pH值（精选十篇）
pH值 篇1
目前对于模拟量的处理方法有传统开环控制及闭环控制 (即所谓的PID控制) 。开环控制的准确性非常低, 所以针对于污水处理中p H值在此项目中采用PID闭环控制方式进行处理。
1 p H中和过程分析
在实际污水处理过程中, p H的中和过程是十分复杂的, 一些学者基于物质守恒和化学平衡定律, 提出了在连续搅拌反应釜系统 (CSTR) 中的p H中和过程的动态模型。图1所示是一个典型的CSTR系统模型。
此系统中污水中酸碱的流量就是控制量。p H变送器采集p H值, 即污水处理环节出口的p H值。经数据输入通道进入控制器, 执行系统计算出相应的控制量数据, 然后反馈给酸碱计量阀进行相应操作。系统有两条控制量输出通道, 如果污水呈酸性, 控制器就会控制碱计量泵, 向反应器中加入适当的碱溶液, 直到溶液p H值满足要求为止;如果污水呈碱性, 控制器就会控制酸计量泵, 向反应器中加入适当的酸溶液, 直到溶液p H值满足要求为止。同时, 系统采集的p H值会传送至监控中心, 监控中心可以随时查看反应器内p H值。
CSTR控制系统机理模型是建立在溶液完全混合, 且处处等温的条件基础之上。在实际应用当中, 溶液所含成分以及反应器装置不同, 都会导致实际p H中和过程呈现出复杂多变的特性。
在污水处理过程中, 除已知特点污水来源类型外, 污水的酸碱性在未知的情况下可能时而酸性时而碱性, 具有波动性, 因此针对这种情况需要酸性试剂和碱性试剂两种。此外出口污水的流量变化, 对于系统的控制会造成很大的干扰, 若污水出口流量过大, 难以准确控制出水p H值;加入试剂多少, 难以精确控制;由于污水中所含的酸碱的成分是比较复杂的, 导致对象的反应曲线很难确定, 尤其是在p H值为7附近时强酸、强碱或弱酸、弱碱共存时, 更难以确定其中和过程的模型;另外, 在实际测量、传输和控制过程中的延时、干扰、不精确等误差, 都会影响系统控制的实际效果。
2 PID控制系统组成
如图2所示是最典型的PLC模拟量控制系统的框图, 其中, 虚线部分采用PID控制器用来实现模拟量处理。
在此PID系统框图中, 被控量C (t) 是连续变化的模拟量, 通常PLC能够直接处理的是数字量, 在实际应用当中执行机构往往要求PLC输出相应的模拟量M (t) 。因此在实际控制当中, 被控模拟量先通过传感器和变换器转换为标准量程的直流电流、电压信号, 利用PLC的模拟量输入模块将模拟量转换成对应的数字量, 然后经过PLC计算处理。通过模拟量输出模块再将数字量变换成模拟量, 输出到驱动电路, 得到了能够控制执行机构的模拟量。
PID闭环控制系统的原理是负反馈, 经过负反馈的控制让反馈量等于或者接近给定值。
由于在实际应用中, 系统难免会有信号的扰动, 造成系统的不稳定, 采用闭环控制系统能够让模拟量被控量无限接近给定值, 提高系统稳定性, 抑制系统中的各种干扰因素。
3 PID控制器原理
PID控制实际是一种调节方法, 现在被广泛的应用着。PID指的是比例、积分、微分控制。这种技术已经有多年的应用经验, 已经非常成熟。是工业控制中的一项重要技术, 最重要的特点是可靠、容易调节。由于本系统当中没有被控量的精确数学模型, 很多时候一些参数就只能依靠经验及现场的调试来确定。在PID控制技术中, 对被调节量不完全了解, 系统的一些参数也没办法通过测量来获得, PID技术就变的非常有效了。
被控对象在不同的情况下, PID控制器可以衍生出不同的改进型控制方式, 例如PI、PD、带死区的PID、被控量微分PID、积分分离PID和变速积分PID等。由于近年来科技不断发展, 智能控制技术也已经有非常高的应用率, 利用神经网络与PID相结合的现代控制方法, 可以实现PID控制器的参数自整定, 这种先进的控制法也离不开PID控制器, 使之具有很强的竞争力。
西门子PLC已经为用户提供了PID控制功能, 包括了软件产品和硬件产品。PID闭环模块、PID控制指令和PID控制系统功能块都具有PID参数自整定功能, 轻松的实现参数调整, 使用也比较简单。PID控制实际就是对偏差信号e (t) 进行比例, 积分和微分运算变化后形成的一种规律, 见式 (1) 所示。
PID控制在实际应用当中, 可以根据情况的不同调整控制策略。
4 PID控制器设计
p H值的PID系统方框图如图3所示。系统中首先把设定值与反馈值进行比较, p H值设定值为7, 比较结果送入PID控制器, 然后通过PID控制器进行PID调节, 向试剂泵发出指令, 系统通过PID控制器控制是加碱试剂还是加酸试剂, 同时控制电动阀的开度, 达到控制试剂流量大小的目的, 从而控制p H值。
本文所设计的PID控制器包括p H值输入的采样、算术平均值滤波法、模拟量输入规格化、PID计算控制量、模拟量输出规格化、模拟量输出。
有些模拟量不需要进行PID计算控制量和滤波, 则在OB1中直接调用FC105进行模拟量规格化, 供程序使用。
针对本系统中的需要处理的p H值, 采用算术平均值滤波法进行处理。此方法可以应用于精度要求不是太高, 数据相应速度不需要特别快的处理系统中。本系统主要是针对模拟量信号的瞬间变化对系统造成干扰。
在本平均值滤波程序中, 滤波程序FB21对应的DB数据块有4个静态变量:#CNT计采样次数;#SUMS是用来累计每次采样值的和;#high和#low分别是采样中的最大值和最小值。
如果#CNT采样次数小于32, 把当前采样值进行采样值求和, 采样值和保存在每个通道对应的DB块静态区#SUMS变量中, 并把当前采样值与最大值和最小值 (#high和#low) 比较, 决定是否代替原保存的最大值和最小值 (#high和#low) ;如果#CNT采样次数小于32, 把当前采样值总和#SUMS去掉最大值和最小值 (#high和#low) , 然后求平均得到滤波值, 存滤波值到滤波值数据块DB101中。
然后通过连续PID控制器FB41, 对模拟量进行了PID算法控制。即可达到准确控制模拟量的目的。
本系统是主要是针对光伏企业生产过程中产生的低氟废水而进行的p H加药中和系统的设计, 用PID闭环控制系统的方式可以使污水中的参数达到系统的控制要求。为了保证排放、回收利用、二级过滤等系统能够按照要求正常运行工作。
摘要：污水回用处理的整个过程是复杂而又相当系统的一项工作, 在这过程之中有液位、流量、压力等模拟参量需要控制, 而且各种设备的工作任务非常多, 整个处理过程具有随机性和时变性。同时污水处理系统种对污水水质的处理要求越来越高, 因此污水处理系统对控制要求越来越高。
蒸馏水的ph值多少 篇2
1.使用pH指示剂。在待测溶液中加入pH指示剂，不同的指示剂根据不同的pH值会变化颜色，根据指示剂的研究就可以确定pH的.范畴。滴定时，可以作精确的pH标准。
2.使用pH试纸。pH试纸有广泛试纸和精密试纸，用玻璃棒蘸一点待测溶液到试纸上，然后根据试纸的颜色变化对照标准比色卡可以得到溶液的pH。pH试纸不能够显示出油份的pH值，因为pH试纸以氢离子来量度待测溶液的pH值，但油中没含有氢离子，因此pH试纸不能够显示出油份的pH值。
