一種水中溶解氧在線測量方法及裝置制造方法及圖紙

一種水中溶解氧在線測量方法，步驟為：1）從管道中采集水樣至電導率測量池；2）用導電的金屬鉈與水中溶解氧反應生成能導電的鉈離子；3）控制測量池中的水體與金屬鉈是否發生反應獲得兩次電導率測量值，用兩次電導率差值除以0.035S/cm，獲得水中溶解氧含量；水中溶解氧在線測量裝置，包括有廢液收集池，廢液收集池與電導檢測池相連通；電導檢測池通過進液管與油田注水管道相連通；電導檢測池內設有電導率電極；電導率電極與溶解氧測量主控電路相連；準確、靈敏的在線檢測水中溶解氧含量，測量過程不污染水體。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于自動測量、計量
，特別涉及一種水中溶解氧在線測量方法及裝置。
技術介紹
溶解在水中的分子態氧稱為溶解氧。目前一般認為，高含氧環境導致腐蝕穿孔頻率數倍增長。以塔河油田為例，行業標準中注水水質溶解氧含量要求小于0.05 mg/L，但塔河油田部分拉水站點水質含氧量達0.2～0.3mg/L，經罐車拉運至井口含氧量高達0.40～0.65 mg/L。目前，水中溶解氧測量有碘量法、熒光猝滅法、薄膜氧電極法（電流法）、電導測定法等。碘量法為國標方法，準確度較高，但費時、費力、消耗試劑多，無法滿足現場連續測量的要求。熒光猝滅法準確度高，測量結果穩定，但一次性投入成本高，探頭及熒光組件每年需更換，費用較大。薄膜氧電極法測量準確度高，但測量消耗氧，受擴散因素限制，操作、維護麻煩，并且探頭、電解液等耗材成本高。電導測定法靈敏度高，受溫度影響不大，電極成本低，維護簡單，但污染水體。 目前，缺少一種測量準確、成本低、操作維護簡單的水中溶解氧含量在線測量方法及裝置。
技術實現思路
為了克服上述現有技術的不足，本專利技術的目的是提供一種準確、靈敏的水中溶解氧含量在線檢測方法及裝置，測量過程不污染水體。為了實現上述目的，本專利技術采用的技術方案是：一種水中溶解氧在線測量方法及裝置，包括以下步驟：1）用泵或電磁閥從管道中采集水樣至電導率測量池；2）用導電的金屬鉈與水中溶解氧反應生成能導電的鉈或氫氧根離子，其反應方程式為：3）控制測量池中的水體與金屬鉈是否發生反應獲得兩次電導率測量值，用兩次電導率差值除以0.035S/cm，即可獲得水中溶解氧含量，單位：mg/L。一種水中溶解氧在線測量裝置，包括有廢液收集池，廢液收集池與電導檢測池相連通；電導檢測池通過進液管與油田注水管道相連通；電導檢測池內設有電導率電極；電導率電極與溶解氧測量主控電路相連。所述的溶解氧測量主控電路5包括有單片機，單片機的A/D端與電導率電極的輸出信號相連；單片機的顯示端與液晶顯示器相連；單片機分別控制進水電磁閥、排水電磁閥；電源給上述部件供電。所述的廢液收集池與電導檢測池之間設有連接泵一。所述的進液管上設有連接泵二。所述的連接泵一也可采用電磁閥代替。所述的連接泵二也可采用電磁閥代替。本專利技術的有益效果是：為了實現在線測量，同時保證不污染水體，用泵或電磁閥從管道中采集水樣至電導率測量池進行測量，控制測量池中的水體與金屬鉈是否發生反應獲得兩次電導率測量值，然后用兩次電導率差值除以0.035S/cm，即可獲得水中溶解氧含量（單位：mg/L）。完成測量后將測量池中的水排至廢液回收池中，這樣可保證不污染注水管道中的水體。通過測定水樣中電導率的增量，求得溶解氧的濃度；金屬鉈與水中溶解氧發生反應的實驗表明，每增加0.035S/cm的電導率相當于水中1mg/L的溶解氧。電導率測量采用低成本的電導率探頭，探頭數據采集端采用高精度模數轉換器，測量精度高且速度快。在電導率測量池中測量，可完成對管道中水體的溶解氧含量的在線檢測，同時又不污染管道中的水體，且金屬鉈的消耗少。整個測量過程全自動實現，無需人工干預。測量結果用液晶顯示，簡潔大方。附圖說明圖1為本專利技術水中溶解氧在線檢測裝置原理圖。圖2為本專利技術的溶解氧測量主控電路與電導率電極的連接原理框圖。圖3為本專利技術溶解氧測量主控電路圖。圖4為本專利技術電源電路圖。圖5為本專利技術±4V電壓產生電路圖。圖6為本專利技術電導率電極供電信號（1KHz的±4V方波）產生電路圖。圖7為本專利技術電導率電極輸出信號的帶通濾波電路圖。圖8為本專利技術電導率電極濾波信號的整形電路圖。圖9為本專利技術繼電器控制電路圖；其中圖9（a）為繼電器K1控制循環泵1的電路圖；圖9（b）為繼電器K2控制取樣泵2的電路圖；圖9（c）為繼電器K3控制攪拌泵3的電路圖；圖9（d）為繼電器K4控制清洗泵4的電路圖。圖10為本專利技術溶解氧測量軟件流程簡圖。具體實施方式下面結合附圖和具體實施例對本專利技術作進一步詳細說明。