ph自動控制系統(tǒng)

ph自動控制系統(tǒng)閾值控制

市售的最常見的pH自動控制系統(tǒng)，提供了兩個由使用者設(shè)置的閾值。例如pH=6和pH=9。當(dāng)測得的pH值小于6時，堿加藥機開；pH大于6時，堿加藥機關(guān)；當(dāng)測得的pH值大于9時酸加藥機開，小于9時酸加藥機關(guān)。這類簡單的自動控制系統(tǒng)一般不能對pH值實行有效的控制，相反會造成系統(tǒng)pH值強烈的震蕩。

ph自動控制系統(tǒng)反饋控制

常規(guī)的反饋控制系統(tǒng)采用偏差值(ΔpH)經(jīng)過各種不同類型的控制規(guī)律的運算后，作為控制的輸出。當(dāng)輸出與偏差之間成非線性關(guān)系時，控制系統(tǒng)需要加以非線性補償。但是，一般非線性補償只有在一定的范圍內(nèi)才有效。當(dāng)輸出與偏差間的非線性過于強烈時，一般的控制系統(tǒng)是無法勝任的。圖是文獻(xiàn)報道的一個pH值控制過程的真實記錄曲線。該過程設(shè)定的pH值是7.5。使用石灰作為堿添加劑，硫酸作為酸添加劑，由一個常規(guī)調(diào)節(jié)器組成的調(diào)節(jié)系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)輸出的記錄曲線顯示出系統(tǒng)的pH值強烈震蕩。

pH自動控制系統(tǒng)應(yīng)用于眾多的工業(yè)生產(chǎn)過程和廢水處理過程。在pH控制過程中，中和試劑供給量變化范圍可能達(dá)到幾個數(shù)量級，而且控制過程中的測量信號(pH值)與控制的加藥量之間，具有強烈的非線性關(guān)系。

pH自動控制系統(tǒng)多采用可編程控制器作為調(diào)節(jié)器，可以同時輸入多種信號，如pH值，輸入流量值，儲槽液位，控制閥狀態(tài)等信息?？刂葡到y(tǒng)將輸入的各信息量進(jìn)行一定運算，組成智能性控制系統(tǒng)。當(dāng)被處理的液體的中和滴定曲線已知時，控制系統(tǒng)可以根據(jù)pH測定值準(zhǔn)確地計算出需要的中和劑的計量值，準(zhǔn)確控制加藥量。同時，當(dāng)整個處理系統(tǒng)確定后，其平衡遲緩可以實地測定，據(jù)此，可以抑制甚至排除因平衡遲緩所引起的系統(tǒng)震蕩，在保持控制的高靈敏度的同時，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

ph自動控制系統(tǒng)pH測量設(shè)備

PH值是用溶液中氫離子濃度的負(fù)對數(shù)來表示的。是衡量水體酸堿度的一個值，是溶液中氫離子活度的一種標(biāo)度，也就是通常意義上溶液酸堿程度的衡量標(biāo)準(zhǔn)。PH測量設(shè)備由傳感器和變送器組成的。PH傳感器俗稱PH探頭，由玻璃電極和參考電極兩部分組成，用玻璃電極與參比電極組成原電池。在玻璃膜與被測溶液中氫離子進(jìn)行離子交換過程中，通過測量電極之間的電位差來檢測溶液中的氫離子濃度，從而測得被測液體的PH值，由于PH值與溫度有關(guān)，所以一般還要增加一個溫度電極進(jìn)行溫度補償。

玻璃電極是工業(yè)上用得最廣泛的指示電極， 它能在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)有良好的線性關(guān)系，并能在較強的酸、堿溶液中穩(wěn)定工作。我國目前生產(chǎn)的工業(yè)pH 發(fā)送器， 由于結(jié)構(gòu)上的原因，不適臺工業(yè)廢水處理謊程中使用， 其主要問題是：(1)參比電極的鹽橋常常由于氣泡膽阱或KCI結(jié)晶析出而造成測量電池回路短路。(2)結(jié)構(gòu)復(fù)雜而笨重，日常維護(hù)、安裝困難。

ph自動控制系統(tǒng)PH計的日常維護(hù)

PH儀傳感器的工作電極與參比電極之間的電子通路是通過被測介質(zhì)進(jìn)行的，工作電極玻璃膜的沾污會直接影響到測量。若要保持PH的測量敏感性和準(zhǔn)確性，玻璃探頭的清洗工作是十分重要的。在正常使用中應(yīng)每天清理一次探頭保護(hù)管周圍的雜物，以便使探頭接觸到的液體為實測介質(zhì)。每周對探頭進(jìn)行一次人工清洗，每三個月進(jìn)行定期校驗。測量池要定期排污清理，防止污泥淤積。

ph自動控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)對象

pH 值控制系統(tǒng)是一個以其可變增益著稱的成分控制系統(tǒng)。

如圖1描述了一條典型的曲線，這是pH 值相對于所加的酸液與流入液體流量之比值的關(guān)系曲線。橫坐標(biāo)是一個比值，它表明過程的增益，即單位酸液流量所引起的pH 值變化， 隨著要處理的流入液體的流量而變化。當(dāng)被調(diào)參數(shù)出現(xiàn)偏差時，調(diào)節(jié)器對于偏差e作出的響應(yīng)，應(yīng)該是其輸出量的變化Δm恰好把偏差減小到零。要完成這項任務(wù)所需要前調(diào)節(jié)器增益與過程增益成反比，過程增益可以定義為偏差與消除這個偏差所需的m 的變化量之比值

