有多個(gè)氣體出口，通氣軟管8的一端與電磁閥7連通，通氣軟管8的另一端與多孔氣壓式破泡沫器10連通，當(dāng)打開壓縮氣瓶4的出氣開關(guān)時(shí)，帶壓力的壓縮氣體經(jīng)減壓調(diào)節(jié)閥5的減壓調(diào)節(jié)后順次通過(guò)電磁閥7、通氣軟管8進(jìn)入多孔氣壓式破泡沫器10內(nèi)，最終從氣體出口處流出，流出的帶壓氣體在一定范圍內(nèi)可形成圓柱狀流動(dòng)氣體群柱，該氣體群柱在配液容器內(nèi)酸性液體的上方形成流動(dòng)氣壓差，氣壓差將氣泡破壞，起到了消除局部酸性溶液產(chǎn)生泡沫的作用。
[0018]如圖1所示，微量粉狀物供料子系統(tǒng)由螺桿送料管11、配料存儲(chǔ)器12、帶無(wú)線通信的測(cè)控及電源模塊13、精密電子天平15、與帶無(wú)線通信的測(cè)控及電源模塊13連接的微型電機(jī)14組成，微型電機(jī)14和螺桿送料管11均設(shè)置在精密電子天平15的頂部，微型電機(jī)14和螺桿送料管11均水平設(shè)置，微型電機(jī)14為步進(jìn)電機(jī)或直流電機(jī)，微型電機(jī)14與螺桿送料管11內(nèi)的推料螺桿連接，螺桿送料管11的出料口設(shè)置在配液容器18的正上方，配料存儲(chǔ)器12與螺桿送料管11連通，當(dāng)啟動(dòng)微型電機(jī)14后，微型電機(jī)14帶動(dòng)螺桿送料管11內(nèi)的推料螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，推料螺桿將干粉