專利名稱：處理儀器的在線校準(zhǔn)和確認的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于校準(zhǔn)和確認工業(yè)液體在線監(jiān)視器精確度的方法和系統(tǒng)，這種監(jiān)視器是一種測量液體中各種化學(xué)物質(zhì)含量的裝置。本方法和系統(tǒng)特別適用于鍋爐管，過熱器，再熱爐，渦輪機，冷凝器，供水加熱器中的含水流體在線監(jiān)視器的化學(xué)校準(zhǔn)和確認。
為使工業(yè)設(shè)備有效運行和維護，在含水流體中的各種化學(xué)物質(zhì)的濃度需要定期監(jiān)測。這些化學(xué)物質(zhì)包括，鈉、氯化物、硫酸鹽，有機酸，氨，聯(lián)氨，硅石，溶解氧，二氧化碳溶物，碳酸氫鹽等。通?？窟B續(xù)或半連續(xù)監(jiān)測裝置，或用多種儀器采用樣品分析的方法實現(xiàn)對工業(yè)設(shè)備的監(jiān)測。但存在的突出問題是每種儀器必須按照儀器標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)程定期校準(zhǔn)，因此，通常用包含單一化學(xué)分析試劑的純水標(biāo)準(zhǔn)溶液來校準(zhǔn)。但是，當(dāng)分析樣品除被監(jiān)測的物質(zhì)外還包含其它離子體時，這種用純水標(biāo)準(zhǔn)溶液校準(zhǔn)過的儀器就不一定準(zhǔn)確了。
業(yè)已知道，在預(yù)定濃度范圍內(nèi)校準(zhǔn)多個分析監(jiān)測裝置的系統(tǒng)和方法，其中，各個裝置均適于監(jiān)測含水工業(yè)液體中的品質(zhì)和/或品質(zhì)參數(shù)。此系統(tǒng)的一個實例在1987年10月21日申請的，序號為111，241的美國申請中已作了介紹。其方法包含的步驟為通過將除去了有機物的，除氧的和軟化的凈化了的水與預(yù)定量的每種標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)分析溶液相混合來制備包含化學(xué)試劑的標(biāo)準(zhǔn)樣品母液，每種標(biāo)準(zhǔn)溶液都是由不同性質(zhì)的單一化學(xué)分析劑與經(jīng)過除氧、軟化、純化和去除有機物的凈化水混合而形成的予定濃度的溶液;根據(jù)加到化學(xué)分析劑中的每種標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)分析溶液的量值確定標(biāo)準(zhǔn)母液樣品中的各種添加的化學(xué)分析劑的濃度;把部分標(biāo)準(zhǔn)母液加入每種分析測量裝置來校準(zhǔn)每個裝置。
但是，這種系統(tǒng)沒有提供在與分析溶液混合以前水的純度的測量，而且，在混合以后，也沒有提供確定所有溫度和水的均勻度的瞬變過程是否平息的測量，以便使這種混合物可以適當(dāng)?shù)貙ΡO(jiān)視器進行校準(zhǔn)和/或確認。
本發(fā)明通過提供一個在與化學(xué)分析溶液混合以前監(jiān)視水的純度及混合溶液的均勻度的系統(tǒng)以確定所有瞬態(tài)已經(jīng)平息而解決了現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)和方法的難題和其它問題。
為做到這些，在與提供分析溶液的各種化學(xué)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)溶液混合前，對純水的導(dǎo)電率和溫度進行測量，這些溫度和導(dǎo)電率的測量結(jié)果被輸入到微處理器中，用這些結(jié)果作為Truman-Light方程的變量，解出以微西門子/厘米為單位的水的純度，這個純度水平被輸出到顯示裝置并且與一個予先設(shè)定的純度值比較，建立一個控制信號，當(dāng)它超過設(shè)定值時產(chǎn)生報警信號。
同樣，在純水與分析溶液混合以后，進行類似的以溫度和導(dǎo)電率為基礎(chǔ)的水純度檢驗。微處理器解Truman-Light方程得出水純度，使溶液溫度得到補償或不變。于是，在予定的時間內(nèi)，檢測出的水的純度的穩(wěn)定數(shù)據(jù)表明瞬變過程已平息。