Kp可用曲線上連接偏差為e和偏差為0這兩個點的直線的斜率來表示，如圖1所示。只有在控制點上，pH 曲線的斜率才與該點構(gòu)過程增益相等。在其它點上，曲線的斜率要比該點的過程增益Kp小稃多，可見pH 值控制系統(tǒng)是一個典型的可變增益系統(tǒng)。

ph自動控制系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)

調(diào)節(jié)閥是調(diào)節(jié)系統(tǒng)中非常重要的一個環(huán)節(jié)， 因為它處于最終執(zhí)行調(diào)節(jié)任務(wù)的地位，調(diào)節(jié)閥選擇的好壞，對系統(tǒng)是否能夠很好起調(diào)節(jié)作用關(guān)系甚大。選調(diào)節(jié)閥首先要使其流通能力滿足生產(chǎn)要求， 其次要估計調(diào)節(jié)閥在管線上的阻力降分配比，要使閥在全開情況下占有整個管線阻力降的較大比 ，這是調(diào)節(jié)閣能否起調(diào)節(jié)作用的關(guān)鍵。如果流經(jīng)調(diào)節(jié)闊的阻力降所占的比倒較小，將使調(diào)節(jié)閥的工作特性發(fā)生畸變。而調(diào)節(jié)閥的流量特性的非線性特性， 可作為過程非線性的一種補償手段。

ph自動控制系統(tǒng)中和滴定曲線

被處理水水質(zhì)的pH定量特征常用其中和滴定曲線來表征。如圖2是一實測的中和滴定曲線。水樣取自一染化廠的廢水。圖2中的橫坐標(biāo)為添加的中和劑(此處為0.1molNaOH)的體積毫升數(shù)，縱坐標(biāo)為pH值。廢水初始的pH值為0.69，中和到接近pH=7時，添加的NaOH總量為280.5毫升。

ph自動控制系統(tǒng)非線性

由圖2可見，中和滴定曲線呈S型。曲線在低pH值范圍變化緩慢，添加中和劑總量的95%時，即267毫升的NaOH，僅僅使pH值由0.69上升到2.5左右。而在pH=7附近，曲線變化非常陡峭，添加中和劑總量的1%，即2.8毫升的NaOH，即可使pH值由pH=5.7上升到pH=9.8。

用緩沖指數(shù)(BufferIndex：σ=ΔpH/Δφ)定量地表征水樣的pH特征。由圖2可見，在pH=7附近時，σ=1.46(mL/1)。而在低pH值范圍時，σ=0.007(mL/1)。緩沖指數(shù)的急劇變化，即pH值變化的強烈的非線性，是pH控制問題中最顯著的一項特征，也是造成pH控制困難的一個重要原因。

在上述染化廠廢水的例子中，如果需要將廢水的口H控制在6到9之間，則添加劑的誤差不能超過中和劑總量的0.5%。當(dāng)廢水初始的pH值更低時，控制的精度要求更高。綜上所述，pH值控制問題具有基本特征是：強烈的非線性；離子濃度(H離子或oH離子)的變化范圍大，從而所需添加的中和劑量的變化范圍可以達(dá)到幾個數(shù)量級；為了將pH值控制在允許范圍以內(nèi)，要求非常高的控制精度。正是這些特征，使得pH的控制問題成為工程控制中最困難的問題之一。

ph自動控制系統(tǒng)平衡遲緩和震蕩

平衡遲緩指的是系統(tǒng)加入擾動后，達(dá)到平衡需要的時間。當(dāng)過程需要連續(xù)控制時，平衡遲緩給控制帶來了很大困難，常常導(dǎo)致系統(tǒng)震蕩。是一個實驗系統(tǒng)pH值隨時間變化的記錄曲線。在t=t₀時刻，由酸液注入裝置向系統(tǒng)加入酸液，系統(tǒng)的pH值開始下降。在t=t_m時，酸液擴散至pH計的探頭，測得pH的極小值。但直到t=t_b時刻，新加入的酸液才和整個系統(tǒng)均勻混合，達(dá)到新的穩(wěn)定值。顯然，如果系統(tǒng)在達(dá)到穩(wěn)定之前，例如根據(jù)在t=t_m口時刻測得的pH值作出反應(yīng)，則會過量添加中和劑，造成系統(tǒng)控制品質(zhì)的下降。系統(tǒng)達(dá)到平衡需要的時間取決于系統(tǒng)的組成、液體的流速、攪拌的效率、加藥機和pH探頭的安裝的位置以及中和反應(yīng)速度等多種因素。