肉品检验中pH值测定的意义 篇3
关键词：pH值；新鲜肉；肌糖元
中图分类号：TS251.7文献标识码：A文章编号：1674-0432（2014）-01-47-1
1新鲜肉的pH值的范围
牲畜生前肌肉的pH值为7.1～7.2.屠宰后，由于肌肉中代谢过程发生改变，肌糖剧烈分解，乳酸和磷酸逐渐聚集，使肉的pH值下降。如宰后1小时的热鲜肉pH值可降到6.2～6.3，经过24小时后，降至5.6～6.0，此pH值在肉品工业中叫做排酸值，它能一直维持到肉品发生腐败分解前。新鲜肉的肉浸液pH值一般在5.8～6.8的范围内。
2次鲜肉的pH值的范围
肉品随着放置时间的延长，肉表面的细菌开始繁殖，细菌沿肌肉表面扩散，肉表面有潮湿、轻微发粘等感官变化。此时，由于肌肉中蛋白质在细菌酶的作用下，被分解为氨和胺类在含物等碱性物质。因而，使肉趋于碱性，pH值显著增高，pH值在6.3～6.6之间，此时的肉品为次新鲜肉。
3腐败肉的pH值
如果肉品存放不当，细菌在适当的温度、湿度、酸碱度以及其他适宜条件下迅速繁殖，且沿肌肉间向深部蔓延。肌肉组织逐渐分解，脂肪发生酸败，产生氨、硫化氢、乙硫醇、丁酸等腐败分子，散发出臭气。此时肉品已经变质。其pH值在6.7以上。
4用pH值检测肉品
肉品的pH值作为肉品检测的检测指标，应该具体问题具体分析。
（1）如宰前处于过度疲劳，虚弱或者患病的动物，其生前能量消耗过大，肌肉中所储存的肌糖元较少，宰后蓄积于肌肉中的乳酸量也必然较低，故新鲜肉的pH值较高。
（2）对肉类进行冷处理的程度和施行的方法不同，也影响到肉类pH值的改变。例如，新鲜冷藏肉的pH值为5.8～6.4，冻肉则为6.0～6.5，而且快速冷冻肉比缓慢冷冻肉的pH值高0.2。
（3）不同腐败分解过程，也影响到肉的pH值变化，例如有时候，细菌腐败分解过程中产生氨与其他产物结合成盐类，失去中和酸的能力，或有时候变质肉在腐败过程中蓄积大量的有机酸类或有些病畜肉，结果都使肉的pH值与普通的新鲜肉相似。这些情况都说明了pH值不能作为评定肉类新鲜度的唯一标准。
5对肉品的pH值进行测定的具体方法
5.1肉浸液的制备
（1）采肉：用剪子自肉检样的不同部位取无筋腱、脂肪的肌肉10克，再剪成豆粒大小的碎块，并装入300毫升的三角烧瓶中。
（2）浸泡：取经过两次煮沸后冷却的蒸馏水100毫升，注入盛有碎肉的三角烧瓶中。浸泡15分钟（每5分钟震荡一次）。
（3）滤过：先将放在玻璃漏斗中的滤纸用蒸馏水浸湿，然后在将上述的肉浸液倒入漏斗中，把滤液倒入200毫升量筒中，同时观察并记录前5分钟内获得的滤液量。一般说来，肉越新鲜滤过速度越快，肉浸液越透明，色泽也正常。新鲜的猪肉肉浸液几乎无色透明或具有淡的乳白色，牛、羊肉的肉浸液呈透明的麦秆黄色，马肉的浸液呈透明的粉红色。次鲜肉的浸液呈微混浊，变质的肉的浸液呈灰粉红色，且混浊。
5.2肉浸液的pH值测定
常用酸度计，按说明书使用方法进行测定。或用市售的pH比色计进行比色法测定。
为了了解肉浸液的酸碱范围，选择适当的指示剂。首先向小试管内注入肉浸液数毫升，然后加入常用pH值指示剂2～3滴，混匀后与标准比色管进行比色，选定适当的指示剂。测定肉浸液的pH值，一般选用甲基红（pH4.4～6.0）或麝香酚蓝（pH7.6～8.0），必要时可选用酚红（pH6. 8～8.4）。
另取清洁小试管三支，每支各注入肉浸液5毫升。将肉浸液管，标准比色管和蒸馏水分别插入比色箱内。
根据预测的pH范围，向肉浸液2试管中加入适当的指示剂0.25毫升，混匀后与标准比色管进行比色。待选出标准比色管颜色与加入指示剂的被测液管的颜色完全相同时，则该标准比色管的pH值即是被测管的pH值。如被测管的色度处于两个标准比色管之间时，则取其pH的平均值。如此法依次检查每份肉浸液。
5.3肉品pH值的判定标准
新鲜肉：pH5.8～6.2；次新鲜肉：pH6.3～6.6；变质肉：pH6.7以上。综上所述，肉品的pH值检测方法简便易行，通过对肉品的pH值的检测，可以对肉品的新鲜度进行常规判断。与其他检测方法同时使用，对肉品品质的评估有着重要意义。
1批次棉被PH值超标 篇4
结果:合格29个批次, 抽样合格率为96.67%。
问题:PH值不符合相关标准要求。
主要问题分析
PH值超标, 会破坏人体皮肤常驻菌的平衡, PH值超标还会引发皮肤过敏, 导致病菌的侵入, 对人体造成损害。
生活小常识选购建议
水的电离和溶液的pH值 篇5
知识目标
了解水的电离和水的离子积;
了解溶液的酸碱性和pH值的关系
掌握有关pH值的简单计算。
能力目标
培养学生的归纳思维能力及知识的综合应用能力。
通过酸、碱对水的电离平衡的影响的讨论，培养学生运用所学的电离理论，独立分析问题、解决问题的能力。
通过pH的教学，培养学生的计算能力，并对学生进行科学方法教育。
情感目标
对学生进行对立统一及事物间相互联系与相互制约的辩证唯物主义观点的教育。
教学建议
教材分析
本节的第一部分重点介绍水的电离和水的离子积常数，是对上一节电离平衡的具体应用，同时又为接下来学习溶液酸碱性作必要的准备。一开始，教材根据水有微弱导电性的实验结论，说明水是极弱的电解质，突出了化学研究以实验事实为依据的原则。然后，应用电离平衡理论，用电离平衡常数推导出水的离子积常数，使水的离子积常数的概念有了充分的理论依据，也反映了两个常数之间的内在联系，便于学生理解温度、浓度等外界条件对水的离子积常数的影响。
本节的第二部分为溶液的酸碱性和pH。教材首先指出常温下即便是在稀溶液中，水的离子积仍然是一个常数，由此进一步说明c(H+)和c(OH-)的相对大小是决定溶液的酸碱性的根本原因。在具体分析了溶液的酸碱性和c(H+)、c(OH-)的关系之后，结合实际说明了引入pH的必要性，这也为后面讨论pH的范围埋下了伏笔。在给出了pH的表达式之后，教材随即介绍了pH的简单计算，并在分析计算结果的基础上讨论了溶液的酸碱性和pH的关系，最后强调了pH的应用范围。
从教材编排的看，整节内容环环相扣、层层递进，成为一个前后紧密联系的整体。
教材还安排了“资料”和“阅读”，这不仅可以丰富学生的知识，更有利于培养学生理论联系实际的良好学习习惯。
还应注意的是，根据新的国家标准，教材将“pH值”改称为“pH”。教学中要以教材为准，不可读错。
教法建议
迁移电离平衡理论学习水的电离。可以提出这样的问题“实验证明水也有极弱的导电性，试分析水导电的原因”，以问题引发学生的思考，由学生自己根据所学的电离理论得出“水是极弱的电解质，纯水中存在水的电离平衡”的结论。对于学生层次较高的班级，利用化学平衡常数推导水的离子积常数，可以在教师指导下由学生独立完成;对于学生层次较低的班级，可以以教师为主进行推导。
推导水的离子积常数，目的在于使学生认识水的离子积常数与水的电离平衡常数之间的联系，更好地理解水的离子积常数只随温度变化而变化的原因。教学中切不可把重点放在使学生掌握水的离子积常数的推导方法上。
可以利用电脑动画，演示水的电离过程，增强直观性，加深学生对知识的理解，并激发学生兴趣，巩固所学知识。
