一种用于舰载海水淡化系统的曲面极板盐水浓度测量装置

本技术属于海水淡化设备，尤其涉及一种用于舰载海水淡化系统的曲面极板盐水浓度测量装置。

背景技术：

1、水资源正在变成一种宝贵的稀缺资源，其不再只是资源问题，而是关系到国家政治、经济、社会稳定及持续发展的战略问题。鉴于此，海水淡化受到更多的关注，成为世界各国解决水资源短缺问题的重要途径。

2、另外，移动式海水淡化系统为远航中的舰艇提供淡水补充，也是担负作战任务的海军舰艇、潜艇上非常重要的军事装备。舰艇上的淡水资源是海军的重要战略资源，已经成为保障我国海洋权益以及海外利益不可或缺的因素，同时这也是衡量海军综合战斗力的主要指标。

3、某型舰船上的舰载海水淡化系统采用ro反渗透海水淡化方法，具有无需加热、能耗少，运行过程连续稳定，设备体积小，对环境不产生污染等优点。但是，与陆地相比，海水移动环境具有空间有限、颠簸不稳等特点，在出水水质检测方面仍存在较大的技术提升空间。此舰船上的海水淡化装置仅在进水前和出水后通过取样粗略测量含盐量，且测量精度不高；同时，管道中间无检测点，出现淡化效果差等问题时只能更换全部滤芯。显然这样的设计难以保证对海水淡化效果实时的、全域的监控。

4、通过测量电导来反映含盐量是水质监测中的一种常见方法。国内外通常选取电导率为直接测量，本装置测电导与其中平面极板交流激励测量法原理类似。目前常用的电导率测量方法从激励源角度划分为直流测量法和交流测量法。从电极角度划分可分为电极电导率测量法和电磁电导率测量法，电极电导率法具有成本低、易于实现、应用广泛的优点。电极测量法又分为两电极和四电极两种，四电极分别由一对电流电极和一对电压电极构成，目前常用的方法以两电极法为主，按照不同原理又分为平衡点桥法、电阻分压法两种，其中电阻分压法较为简单，通过测量与电导池串联的标准电阻的分压，进而计算出溶液的电导率值，本装置采用相似的方案。

5、这类仪器在静态环境、规则矩形容器内表现优异。但是，考虑到海水淡化系统的传输管道内海水流速快、杂质多，并且舰艇晃动大、测量环境恶劣，加之舰艇空间有限，使得这类装置的局限性愈发突出。

6、通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

7、(1)现有的盐水浓度测量装置不适用于海水流速快、杂质多的海水淡化系统的传输管道使用。

8、(2)海水淡化装置仅在进水前和出水后通过取样粗略测量含盐量，且测量精度不高；同时，管道中间无检测点，出现淡化效果差等问题时只能更换全部滤芯，难以保证对海水淡化效果实时的、全域的监控。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种用于舰载海水淡化系统的曲面极板盐水浓度测量装置。

2、本实用新型是这样实现的，一种用于舰载海水淡化系统的曲面极板盐水浓度测量装置设置有：

3、玻璃钢管道；

4、所述玻璃钢管道内壁的沿轴线对称的两个柱面上分别安装有上铂电极板和下铂电极板；

5、所述玻璃钢管道通过法兰连接与需要加装位置管道进行连接。一种设计是：所述玻璃钢管道两端设计有螺纹，将所述玻璃钢管道与原海水淡化系统管道先各自固定在一个法兰盘上，然后两个法兰盘之间加上法兰垫，最后用螺栓将两个法兰盘拉紧使其紧密结合起来。除上述螺纹外，也可采用平焊、对焊、承插焊、松套等多种法兰连接方式。

6、所述上铂电极板和下铂电极板均为弧度与玻璃钢管道内壁的弧度相吻合的曲面电极板；

7、所述上铂电极板上端连接有激励源接入导线和采样信号输出导线；

8、所述下铂电极板下连接有接地导线。

9、进一步，所述激励源接入导线外端连接有可变电阻器，电阻器另一端连接高频交流信号源。

10、进一步，所述采样信号输出导线外端连接有单相桥式整流器，单相桥式整流器另一端与plc控制器的模拟量输入端连接，plc控制器另一端连接显示器。

11、进一步，所述玻璃钢管道上下端设置有与上铂电极板和下铂电极板连接的极板保护绝缘层。

12、进一步，所述极板保护绝缘层开设有与上铂电极板和下铂电极板配合的预置凹槽。

13、进一步，所述上铂电极板和下铂电极板在位于预置凹槽边缘的位置涂设有树脂涂层。

14、进一步，所述激励源接入导线、采样信号输出导线和接地导线外侧均包裹有绝缘电缆外部保护层。

15、进一步，所述极板保护绝缘层中间开设有用于穿设导线的预置圆孔，所述预置圆孔与穿设的导线之间填充有uv树脂胶层。

16、结合上述的技术方案和解决的技术问题，本实用新型所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：

17、本实用新型整体内嵌于管道，特别适合于加装至淡化海水的输送管道，在海水的输送过程中完成浓度测量，可以实现对海水淡化效果的实时全域监测。

18、本实用新型基于二极板电导测量的浓度测量原理，创造性地将平行极板改造成曲面电极板，并采用实验研究的方法确定装置的工作点及工作曲线，以确保浓度测量的准确性。

19、本实用新型通过加装plc控制装置，实现浓度测量的自动化，更利于实际应用。

20、本实用新型将常见地平行极板改造成可内嵌于管道的曲面电极板，建立了测量系统的等效电路，达到了较高的浓度测量精度。最后还为测量装置加装了plc控制系统，实现了自动化浓度测量和浓度显示。

21、本实用新型相比于需要取样后在静水环境下测量的传统装置，可以分布加装在舰载海水淡化系统的进出水口及各中间环节，测量更方便、更准确，对海水淡化效果的监测更全面、更高效，具有较高的应用价值。

22、本实用新型的技术方案转化后的预期收益和商业价值为：在军民船舶上的撬装式小型化海水淡化装置中加装此套装置后，一改之前需取水出来检测盐水浓度的现状，检测精度更高，不影响淡化装置正常工作，检测的同时也保证海水正常输送，不受阻碍，生产效率更高。同时，此套装置可以加装在舰载海水淡化系统的进出水口及各中间环节，测量更方便、更准确，对海水淡化效果的监测更全面、更高效，可以有效解决之前多级滤芯同时更换出现的浪费问题，节约成本。为测量装置加装了plc控制系统，实现了自动化浓度测量和浓度显示，节约人力成本与操作成本。本套装置具有很好的拓展及推广价值。在其他不同原理(反渗透、多效蒸馏)的大型移动式海水淡化工厂和海岸上海水淡化工厂输送水管道上也可以在调整装置规格参数后进行加装。此外，对于化学工业中铜离子浓度检测、农业灌溉过程中磷酸氢二铵和氯化钾等肥液浓度检测相关过程均可加装此套设备。

23、本实用新型的技术方案填补了国内外业内技术空白：目前常用的两电极交流测量方法中采用的均为平行极板，只能在静水环境和规则容器中进行测量。本实用新型技术方案采用曲面电极板设计，为流动海水实时监测浓度测量提供了技术基础。

24、本实用新型的技术方案是否解决了人们一直渴望解决、但始终未能获得成功的技术难题：本实用新型的技术方案解决了海水淡化系统中无法实现实时、全域的高精度盐水浓度测量的技术难题。