7023两线制工业pH计使用说明书.docx
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7023两线制工业pH计使用说明书
目录
一.概述..........................................................................................
(1)
二.主要技术指标............................................................................
(1)
三.仪器工作原理...................................................................…......
(1)
四.仪器安装与接线..................................................................…..
(2)
五.仪器的使用操作........................................................….....…....(5)
六.仪器的维护保养........................................................…......…....(9)
七.仪器保存与保证期限..................................................………....(11)
八.用户须知......................................................................…...…....(11)
九.仪器的成套与附件......................................................………....(11)
十.附录................................................................................…….….(12)
特别提示
在应用重庆分析仪物位计分公司的仪器前,请
用户仔细阅读说明书,以便得到完整而准确的操
作指导,为正确使使用和維护带来方便,同时也
欢迎广大用户提供宝贵的意见和建议,并及时反
馈到我公司。
一 概述
7023两线制工业pH计由变送器和测量组件组成的一种测量pH/ORP值的在线水质分析仪器,该仪器采用加强型塑料外壳,耐腐蚀,结构牢固,内有导电涂层,可有效屏蔽电磁干扰,为了提供4~20mA的输出,变送器采用24Vd.c两线制电源,使之在采用了本质安全栅的本安链中,其应用符合ibⅡCT6防爆标准,在变送器及接收器之间的一对导线,既给接收器提供了输出,也给变送器提供了电源,结构紧凑的塑料外壳符合ip65的防水设计,可用在恶劣工况及环境条件下的pH/ORP测量。
仪器主要特点:
◇三位半LCD显示;
◇外接前置放大器,可远距离传输,抗干扰能力强;
◇Pt100自动温度补偿器;
◇隔离两线制电流输出;
◇仪器精度高,稳定性好,性能可靠
二主要技术指标
1.量程:
a)pH:
0.00~14.00pH;在此范围内,可任意以2、4、6、8、10、12或14个pH设置跨度;
b)ORP:
0~1400mV;在此范围内,可任意以400、600、800、1000、1200或1400mV设置跨度;
量程选择由内部开关设置确定,精度可达2%,具体设置请参看节的量程表。
2.输出信号:
4~20mAd.c,最大负载500Ω。
3.基本误差:
a)仪器基本误差:
±0.1pH或±5mV;
b)输出电流误差:
±1%F.S。
4.仪器的工作条件:
a)空气的相对湿度:
≤90%;
b)环境温度:
0~40℃;
c)电源电压:
24Vd.c;`
d)被测溶液温度:
一般为0-60℃,其它根据电极耐温而定;
e)被测溶液声深度:
不大于3m;
f)无强电磁场干扰,无强烈正振动,无腐蚀气体存在。
三仪器工作原理
pH是表示溶液酸度的一种方法,根据定义,pH为氢离子活度的负对数,即pH=-lgaH+,
pH是电位式分析仪器。
本仪器既可采用复合电极,也可采用分离电极。
根据原电池原理,这两
种电极在溶液中构成的电池为:
测量电极参比电极
