一种PAM溶液在线粘度监测装置及其PAM配制装置的制作方法

一种pam溶液在线粘度监测装置及其pam配制装置
技术领域
1.本实用新型涉及一种溶液采集及粘度监测技术，更具体地说，涉及一种pam溶液在线粘度监测装置及其pam配制装置。


背景技术：

2.水处理厂沉淀工艺采用高密度沉淀池(简称高密池)，运行过程中需投加硫酸铝和高分子助凝剂聚丙烯酰胺(阴离子，简称pam)，以起到强化混凝效果，确保沉后水浊度达标。粉末pam通过配制系统配制成溶液进行投加(配制浓度为1.5g/m3)，配制后的溶液由于缺乏合适的在线检测手段，而造成浓度是否合格缺乏验证。浓度不合格的pam溶液会引起高密池出水浊度严重超标，且异常存在2～3小时的延时，导致高浊度出水不能及时被发现，且无有效的补救措施，影响到整个制水系统的运行。
3.目前pam配制投加设备比较成熟，例如：中国专利201410189942.9(以下简称专利1)所公开的一种pam固体药剂在线自动配制投加设备其固体螺旋上料机(10)与固定在预制混合箱(1)上部的变频调节固体螺旋投料机(11)连通,在变频调节螺旋固体投料机的出料口下方设置有与预制混合箱连通的投料机出口送料混合器
4.(14),并在投料机出口送料混合器的进水管上连接有进水电磁阀(9)和进水流量计(6),变频调节螺杆泵(8)的进口端与溶液储存箱的出料口端连通、出口连接有出口流量计,所述的进水流量计,出口流量计、变频调节螺杆泵,进水电磁阀,固体螺旋上料机,变频调节螺旋固体投料机均与plc变频控制柜(16)的plc控制系统连接,通过出口流量计实时反馈的pam药剂瞬时流量信号自动调整加注量和固体药剂投料量。提高了pam药剂溶液加注的准确性和可靠性。
5.中国专利201420488157.9(以下简称专利2)所公开的一种pam自动配制加药机，包括pam配制槽和pam药剂储存槽；所述pam配制槽和pam药剂储存槽内均设有液位计；所述pam配制槽上方设有搅拌装置、加药装置和加水装置；所述pam配制槽的下部与药剂提升泵一端用管道连接,所述药剂提升泵的另一端连与所述pam药剂储存槽的上部用管道连接；所述pam药剂储存槽下部与自动加药泵相连接；所述液位计、搅拌装置、加药装置、加水装置、药剂提升泵均与控制器电连接。本实用新型采用螺旋加料槽,能使pam干粉量控制更加精确,同时控制器控制pam干粉添加量与自来水流量呈线性比例,持续控制相同的药液浓度；本实用新型加采用pam配制槽和pam药剂存储槽,方便pam药剂的配制和使用,不会出现需要使用时药剂不足的情况。
6.中国专利201920124038.8(以下简称专利3)所公开的一种pam配制加药装置，包括预混装置、溶解装置、配水装置和投加装置,预混装置包括进料器、输料管和预混器,预混器的内部设置有缓冲料斗,缓冲料斗具有一个出料口,出料口的上部设置有可上下往复移动的捣锤,捣锤为倒三角形；缓冲料斗的下部倾斜设置有上缓冲料板和下缓冲料板,上缓冲料板设置在下缓冲料板的上部；配水装置具有两个出水口,两个出水口分别为第一出水口和第二出水口,配水装置的第一出水口位于缓冲料斗的下部,上缓冲料板的上部,配水装置的
第二出水口位于溶解装置的内部,该pam配制加药装置中pam(聚丙烯酰胺)不易结团且下料通畅,有效的提高了pam配制加药装置的配制效率。
7.上述3项中国专利中，专利1采用对药剂流量信号的调整提高pam药剂加注的准确性和可靠性；专利2和专利3采用新型加料槽或缓冲料斗来提高pam溶液配制效率及药剂浓度，上述3项专利均未提到配制后溶液浓度如何进行监控，如何通过对配制后溶液浓度的监测来验证配制溶液浓度是否达标。
8.目前，常见的pam溶液浓度监测方式，有以下几种：
9.1)淀粉
‑
碘化铬法
10.此方法可以准确测量含有表面活性剂和溶有原油的带色样品中pam的浓度，适合岩心实验流出液和大批量常规样品的分析。碘和胺对该方法有影响，且反应步骤多，手工分析操作繁琐。
11.2)浊度法
12.常用次氯酸钠溶液与pam反应，生成不溶于水、悬浮在溶液中的化台物，然后用浊度计或分光光度计测量。浊度法所需样品量大，重金属离子和阴离子表面活性剂干扰测量结果，在一定程度上影响了该方法的应用。
13.3)荧光分光光度法
14.利用霍夫曼重排反应使pam转化成酰胺衍生物，在邻苯二醛和琉基乙醇的存在下，酰胺衍生物转化成发强光的化台物。该方法的突出特点是能测出微量的pam，并可用于阴离子、阳离子和非离子的聚丙烯酰胺的测量由于重排反应进行较慢，该方法测定费时。
15.4)分子尺寸排阻色谱法(sec)
16.sec方法是集分离、检测于一体的一种分析方法在一定孔隙尺寸的色谱柱上将聚合物和小分子杂质分离，然后用紫外(uv)检测器测量。sec方法分析速度较慢，干扰因素多。
17.5)粘度法
18.利用已知的一定剪切速率下的粘度和浓度关系，测出样品的粘度，插值求出浓度。该方法要求粘度的变化正比于pam浓度变化，仅能用于已知组份的体系。温度、离子强度、剪切速率、pam的分子量、水解度和分子量分布的变化都影响pam溶液的粘度。
19.6)其他方法
20.如放射性同位素标记法、有机碳含量法、uv/可见光光谱法、沉淀法、量热法、离子离谱法、测氨法、极谱法、折光指数法等，均较为耗时或限制条件多，不适合常规样品分析。


