【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于腐蝕監測，涉及純化水和注射用水管路的銹蝕深度監測儀、監測系統及方法。
技術介紹
1、藥品生產制造過程中用到的注射用水是藥品制造的直接原料。純化水和注射用水的質量與藥品生產質量密切相關。
2、制藥廠的水系統采用的輸送管路的材質多為316l優質奧氏體不銹鋼，其優點為抗氧化、耐腐蝕。但管路經過一段時間運行后，管路內壁會出現一層紅銹，擦拭后可部分脫落，但無法完全擦除。
3、制藥廠的水系統管路中的紅銹通常可以滿足各項法規對于重金屬含量極限值的規定，且不會對純化水和注射用水的質量造成不良影響。但紅銹有脫落風險，會使制藥用水水質受重金屬污染。因此，要求制藥廠采取積極措施，避免和減少制藥廠水系統相關設備中出現這種氧化腐蝕現象的產生。
4、制藥廠通常采用酸洗、鈍化的方法去除水系統中已產生的紅銹。一般情況下，制藥廠的水系統至少每年進行一次酸洗鈍化，以消除紅銹可能造成的安全風險。但這種盲目憑經驗的定期酸洗鈍化管路，有可能會因為不及時導致紅銹在管路中留存時間過長甚至脫落，造成制藥用水水質的重金屬污染；反之過于頻繁的進行酸洗鈍化管路，制藥廠需要支付高昂的費用，并且這期間用水生產設備和排污設備的停工也會造成經濟損失，同時在監測點的維護保養過程中，也要支付價格高昂的檢測檢定費用，由此造成大量資源浪費和維護成本的增加。
5、綜上所述，急需一種可用于純化水和注射用水管路的銹蝕深度監測儀表，能夠長時間、自動、在線監測制藥廠水系統管路中的銹蝕狀態，按需進行酸洗鈍化維護處理，在有效降低紅銹產生概率和質量風險
技術實現思路
1、為解決上述技術問題，本專利技術的目的是提供一種純化水和注射用水管路的銹蝕深度監測儀、監測系統及方法。
2、本專利技術提供一種純化水和注射用水管路的銹蝕深度監測儀，包括：監測儀殼體、監測儀底臺、電源及通信接口、傳感器接口、測量主板以及天線；
3、所述測量主板安裝在監測儀殼體內；監測儀底臺與監測儀殼體通過六角螺絲連接固定，并將監測儀殼體封閉，監測儀底臺與監測儀殼體的連接處設有密封圈；
4、所述電源及通信接口、傳感器接口分別經航插與測量主板連接；天線安裝在監測儀殼體上并與測量主板通過線纜連接；
5、工業現場的電源及通信線纜通過電源適配器連接至電源及通信接口，實現銹蝕深度監測儀供電及信號傳輸；傳感器接口通過適配桿與三電極傳感器相連。
6、本專利技術還提供一種純化水和注射用水管路的銹蝕深度監測系統，包括監測裝置、數據處理服務器或企業云服務器；所述監測裝置采用上述的純化水和注射用水管路的銹蝕深度監測儀；其中監測裝置為一套或多套，每套監測裝置獨立安裝于制藥廠純化水或注射用水管路監測點，監測裝置采集到的銹蝕監測數據通過rs485總線或gprs數據傳輸模塊上傳至指定的數據處理服務器或企業云服務器。
7、本專利技術還提供一種采用上述純化水和注射用水管路的銹蝕深度監測儀的監測方法，包括如下步驟：
8、步驟1：測量溶液電阻，利用信號調理模塊的信號源對三電極傳感器施加幅值為f的階躍信號，使用時鐘模塊定時階躍時間；在施加階躍信號的瞬時，微控制器控制信號調理模塊采集三電極傳感器的反饋電流i0，此時的溶液電阻ru＝f/i0；
9、步驟2：調節補償電阻值，調節信號調理模塊中的滑動變阻器阻值為步驟1中計算的溶液電阻值，以此減小施加在工作電極上的極化電壓信號和弱極化電壓信號的實際電壓值和設定電壓值的誤差；
10、步驟3：測量開路電位，不施加極化電壓，微控制器控制信號調理模塊采集三電極傳感器開路電位e0；
11、步驟4：施加極化并測量極化電流，微控制器控制信號調理模塊的信號源對三電極傳感器施加極化，極化電壓信號分別為e0±5mv；微控制器控制信號調理模塊采集三電極傳感器的陽極極化電流i+和陰極極化電流i-；
12、步驟5：施加弱極化并測量弱極化電流，微控制器控制信號調理模塊的信號源對三電極傳感器施加弱極化，弱極化電壓信號分別為e0±40mv；微控制器控制信號調理模塊采集三電極傳感器的陽極弱極化電流ia和陰極弱極化電流ic；
13、步驟6：計算腐蝕速率和銹蝕深度，利用線性極化原理和腐蝕速率弱極化測量原理，計算腐蝕電流密度icorr，進而計算腐蝕速率vmma和出銹蝕深度hcorr，計算公式如下：
14、
15、
16、
17、
18、其中，δe1為極化電壓值，δe2為弱極化電壓值；
19、