讨论溶液的酸碱性时，应先让学生分析酸、碱对水的电离平衡的影响，分析水中加入酸或碱后c(H+)和c(OH-)的变化。再根据KW =K·c(H2O) ，说明对于稀溶液而言，c(H2O)也可看作常数。因此，只要温度一定，无论是纯水还是稀溶液在KW都为常数，或者说c(H+) 和c(OH-)的乘积都是定值。进而得出水溶液的酸碱性是由c(H+)和c(OH-)的相对大小所决定的结论，并具体说明二者之间的关系。
关于pH的教学可以分以下几步进行。先说明引入pH的意义，再给出计算式，介绍有关pH的简单计算，最后总结溶液的酸碱性和pH的关系，并强调pH的使用范围。对于学生层次较高的班级，可以让学生通过讨论来确定pH的使用范围。
可安排学生课下阅读课后的“资料”和“阅读”材料，开阔视野，增长知识。
教学设计示例
重点：水的离子积， 、与溶液酸碱性的关系。
难点：水的离子积，有关 的简单计算。
教学过程
引言：
在初中我们学习了溶液的酸、碱度可用pH值表示，这是为什么呢?为什么可以用pH表示溶液的酸性，也可以表示溶液的碱性?唯物辩证法的宇宙观认为：“每一事物的运动都和它周围的其他事物相互联系着和相互影响着。”物质的酸碱性是通过水溶液表现出来的，所以，先研究水的电离。
1.水的电离
[实验演示]用灵敏电流计测定纯水的导电性。
现象：灵敏电流计指针有微弱的偏转。
说明：能导电，但极微弱。
分析原因：纯水中导电的原因是什么?
结论：水是一种极弱电解质，存在有电离平衡：
在25℃时，1L纯水中(即55.56mol/L)测得只有 的 发生电离。
(1)请同学生们分析：该水中 等于多少? 等于多少? 和 有什么关系?
①
②
③
(2)水中
这个乘积叫做水的离子积，用 表示。
(3)请同学从水的电离平衡常数推导水的离子积K。
(4)想一想
①水的电离是吸热?还是放热?
②当温度升高，水的离子积是： (升高，降低或不变)
③当温度降低，水的离子积是： (“增大”，“减小”或“不变”)
[结论]水的电离是个吸热过程，故温度升高，水的 增大。25℃时，
;100℃时， 。
(5)水的离子积是水电离平衡时的性质，它不仅适用于纯水，也适用于任何酸、碱、盐稀溶液。即溶液中
①在酸溶液中，近似看成是酸电离出来的 浓度， 则来自于水的电离。
且
②在碱溶液中，近似看成是碱电离出来的 浓度，而 则是来自于水的电离。
[想一想]
为什么酸溶液中还有 ?碱溶液中还有 ?它们的浓度是如何求出来的?
2.溶液的酸碱性和pH
(1)溶液的酸碱性
常温时，溶液酸碱性与 ， 的关系是：
中性溶液： ， ， 越大，酸性越强， 越小，酸性越小。
碱性溶液： ， ， 越大，碱性越强， 越小，碱性越弱。
(2)溶液酸碱性的表示法：
①当 或 大于1mol/L时，可直接用 或 来表示溶液酸碱性。
②若 或 小于1mol/L，如 ，或 ，这种表示溶液酸碱就很不方便，化学上采用pH来表示溶液酸碱性的强弱。
pH为氢离子物质的量浓度的负常用对数，表示溶液酸碱度强弱。
教学设计示例
重点、难点剖析：
1.影响水电离的因素
(1)温度：电离过程是一个吸热过程，温度越高，水电离程度越大， 也增大。
25℃时，
100℃时，
(2)酸或碱电离出来的 或 都会抑制水的电离，使水电离出来的 与 浓度减小。其对水的电离抑制程度决定于酸碱的 或 ，而与酸碱的强弱无关。
(3)溶液的酸碱性越强，水的电离度不一定越小。(具体实例待学习盐水解时介绍)
2.在酸、碱、盐溶液中，水电离出来的
(1)酸溶液中：溶液中 约等于酸电离出来的 ，通过求溶液中 ;水电离出来的 等于 ;
(2)碱溶液中：溶液中 约等于碱电离出来的 ，通过求溶液 ，此 就是水电离出的 且等于溶液中水电离出来的 。
(3)在水解呈酸性盐溶液中，溶液中 等于水电离出来的 ;
在水解呈碱性盐溶液中，溶液中 等于水电离出来的 。
总结、扩展
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要 点
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内 容
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水（或溶液）离子积
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（25℃）
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溶液pH
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溶液酸碱性与pH
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扩展
1.已知强酸、强碱稀溶液的pH，等体积混合后，求混合液pH(近似计算)
适用于选择题型与填空题型的速算规律。
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混合前
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混合后
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条件
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强酸，强碱等体积混合，
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2.强酸强碱混合呈中性时二者体积与pH变化规律
(1)若pH酸+pH碱=14，则 ;
(2)若pH酸+pH碱>14，则 ;
(3)若pH酸+pH碱<14，则
3.强酸(弱碱)，弱酸(强碱)加水稀释后的pH变化规律：
(1)强酸， ，加水稀释 倍，则 ;
(2)弱酸， ，加水稀释 倍，则 ;
(3)强碱， ，加水稀释 倍，则 ;
(4)弱碱， ，加水稀释 倍，则 ;
(5)酸碱无限稀释，pH只能接近于7，酸不可能大于7，碱不可能小于7。
二个单位，由13变为11。溶液中 减少， 增大，pH变小。
例1 等体积的 和 的两种盐酸溶液，混合后，求混合液pH?(设体积变化忽略不计)。
解：设混合前两种盐酸体积都为
混合前：
， ，溶液中
， ，溶液中
混合后，溶液中氢离子物质的量是原两种溶液中 物质的量总积。
即
∴
答 混合液pH为3.3。
例2 指导学生练习。
和 的两种 溶液等体积混合，求混合液的pH?
教学设计示例
板书设计
第二节 水的电离和溶液pH
一、水的电离与离子积
1.水的电离
2.水的离子积
常温下，
( 仅是温度函数)
3.影响水电离的因素
(1)温度：水的电离是吸热过程，升温促使电离， 增大。
(2)溶液中 ， 浓度增大，均抑制水的电离，但 不变。
二、溶液的酸碱性与pH值
溶液中 小于1mol/L时，用pH来表示溶液的酸碱性。
关键掌握求不同溶液中的 。
探究活动
pH等于13与pH等于9的两NaOH溶液等体积混合后，所得溶液的pH是多少?
pH等于1与pH等于5的两强酸溶液各10mL，混合后溶液的pH是多少?