技术实现要素：

21.针对现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型的目的是提供一种pam溶液在线粘度监测装置及其pam配制装置，能够方便改造，只需一套装置即可有效对pam配制溶液浓度进行监控。
22.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
23.一方面，一种用于pam配制装置上的pam溶液在线粘度监测装置，设于所述pam配制装置上，包括取样机构、在线粘度监测机构和plc监控系统；
24.所述取样机构设于所述pam配制装置上，用以抽取所述pam配制装置内的pam溶液；
25.所述在线粘度监测机构与所述取样机构配合，用以监测所述取样机构抽取的所述
pam溶液；
26.所述plc监控系统与所述在线粘度监测机构信号连接，用以读取所述在线粘度监测机构所测得粘度数据，并设置报警值。
27.较佳的，所述取样机构包括泵体和取样桶；
28.所述取样桶上设有进液管、出液管和测量平台，所述进液管、所述出液管均与所述pam配制装置连通；
29.所述泵体设于所述进液管上。
30.较佳的，所述进液管、所述出液管均设于所述取样桶的侧壁上，且所述进液管位于所述出液管的下方；
31.所述测量平台设于所述取样桶的顶部。
32.较佳的，所述测量平台上设有测量开孔。
33.较佳的，所述在线粘度监测机构选用在线粘度计，包括粘度监测用转子、数据显示器、电源输入端和数据输出端；
34.所述粘度监测用转子穿过所述测量开孔，位于所述测量平台上。
35.较佳的，所述plc监控系统包括plc模块、以及与其相连的人机交互模块；
36.所述plc模块与所述数据输出端信号连接；
37.所述plc模块通过以太网与人机交互模块连接。
38.较佳的，所述数据输出端输出4～20ma模拟信号至所述plc模块。
39.较佳的，所述人机交互模块选用远程监控电脑。
40.较佳的，所述远程监控电脑内预装有scada系统。
41.另一方面，一种pam配制装置，包括所述的pam溶液在线粘度监测装置。
42.本实用新型所提供的一种pam溶液在线粘度监测装置及其pam配制装置，还具有以下几点有益效果：
43.1)将pam溶液的取样、测定与数据传输配套为一个整体，结构、改造及测量方式较为简化；
44.2)对于成分较为固定的pam配制溶液，粘度与浓度相关性强，数据重现性好，及时更换pam品种，可自主进行粘度与浓度的曲线拟合；
45.3)数据传输后在远程监控电脑上可视化呈现粘度数据，也可进一步换算为浓度，并设定上限报警值；
46.4)后续维护保养较为简单，故障修理方便；
47.5)保留后续将粘度数据与前端配置联动的可能性，提高系统的整体智慧化运行水平。
附图说明
48.图1是本实用新型pam溶液在线粘度监测装置的结构示意图；
49.图2是本实用新型pam溶液在线粘度监测装置中在线粘度监测机构的结构示意图；
50.图3是本实用新型pam溶液在线粘度监测装置中取样机构的结构示意图；
51.图4是本实用新型pam溶液在线粘度监测装置数据处理的状态示意图；