(-)Ag/AgCl/内缓冲溶液/玻璃敏感膜/被测液//KCl(饱和)/AgCl/Ag(+)
当被测溶液中的氢离子浓度发生变化时,两电极之间的电动势也随着引起变化,而电动势E的变化符合能斯特(nernst)方程:
E=E0-2.3026RT/F.pH
式中:
R—气体常数(8.314J/cmol.K)
T—绝对温度(273+t℃)
F—法拉第常数(96495C/mol)
E0—零电位
pH—被测溶液的pH值与玻璃电极中内缓冲液的pH值之差
2.3026RT/F被称为pH玻璃电极的nernst电位或理论响应斜率,相当于每变化一个pH值,电池电动势的变化,在常温25℃时为59.2mV。
所以只要把两电极间的电动势信号输入到变送器中进行放大,仪器就能显示出被测溶液的pH值,被测溶液温度变化引起电极电动势的变化由前置放大器自动进行补偿。
温度补偿仅仅抵消了温度对电极电动势的影响,而仪器显示的pH值为溶液在当时温度下的实际pH值。
ORP测量是一种直接电位测量,是对氧化—还原反应状态的测定。
氧化还原反应是氧化剂和还原剂之间(如在水溶液中)进行的电子交换过程,氧化还原过程就是电子在还原剂(电子给体)到氧化剂(电子受体)的电位差(V或mV)影响下进行“迁移”的过程。
ORP是通过测量工作电极与参比电极间的电位差,用铂电极作工作电极,用饱和甘汞电极作参比电极。
温度补偿不用于ORP测量。
高阻抗电极的电极电动势在前置放大器内被转变为电流信号,然后通过电路再将电流信号转换为电压信号,以便提供合适的跨度、抑制和上升。
这种电流信号用作调制变压器T2的输入,而解的反馈信号消除了变压器失真。
接着信号被解调为直流信号,并且被转换为电流输出。
这样通过电流驱动器VS3和VS6,就可使发送器去驱动接受器和表头。
在这种电流通路中,24V电源提供了基本的电流。
电流输出通路包括了由输出电流驱动的振荡器VS4,而VS4又直接驱动变压器的初级。
对不对称电压及作用于所有变送器电路的主电源而言,变压器T1起到了调节电源的作用。
四仪器安装与接线
1.变送器安装、接线:
变送器外壳适合户外安装,但也要防止产生过多的辐射能,通过使用每台变送器一起提供的托架和U形螺栓,可把变送器安装到墙上或管道上,见图1。
变送器有三个引线孔,前后端各有一排接线座,变送器正下方的孔为信号电缆引线孔,变送器上左侧孔为电源引线孔。
接线前,电缆必须穿过出线套,使变送器的孔密封,以防止气体、蒸气或火花进入变送器,影响电路元件性能,电源必须可靠接地,电源地端必须与机箱连接。
电极与内或外前放的连接关系见表1;外部前放与变送器的连接关系见表2。
表1电极与内部前放或外部前放的连接对应关系
2.发送器的安装、接线:
7077复合电极
pH复合电极将测量电极、参比电极和温度补偿器Pt100组合在一起装入一支耐腐蚀,压模成型的塑料壳体中。
该电极安装、维护方便,有一个3/4"(NPT)锥管螺纹接头,可以很方便地进行管道式、沉入式或流通式安装。
见图2
注意,防爆认证仅适用于7023变送器。
在危险场所里所有线路电压和电极安装的布线必须在防爆导管进行。
暴露在危险场所的电极必须用本安工作方式安装。
五仪器的使用操作
1.总体操作概述
变送器在出厂时被设置为能提供最大的量程跨度。
也就是说,4~20mA的输出变化将对应0~14pH(或0~1000mV氧化还原电位)的输入量程跨度。
假如这种输入量程跨度太大,就取下变送器主电路板,并按节所描述的方法选择一个合适的输入量程。
对pH测量仪器和它的电极系统进行校准是一种必要的操作过程,因为类似的玻璃电极在同样的溶液中会产生稍微不同的电位,而对测量仪器来说,由用户进行的校准调节也是必要的。
根据条件,这种调节有必要经常进行。
在变送器外壳上的零点调节器Z(ZERO)是用于仪器校准的。
由电极系统产生的电位直接随溶液温度而改变,即使溶液的pH保持为一个常数。
为了在任意温度下测量到准确的溶液pH值,在测量电路里使用了一个自动温度补偿器来调节电极产生的电动势与溶液pH值的关系。
不管怎样,在任何溶液温度下测到的pH值都是溶液实际的pH值。
而这种pH值是测量时刻的瞬时值。
温度补偿仅仅是为了抵消温度对电极系统电动势的影响。
固定的温度补偿是通过用一个合适的电阻取代自动补偿器来实现的。
当测量7pH,即电极的等电位点时,温度变化所带来的影响是可忽略的。
2.校准与输出量程选择
