一种船用在线水质监测装置的制作方法

本实用新型属于水质监测技术领域，尤其涉及一种适用于船上日常生活用水在线水质监测的装置及方法。

背景技术：

目前国内外的水质监测形式主要有实验室分析法、自动监测站监测和移动监测三种形式。实验室分析法是通过人工定时定点瞬时取样，然后将样品带回实验室进行仪器分析，其特点是分析精度高，但监测周期长，劳动强度大，难以保证所测数据的准确性和时效性。自动监测站是在监测对象附近安装监测装置，从监测点通过水质取样泵取出水样注入流通池，采用流通池式检测探头，通过在线水质分析仪器进行水质自动监测，由于监测站位置固定，为点对点监测形式，成本高，且抽取的水样经流通池的出口就地排放。移动监测是采用便携水质实验室和现场水质多参数分析仪方式。便携水质实验室是人工就地取水样进行仪器分析，现场水质多参数分析仪是人为将浸入式检测探头，投入流动的水质监测现场进行在线检测，移动监测通常用于周期性水质安全巡检。

随着我国远洋运输业、远洋航天测控事业的发展，远洋船舶船员日常生活用水安全显得尤为重要，目前现役船舶的生活用水的水质监督，通常是船舶靠岸后，采用实验室检测方式。由于远洋船舶机舱环境条件限制，空间相对狭小、储存淡水的储水舱密闭、监测设备需具备颠簸、摇晃、耐高温、高防护等级、小体积、维护便捷等特点。因此，现有的在线水质监测方法不能满足对船舶储水舱内的日常生活用水水质监测要求。

又由于船舶储存淡水的储水舱密闭，水舱里的水不流动，直接向储水舱内设置侵入式水质检测传感器，刚开始检测时，检测的数据还比较准确，但是随着时间的推移，由于传感器周围的氯离子不断消耗掉，其它位置的淡水又不流向传感器，水质检测传感器始终检测的是水质检测传感器附近位置已发生过反应的“旧水”，而这部分“旧水”已经不能代表储水舱的水质状况，因此这样的检测结果将不再准确。并且，随着储水舱储存水量的增加或减少，储水舱内水位增高或降低，储水舱内压力也有所变化，这都直接影响了水质检测传感器能否正常工作。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种对密闭储水舱中非流动水进行准确在线水质监测的船用在线水质监测装置，以克服现有技术存在的不足。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种船用在线水质监测装置，固定在储水舱中，其特征在于：包括管道、设置在管道内的水质检测传感器、以及水泵；所述管道具有浸入所述储水舱的水中的进水口以及远离所述进水口的排水口，所述水泵将所述储水舱中的水从所述进入口流入所述管道并最终从所述排水口排出。

采用上述技术方案，由于水质检测传感器设置在管道中，且管道具有浸入水中的进水口和远离进水口的排水口，这样监测时，被水质检测传感器反应过的“旧水”从远离进水口的位置排出，而从进水口抽进管道的水则是会始终是被未被反应过的当时检测时刻的“新水”，从而使得水质检测传感器始终检测的是当时检测时刻的水，能够反应当时检测时刻的储水舱中水质。又由于水质检测传感器检测时，管道内必然始终充满水，因此管道内的水是以一定的流速流动的，管道内的压力不会随储水舱压力的变化而变化，即水质检测传感器工作时，传感器接触的水是恒流恒压的，管道内的压力是始终一致的，从而保证能够保证水质检测传感器正常工作，进而能够保证检测准确。

在本实用新型的优选实施方式中，所述管道由流通管和与所述流通管连通的引水管构成，所述水质检测传感器和水泵均设置在所述流通管中，所述排水口位于所述流通管上，所述进水口位于所述引水管的自由端。

所述管道竖直地插入所述储水舱的水中，所述进水口接近于所述储水舱的舱底。这样的结构，使得抽至管道内的水始终是从舱底抽取，储水舱内水位高低对水质检测传感器的工作影响降至最小，使得检测盲区达到最小。

为有利于本实用新型装置适用于不同舱深的储水舱，能够根据舱深调节整体长度，所述引水管为可调节长度的伸缩管。在具体实施方式中，所述引水管由软性材料的内管和套设在内管外的刚性材料的多节伸缩护管构成，所述内管和多节伸缩护管均连接所述流通管且所述内管与所述流通管水密连通。内管实现了将进水口的水引流给流通管，而护管则可以将内管固定，避免内管漂浮在水面上或者在水中运动，进而确保排水位置远离进水位置。