并结合以上两题总结出规律。
参考答案：两NaOH溶液等体积混合
分析 先求出两溶液的 ，继而求出混合溶液的 ，再据水的离子积求出混合溶液的 ，并取 负对数，即可计算出两强碱溶液混合后的pH。
解：pH =13， = ， = 。PH =9， ， 。
混合后溶液的 为：
混合后溶液的 为：
混合后溶液的pH为：
两强酸溶液混合：
分析 pH等于1的强酸溶液 为 ，pH值等于5的强酸溶液 为 ，混合后溶液的 要用原两强酸所含 的物质的量除以混合后溶液的体积。
解：两强酸溶液混合后的氢离子浓度为：
混合溶液的pH为：
pH值 篇6
[关键词] 幽门螺杆菌；舌苔；RUT；pH值；乙醇法，可行性
[中图分类号] R573 [文献标识码] B [文章编号] 1673-9701（2012）29-0036-02
口腔是胃Hp感染的主要贮菌库，Hp的传染主要经口-口，口-胃途径。检测口腔Hp对判断胃Hp感染有指导意义。目前，用于Hp检测方法分侵入性和非侵入性，前者（Hp快速尿素酶法、细菌培养法、病理切片染色等）需通过胃镜钳取标本，存在安全隐患；后者（14C、13C-尿素呼气试验、PCR、唾液Hp检测[1]和粪便Hp抗原测定等）安全、易于被患者接受，但因设备和价格等关系尚不能在基层医院、卫生站普及。为了寻找一种简易、安全、价廉的可用于Hp初查、复查、普查、自查的方法，从2006年开始TRUT的研究工作，通过对检测方法的不断改进，提高了TRUT检测Hp的灵敏性、特异性和准确性，现将pH值乙醇法TRUT实验资料报道如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料
男291例，女309例；年龄14~75岁，平均（37.12±10.87）岁。
1.2 内镜诊断
慢性浅表性胃炎（CSG）495例；消化性溃疡（PU）67例，其中胃溃疡（GU）6例，幽门管溃疡2例，复合溃疡4例，十二指肠溃疡（DU）55例；胆汁反流性胃炎24例；其它14例（胃黏膜病变、反流性食管炎、食管静脉曲张、球部溃疡术后、胃部肿块等）。
1.3 检测方法
1.3.1 A组 取舌苔进行PH值乙醇法TRUT。
1.3.2 B组 通过胃镜钳取胃黏膜进行RUT。
1.4 评价指标
以B组结果为标准值，分别比较A组标本阳性率、灵敏性、特异性以及A组检测结果与B组结果总的符合率。A组检测结果越接近B组则表示A组检测方法有应用的价值。
1.5 统计学方法
采用SPSS13.0统计软件，计数资料进行χ2检验。P ＜ 0.05差异有统计学意义。
2 结果
2.1 A组与B组阳性标本各病种对应情况比较
A组阳性标本在胃镜检查疾病中的分布与B组阳性标本的分布相同，A组与B组阳性标本的差额标本数主要集中在CSG。在CSG中，A组阳性75例，占CSG标本15.15%，占总阳性标本66.96%；B组阳性59例，占CSG标本11.92%，占总阳性标本62.77%；两组在CSG中阳性标本比例为1.27:1，阳性标本检出率比较χ2=2.21，P ＞ 0.05；两组占总标本阳性率比较χ2=0.20，P ＞ 0.05，差异无统计学意义。在PU中，A组阳性标本33例，B组阳性标本31例，两组比较χ2=0.12，P ＞ 0.05；差异无统计学意义。在胆汁反流性胃炎中A组阳性2例，B组阳性2例差异无统计学意义。在其它病种中A组阳性2例，B组阳性2例，差异无统计学意义。见表1。
2.2 A组与B组结果比较
A组阳性112例，阳性率18.67%，阴性484例，假阴性4例，假阴性率0.67%。B组阳性94例，阴性506例，阳性率15.67%。A组与B组阳性标本比1.19：1，阴性标本比为0.96：1。两组资料卡方检验χ2=1.90，P ＞ 0.05，差异无统计学意义。以B组为标准参照值（100%）将A组与其比较：A组灵敏性95.92%，特异性96.41%，阳性预测值83.93%，阴性预测值99.18%。A组与B组符合率95.67%（ 484+94-4 /600）。见表2。
表2 A组与B组检测结果
3 讨论
快速尿素酶试验（RUT）是一种尿素酶依赖试验，是目前检测Hp应用最广泛的方法之一。其原理是Hp分泌尿素酶，使尿素分解产生NH3，而改变试剂的pH值，当pH值＞6.8时，底物中酚红释出改变试液的顏色，阳性时试剂变红色，阴性时试剂不变色。至今，尚无一种可作为Hp普查的简易方法。TRUT也是一种尿素酶依赖试验。通过检测舌苔中的尿素酶来判断Hp感染。检测目的在于了解胃Hp感染状况。临床上有用舌苔直接放入尿素酶试剂杯中检测Hp的方法[2]，对TRTU研究也采用过这种试验方法，中期应用pH试纸检测TRUT阳性标本pH值判断标本中的假阳性方法，这些方法与GRUT结果比较，阳性符合率波动大，灵敏性和特异性较低[3-4]，临床应用受限制。
pH值乙醇法TRUT主要内容包括pH试纸检测TRUT标本试液pH值，分析阳性标本与GRUT检测结果之间的关系，识别假阳性标本[5]；95%乙醇液用于固定舌苔中分泌尿素酶的变形杆菌等，并对舌苔中其它影响试验结果的成分进行清理，减少假阳性标本的产生。该方法对提高TRUT与GRUT符合率有双重作用。在胃镜检查中CSG检出率82.50%、PU检出率11.17%，胆汁反流性胃炎检出率4.0%，其它病种检出率2.33%。A、B组阳性标本主要集中在CSG和PU中，其中在A组阳性标本中CSG（75÷112）占66.96%，PU（33÷112）占29.46%，胆汁反流性胃炎（2÷112）占1.29%，其它疾病（2÷112）占1.29%。在B组阳性标本中CSG（59÷94）占62.77%，PU（31÷94）占32.99%，胆汁反流必胃炎（2÷94）占2.13%，其它(2÷94)占2.13%。所以，当TRUT检测呈阳性时首先考虑CSG或PU。据文献报道口腔Hp检出率为90.56%，胃Hp检出率为70%，前者检出率高于后者[6]。本研究显示TRUT阳性例数多于GRUT阳性例数，但阳性检出率均低于文献所述，说明Hp感染有其地域性。正常GRUT敏感性为93%～97%，特异性可达98%[7]，A组灵敏性95.92%，特异性96.41%，与文献资料基本一致。
pH值乙醇法TRUT检测Hp具有简便、安全、价廉、可重复优点，同时方便患者自查。
[参考文献]
[1] 彭惠，潘国忠，曹世植，等. 在唾液中检测幽门螺杆菌的意义[J]. 中华内科杂志，1999，38（3）：171-173.
[2] 骆仲逵. 对舌苔感染幽门螺杆菌的思考及对策[J]. 实用预防医学，2004，11（4）：856-858.
[3] 李雄，吴锦昌，卢浩青，等. 舌苔表面刮取物快速尿素酶试验的应用价值探讨[J]. 中国现代医生，2007，45（13）：72.
[4] 李雄，徐丹，吴锦昌，等. 舌苔快速尿素酶试验检测方法对比研究[J]. 中国美容医学杂志，2011，20（3）：31-32.