当用户得到变送器时,它的量程是被设置成0~14pH(或0~1000mV氧化还原电位)的。
如果该量程正好被使用,那麽此量程即可作为标准量程使用,并进行校准。
如果要使用列在表的扩充量程,就根据节进行操作。
如果要求用氧化还原电位量程,请参考附录。
经过在变送器后端里的测试端子连接一个数字电压表。
a.0~14pH
通过电路板上的开关选择量程,量程跨度和零点就被设置成能达到大约2%的精度。
为了达到额定精度而对量程进行的最后调零是通过在7pH附近标定(零点调节)来实现的。
为了达到极高的精度而进行的调整是通过调节变送器外部的S(SPAN)调节器并同时测量一种已知其pH值的缓冲溶液而实现的。
用于该调节的缓冲溶液的pH值应该至少在7pH上或下2个pH。
对于以0~14pH为基础的输出,应按如下步骤进行:
按照在节中所叙述的那样,使用缓冲溶液或采集的方法,在7pH附近进行标定。
并调节变送器外部的Z(ZERO)零点调节器,以在测试端上获得12mA的输出(6.86个pH产生11.84mA电流)。
为达到额定精度,应将变送器外部的量程调节器一逆时针旋转90度。
—要达到高精度,还应该按如下步骤进行:
采用第二个pH值至少在7pH上或下2个pH的缓冲液作为校准并调节外部的量程调节器以获得符合表4首行的输出电流读数。
如果显示器的读数与缓冲液实际的pH值不一致,则适当地调节LCD显示板上的电位器RP1。
b.选择扩充的输出量程
对于氧化还原电位的量程,请参考表3的脚标。
注意,为了在测试端子测量输出电流,所有必需的连线,包括电源及接受器,都必须全部完成。
(1)旋下变送器前端盖,松开两颗固定显示板的螺钉,移开显示板,取下主电路板上的X1,X3两个连接器,旋下两颗固定主电路板的柱,小心移出主电路板,在该电路板右上部找到开关组件S。
(2)在表3中查找要用的扩充pH输出量程。
用一把小起子设置开关组件S的各个开关的位置,使得这这些开关均以“ON”(朝下),相应的量程已列入对应表格(例如,S上1,2,3,5,6开关为“ON”,表示量程为7~13pH)(量程设置必须包括7pH。
如果没有这样做,就应设置开关组件S在同样的跨度组内到另一个量程。
详情见节)。
pH量程选择
量程pH
表Ⅳ量程
开关设置
零点变化范围
(1)
(2)(3)(4)
(2)(4)(6)
000或2470~14567
1050~1057
1072~12257
1094~14357
8040~87
8051~917
8062~1027
8073~11127
8084~1237
8095~13137
8106~14237
6030~656
6041~7156
6052~8256
6063~91256
6074~10356
6085~111356
6096~122356
6107~1312356
6118~14456
4020~46
4031~516
4042~626
4053~7126
4064~836
4075~9136
4086~10236
4097~111236
4108~1246
4119~13146
41210~14246
2010~25
2021~315
2032~425
2043~5125
2054~635
2065~7135
2076~8235
2087~91235
2098~1045
2109~11145
21110~12245
21211~131245
21312~14345
(3)在表3内找到适用于该量程的那一行,并记在你的量程表上。
例如,如果7~13pH的量程(量程编号为610)被选择,就定位到表3中600系列,在603量程这一行内每一个值上加上7pH,这样,对你的特定量程内每一个pH值,都将获得相应的一个变送器输出电流值。
(4)把电极系统浸入到其pH值尽可能接近7pH的缓冲溶液(标准的pH参比溶液)中。
(5)调节变送器外部的零点调节器Z,使数字电压表能按照表3进行的测量读出正确的输出电流值。
(6)再选择一个其pH值在7pH上或下2个pH值的缓冲溶液,调节变送器外部的S(SPAN)调节器,使数字电压表能正确读出与表3相符的数值。
(7)调节显示板上的电位器RP1,使显示器显示出第二种缓冲溶液的pH值。
(8)应验证显示的pH值和输出电流值与第一种缓冲溶液(pH为7)是否一致,如不一致,就按附录B来校正显示板,然后重复该步骤。
C.不包括7pH的扩充pH输出量程
(1)根据需要的量程,在表中从相应的跨度内里选择一个确实包括7pH的临时量程,按照9B节
