一种电导率和氢电导率协同测量系统及方法与流程

本发明属于水质检测领域，涉及一种电导率和氢电导率协同测量系统及方法。

背景技术：

电导率、氢电导率都是电厂水(汽)监督的重要指标，通常电导率、氢电导率都用在线表分别测量，需要提供两路水样。

但在实际应用中氢电导率测量使用离子交换柱去除阳离子，需要及时更换树脂，更换的树脂再生不完全或未冲洗干净，释放出痕量杂质离子会引起正误差；阳离子交换树脂会释放低分子聚合物杂质，使背景电导率增加，导致氢电导率测量不准确；测量装置体积庞大；树脂失效时更换树脂麻烦且耗时，导致测量不能连续进行。这些问题导致氢电导率测量结果不准确，且不能真正意义上实现连续测量。

用连续电再生阳离子交换器测量氢电导率，如果使用电流太大、能耗高不经济，如电流太小在某个流量或ph条件下连续电再生阳离子交换器可稳定运行，如水样流量增大或ph升高后，电流太小再生水产生的h⁺达不到要求，树脂失效与再生达不到平衡，连续电再生阳离子交换器无法稳定运行，会失效，最终导致氢电导率无法测量。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种电导率和氢电导率协同测量系统及方法，该系统及方法能够同时监测水样的电导率及氢电导率，实现电导率及氢电导率的协同测量。

为达到上述目的，本发明所述的电导率和氢电导率协同测量系统包括第一电导率表、第二电导率表、数据处理器、用于检测水样流量的流量传感器以及用于去除水样中阳离子的连续电再生阳离子交换器；流量传感器的出口与第一电导率表的进口连通，第一电导率表出口与连续电再生阳离子交换器的进口连通，连续电再生阳离子交换器的出口与第二电导率表的入口连通，第二电导率表的出口水样排放，流量传感器及第一电导率表的信号输出端与数据处理器的信号输入端相连接，数据处理器的信号输出端与连续电再生阳离子交换器的电流控制端相连接。

数据处理器根据流量传感器输出的水样流量及第一电导率表测量得到的水样电导率进行模拟运算，依据再生电流与水样电导率及水样流量的二次多项式关联关系计算电再生所需电流，以调节连续电再生阳离子交换器的再生电流，继而保证连续电再生阳离子交换器对水样中阳离子的去除效果。

连续电再生阳离子交换器的再生电流根据水样的流量及电导率实时变化，以保证连续电再生阳离子交换器对水样中阳离子的去除效果。

本发明所述的电导率和氢电导率协同测量方法包括以下步骤：

水样经流量传感器检测流量后进入到第一电导率表中进行导电率的检测，第一电导率表输出的水样进入到连续电再生阳离子交换器中去除水样中的阳离子，然后通过第二电导率表测量水样的氢电导率后进行排放，数据处理器根据流量传感器检测得到的水样流量及第一电导率表检测得到的水样电导率计算电再生所需电流，然后根据计算得到的电再生所需电流调整连续电再生阳离子交换器的再生电流，以保证连续电再生阳离子交换器对水样中阳离子的去除效果。

还包括：第一电导率表显示水样的电导率信息，第二电导率表显示水样的氢电导率信息。

所述连续电再生阳离子交换器使用阳离子交换树脂去除水样中的阳离子，然后通过电再生电流进行再生，以保证阳离子的去除效果。

再生电流与水样电导率及流量的二次多项式关联关系为：

i＝k1qκ+k2qκ²

其中，κ为水样的电导率值，i为连续电再生阳离子交换器的再生电流，q为水样的流量，k1及k2均为常数。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的电导率和氢电导率协同测量系统及方法在具体操作时，水样通过流量传感器检测流量，再进入第一电导率表中测量电导率，然后进入连续电再生阳离子交换器中去除水样中的阳离子，最后通过第二电导率表测量水样的氢电导率后进行排放，通过一路水样同时实现电导率及氢电导率的协同测量，结构简单，操作方便，实用性极强。另外，数据处理器根据流量传感器测量得到的水样流量及第一电导率表测量得到的水样电导率根据再生电流与水样电导率及水样流量的二次多项式关联关系计算电再生所需电流，以调节连续电再生阳离子交换器的再生电流，继而保证连续电再生阳离子交换器对水样中阳离子的去除效果，确保检测水样氢电导率的准确性。

进一步，与传统测量氢电导率使用离子交换树脂柱不同，本发明使用连续电再生阳离子交换器去除水样中的阳离子，并通过再生电流实时电解水产生h⁺再生其中的阳离子交换树脂，以保证阳离子的处理效果，同时无需再更换树脂，树脂对氢电导率测量的各种干扰也得以消除。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

其中，1为流量传感器、2为第一电导率表、3为连续电再生阳离子交换器、4为第二电导率表、5为数据处理器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，本发明所述的电导率和氢电导率协同测量系统包括第一电导率表2、第二电导率表4、数据处理器5、用于检测水样流量的流量传感器1以及用于去除水样中阳离子的连续电再生阳离子交换器3；流量传感器1的出口与第一电导率表2的进口连通，第一电导率表2出口与连续电再生阳离子交换器3的进口连通，连续电再生阳离子交换器3的出口与第二电导率表4的入口连通，第二电导率表4的出口水样排放，流量传感器1及第一电导率表2的信号输出端与数据处理器5的信号输入端相连接，数据处理器5的信号输出端与连续电再生阳离子交换器3的电流控制端相连接。