[5] 李雄，吴锦昌，卢浩青，等. 舌苔快速尿素酶试验与pH值的相关性[J].广东医学，2012，33（7）：971-973.
[6] 贾春玲，杨学馨，王磊，等. 控制牙菌斑对胃黏膜幽门螺杆菌检出率的影响[J]. 山东大学学报，2008（8）：807-808.
[7] Hyde DK，Lee J，Buckley M，et al. Evaluation of antral biopsies used in the rapid urease test for Helicobacter pylori culture[J]. Eur J Clin Microbiol Infect Dis，1999，18（1）：73-75.
模糊PID控制废水pH值研究 篇7
污水处理是一个大时滞、非线性的变化过程,难以建立反应的数学模型。目前,废水处理方法多采用模糊处理控制方法。传统的PID控制具有可靠性好,精确度高,控制简单等特点,但必须建立精确的数学模型;模糊控制具有鲁棒性强,实时性好,但控制精度不高。结合废水处理的特点和模糊控制与PID控制的优点,将模糊控制与PID控制相结合用于废水处理中,可同时具备将模糊控制的强鲁棒性和良好的动态性能与PID控制可靠性强、精度高等优点,并避开繁琐的建模过程和解决系统滞后等麻烦问题,从而实现污水处理的实时优化控制。
1 模糊PID控制器
智能控制技术近年来得到了飞快发展,在大多数复杂控制场合应用广泛[1]。模糊控制是一种典型的智能控制,工业控制中常与其他控制结合使用。模糊控制与PID控制结合有很多种类,这里采用PID参数自整定的模糊控制器[2],将其用于电镀废水处理pH控制中。模糊PID控制器结构如图1所示。
控制器由模糊控制、PID控制和现场控制三部分组成。PID控制环节中,调节器的动作规律由以下公式决定[3]:
式中:E为系统误差;EC为系统误差变化;KP,KI,KD分别为PID控制的比例增益、积分增益、微分增益。比例增益KP可以加快响应速度,提高调节精度,但是如果KP过大,可能会导致系统激烈振荡,甚至不稳定;积分增益KI可以消除静态误差,提高系统控制的精确度,但是如果KI过大,可能会导致系统振荡频率较低,调节缓慢,且超调量过大;微分增益KD可以改善系统的动态性能,提高系统的动作速度和控制精度,减小了调节时间,但系统超调量过大。根据PID控制的三个系数对系统控制调节的作用,有以下几条参数整定基本原则:
(1) |E(k)|很大时,此时实际值与理论值相差很大,应采取较强的控制力度,使误差绝对值以最大速度减小,同时为避免积分和微分饱和,出现大的超调,取KI=0,KD取较小值。
(2) 若|E(k)|和|EC(k)|中等时,为提高动态性能和稳态性能,减小超调量,取中等的KP,大小合适的KI和中等的KD。
(3) 若|E(k)|很小时,说明误差很小了,此时应保证系统的稳态性能,应适度增加KP,KI取值,同时为避免系统在设定值附近出现振荡,并考虑系统抗干扰性能,当|E(k)|较大时,KP可取小一些;|E(k)|较小时,KD取大一些。
2 废水处理控制系统
考虑到成本等原因,本次设计采用PLC控制,三星公司生产的SAMSUNG S3C44B0X作为微处理器核心(片内资源丰富,处理速度快)[4],温度传感器DS18B20,pH电极、流量传感器、高精度A/D转换器MAX132完成信号采集转换,配合废水提升泵、废水处理通道、沉淀池、变频控制器、电动机、加药泵等构成处理系统[5]。废水加药处理系统组成如图2所示。
图中的温度传感器测量废水温度并对pH值起到修正作用,pH值采样电极用于采集废水pH值,电镀废水处pH电极用于测量入口处废水的pH值,反应通道处用于检测废水出水口处的pH值。废水流量传感器用于测量单位时间内废水流量,为加药量计算提供必要数据。
系统加药处理是整个系统控制的控制处理部分,其处理流程如图3所示。
整个处理采用流动式处理。系统需要采集的数据有三个:废水流量、温度和pH值。首先入口处pH电极对电镀废水进行pH值采样,经A/D转换后以中断方式送S3C44B0X的ADCIN口供处理器读取。温度传感器DS18B20采集废水温度信号,S3C44B0X通过看门狗电路发复位脉冲给DS18B20,在收到回复脉冲后,看门狗发ROM命令,接收DS18B20传来的温度信号。废水流量信号通过GPIO口送S3C44B0X。S3C44B0X对接收的信号进行滤波处理,并根据温度值修正pH值。系统部分完成如下动作:系统初始化、设定参数确定反应的pH目标值A和允许误差范围EP(选取为0.5比较合适)。对入口处采样处理的pH实际值与目标值分析比较,当比较结果的绝对值小于EP时,不必采取加药动作,否则根据比较结果,结合废水流量,推理查表计算单位体积废水需要加入的酸碱量,从而确定电动机工作频率,S3C44B0X发控制指令,控制量经D/A转换后送变频器。变频器与S3C44B0X之间采用RS 485进行通讯,变频器采用V/F控制方式[6],在低频条件下改变电动机的电压和频率比来调整电动机的转矩,进而控制加药泵的运转,控制加药量。化学反应在流动中进行,反应池末端出水口处的传感器检测反应后pH实际值,将反应后测得的实际值与预定值做比较,通过再一次计算查询等确定操作动作,控制变频器调整加药泵的转速及时调整药品的投放量,形成闭环负反馈调节,使反应后电镀废水中的pH值接近或等于预设的数值[7]。当pH值达到精度要求时,控制已达到要求,参数调整趋于稳定。
实际操作中,由于化学反应的时滞性特点,在废水处理末端排水口测得的pH值不一定是真实值,在闭环调节控制加药时要留有一定的裕度,防止加药过量,特别是pH值在4～11之间时,pH值变化较快,应采用限速[8]。即在加药理论值上乘上一个限速因子,在加药上即可以略微减小变频器的理论工作频率,防止过度调节,缩短系统响应时间。
3 模糊PID控制规则建立
控制系统根据pH值误差E和变化率EC的变化情况,通过模糊推理调节PID的三个参数来控制加药力度,从而控制处理过程中pH值的变化。调节器设计如下:首先需要建立模糊子集赋值表,设计中采取的是二输入(E(k),EC(k))三输出(KP,KI,KD)的模糊控制器。选取系统误差E(k)、误差和以及误差变化EC(k)的绝对值作为控制器输入语言变量,ΔKP,ΔKI,ΔKD作为输出语言变量,其中∑E(k)=E(k)+E(k-1),EC(k)=E(k)-E(k-1)。接着对输入/输出语言变量进行模糊量化处理,选取适当的量化等级,力求满足处理精度要求的同时又不至于增加太大难度,浪费系统资源。规定
综上所述,可得如下的模糊控制器的控制规则:
IF|E(k)| and T then ΔKP
IF|∑E(K) | and T then ΔKI
IF|EC(k)| and T then ΔKD
根据每一个语言变量的所有模糊子集,由控制规则建立输出语言变量的模糊查询表[9],如表1～表3所示。可将模糊表存入系统内存中,方便数据快速查询处理。
模糊PID控制器根据各语言变量的模糊子集赋值表,应用模糊推理合成规则确定得出PID参数调节器参数KP,KI,KD变化量ΔKP,ΔKI,ΔKD,并将变化量加到原来的参数上,得到三控制参数的最佳值,并继续实现原来的PID控制。
根据上述方法得到的是各输出变化量的模糊子集,而实际控制中则是需要具体清晰控制量,需要将模糊子集去模糊化,得到清晰量并映射回实际的控制参数值。采用加权平均法(重心法)计算清晰值,公式为:
求出清晰值Z0后经尺度变化转换为实际的精确控制量,并作用到控制对象上。重心法包含了所有信息,在量化因子不大的情况下,运算简单可行[10]。比如若KI的变化范围为[0,0.3],量化等级为7,量化因子则为0.3/7。若计算得到Z0=1,则KI的变化值为1×0.3/7,即ΔKI=0.3/7。KI在原来的基础上增加0.043即可,其他参数的整定原理相同。
4 结 语
模糊PID控制算法能模拟人的思维方式,对于不同的反应阶段能采取不同的控制力度,改善了系统的动态和稳态性能,对于反应的非线性和时滞性能起到较好的控制效果,且参数调整简单灵活,系统稳定性强,同时具备了模糊控制的鲁棒性强和PID控制的精确性。模糊PID算法通过查表的方式,大大缩短了调节时间,提高了系统运行速度。系统自动加药处理的研究,提高了废水处理系统的自动化水平;加药限速动作的采取,避免了加药过量而造成反复加药处理,大大节约了处理过程成本。
参考文献
[1]孙增圻,张再兴,邓志东.智能控制理论与技术[M].北京:清华大学出版社,1996.