在本实用新型的具体实施方式中，所述管道通过法兰组件固定在所述储水舱的舱面上。

在本实用新型的具体实施方式中，所述流通管由上段、中段以及下段通过密封箍件连接而成，所述排水口位于所述上段的管壁顶部，所述中段内部设置有固定架，所述水质检测传感器固定在所述固定架上；所述下段底部具有进水接头，所述内管连接在所述进水接头上，所述下段内部安装所述水泵。

在本实用新型的具体实施方式中，还包括设置法兰组件外的电子变送组件，所述电子变送组件与所述水泵及所述水质检测传感器均电连接。所述电子变送组件具有接线端子排。

在本实用新型的进一步改进中，所述管道内部还固定有液位开关。通过设置液位开关能够提供低水位报警信号。另外，所述电子变送组件中还具有断水保护器，这样在储水舱的水位低于某一位置时，该断水保护器能够切断本实用新型装置的电源，有利于保护水质检测传感器并防止水泵抽真空损坏。

在本实用新型的具体实施方式中，所述法兰组件包括法兰面板、法兰座板、夹在所述法兰面板与所述法兰座板之间的密封垫圈、以及位于所述法兰面板上的第一填料函，所述法兰座板焊接在所述储水舱的舱面上，所述电子变送组件固定在所述法兰面板上。

在本实用新型的具体实施方式中，所述电子变送组件包括固定在所述法兰面板上的安装底板、固定在所述安装底板上的所述接线端子排和所述断水保护器以及固定在所述法兰面板上且罩住所述接线端子排和所述断水保护器的罩壳；所述罩壳上具有第二填料函。

采用上述技术方案，本实用新型能够对密闭储水舱中的非流动水进行在线水质监测，具有准确监测到检测时刻的水质的优点，能够实时反映水质状况，并且这种监测装置及方法不受待检测介质的流动状态和舱内压力变化影响以及能够根据水位情况实现自动断水保护功能。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式本实用新型进行详细说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为法兰组件的结构示意图；

图3为电子变送组件的结构示意图；

图4为流通管的结构示意图；

图5为引水管的结构示意图；

图6为本实用新型的电气示意图。

具体实施方式

如图1至图5所示，本实用新型的船用在线水质监测装置，固定安装在储存淡水的储水舱100的舱面9上，竖直地插入舱内的水101中，其包括电子变送组件1、法兰组件2、流通管3、引水管4、水质检测传感器5、水泵6等。流通管3和引水管4构成了本实用新型的管道。水泵6安装在管道内。

具体如图2所示，法兰组件2包括法兰面板2-1、法兰座板2-2、密封垫圈2-3以及第一填料函2-4。

法兰面板2-1和法兰座板2-2选用船用A型盲板法兰，材料为316不锈钢，公称压力0.6MPa,DN125(即通径125mm，下同)加工而成。密封垫圈2-3材料为非石棉垫片，型号为A型，公称压力1.0MPa,DN125标准件加工而成。第一填料函2-4的材料为316不锈钢，规格为TJ M16×1。第一填料函2-4实现了将流通管3中的导线水密引入到电子变送组件1中。

法兰座板2-2焊接在储水舱100的舱面9上，法兰面板2-1位于法兰座板2-2的上方，密封垫圈2-3夹在法兰面板2-1和法兰座板2-2之间，法兰面板2-1经10个M14螺栓水密固定在已焊接在舱面9上的法兰座板2-2上。

具体如图3所示，电子变送组件包括第二填料函1-1、罩壳1-2、接线端子排1-3、安装底板1-5。第二填料函1-1的材料为316不锈钢，规格为TJ M27×1.5；罩壳1-2的材料为316不锈钢；接线端子排1-3的规格为MT1,5/NS15DIN，安装底板1-5的材料也为316不锈钢。

罩壳1-2和安装底板1-5固定在法兰面板2-1的正面，接线端子排1-3固定在安装底板1-5并被罩壳1-2罩住，第二填料函1-1则固定在罩壳1-2上。外界通过接线端子排1-3接入电源DC24V，为船用在线水质监测装置供电，接线端子排1-3输出的监检测信号为4mA～20mA模拟量信号或标准RS485总线，采用Modbus/RTU通讯协议。采用这种对外接口，有利于连接集成传感器的外部设备安装位置不受电缆长度的限制。第二填料函1-1实现了将电子变送组件内的导线水密引出。