(2)的描述来设置开关组件S。
(2)使用一种其pH尽可能接近7pH的缓冲溶液,调节变送器外部的零点调节器,以便在列入表的临时量程内,获得与7pH一致的适当的输出电流。
例如,量程为0~8pH,则输出电流为18mA。
注释:
(1)在电路板上的开关组件S上,有4个零点开关,其编号为1,2,3,4,有3个变化范围开关,其编号为5,6,7,拨动相应的开关,跨度的关系如下;
零点跨度
1234567
(1)
(2)(3)(4)
(2)(4)(6)
例如,对5~11pH量程,零点开关应选1和3(即1+4=5),跨度开关应选5和6(即2+4=6)。
(2)开关编号表示相应的开关在“ON”(向下)位置。
至于氧化还原电位量程的有关资料,请参看附录A。
(3)再选用一个pH值在7pH上或下2个pH的缓冲溶液,调节变送器外部的量程调节器S(SPAN),以便在本次测量中获得与表一致的正确的输出电流值(在测试端子上)。
(4)设置开关组件S,以便获得你所需要的扩充量程。
(5)在你所需要的量程内,再选用一种特定pH值的缓冲溶液,调节零点调节器Z(ZERO),以便能获得缓冲溶液的pH值。
(6)调节显示板上的调节器RP1,以便显示器能显示该缓冲溶液的pH值。
如果显示器读数与pH值不一致,并且该输出电流位于其它点上,就必须按照附录B来校正显示板。
3.校准过程(零点调节)
调节器S(SPAN)在变送器出厂时已由厂家设定。
额定的设置为逆时针方向1/4周。
采用缓冲溶液的方法:
对于需要很高精度的测量,建议使用这种校准技术。
这种方法在节中也使用个。
——选择一种标准的缓冲溶液,其pH值在你所感兴趣的那一点附近。
也可用已准备好的缓冲溶液(标准参比溶液)在节给出。
——从被测溶液中取出电极系统,把它浸入缓冲溶液,等到一个稳定值。
——搅拌缓冲溶液,并调节变送器外部的零点调节器Z,使得显示器能读出该溶液精确的pH值或者从表4查出等效的电流值。
注意:
参比溶液的pH值会随温度而改变。
电路测量的是在任意温度下溶液的实际pH值,应根据缓冲溶液的温度,选择列在该溶液容器上的标称pH值。
当使用缓冲溶液时,请注意在节中针对理想的pH测量的提示。
取样方法:
使用一种标准的实验室pH测量仪器,从靠近相应的电极安装点上取一烧杯被测溶液的样品并测出它的pH值。
然后调节变送器外部的零点调节器Z,使它的读数与参考仪器的读数一致。
4.针对采用缓冲溶液和测量的提示
成功的测量取决于对电极系统的选择和爱护。
按照厂家提供的手册所选择的电极和它的安装,注意观察温度、压力和流量限制。
理想的pH测量和采用缓冲溶液的技术有如下要求:
——在整个测量或校准过程中经常搅拌样品溶液,并使用已清洗干净的电极。
——如有必要,在校准期间或者在检查电极时使控制或报警电路无效。
——校准过程中使用的缓冲溶液大致应与样品溶液有相同的温度及pH值。
——如有必要,应根据条件周期性地检查,清洗和修复电极系统。
如有可能,从安装处取下电极系统。
建议将电极浸入一个标准的用作缓冲的参比溶液里,其温度和pH均与被测溶液相同。
表4针对pH跨度的电流输出值
pH量程
000或147
01234567891011121314
mA输出
45.146.297.438.579.7110.861213.1414.2815.4316.5717.7118.8620
012345678910
用户量程
mA输出
45.67.28.810.41213.615.216.818.420
pH量程
012345678
用户量程
mA输出
468101214161820
pH量程
0123456
用户量程
mA输出
46.69.331214.6617.3320
PH量程
01234
用户量程
Ma输出
48121620
pH量程
00.511.52
用户量程
mA输出
48121620
注意:
选择与你所需要跨度(10,8,6,4,2pH)一致的一行,在第一列中输入你需要的量程的下限值。
把该值加到该行中其它各列值上。
对氧化还原电位应用,把你所需要的量程融进表6中适当的行中。
假如你所需要的量程为001-108,使用105行;如量程为700-706,使用804行;如量程为500-507,使用603行;如量程为300-308,使用404行。
使用如下公式以在表格中找到针对你能获得的参比溶液的输出电流值中间值:
缓冲溶液的pH值-pH量程下限