[2]屠乃威,付华,阎馨.参数自适应模糊PID控制器在温度控制系统中的应用[J].微计算机信息,2004,20(6):7-8.
[3]陆文忠,许灵群,李国平.电镀废水处理自动控制技术的应用[J].能源环境保护,2003,17(2):38-40.
[4]范圣一.ARM原理与嵌入式系统实战[M].北京:机械工业出版社,2007.
[5]孟凡兵,张怀存.基于PLC的模糊PID控制系统的研究[J].国内外机电一体化技术,2005(1):58-60.
[6]乔东凯.基于PLC和变频器控制异步电动机转速的研究[J].机械与电子,2008(7):71-72.
[7]江智军,童立君,何小斌.基于专家系统的水厂自动投药系统的研究[J].南昌大学学报:工学版,2004,26(3):51-54.
[8]庞龙,杨翠容.工业水处理pH值控制研究[J].工业水处理,1997,17(4):37-39.
[9]潘祥亮,罗丽文.模糊PID控制工业锅炉控制系统中的应用[J].微计算机信息,2004,20(7):1-2.
温度对蔗汁pH值影响的探究 篇8
蔗汁的pH值是制糖生产过程中一个至关重要的工艺技术指标,预灰、饱充、中和等终点的控制,均以溶液的pH值作为判定标准。溶液的溶剂和溶质的离子浓度随温度变化呈不同规律的变化,在制糖生产过程中,蔗汁的温度变化幅度为15～120℃。用能斯特方程对温度T进行求导如下:
公式(1)中,指温度每变化一个单位时电池电势的变化量;指电极的标准电位温度系数,与电极的内充液、膜材料、内外参比电极等的温度特性有关,可以通过温度补偿来校准;pH指能斯特温度系数斜率;指溶液温度系数项。
溶液pH值的测定结果受温度影响最大[1,2],溶液温度系数项受溶液的平衡常数、活度系数及离子强度的影响,因此测定标准液和被测液浓度时需标明其温度。由于各种溶液成分不同,此项温度补偿较难实现。现有蔗汁pH酸度计测定仪器的温度补偿无法完全消除温度对pH值的影响[3]。在制糖专业书籍[4]中阐释较优工艺指标时,标明为某一pH值而未明确其测定温度。在指导生产时,由于不同地理、甘蔗品种等对加热温度的要求不同,因此无法直接指导生产。因此,研究蔗汁pH值随温度的变化关系,为化验室在不同温度下测定pH值及生产过程pH的测定值之间的对应关系提供依据;确定在制糖生产工艺温度下主要控制点的相应pH值,以便根据生产的实际状况更好地下达生产指令,对工艺指标的确定具有重要的指导作用,并为制糖生产pH自动化控制提供依据。
2 实验原料、试剂、仪器、方法
2.1 实验原料与试剂
原料:南宁糖业股份有限公司伶俐糖厂的二压汁(压榨系统中经过渗浸后第二座压榨机出来的蔗汁)、清汁。
主要试剂:氢氧化钙、罐装二氧化碳气体(CO2)、氢氧化钠均为分析纯。
2.2 主要仪器
METTLER TOLEDO DELTA320 pH计、WYA-2S数字阿贝折射仪、752型紫外可见分光光度计。
2.3 实验方法
(1)二压汁pH值与温度的关系:取二压汁解冻,加热至70℃,以1℃为间距测定不同温度下的pH值。
(2)二压预灰汁pH值与温度的关系:二压汁解冻后加入石灰乳预灰至pH 7.23 (18.5℃),加热至65℃,以1℃为间距测定不同温度下的pH值。
(3)二压饱充汁pH值与温度的关系:二压汁预灰至pH7.20 (20℃),加热至60℃后,加入0.8 g CaO/100 mL的石灰乳,以二氧化碳气分别饱充至pH 11.00、pH 10.90、pH 10.80后得到饱充汁,以5℃为间距测定不同温度下的pH值。
(4)清汁pH值与温度的关系:取清汁解冻后加热至85℃,以5℃为间距测定不同温度下的pH值;
(5)二压汁饱充碱性等电点与温度的关系:二压汁预灰pH 7.20 (20℃)分别加热至25℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃,加入0.8 g CaO/100 mL的石灰乳,恒温下以二氧化碳气饱充至肉眼下蔗汁颜色最浅,记录终点的pH值,测定清汁色值。
3 结果与分析
3.1 二压汁、二压预灰汁pH值与温度的关系
将二压汁、二压预灰汁pH值与温度的关系图如图1、图2所示。
在用有温度补偿的酸度计测定蔗汁不同温度下的pH值时仍存在较大的差值,酸度计的温度补偿无法消除温度对pH测定值的影响。由图1、图2可知,二压汁及二压预灰汁的pH值与温度呈良好的线性关系,均呈现出随着温度降低pH值升高的趋势。自15℃起,二压汁的温度每升高10℃,pH值降低约0.099;预灰汁的温度每升高10℃,pH值降低约0.10。
3.2 二压饱充汁、清汁pH值与温度的关系
将二压饱充汁、清汁的pH值与温度的测定数据如图3、图4所示。
从图3可知,饱充至不同pH值时的饱充汁的pH值与温度直线斜率接近,呈良好的线性相关关系。自20℃起,加灰饱充后的二压汁的温度每升高10℃,pH值降低约0.25～0.28。图4显示,自20℃起,清汁温度每升高10℃时,溶液的pH值约降低0.17,线性R平方值与1接近。
蔗汁是电解质溶液,其pH值受到溶液中电解质的类型的影响[5]。强含氧酸、强碱及活泼金属的含氧酸盐溶液等强电解质溶液,随着溶液溶质浓度的增大,强含氧酸pH值减小,强碱pH值增大,活泼金属的含氧酸盐pH值不变。一元及多元弱酸、弱碱的溶液的pH值受其电离常数影响。二压汁及预灰汁中含的氨基酸为弱酸,起到缓冲剂的作用,因此二压汁及预灰汁的斜率较低,温度变化较为平缓。饱充汁中含有大量的碳酸钙强碱盐,加入碳酸钙、SO2、CO2等澄清剂沉淀了蔗汁中的氨基酸,故饱充汁及清汁的pH值改变较明显。
3.3 二压汁饱充碱性等电点与温度的关系
碳酸法生产白砂糖中饱充过程为工艺控制中起到至关重要的部分,故探索饱充过程的最佳碱性等电点随饱充温度的变化情况。将二压汁不同温度下饱充至肉眼可视的蔗汁色泽最浅时的pH值及色值数据见表1。
二压汁经饱充后色泽最浅时的pH值并不是固定的,每个饱充温度下都有各自对应的一个最适的pH值,且随着饱充温度的升高,则最佳碱性等电点对应的pH值不同程度地降低。最佳碱性等电点的色值随着加热温度的升高而增大,在25℃下饱充pH 11.7时,色值为321IU560。
4 结论
由于溶液温度系数项及测量仪器对蔗汁pH值的影响,蔗汁的pH值在一定的温度范围内,随着温度升高,则蔗汁的pH值降低。二压汁、预灰汁、饱充汁及清汁的pH值与温度间存在较好的线性相关性,R平方值均在0.99以上。
二压汁碱性等电点的最佳pH值并不是固定的,每个饱充温度下都有各自对应的一个最适合的pH值,且随着饱充温度的升高,则最佳碱性等电点对应的pH值不同程度地降低。
摘要：文章为了更好地控制制糖过程中的pH工艺指标,研究了温度对不同蔗汁pH值的影响,以及在制糖生产工艺温度下主要控制点的相应pH值。经研究发现,温度与蔗汁的pH值均呈良好的线性关系,相同蔗汁在不同饱充温度下均有一个相应的最佳饱充pH值。
关键词：温度,pH,蔗汁
参考文献
[1]史慧,田增国,汪献忠,等.智能在线pH分析仪的设计[J].传感器与仪器仪表,2007,23(11):104-105.
