PH计说明介绍级使用维修

PH计说明介绍及使用维修

PH仪表用途、特征

1.1仪表的用途

PH工业在线分析检测仪器，它可以自动连续检测工业流程中水溶液的酸碱度（即pH值），并可与调节器、集散控制系统直接配合，实现被测参数的自动控制。在石油化工、有机和无机化学、制药、冶金、染料、制革、电站及环保污水处理等领域具有广泛的用途。

1.2仪表的主要特点

仪表检测器与高阻转换器联为一体，不受传输电缆影响，抗干扰性能强。

仪表现场安装、配线简单，不需专用电缆，输送到控制室的电缆长度可达1000米。

仪表带有液晶数字显示，标定简单。

可二线制结构，可用于与防爆等级相应的各种场合。

2.仪表的技术参数

2.1仪表的电气技术参数

显示精度：0.01 pH

输出信号：4~20mA

温度补偿范围：0~95℃

输入阻抗：≥1012Ω

引线电缆长度：≤1000米

仪表功耗：≤0.5W

仪表量程：0~14 pH（可根据用户要求设定）

2.2仪表工作条件：

供电电压：24VDC±10%(防爆场合配安全栅)

    ：220VAC±10%（非防爆场合）

样品温度：-30℃~130℃（依电极而定）

样品压力：0~0.6Mpa

测量深度（沉入式）：0.3~3米（也可根据工况而定）

测量范围：0~14 pH

防爆等级：iaIIbT5

环境温度：0~45℃

环境湿度：≤90%

仪表安装现场不应有强电磁干扰和超过±0.1mm振幅、25HZ频率的剧烈振动。

仪表安装现场不应有强蚀腐性气体。

2.3仪表测量参数

测量精度：0.1pH

稳定性：≤0.2pH/24h

响应时间：≤6S

3.仪表概述

3.1 pH的定义

  在一定的温度下，任何酸、碱、盐的水溶液都可以用氢离子浓度来表示其溶液的酸碱度。由于水溶液本身的电离作用，溶液中的氢离子浓度与氢氧根离子浓度的乘积是一个常数（1×10-14）。一般氢离子浓度的绝对值很小，常用pH值来表示氢离子的浓度，其值为pH = -lg.[ H +]。

3.2仪表的测量原理

  工业pH计是根据电化学原理工作的。当电极浸入被测溶液就会产生电动势（E），其电动势和pH值之间符合Nernst方程确定的定量关系：

  E = -2.3026RT/F·pH  （式中：R为气态常数，T为绝对温度，F为法拉第常数）

  由Nernst方程可知：当被测溶液pH值发生变化时，由电极产生的对应毫伏信号，再经高阻放大器放大后，转换成4~20mA直流信号，供给显示器、记录仪、调节器等.

3.3仪表的整体组成

    工业pH计是由检测器和转换器两部分组成，检测器材质为不锈钢铸件，也可根据用户要求选用塑料、聚氯乙烯、碳钢或衬防腐涂料等材质，安装方式分为流通、沉入、可伸缩等多种方式选择。

3.4电极系统

工业pH计测量电极选用复合玻璃电极，电极头部是由特殊敏感玻璃膜做成的极薄的球泡，它结构简单，内阻高，反应灵敏，广泛用于pH=0~14之间的测量。

复合电极是一种把测量电极和参比电极合二为一的电极，安装使用方便。 工业pH计所使用的系列电极具有温度范围宽，测量精度高，使用寿命长等特点。对一些特殊的物质(如非水介质、废水、乳化液、油漆、蛋白质、氢氟酸、悬浮液等)及高温消毒场合也能达到较好测量效果。

4.仪表的安装

4.1开箱检验

开箱时要轻拿、轻放，不要敲击与摔打。开箱后请按装箱单检查装箱物件。箱内的电极系精密玻璃制品，价格昂贵，取出后应检查此电极是否有破损，检查完后应妥善保存，不要碰撞和剧烈振动。在仪器正式安装前不要把电极前端的塑料保护套取下，更不能将保护套内的保护液倒掉。

4.2压力流通式pH计的安装

（见图1）

图1 压力流通式pH计

图2  压力流通式pH计电极的安装

压力流通式pH计为检测器和转换器一体化结构，采用支架方式安装。取样罐与工艺管线的连接可以有两种形式：

① 采用ZG1/2″管螺纹直接连接。

②采用法兰连接，法兰号15-6GB9119.6-88。

  两种安装方式均为转换器正面的右侧进料，左侧出料（检测器箭头所示），下侧为排污口。当必须由下部排污口进样时，液体流速必须在0.1~1L/min内。             

4.3压力流通式pH计电极的安装

(见图2)