因此，本發(fā)明一方面提供了一種由經(jīng)過純度檢驗的純水構(gòu)成的標(biāo)準(zhǔn)化的含水溶液。
另一方面，提供了一種由純水與分析溶液混合而生成的標(biāo)準(zhǔn)化的沒有任何瞬態(tài)的含水溶液。
本發(fā)明的這些方面和其它方面通過對下面最佳實例和權(quán)利要求的描述將更為明顯。
附圖
是這個用于校準(zhǔn)和/或確認工業(yè)化學(xué)監(jiān)視器的標(biāo)準(zhǔn)含水母液的形成系統(tǒng)的原理圖。
那些特定分析測試的例子和/或那些用于工業(yè)場合監(jiān)視液體的儀器是用來監(jiān)視特定傳導(dǎo)率，陽離子傳導(dǎo)率，真空陽離子傳導(dǎo)率，氧溶量，氫溶量，鈉，氯化物，磷酸鹽，硝酸鹽，氟化物，pH，硅石，腐蝕物(鐵，銅，鋅等)，樹脂碎片，總有機碳(TOC)，硫酸鹽，氨，聯(lián)氨，有機酸，混濁度等。在某些情況下，測量幾種參數(shù)的儀器將被群集為單一模塊，以便于一些參數(shù)(或分析物質(zhì))的在線監(jiān)視，其它參數(shù)則靠提取樣品(取樣抽查)來監(jiān)視。監(jiān)視設(shè)備的自動化和模塊化的程度越高，單個監(jiān)視儀器按廠家要求的校準(zhǔn)程序進行校準(zhǔn)就越困難和不便。因為，這通常需要只包含有價值的分析劑的純水樣品。因此，本發(fā)明提供了一種方法和系統(tǒng)，這種方法和系統(tǒng)可以方便地對所有監(jiān)視儀器或至少是監(jiān)視儀器的組合進行同步校準(zhǔn)，而不必就每件儀器產(chǎn)生各自的校準(zhǔn)樣品，而且能夠保證校準(zhǔn)和/或確認的混合液由純水構(gòu)成且已經(jīng)穩(wěn)定化而不是處于瞬態(tài)。
參見附圖，這是用于校準(zhǔn)和/或確認分析儀器的發(fā)明的原理圖。高純度的水如凝結(jié)水6，作為形成標(biāo)準(zhǔn)基質(zhì)溶液的初始物質(zhì)。凝結(jié)水被吸泵8通過管10吸入除氧裝置11。此裝置可為SO-3陰離子除氧箱，去除溶解的氧成分，然后進入顆粒狀活性碳箱(GAC)12去除所有的有機物質(zhì)。接下來經(jīng)除鹽裝置13(如H OH 混合層除鹽裝置(MB))進行除鹽，去除微量離子雜質(zhì)。最后經(jīng)精密過濾器14(如0.2微米過濾器)過濾純化，去除懸浮物質(zhì)。
為檢驗經(jīng)處理的水的純度，在位置16進行水的導(dǎo)電性和溫度測量。位置16有一個導(dǎo)電性探測頭和測量裝置(RTD)取得數(shù)據(jù)后沿各自線路C和T送到微處理器18中。微處理按編好的程序解出描述水的純度值，導(dǎo)電率與水純度關(guān)系的Truman-Light方程，水的純度值以微西門子/厘米為單位，其與溫度T和導(dǎo)電率C的關(guān)系可表示為(水純度＝f(T，C)。因此，水純度測量結(jié)果是溫度補償?shù)幕蚺c溫度無關(guān)的。水純度信號由微處理器送到顯示器20，和比較裝置22，在裝置22中，純度信號與設(shè)定值或予定的必須維持的水純度水平相比較，如果輸出信號超過此水平，一控制信號經(jīng)線路24產(chǎn)生報警。于是，在與已知的化學(xué)溶液混合以前，水的純度得到保證。
然后，純水與貯存在貯存箱26a，26b和26c中的被惰性氣體如氖包圍的標(biāo)準(zhǔn)溶液混合。這些箱中的化學(xué)物質(zhì)經(jīng)各自予先校準(zhǔn)的精密測量泵30a，30b和30c各自地被噴射到靜態(tài)混合管28中。圖中顯示出3個貯存箱26a，26b和26c，很明顯，按照被使用的貯存溶液的數(shù)量，被利用的箱體可或多或少。在特別適于電力應(yīng)用的最佳實例中，每個貯存箱將包括許多標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)物質(zhì)，例如，箱26a可包括氯化物，硫酸鹽，鈉，鉀，二氧化碳，聯(lián)氨，氨，硅，氟化物，磷酸鹽的混合物;箱26b可包含鈣，鎂，鉀酸，丙酸;箱26c可包含飽和空氣水。注射到靜態(tài)混合管28的貯存于箱26a，26b和26c中的溶液的數(shù)量可通過予先校準(zhǔn)過的精密測量泵30a，30b，30c測量出來。精密測量泵30a，30b，30c可以是毫米流量并且可以調(diào)整，使化學(xué)物質(zhì)在儀器操作范圍內(nèi)以不同的濃度射入。