[2]陈烨雷,任沙浦.在线pH计与系统的研究[J].工业水处理,2003,23(8):51-53.
[3]黄镁,陆海勤,李红,等.温度对蔗汁pH值测定的影响及分析[J].广西轻工业,2009(8):6-7.
[4]陈维钧,许斯欣.甘蔗制糖原理与技术(第二分册):蔗汁清净[M].北京:中国轻工业出版社,2001:93-105.
基于PLC的pH值自动控制系统 篇9
关键词：PLC,pH值控制,加药系统,自动控制
在工业废水处理过程中, p H值是表征水质的重要参数, 中和池的p H值控制效果直接影响到出水水质。国内多数中小化工企业的废水加药系统多数采用人工调节, p H值的控制精度低, 药剂浪费严重[1]。本文以某化工厂废水处理系统中和池的p H值为控制对象进行分析, 从物化沉淀池溢流至中和池的污水为碱性溶液, 需加入酸性溶液进行中和。在中和池内设机械搅拌系统和p H计量仪, 再通过PLC控制加药计量泵, 使中和池排出的溶液尽可能接近中性。系统采用计算机作为上位机, 日本三菱公司生产的PLC作为下位机, 采用数字PID控制算法相结合, 实现加药系统的自动控制。
1 系统设计方案
该化工厂废水处理控制系统由PLC集散控制层和电气设备执行层组成现场控制层。现场控制层采用FX2N系列的PLC作为核心控制部件, 现场控制层共有3个PLC控制站, 每个PLC控制站链接现场的各类传感器、阀门、泵、搅拌机等现场设备。其中2#PLC控制站主要负责皮化调节池、p H反调/混合/絮凝池、物化沉淀池、中和池、鼓风机房等位置的各类仪表、执行设备的数据采集和控制。
系统通过检测p H值来控制中和池的氢氧化钠和浓硫酸的加入量, p H值要求控制在6.8～7.5之间。通过建立闭环控制系统以实现对中和池溶液p H值的控制, 闭环控制可以有效地抑制闭环中各种扰动的影响, 使被控量趋近于给定值。在p H值闭环控制系统中, 用p H计量仪将溶液的p H值信号转换为标准量程的电流或电压, 然后送给模拟量输入模块, 经模数转换后得到与p H值成比例的数字量, CPU将它与p H设定值比较, 并按PID控制算法对误差进行运算, 并将PLC计算得到的数字量送到数模转换模块, 经模拟量输出通道控制加酸泵和加碱泵的流量, 实现对p H值的闭环控制[2]。其控制系统结构框图如图1所示。
控制系统主要由上位机计算机、下位机三菱PLC、检测仪表和计量泵组成, 整个p H值的控制过程如图2所示。
2 系统硬件设计
2.1 上位机监控和系统通信部分
计算机与PLC连接构成的小型网络系统, 计算机作为上位机采用组态软件开发的监控软件来完成远程实时监控任务。本系统各PLC站点的控制柜间距在50 m以内, 属于短距离通信, 可选用FX-485ADP作为PLC的通信模块, 将PLC作为计算机的子站, 采用RS-485总线结构。计算机与PLC之间232/485转换器选用FX-485PC-IF通讯适配器, 可用1∶N方式来发送和接收数据, 通讯电缆选用三菱专用型号FX-232-CAD0。
2.2 加药子系统下位控制部分
(1) PLC设备选型及说明。三菱公司FX2N系列PLC属整体式结构, 体积小, 性能优越, 比较适合于中小型污水处理控制系统。本控制系统主机选用FX2N-64MR, 模拟量输入输出模块分别选用FX2N-2AD和FX2N-2DA模块, 此类模块能够转换两路模、数信号, 分辨率高达12位, 模拟值范围为DC±10 V或4～20 m A、-20～20 m A。
(2) 电气部分。中和池的作用是通过加碱、加酸来调整p H值接近中性, 池内设机械搅拌系统, 有效容积5 m3。中和池处所需的设备有搅拌机1台, 加药计量泵4台 (备用2台) , p H计1套。
搅拌机选型:根据经验, 搅拌机叶轮端部的线速度V常用范围是0.5～3 m/s, 此处选用2.5 m/s, 叶轮半径R为0.3 m, 根据搅拌机叶轮的转速要求选用JBJ-1.5型搅拌机, n=86 r/min。
加药计量泵选型:选用 (SEKO) MPG型电磁计量泵, 其最高吐出量Q=63 L/h, 外部模拟信号输入为DC 4～20 m A。
p H计选型:选用PC-350p H计, 测试范围0.00～14.00pH, 精度0.01pH, 信号输出为隔离式DC 4～20 m A, 电压输出DC±12 V。
3 系统软件设计
3.1 加药子系统监控系统设计
整个系统的上位监控部分可由计算机来完成。利用国产组态王Kingview软件开发加药监控子系统, 监控工作人员可通过子系统实时监控系统的运行状况, 并可设定或修改系统的运行参数[3]。系统可自动进行报警和事件处理, 当报警发生时, 如p H值超高、超低时, 系统将快速检测并通过画面状态变化提示, 同时发出声音报警提醒监控人员注意。
3.2 下位机控制系统
本项目使用PID功能指令来实现p H值的PID控制。现在很多中小型PLC都提供PID控制用的功能指令, 如FX2N系列PLC的PID指令实际上是用PID控制的子程序, 与A/D、D/A模块一起使用, 可以得到类似于使用PID过程控制模块的效果。PID指令的编号为FNC88, 如图3所示源操作数[S1]、[S2]、[S3]和目标操作数[D]均为数据寄存器D, 16位指令。
[S1]和[S2]分别用来存放给定值SV和当前测量到的反馈值PV, [S3]～[S3]+6用来存放控制参数的值, 运算结果MV存放在[D]中。源操作数[S3]占用从[S3]开始的25个数据寄存器, 用来设定PID控制参数。PID指令用来调用PID运算程序, 在PID运算开始之前, 应使用MOV指令将参数设定值预先写入对应的数据寄存器中。p H值模拟量信号通过p H计量仪送入FX2N-4AD模块, 经A/D转换后读入PLC主机的数据寄存器, 然后转换成实际数据存入PLC的数据寄存器中。
4 P ID控制效果
我们通过工业现场实验法对污水处理系统p H值控制效果进行实际测量。其实验方法是将中和池的p H计量仪接入PLC控制系统, 采用PID控制法来控制计量泵的加药量。通过对中和池液体的p H值进行采样测量, 比对原污水处理系统的原始记录数据。设每次测量的时间间隔为2 min, 对比PID控制投入前和PID控制投入后的变化, 其p H值的对比数据如表1所示。