①逆时针拧下pH计检测器上部的外罩。

②将电极放入电极座旋紧（注意用力大小，不要把电极拧碎）。

③拧紧电极连线。

④上紧外罩。

4.4沉入式pH计的安装

（见图3）

①pH转换器可与检测器安装在同一支架上，也可以安装在检测器附近，采用“U”型螺杆和支架板固定，检测器安装支架为Φ35~60，转换器安装支架为Φ25~42。

② 采用法兰连接，法兰尺寸由用户提供。

图3沉入式pH计            图4 沉入式pH计电极的安装

4.5沉入式pH计电极的安装

（见图4）

① 逆时针旋开沉入管下部旋紧盖，将电极座取出。

② 逆时针旋开沉入管上部的电极电缆压帽，将电极线从沉入管中穿出。

③将电极顺时针旋入电极座（注意用力大小，旋紧即可）。

④将电极引线螺帽与电极连接好。

⑤ 用管钳顺时针拧紧旋紧盖（一定要保证沉入管的密封良好，不能让测量介质进入沉入管，否则测量介质将有可能腐蚀电极及电极引线，造成电极的损坏.）。

4.6粘性溶液中pH计的安装

（见图5）

对于粘性溶液中的pH测量，针对溶液粘度较大的特点，除了选择与溶液不浸润的电极外，护套也采用类似的材质或相应的设计。同时安装方式也必须根据使用场合作相应调整。以下是较为典型的方式：

4.7可伸缩式pH计的安装

（见图6）

①转换器的安装同沉入式pH计

②T型三通通过法兰与工艺管线连接，

③伸缩式检测器通过锥管螺纹与球阀连接；

④球阀螺纹与T型螺纹相配。

4.8特殊场合下的pH计的安装

（见图7）

特殊场合是指所测量溶液属高温、高压、含S+2、CL-1等的情况，这种溶液的测量除必须选用专用电极外，还需设计专门的取样方式。

4.9仪表配线

① pH计供电电压为24VDC(防爆场合配华球(中国)生产的隔离式安全栅，非防爆场合配单独隔离电源)。配线连接见（图8 后座接线图）

② pH计供电电压为220VAC时，配线连接（见图9 后底座接线图）

（注：电流输出与供电电源请勿接反，否则会导致仪表烧毁。）

图9后底座接线图

③ 供电电源绝不允许接地，在接完电源线后应用万用表测量正端与负端对地应绝缘，否则会造成无法测量甚至损坏电极。

5.仪表使用方法和注意事项

5.1开机前准备

安装完毕，运行前应进行如下的准备:

①电极的检查：经过运输要检查电极外观是否完好。

②电源的检查：按接线图连线，确认无误后才可接通电源。

③接地检查：pH计要求测量电极输入端对地绝缘电阻大于1012Ω，参比电极输入端对地电阻应大于10M。检查方法：将电极从电极引线螺帽上拧下，用万用表直接测量电极参比导线（通常是屏蔽层，绝不允许使用万用表直接测量电极，否则造成电极损坏!）对地电阻，如不满足要求，再从仪表上断开6#、8#（端子接线如图10）电极电缆，直接测6#端对地电阻，如正常则电极线绝缘电阻降低（更换新的），如不正常则仪表本身有问题。

④参比电流的检查：在仪表通电后接上电极，用标准溶液标定完毕后再将电极置于被测介质中，断开6#端子将万用表电流档（最小档）串入，测量电流正常时应小于0.1μA，如不正常将会损坏电极，应检查接线。

5.2仪表的开机

  在仪表进行完上述检查后就可连续运行。

5.3仪表的关机

  在仪表停止使用时应保护好电极，尽量保存在3mol/L的kcl溶液 或pH=4 的标准缓冲溶液中，如长期停用应将电极取出，装上盛有保护液的塑料保护套，妥善保存。电极引线螺帽应保持干净，防止被测量溶液浸泡，损坏电极。

5.4仪表的标定

打开转换器的前盖，在检查仪器接线正确后才可进行标定，接线与标定电位器如（图10 表芯接线图）

方法如下：从表1中查出缓冲溶液在此温度下的pH值，调整电位器使仪表指示该数值。以20℃时缓冲溶液的pH值为例，先用蒸馏水将电极冲洗干净并用滤纸吸干后放入盛有Ph=6.88缓冲溶液的烧杯中，调节pH计的“零点”调节器，使仪器显示6.88pH，将电极取出放入盛有pH4.00缓冲溶液的烧杯中，调节pH计的“斜率”调节器，使仪器显示4.00 pH ，再将电极取出放入盛有pH 9.23缓冲溶液的烧杯中观察仪器显示值是否为9.23±0.1pH，如在范围内则标定完毕，否则重复上述再行标定。(注意：每更换一种缓冲溶液必须用蒸馏水把电极冲洗干净并用滤纸吸干，以免造成标定误差。)表1中采用中国计量科学研究院测定的数据：