52.图5是本实用新型pam溶液在线粘度监测装置数据数据采集、传输、报警的原理框
图。
具体实施方式
53.为了能更好地理解本实用新型的上述技术方案，下面结合附图和实施例进一步说明本实用新型的技术方案。
54.请结合图1所示，本实用新型所提供的一种pam溶液在线粘度监测装置，安装在pam配制装置100上，包括取样机构1、在线粘度监测机构2和plc监控系统3。
55.取样机构1安装在pam配制装置100上，用以将pam配制装置100内配制好的pam溶液连续不断地抽取至取样机构1。
56.在线粘度监测机构2位于取样机构1的上方，用以在线实时监测取样机构1抽取的pam溶液的粘度数据。
57.plc监控系统3与在线粘度监测机构2信号连接，用以读取在线粘度监测机构2所测得粘度数据，并设置报警值。
58.请结合图2所示，在线粘度监测机构2选用在线粘度计，包括粘度监测用转子201、数据显示器202、电源输入端和数据输出端。
59.粘度监测用转子201穿过测量开孔106，位于测量平台105上。
60.以高细分驱动步进电机带动传感器指针，通过游丝和转轴带动粘度监测用转子201旋转。若粘度监测用转子201未受到取样机构1内pam溶液的阻力，游丝的传感器指针和步进电机的传感器指针在同一位置；反之，若粘度监测用转子201受到取样机构1内pam溶液的阻力，游丝产生扭矩并与粘滞阻力抗衡，最后达到平衡。这是分别通过数据输出端的输出信号给plc模块301进行数据处理，以及在具有夜视功能的数据显示器202上显示pam溶液的粘度值(mpa
·
s)。
61.请结合图3所示，取样机构1包括泵体101和取样桶102。
62.取样桶102的侧壁上连有进液管103、出液管104和测量平台105，进液管103、出液管104均与pam配制装置100连通。
63.泵体101安装在进液管103上，用于实时抽取pam配制装置100内配制好的pam溶液进入取样桶102，保持取样桶102内pam溶液更新。
64.进液管103位于出液管104的下方，用以保持待测pam溶液的液位平衡及pam溶液的动态换新。
65.测量平台105位于取样桶102的顶部，测量平台105上开有测量开孔106，用以提供在线粘度计安置及粘度监测用转子201伸入待测pam溶液中。
66.请结合图4所示，plc监控系统3包括plc模块301、以及与其相连的人机交互模块302。
67.通过在线粘度监测机构2中的数据输出端，通过其4—20ma输出模拟信号到plc模块301的模拟量输入模块，经过plc模块301的内部运算后，再通过以太网最终传输到人机交互模块302。人机交互模块302选用远程监控电脑，在远程监控电脑内预装有scada系统，scada系统经过后台编程，实时展现在远程监控电脑上，并实时记录曲线。
68.请结合图5所示，在线粘度监测机构2采集信号后，通过scada系统设置报警值，在实时测量过程当中一旦触发该设定值，并在远程监控电脑上弹框报警。
69.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权利要求书范围内。