数据处理器5根据流量传感器1输出的水样流量及第一电导率表2测量得到的水样电导率根据再生电流与水样电导率及水样流量的二次多项式关联关系计算电再生所需电流，以调节连续电再生阳离子交换器3的再生电流，继而保证连续电再生阳离子交换器3对水样中阳离子的去除效果，其中，连续电再生阳离子交换器3的再生电流根据水样的流量及电导率实时变化，以保证连续电再生阳离子交换器3对水样中阳离子的去除效果。

本发明所述的电导率和氢电导率协同测量方法包括以下步骤：

水样经流量传感器1检测流量后进入到第一电导率表2中进行电导率的检测，第一电导率表2输出的水样进入到连续电再生阳离子交换器3中去除水样中的阳离子，然后通过第二电导率表4测量水样的氢电导率后进行排放，数据处理器5根据流量传感器1检测得到的水样流量及第一电导率表2检测得到的水样电导率计算电再生所需电流，然后根据计算得到的电再生所需电流调整连续电再生阳离子交换器3的再生电流，以保证连续电再生阳离子交换器3对水样中阳离子的去除效果，同时第一电导率表2显示水样的电导率信息，第二电导率表4显示水样的氢电导率信息。

再生电流与水样电导率及流量的二次多项式关联关系为：

i＝k1qκ+k2qκ²

其中，κ为水样的电导率值，i为连续电再生阳离子交换器3的再生电流，q为水样的流量，k1及k2均为常数。

本发明通过测量一路水样，即可完成原来两路水样分别测量水的电导率及氢电导率的功能，同时通过电导率信号和水流量调节连续电再生阳离子交换器3的再生电流，以保证对水样中阳离子的去除效果，节能环保，性能稳定，操作方便。

本发明中电流条件不同时，通过连续电再生阳离子交换器3去除水样中的阳离子的效果是不同的，其中，装填的阳离子交换树脂，用恒定电流电解水产生h⁺实时再生。电厂水汽中nh4⁺含量最高，本发明以nh4⁺进行试验考察连续电再生阳离子交换器3在不同电流条件下对阳离子的去除率，具体试验数据见表1。

表1

可见当水样铵根浓度20000μg/l时，只有电流达到i1时，水中铵根去除率才能达到100％(水中铵根浓度小于1μg/l氢电导率才能准确测量)，氢电导率才能准确测量，在其他几个电流条件下水中铵根去除率达不到要求。在联合循环电站及核电站启机时水样铵根浓度大于20000μg/l可能经常发生，所以此时要求电流较大；正常运行时铵根浓度又会小些，需要的电流就会小一些，如始终用大电流再生，能耗大且仪器易发热损坏，根据水质调节电流大小即可解决上述问题。

本发明中水样阳离子含量不同时，恒定电流调节下连续电再生阳离子交换器3对阳离子的去除效果是不同的。以不同nh4⁺含量的水样进行试验考察连续电再生阳离子交换器3对阳离子的去除率，具体试验数据见表2。

表2

进一步说明，水样铵根浓度变化，如用恒定电流再生连续电再生阳离子交换器3，铵根浓度越高，氨去除率越低，因此必须根据水质调节电流大小才可解决上述问题。

本发明中水样流量不同时，恒定电流调节下连续电再生阳离子交换器3对阳离子的去除效果是不同的。以10000μg/lnh4⁺含量的水样进行试验，考察连续电再生阳离子交换器3在不同流速条件下对阳离子的去除率，具体试验数据见表3。

表3

说明水样通过连续电再生阳离子交换器3的流量越大，对水中铵根的去除效果越差，在停启机时流量会发生急剧变化，因此必须根据流量调节电流大小解决上述问题。

本发明中连续电再生阳离子交换器3的再生电流是实时变化的，再生电流通过流量传感器1输出的流量信号和第一电导率表2输出的电导率信号计算得出，以保证各种条件下水中阳离子的去除效果及氢电导率的准确测量。本发明与常规氢电导柱出水阴离子测量结果的比较见表4。

表4

从表4可看出，电厂测氢电导率使用的常规阳离子交换柱由于装填了大量树脂，纯水经过交换柱后出水中含有少量的甲酸根、乙酸根和硫酸根，导致测量结果与实际测量值有一定的偏差；本发明所述的连续电再生阳离子交换器3中装填有极少量的阳离子交换树脂，根据水质及流量的变化调节电流再生其中的阳离子交换树脂，其出水与进水阴离子含量相同，阳离子在此过程全部转换为h⁺，出水中未测出溶出物。表明本发明的电再生阳离子交换器可有效去除水中阳离子，同时出水不会带入溶出物。

本发明为电导率和氢电导率协同测量系统，根据水质及流量的变化调节电流再生连续电再生阳离子交换器3中的树脂，测量结果见表5。

表5

本发明与常规检测方法相比，具有以下技术特点：

1)测量氢电导率使用连续电再生阳离子交换器3替换常规交换柱，提高了氢电导率测量的准确性，并在真正意义上实现氢电导率的连续测量，节能环保。

2)连续电再生阳离子交换器3可保证有效去除水中阳离子且无任何溶出物，测量流量范围宽。

3)通过测量一路水样，即可完成原来两路水样分别测量电导率及氢电导率的功能，节能环保，性能稳定，操作方便。

4)连续电再生阳离子交换器3的再生电流可根据水质及流量实时调节，以保证处理效果的同时节能降耗。

5)本发明的测量系统体积较小，易于安装，适于现场使用，也可作为便携式表计使用，实现了电导率及氢电导率的协同测量。