表1  缓冲溶液的pH值与温度关系对照表

    对仪表进行上述标定后就可投入运行，新安装的pH计一般应进行标定，对正常运行的pH计也应定期标定（一般半个月或更长时间，按具体情况而定）。

6.仪表的维护及故障处理

6.1电极系统的故障检查

  pH测量系统不能正常运行，即不能标定或响应异常时，一般故障都出现在电极系统上，而转换器的故障较少，检查方法如下：

电极的外观检查：（取出电极并用清水冲洗干净，观察）

① 电极是否破损，破损则电极报废

②电极内部电解液是否混浊、变黄、是否有隔膜变黑的现象。

③拧下电极引线螺帽，看插头是否洁净，如果较脏用丙酮擦洗并风干。

电极零点及斜率的检查：（电极损坏或性能变差表现为零点漂移和斜率变化）

①电极零点的检查：将电极浸入6.88pH的标准缓冲溶液中，仪表如显示在6.88±0.5 pH 则电极零点正常，如偏离大于6.88±1.5 pH 则电极零点漂移，更换新的。

②电极斜率的检查：将电极浸入6.88pH的标准缓冲溶液中，调节“零点”电位器使仪表显示6.88，然后将电极洗净浸入9.18pH的标准缓冲溶液中，仪表稳定后如显示小于8.5 pH则电极斜率变小，调节范围电位器也调节不过来，就需对电极进行处理或更换新的。

电极的再生及处理方法：

  玻璃电极在高温下易加速老化，而且是不可逆的，其他原因也可能造成电极性能的下降。当电极的性能有所下降就需再生，常见故障及处理方法如下：

⑴斜率太小：

①玻璃膜或隔膜污染，用胃蛋白酶/HCL再生液浸泡后冲洗。

②电极引线螺帽污染，用丙酮擦洗，吹干。

③玻璃膜老化：用稀HF活化1分钟后清洗。

④内部短路，无法修复。

⑵响应迟钝：

①玻璃膜污染，用胃蛋白酶/HCL再生液浸泡后冲洗。

②玻璃膜老化：用稀HF活化1分钟后清洗。

⑶零点飘移：

①参比电极电解液被污染，换电极。

②隔膜污染，用胃蛋白酶/HCL再生液浸泡后冲洗。

③导出系统AgCl脱落，无法再生。

注意：各种再生方法用过后仍无效，则电极报废。

电极引线的检查：

电极线绝缘层破损或被溶液腐蚀，可能造成接地电阻过小或电极短路，从而使显示跳动甚至无法标定、测量。检查方法如下：断开电极后用万用表电阻档直接测量电极线两端，应大于1010Ω，也可参照5.1中的③

6.2转换器的检查与维护

转换器的安装现场不应有强电磁干扰和剧烈振动，也不应有强腐蚀性气体。转换器内部应保持干燥，如发现显示屏出现多个小数点，则说明转换器内部潮湿应将转换器取下进行干燥。

转换器的检查

① 接线：打开转换器后盖，断开6#、8#端子间的电缆线，接直流毫伏信号发生器的输出（8#接+，6#接-）。

② 定位检查：直流毫伏信号发生器输出零毫伏信号，仪表应显示7.00±0.1pH，调节定位电位器使仪表显示7.00±0.1pH，如调节不过来则转换器有问题。

③ 范围检查：直流毫伏信号发生器输出-407.12 mV毫伏信号，仪表应显示14.00±0.1pH，调节范围电位器使仪表显示14.00±0.1pH，如调节不过来则转换器有问题（必须是定位检查正常的情况下）。

④ 线性检查：直流毫伏信号发生器依次输出从-407.12 mV至407.12 mV（具体见表2），仪表应显示其对应的pH值，如差值大于±0.1 pH则仪表线性差。

⑤ 输出电流的检查：直流毫伏信号发生器输出零毫伏信号，仪表应显示7.00 ±0.1pH，输出电流12.00±0.15mA为正常(仪表量程为 0-14pH)。

转换器电路出现一般故障可按后述“一般故障及处理方法”维护，对于无法解决的问题可送往生产厂更换或修理。

6.3检测器的检查与维护

①流通式取样罐应注意保持适量的样品流速，以免带来较大的滞后。

② 沉入式应保证连接处密封，否则腐蚀电极线及污染电极引线螺帽，甚至损坏电极。

6.4一般故障及处理方法

(见表3)

7.1仪器的保存

  仪器在安装前必须保存在库房内，环境温度0~45℃，相对湿度不大于85%，周围不含腐蚀性气体。

7.2仪器的运输

  仪器在运输时应妥善包装，在包装箱上应写上“小心轻放”、“不许翻转”等字和“向上”的标记。