从以上数据可以得出结论, 采用PID控制后, 大大提高了对p H值的控制精度和控制效果, 缩短了加药周期, 对保证污水出水水质、降低污水处理加药费用有很好的效果。
参考文献
[1]王淑红.PLC在发电厂锅炉给水自动加药系统中的应用[J].西南给排水, 2009 (5) :40～43
[2]金海峰.废水处理中pH值的在线监控系统[J].西安理工大学学报, 2004 (2) :194～198
高压锅炉锅水pH值调整方案的优化 篇10
本钢集团北营公司发电厂现有中、高压蒸汽锅炉16台, 全部采用锅炉外除盐与锅内加药相结合的水处理方式, 锅水选用磷酸三钠处理, 采用连续加药方式。其中生产三区的4台130t高压蒸汽锅炉在运行过程中发现锅水的p H值时常有下降到标准值以下的现象, 并且运用原有加药调整方案无法使其有效回升到标准值范围内。于是决定对原有的加药调整方案进行优化。
二、锅水p H值过低会产生的不利影响
1增强水对锅炉钢材的腐蚀。在正常运行条件下, 锅炉内金属表面上常覆盖一层Fe3O4膜。这是金属表面在高温锅炉水中形成的, 这种膜是致密的, 具有良好的保护性能, 使锅炉不易遭受腐蚀。但是, 当锅水的p H值小于8时, 此保护膜会被溶解而遭受破坏, 使锅炉内金属表面失去保护而易遭受腐蚀。
2易形成二次水垢。当锅水的p H值较低时, Mg2+易与PO43-反应生成磷酸镁, 磷酸镁Mg3 (PO4) 2易粘在受热面上形成二次水垢。
3加入锅炉内的磷酸三钠药剂的阻垢防垢作用不能正常发挥。
三、对问题进行分析
第三生产作业区高压蒸汽锅炉运行参数为:额定蒸发量130t/h;额定蒸汽压力9.8MPa;额定蒸汽温度510℃;汽包工作压力11.27MPa。锅炉补给水采用二级除盐水。原有锅水p H值调整方案为, 向锅炉补给水中加入液氨, 使其p H值达到9~9.5之间, 向锅炉水中加入磷酸三钠药剂, 调整锅水的p H值在9~10.5之间, PO43-含量在2mg/L~10mg/L之间。但是, 锅炉在运行一段时间后发现, 在补给水中加入液氨及锅水中加入磷酸三钠药剂量没变的情况下, 锅水的p H值会偶尔直线下降到8以下。此时排查了整个水处理系统各段水质情况, 发现混合离子交换器出水、除盐水、锅炉给水的p H均正常, 唯有锅水的p H值偏低, 而且蒸汽的p H值与锅炉补给水的p H值基本相当。据此判断问题出在锅水中, 一定是锅水中产生了酸性物消耗了锅水的碱度, 使锅水p H大幅降低。进一步推断出可能性原因有以下几种:
1该企业生产水源采用的是河水, 而河水中有机物含量高。
2其水处理除盐系统采用的是反渗透加混床的运行方式, 整套系统对有机物的去除能力不强, 漏过的有机物会随给水进入锅炉中。
3在对锅炉补给水和锅水中的氯离子和二氧化硅含量测定结果进行比对时发现, 锅水中氯离子的浓缩倍数比二氧化硅的浓缩倍数大很多倍, 这说明在补给水中有未被检出的氯成份存在, 它很可能以含氯有机物的形式存在于补给水中, 因而无法用常规方法检测出来。
四、优化方案的制定
起初采用了加大磷酸三钠加入量的方法, 使锅水PO43-含量达到8mg/L~11mg/L之间。这样虽然小幅提升了锅水的p H值, 但是提升速度缓慢, 提升幅度不够。考虑到锅水中PO43-含量过高会产生许多不良后果, 而且磷酸三钠调节p H值的能力有限, 所以不宜继续提高其加入量。在这种情况下, 应该考虑加入一种辅助药剂来帮助提高锅水的p H值。经过筛选我们决定采用40%的氢氧化钠溶液。经过反复的现场调整试验并不断完善, 最终形成如下锅水p H值调整方案:
1当加药罐 (容积为2m3) 内剩余的药液用尽后, 向加药罐内注入除盐水至8/10处, 然后向加药罐内加入25kg磷酸三钠和10L液碱 (40%氢氧化钠溶液) , 开动搅拌泵搅拌至磷酸三钠全部溶解为止, 关闭搅拌泵开启加药泵连续向锅炉水中加药, 调整加药泵流量, 使锅水的p H值在9~10.5之间, PO43-含量在2mg/L~10mg/L之间, 电导率≤150µS/cm, Si O2含量≤2mg/L。并使锅水p H值 (25℃时) 和PO43-测定值的交点落在图1实线图块中。中途若有p H值降到9以下的情况时, 再向加药罐内补加液碱, 每次加1000m L~2000m L直到锅水的p H值回升至9以上为止。同时, 密切关注蒸汽指标变化情况。务必保证蒸汽指标合格, 若蒸汽指标偏高, 则采用加大锅炉排污量和调低加药泵流量等措施使其降到合格范围内。
2适当提高锅炉补给水中液氨的加入量, 调整补给水的p H值在标准值9~9.5的上线范围内, 即p H值保持在9.5左右。
3在保证除氧效果的前提下, 尽量减少锅炉补给水中除氧剂二甲基酮肟的加入量, 因为过量的二甲基酮肟进入锅炉中会分解产生酸性物。
结语
完善的优化方案实施后, 锅水的p H值等各项指标完全恢复正常。表1是锅水指标的日常运行监控数据
优化方案从2012年5月份在本钢北营发电厂生产三区实施以来, 锅水的p H值再未出现过大幅降低现象, 偶尔有略低于9的情况, 经补加液碱 (40%的氢氧化钠溶液) 调整后很快回升到9以上。R值 (Na/PO4摩尔比) 完全控制在2.2~2.8范围内, 锅水各项指标完全达标, 蒸汽品质优良。保证了发电主体设备安全、稳定、高效运行。
摘要：火力发电厂蒸汽锅炉在运行过程中, 因其内部水汽环境的特殊性, 使锅炉容易遭受腐蚀与结垢的威胁。而调整好锅水的p H值, 对防止锅炉的腐蚀和结垢起到至关重要的作用。适时对原有调整方案进行优化, 使锅水的p H值始终保持在标准值范围内, 确保热力设备安全、稳定、高效运行, 是生产实际中必须解决的问题。本文通过实际案例, 对锅水p H值调整方案的优化进行了详细论述。
关键词：锅水,p H值,调整,优化
参考文献
[1]孙惠雯.锅炉锅水总碱度和p H值的同时控制[J].内蒙古质量技术监督, 2003.
[2]许兴炜.锅内加药进行锅水处理[J].中国特种设备安全, 2008.