输出电流(mA)=4+——————————————————
pH量程跨度
六.维护与故障排除
1.维护资料总述
关于LCD读数的校正,请参看附录B。
a.复位内部量程调节器
调节器R40(量程调节器)和R24(输出抑制)是工厂针对所有过程达到最优精度而设置好的。
在正常条件下,这些设置不会受到影响。
在电路板修理以后,或者没有足够的零点和跨度调节,而系统的其余部分均已检查,为了使R40和R24的设置返回到最优值,应按如下步骤操作:
——打开变送器的前端盖,取下显示板组件,从主电路板上取下两个连接器X1和X3。
取下固定主电路板的柱,小心移出主电路板,把开关组件S定位到左上端。
——注意当前的设置,把开关组件S设为12356(量程为7~13pH),恢复连接器,在变送器后端的测试端子上连接一个测试电流表。
——在带内部前放的7023-11上把1和3端子短接起来;在带外部前放的7023-22上把端子6和9短接起来;
——检查端子TP2(在主电路板上)和公共端GND之间的电压,如有必要,调节零点调节器Z以获得0.00V电压。
——调节R24以使测试表读数为4mA,
——设置开关组件S为156(量程为1~7pH),
——调节R40以使测试表读数为20mA,
——重复以上操作直到不再调节为止。
——针对要求的量程,设置开关组件S为原先的设置,并按节校正。
b.把输出电流转换为10~50mA
在电路板上取下25Ω的电阻R30,以一个10Ω的精密电阻代替(±0.5‰)。
2.前置放大器的维护和故障预防
电极发送器组件外接的前置放大器实际上不需要维护的。
完全密封的电极就是为诸如在高温,强冷凝等恶劣条件下工作而设计的。
一个重要的要求是填实的测量电极的连接应不透水。
3.故障排除步骤
a.通过单独检查变送器/前置放大器的各个主要部件,就能找到导致可能出现3故障的原因。
正如图所示,有两个电源电路和一个前置放大器要被分析。
在变送器输入端,从前置放大器到限幅(信号调节)电路,同步调制解调器电路及E/I(电动势/电流)转换器。
输出电路可被当作电流驱动器VS3与VS6和振荡器VS4,它们给电源转换器提供了输入以使其能正常工作。
在系统内的故障可以通过把相关的电路与其它主要电路隔离而最为有效地排除。
测试点电压列表在节中提供出来,以允许通过以上各级电路来跟踪信号通路。
这些特点被提供出来,以便用户能迅速地找到故障并让仪器恢复到正常。
在变送器的两端都可以获得输出电流测试点(比如,在一侧的主电路板左侧外边缘引脚,通过在另一端测试点上的“+”和“-”)。
为了简化测试,放大板(如果使用了前置放大器)尽管从变送器上取下来,仍可正常使用;在分析期间为了迅速隔离,前置放大器输出可单独从运放断开。
为简化故障排除过程,在被怀疑有问题的电路板正是要测试的装置,但为了恢复和维护设备,尽管那块板是要测试的装置,仍需用代用板替换有故障的那块板。
因而,在多台变送器的安装中,为了简化对紧急情况的处理,应准备备用的放大电路板和前置放大器。
以下检查和测试要求的测试设备如下:
1-1V电压源
数字电压表
mA表
pH输入模拟器(任选的,不作要求)
b.初始检查
把故障隔离到变送器放大电路或前置放大器电路应按如下步骤进行:
按如下步骤检查变送器电路:
从主电路板上取下连接器,再取下主电路板,然后仅插进更小的(2针)连接器。
(跨度调节器必须连接),设置开关组件S,注意S上各开关的位置。
在后端的测试端子测量输出电流。
假如在开关组件S位置的变化改变了输出电流读数,在电路板上的电路很可能是正常的。
把开关组件S恢复到它们原先的设置.这种测试检查了除放大器N1外的所有电路。
如果仍认为有故障,为了进一步测试变送器电路,请看节。
C.重要提示
请注意,如果在变送器电路里的5V和3V电源由于有故障的元件而短路,振荡器将停止工作,所有测试电压将是错误的。
如果出现这种情况,可在±5V,±3.2V和+18V电源的位置上接入外部的直流电源。
4.变送器电路电压的检查
在本节中给出的有效电压值都是用一台3位半的数字电压表测量出来的.取下主电路板,把连接器X1和X3恢复到原位,这时主电路板在变送器外壳外面。
为了证明信号限幅电路N1至N3是正常的,要测量以下各个测试点的电压,通过电路的这一部分来跟踪信号通路.测量在测
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