采用靈敏度最高的電導測定法，結合自動連續取樣裝置，實現低成本的快速在線溶解氧含量監測。本專利技術的整體框圖如圖1所示，主要包括自動連續取樣采集裝置、電導率電極和溶解氧測量主控電路。圖3為本專利技術的溶解氧測量主控電路圖。具體實施分電路設計和測量流程兩個層面進行介紹。參見圖1，一種水中溶解氧含量的裝置，包括有廢液收集池1，廢液收集池1與電導檢測池2相連通；電導檢測池2通過進液管3與油田注水管道4相連通；電導檢測池2內設有電導率電極14；電導率電極14與溶解氧測量主控電路板5相連。參見圖2，所述的溶解氧測量主控電路5包括有單片機6，單片機的A/D端與A/D轉換器7相連；單片機的顯示端與液晶顯示器11相連；單片機分別控制進水電磁閥12、排水電磁閥13；電源8給上述部件供電。所述的廢液收集池與電導檢測池之間設有連接泵一10。所述的進液管上設有連接泵二9。所述的連接泵一也可采用電磁閥代替。所述的連接泵二也可采用電磁閥代替。本專利技術的具體電路設計如下：參見圖3，溶解氧測量主控電路控制測量、顯示，單片機采用STC12C5616AD，電導測量采用上海雷磁DJS-10型電導率電極，顯示采用OLED12864。Y1、C3和C7構成時鐘電路，晶振頻率11.0592MHz；按鍵S2、R2和C11構成復位電路，RST信號常態為低電平，按鍵按下時為高電平；系統設計了兩種模式，手動和監測模式；手動模式設BACK和OK兩鍵，均為查詢方式，開機后進入主界面，按OK鍵進入測量界面開始測量，測量結束后，按BACK鍵返回主界面，再按OK鍵再次開始測量；監測模式，按系統設定的間隔時間自動重復測試。圖4為系統電源設計，電源采用開關電源，輸入為市電，輸出為±24V；然后，經過穩壓器件U3和U4輸出電壓±9V；9V電壓輸入給U13，輸出5V電壓；±9V用于U5-U13等芯片供電，5V(VCC)用于U1、U2、U9、U10及4個繼電器(K1-K4)的供電。圖5、圖6用于DJS-10型電導率電極供電，電導率電極供電要求頻率為1KHz的±4V方波方式。圖5用于產生±4V電壓。U8為基準芯片，其2腳Vout用于輸出2V基準電壓。該2V電壓經過U6A射隨輸出，以提高其驅動能力。2V電壓經U5同相放大，放大倍數為，調整R4使U5的6腳輸出為+4V。+4V電壓輸入給U7，經反相放大，放大倍數為，調整R6使U6的6腳輸出為-4V。±4V分別接至8選1芯片U9，U9的控制端由高至低分別為C、B、A。B和C接地，A接單片機P3.5口；通過程序設計使單片機P3.5口輸出1KHz方波，當P3.5口為零電平時，U9譯碼選通0端信號至3腳COM端，COM端信號為+4V；當P3.5口為高電平(VCC，+5V)電平時，COM端信號為-4V；因此，經過圖5、圖6中所有器件配合，U9的COM最終輸出1KHz方波，高低電平分別為±4V。參見圖7，電導率電極輸出信號的帶通濾波電路用于電導率電極輸出信號濾波。DJS-10型電導率電極有三根信號線，兩根用于供電，一根用于信號輸出。供電信號包括1KHz方波和地，輸出信號為1KHz的類似方波信號。為濾除干擾信號，U10和R16、R19、R21、R22構成一個中心頻率1K、帶寬100Hz的帶通濾波器，電導率電極輸入信號本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種水中溶解氧在線測量方法及裝置，其特征在于，包括以下步驟：1）用泵或電磁閥從管道中采集水樣至電導率測量池；2）用導電的金屬鉈與水中溶解氧反應生成能導電的鉈或氫氧根離子，其反應方程式為：3）控制測量池中的水體與金屬鉈是否發生反應獲得兩次電導率測量值，用兩次電導率差值除以0.035S/cm，即可獲得水中溶解氧含量。

【技術特征摘要】
1.一種水中溶解氧在線測量方法及裝置，其特征在于，包括以下步驟：1）用泵或電磁閥從管道中采集水樣至電導率測量池；2）用導電的金屬鉈與水中溶解氧反應生成能導電的鉈或氫氧根離子，其反應方程式為：3）控制測量池中的水體與金屬鉈是否發生反應獲得兩次電導率測量值，用兩次電導率差值除以0.035S/cm，即可獲得水中溶解氧含量。2.一種水中溶解氧在線測量裝置，其特征在于，包括有廢液收集池，廢液收集池與電導檢測池相連通；電導檢測池通過進液管與油田注水管道相連通；電導檢測池內設有電導率電極；電導率電極與溶解氧測量主控電路相連。3. 根據權利要求2所述的一種水中溶解氧在線測量裝置，其特征...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張峰，程國建，盧勝男，杜航，姚倩嵐，
申請(專利權)人：西安石油大學，
類型：發明
國別省市：陜西;61