20、其中，a是金屬原子量；n是得失的電子數；f是法拉第常數；ρ是電極金屬材質的密度；
21、利用腐蝕速率的電流指標關系，計算出銹蝕深度hcorr，計算公式如下：
22、hcorr＝vmma×(n_datan-1+internal)
23、其中，n_datan-1是上一個數據為止累計的測量總時間，internal是當前測量時的測量間隔；
24、步驟7：銹蝕數據的測量流程執行完畢，并將數據進行存儲，同時通過通訊模塊傳輸至企業云平臺。
25、本專利技術的純化水和注射用水管路的銹蝕深度監測儀、監測方法及方法，具有以下有益效果及優點：
26、1.本專利技術通過信號調理模塊向三電極傳感器發送激勵信號，并接收反饋信號。微控制器基于腐蝕電化學技術，依據弱極化原理，根據測量的反饋信號計算介質對管路的腐蝕速率及等效銹蝕深度。進而實現銹蝕厚度超標預警。在實際工業應用領域，可指導制藥廠酸洗鈍化時機，評價化學溶劑的酸洗鈍化效果。
27、2.本專利技術的信號調理模塊在腐蝕速率弱極化測量原理的基礎上，可實時測量溶液電阻，并以此設定滑動變阻器的阻值，自動實現壓降補償。降低了因溶液電阻未補償所造成的極化電位和弱極化電位偏差。極大提高了腐蝕速率和銹蝕深度的測量精度。
28、3.本專利技術提供多種數據存儲及傳輸方式，包括但不限于遠程gprs數據傳輸，北斗遠程數據傳輸，rs232/485數據傳輸，數據定期存儲，本地數據讀取上傳等。系統兼容性廣泛，適應性更強；支持云平臺技術，可實現監測儀輸出信號與云平臺無縫連接。
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1.純化水和注射用水管路的銹蝕深度監測儀，其特征在于，包括：監測儀殼體、監測儀底臺、電源及通信接口、傳感器接口、測量主板以及天線；
2.如權利要求1所述的純化水和注射用水管路的銹蝕深度監測儀，其特征在于，所述測量主板包括：微控制器以及分別與微控制器連接的信號調理模塊、自檢模塊、供電模塊、存儲模塊、時鐘模塊、通訊模塊及維護接口；
3.如權利要求2所述的純化水和注射用水管路的銹蝕深度監測儀，其特征在于，所述信號調理模塊包括：信號源、模數轉換器、第一信號放大器、第二信號放大器、第三信號跟隨器、滑動變阻器、增益單元、濾波單元以及自適應增益控制電路；
4.如權利要求3所述的純化水和注射用水管路的銹蝕深度監測儀，其特征在于，所述信號源輸出的激勵信號包括：階躍信號、極化電壓信號和弱極化電壓信號；極化電壓信號等于E0±5mV，弱極化電壓信號等于E0±40mV；E0為三電極傳感器的開路電位。
5.如權利要求2所述的純化水和注射用水管路的銹蝕深度監測儀，其特征在于，所述微控制器采用STM32F103。
6.如權利要求1所述的純化水和注射用水
7.純化水和注射用水管路的銹蝕深度監測系統，其特征在于，包括監測裝置、數據處理服務器或企業云服務器；所述監測裝置采用權利要求1-6任意一項所述的純化水和注射用水管路的銹蝕深度監測儀；
8.一種采用權利要求1-6任意一項所述的純化水和注射用水管路的銹蝕深度監測儀的監測方法，其特征在于，包括如下步驟：
9.如權利要求8所述的純化水和注射用水管路的銹蝕深度監測方法，其特征在于，所述步驟1中施加的階躍信號的幅值為50mV，階躍時間為40毫秒。
...【技術特征摘要】
1.純化水和注射用水管路的銹蝕深度監測儀，其特征在于，包括：監測儀殼體、監測儀底臺、電源及通信接口、傳感器接口、測量主板以及天線；
2.如權利要求1所述的純化水和注射用水管路的銹蝕深度監測儀，其特征在于，所述測量主板包括：微控制器以及分別與微控制器連接的信號調理模塊、自檢模塊、供電模塊、存儲模塊、時鐘模塊、通訊模塊及維護接口；
3.如權利要求2所述的純化水和注射用水管路的銹蝕深度監測儀，其特征在于，所述信號調理模塊包括：信號源、模數轉換器、第一信號放大器、第二信號放大器、第三信號跟隨器、滑動變阻器、增益單元、濾波單元以及自適應增益控制電路；
4.如權利要求3所述的純化水和注射用水管路的銹蝕深度監測儀，其特征在于，所述信號源輸出的激勵信號包括：階躍信號、極化電壓信號和弱極化電壓信號；極化電壓信號等于e0±5mv，弱極化電壓信號等于e...
【專利技術屬性】
技術研發人員：臺闖，劉爍，包永全，
申請(專利權)人：中國科學院金屬研究所，
類型：發明
國別省市：
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