具体如图4所示，流通管3采用DN100 316不锈无缝钢管，包括上段3-1、中段3-2、下段3-3，三段通过密封箍件3-4连接而成。上段3-1固定在法兰安装面板2-1反面，管壁顶部有直径10mm的排水口11。中段3-2内管壁安装2个固定架3-2-1，用于固定水质检测传感器5。下段3-3外端底部水密连接进水接头3-3-1，进水接头3-3-1为管状锥形接口，采用DN40316不锈钢，并具有延伸至下段3-3内部的内部接头3-3-2。下段3-3内部安装有水泵6和液位开关7。在本实施例中，液位开关7选用光电液位开关，用于检测储水舱的水位。液位开关7固定在下段3-3中的内部接头3-3-2侧壁上，内部接头3-3-2上端与水泵6水密连接。通过设置液位开关7，能够提供低水位报警信号。水泵6采用微型可调恒流水泵，有利于在流通管内产生恒定流量的循环水环境，有利于整个储水舱的水质监测。

再如图3所示，在安装底板1-5上还固定有断水保护器1-4，该断水保护器1-4也被罩壳1-2罩住。在储水舱的水位低于某一位置时，该断水保护器1-4切断本实用新型装置的电源，使得水质检测传感器5和水泵6停止工作，有利于保护水质检测传感器5并防止水泵6抽真空损坏。

水质检测传感器5由余氯电极传感器(ESA-Chlori)5-1和PH传感器5-2(ESA-pH)组成。ESA-Chlori余氯传感器、ESA-pH PH传感器皆为数字量电导电极传感器，通讯方式RS485(Modbus RTU)。

具体如图5所示，引水管4包括内管4-1、护管4-2。内管4-1为软质材料，本实施例中，采用Φ12PVC耐腐蚀塑料软管，也可以采用其它软管，只要达到食品级并耐腐蚀即可。内管4-1插接在流通管3的进水接头3-3-1上，护管4-2则与连通管3的下段3-3外端底部连接，并且套在内管4-1外部。护管4-2为不锈钢无缝钢管，也可以为其它达到食品级的硬质材料制成，比如硬质塑料。护管4-2为可调节多节伸缩管，在本实施例中，共有三段，护管上段4-2-1为DN 40，护管中段4-2-2为DN 32，护管下段4-2-2为DN 20，三段护管分别通过2只定位钉4-3进行定位。内管4-1的自由端形成了本实用新型的管道的进水口12。这样的结构，内管4-1实现了将进水口的水引流给流通管3，而护管4-2则可以将内管4-1固定，避免内管4-1漂浮在水面上或者在水中运动，进而确保排水位置远离进水位置。而护管4-2设计成可调节的伸缩管，使得本实用新型装置能够适用于不同舱深的储水舱，能够根据舱深调节整体长度。

如图6所示，外部电源DC24V通过电缆经第二填料函1-1接入电子变送组件1内的接线端子排1-3，液位开关7电源输入线接入接线端子排1-3的电源端子。接线端子排1-3的电源端子经过液位开关7的开关触点为断水保护器1-4供电。接线端子排1-3的电源端子还经过断水保护器1-4的开关触点为水质检测传感器5和水泵6供电。水质检测传感器5的输出信号接入接线端子排1-3的输出端子，连接在输出端子上的电缆再穿过第二填料函1-1将输出信号引出电子变送组件1。

再如图1所示，在实用新型中，引水管4的自由端(即进水口12的位置)接近储水舱的舱底91，在本实施例，进水口12距离储水舱的舱底91设置100mm。这样，既保证了进水口远离排水口，又使得抽至管道内的水始终是从舱底抽取，储水舱内水位高低对水质检测传感器的工作影响降至最小，缩小检测盲区。

通过上述详细描述可以知晓，本实用新型装置的排水口是远离进水口的，这样在监测时，被水质检测传感器反应过的“旧水”只能从远离进水口的位置排出，而从进水口抽进管道的水则是会始终是被未被反应过的当时检测时刻的“新水”，从而使得水质检测传感器始终检测的是当时检测时刻的水，能够反应当时检测时刻的储水舱中水质。又由于水质检测传感器在监测时，管道内必然始终充满水，管道又是独立于储水舱的空间，因此管道内的水是以一定的流速流动，即水质检测传感器监测时，管道内的水是依据水质检测传感器对检测介质的流速要求进行恒流控制，管道内的压力不会随储水舱压力的变化而变化，即水质检测传感器工作时，传感器接触的水是恒流恒压的，管道内的压力是始终一致的，从而保证能够保证水质检测传感器正常工作，进而能够保证检测准确。

本实用新型能够对密闭储水舱中的非流动水进行在线水质监测，具有准确监测到检测时刻的水质的优点，实时反映水质状况，并且这种监测装置及方法不受舱内压力影响以及能够根据水位情况实现自动断水保护功能。

但是，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的各权利要求的保护范围。