純水和注入的溶液的結(jié)合物然后被送到加熱器/冷卻器32，根據(jù)混合形成時的條件是夏季還是冬季，提高或降低混合物的溫度至77°F±1°F為合適。
加熱器/冷卻器于是將樣品溫度調(diào)至77°F即確認的監(jiān)視器和儀器的校準(zhǔn)溫度。下一步，均勻的標(biāo)準(zhǔn)基質(zhì)樣品在混合室34被徹底混合并且通過流量敏感器部件36。已測定數(shù)量的標(biāo)準(zhǔn)基質(zhì)溶液從混合室34被運到各個儀器或儀器組合，來調(diào)準(zhǔn)和/或確認各個裝置(未表示出)。
標(biāo)準(zhǔn)基質(zhì)溶液在被送到監(jiān)測裝置(未表示出)以前先通過裝置38，裝置38有一個如裝置16那樣的有一個導(dǎo)電率探頭和一個測溫裝置(RTD)，用來測量水溫和水導(dǎo)電率，并將這些信號經(jīng)線路T′和C′送到微處理器18′，微處理器18′如同已經(jīng)描述過的微處理器18一樣按編好的程序解有關(guān)水純度的Truman-Light方程。事實上，微處理器18可以被裝置16和38同時共享;而不必采用兩個微處理器，即將處理結(jié)果恰當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)換到比較裝置22，顯示器20或者轉(zhuǎn)換到一個有內(nèi)在定時器的采樣保持電路。
電路40接收從微處理器發(fā)出的水純度信號，或者在此種情況下接收水雜質(zhì)信號，該處理器18′根據(jù)Truman-Light方程進行溫度補償。因此加熱器/冷卻器32的±1°F偏差被有效消除?？赡墚a(chǎn)生的唯一偏差將是由于水雜質(zhì)偏差而引起的，此偏差來源于純水與溶液在管28混合的瞬變過程。因此，電路40定期對微處理器18′的輸出取樣并與以前取樣保持的輸出相比較，由電路40產(chǎn)生的輸出信號經(jīng)過予定的時間內(nèi)沒有變化后沿線路42指示出溶液的所有瞬態(tài)都已平息，適于對儀器進行校準(zhǔn)和/或確認。
輸出信號42被送至顯示器44，使之導(dǎo)通或截止，并相應(yīng)顯示綠光或紅光，信號42同時送至閥門驅(qū)動器控制器46，該控制器46用來控制閥門48a，48b，48c。于是，閥門48a，48b和48c可根據(jù)需要有選擇地開關(guān)，來轉(zhuǎn)換從儀器中來的液體流量。
應(yīng)該指出的是，從線路24出來的報警信號，如果需要的話，也可以驅(qū)動閥門驅(qū)動控制器46，使閥門48a，48b和48c有選擇地按水純度動作，為儀器提供確認流體。而且也可以用另一個水純度方程為微處理器18和18′編制程序，即同樣是水溫和導(dǎo)電率函數(shù)的Marsh方程。
圖中顯示的本系統(tǒng)的尺寸可根據(jù)感興趣的化學(xué)樣品，連線監(jiān)視器的數(shù)量，高度純化水系統(tǒng)的流率等變化。在箱26a，26b和26c中所用的溶液最好由去除有機質(zhì)的，除鹽的，過濾的，處理的水和化學(xué)反應(yīng)物質(zhì)進行制備。部分貯存溶液于是可以被運送到箱26a，26b和26c中并計算出適當(dāng)?shù)臐舛取?br> 在箱26中溶解氧標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備，可通過從高度混合的脫鹽裝置層向貯存箱26中引入經(jīng)過過濾的廢水，并且讓水在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下被氣均勻化的方法獲得。均勻化后，可用標(biāo)準(zhǔn)滴定分析法驗證為溶氧水。
既然空氣均勻水將包含二氧化碳，當(dāng)二氧化碳在化學(xué)測試基質(zhì)中出現(xiàn)時，溶解氧分析器(未畫出)的確認可單獨進行。溶解氧的單獨確定只有當(dāng)二氧化碳被有意加入用來確認測量二氧化碳的儀器時才有必要。
本系統(tǒng)有以下優(yōu)點，它為確認提供了一個分析儀器，多個同型儀器或多個不同型儀器可接受的性能。另一優(yōu)點是，它可以任何希望的濃度水平下提供了對儀器性能的確認，濃度水平可以通過調(diào)整予先校準(zhǔn)的用測量進入標(biāo)準(zhǔn)基質(zhì)的每種貯存溶液的測量泵30a，30b和30c的測微計實現(xiàn)。再一個優(yōu)點是，儀器性能的確認可在各種溶度，各種化學(xué)分析物質(zhì)如鈉，氯化物，聯(lián)氨，氧，溶解氧，硅和其它分析物質(zhì)情況同時進行。因此，按照廠家要求對每種儀器校準(zhǔn)后，為了使各種分析器在工業(yè)液體中的其它化學(xué)物質(zhì)的參與下滿意地發(fā)揮作用，這種校準(zhǔn)要得到確認。本發(fā)明提供了一種簡便的，半自動的方法，便尤其在工業(yè)液體場合中多種儀器得到確認。
本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員在閱讀本說明后可對本發(fā)明作一定調(diào)整和改進。為了簡明易讀起見，這些調(diào)整和改進此處沒有敘述，但它們被恰當(dāng)?shù)匕谙旅娴臋?quán)利要求范圍中。
權(quán)利要求
1.一種用來校準(zhǔn)一種用來測量化學(xué)分析液濃度的處理儀器配制溶液的方法，其特征在于該方法包括步驟提供純凈的液體源；測量液體的純度以確定配制的校準(zhǔn)溶液的適用性；以及在液體達到予定純度后，除了被測量儀器測量的分析物質(zhì)外，有選擇地加入分析物質(zhì)以配制校準(zhǔn)溶液。
2.權(quán)利要求1所述方法中，進一步包括檢驗校準(zhǔn)溶液均勻性的步驟。
3.權(quán)利要求2所述方法中，均勻性檢測的步驟為連續(xù)測量溶液的導(dǎo)電率;連續(xù)測量溶液的溫度;把導(dǎo)電率和溫度的測量數(shù)據(jù)代入Truman-Light方程解出液體純度;在予定時間內(nèi)檢驗液體純度的穩(wěn)定性。
4.權(quán)利要求2所述方法中，液體純度測量的步驟為測量液體的導(dǎo)電率;測量液體溫度;以及用溫度和導(dǎo)電率測量結(jié)果解以它們?yōu)楹瘮?shù)的水純度方程。
5.權(quán)利要求4所述方法中，水純度方程為Truman-Light方程。
6.權(quán)利要求4所述方法中，水純度方程為Marsh方程。
7.權(quán)利要求2所述方法中，進一步的步驟為當(dāng)液體達到予定的純度和均勻度時，用校準(zhǔn)溶液校準(zhǔn)處理儀器。
8.一種產(chǎn)生用于測量水溶液中化學(xué)分析物質(zhì)含量的處理儀器的確認溶液的系統(tǒng)包括制造純水的裝置;測量由上述裝置產(chǎn)生的水的純度的裝置;以及向上述生產(chǎn)裝置產(chǎn)生的水中加入分析物質(zhì)以便為測量儀器提供適于確認的溶液的裝置。
9.權(quán)利要求8所述系統(tǒng)中，測量所述溶液均勻性進一步所包括的裝置。
10.權(quán)利要求9所述系統(tǒng)中，均勻度測量裝置包括一個與所述溶液相連用來測量電導(dǎo)率并建立指示信號的電導(dǎo)率測量裝置。一個與所述溶液接觸用來測量溫度并建立指示信號的溫度測量裝置。一個與所述電導(dǎo)率測量裝置和溫度測量裝置相連并接收它們信號的微處理器，該微處理器被編好程序，以便用上述信號求解水純度方程并建立其指示信號。一個取樣保持電路，該電路根據(jù)從微處理器發(fā)出的水純度信號，建立一個指示穩(wěn)定的水純度信號的控制信號。
11.權(quán)利要求8所述系統(tǒng)中，測量水純度的裝置包括一個與所述純水裝置相連的測量其溫度的裝置。一個與所述純水裝置相連的測量其導(dǎo)電性的電導(dǎo)率測量裝置;以及一個與所述測溫裝置和導(dǎo)電率測量裝置相連的微處理器，該微處理器用來自上述裝置的信號計算以這些信號為函數(shù)的水純度，并建立一個指示所述純水裝置水純度的控制信號。
12.權(quán)利要求11所述系統(tǒng)中，所述微處理器被編制程序以求解Truman-Light方程。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種方法和系統(tǒng)來確認監(jiān)視儀器。其依靠的方法是在確認的溶液中除了感興趣的分析物質(zhì)外還包括在工業(yè)液體中通常存在的其它分析物質(zhì)，并且該溶液在其它分析物質(zhì)加入前進行水純度檢測，在與分析物質(zhì)混合后進行均勻性檢測。
文檔編號G01N33/18GK1041653SQ89103668
公開日1990年4月25日 申請日期1989年6月2日 優(yōu)先權(quán)日1988年6月2日
發(fā)明者赫德森·倫道夫·卡特, 尤金·托馬斯·厄珀曼 申請人:巴布考克和威爾科斯公司