专利名称：水硬度监测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种水处理监测仪，尤其涉及一种用于水硬度自动比色分析的水硬度监测仪。
背景技术：
根据GB1576-2001《工业锅炉水质》标准的规定，蒸汽锅炉和汽水两用锅炉的给水总硬度必须≤0.015毫摩/升，为达到这一标准，国内锅炉房水处理系统都配备了软水器，自来水通过软水器中的钠离子交换剂时，水中的钙离子和镁离子被钠离子所取代，使易结垢的钙镁化合物转变成不形成水垢的易溶性钠化合物，从而使水得到软化。但是，由于软水器中的钠离子交换剂达到一定通水量后，离子交换能力迅速下降，水硬度也同时上升，所以，在软水器出水硬度接近或达到0.015毫摩/升时，必须及时对软水器进行再生，使之恢复其离子交换能力。
目前对工业锅炉水质硬度的测量方法有以下三种第一种方法采用化学滴定法，在锅炉的软水器出水口，由人工用标有容量的容器放入取样水；在取样水中滴入定量的试剂，使取样水变成蓝色；计算试剂的消耗量，测试取样水的硬度，取样水硬度≤0.015毫摩/升为合格。
第二种方法采用硬度指示剂法，用预先配制的硬度指示剂，进入滴定，判断样水变为红色，还是蓝色；如红色为硬度起标，蓝色为合格；缺点误差大，不能定量测定。
以上两种方法均为手工操作，步骤繁复，费事费力；并且人为因素影响测量的准确性；由于不能自动或定时监测水硬度，目前的软水器再生普遍采用人工定时或定流量法，由于无法准确判断软水的硬度，只能采取缩短软水器再生间隔周期的措施确保水硬度不超标。
第三种方法采用美国HACH公司的SP-510硬度报警仪，由于该仪器进水、加药采用蠕动泵，结构复杂，蠕泵充气、搅拌，容易使管路阻塞，维修困难，使用不便；该仪器价格过高，SP-510硬度报警仪报价约25000元，难以在国内推广应用。
目前，设在锅炉上的软水器的再生控制普遍采用手动控制、时间控制、流量控制；这些控制方法实际上是一种被动的人工控制，为了保证水硬度不超标，再生时间点大多数都前移，因此不能精确控制软水器在出水硬度接近或达到0.015毫摩/升时进行再生的工作。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种改进的水硬度监测仪，它能解决现有技术人工操作测定工业锅炉水质硬度方法中步骤复杂、误差大、不能在线自动监测的缺陷，并且可进行自动取样水，自动加液，自动判断水质硬度、同时可对超标水质进行报警，且可及时控制软水器再生软水。
本实用新型的目的是这样实现的一种水硬度监测仪，包括箱体，其特点是，在所述的箱体上部一侧设置电控部件，它由自动分析电路、比色电路及报警电路组成；在箱体上部另一侧设置气控部件，在箱体中部安置试剂容器、比色槽和样水容器，在箱体底部间隔设置试剂箱、排废液电磁阀和取样水电磁阀；所述的电控部件通过导线分别与气控部件、排废液电磁阀、取样水电磁阀的电磁线圈连接；所述的气控部件多个出气口通过气管分别与试剂容器、比色槽、样水容器连接；所述的比色槽通过液管分别与试剂容器、排废液电磁阀、样水容器连接；所述的试剂容器、样水容器通过液管分别与试剂箱、取样水电磁阀对应连接。
在上述的水硬度监测仪中，其中，所述的气控部件由气泵和气阀组件组成；所述的气泵通过气管与气阀组件的进气口连接；所述的气阀组件由充液气阀、水气气阀、加液气阀组成，充液气阀、加水气阀、加液气阀通过气管分别与试剂容器、比色槽、样水容器对应连接。
在上述的水硬度监测仪中，其中，所述的电控部件中的自动分析电路由启动开关K1、依次串联连接的放大器F1至F6、取样水电磁阀、排废液电磁阀组成；启动开关K1的常开触点与放大器F1的输入端连接；放大器F1和F6的信号输出端分别与取样水电磁阀和排废液电磁阀的电磁线圈一端连接；放大器F2、F3、F4的信号输出端分别与充液气阀、加水气阀、加液气阀的电磁线圈一端对应连接；放大器F5的信号输出端分别与比色电路的信号输入端和报警电路的信号输入端连接。
在上述的水硬度监测仪中，其中，所述的电控部件中的比色电路由设在比色槽一侧的光源、设在比色槽另一侧的光电传感器、放大器F7、绿色发光二极管D1组成；光电传感器的输出端与放大器F7的输入端连接；放大器F7的输出端与绿色发光二极管D1的负端连接；放大器F7的另一输出端与报警电路的输入端连接；光电传感器和放大器F7的信号端与自动分析电路的放大器F5的输出端并接。
在上述的水硬度监测仪中，其中，所述的电控部件中的报警电路由放大器F8、红色发光二极管D2、继电器J组成；所述的放大器F8的两输出端分别与红色发光二极管D2的负端、继电器J的线圈输入端连接，继电器J的输出端通过导线与设在箱体一侧的信号输出插座连接。
在上述的水硬度监测仪中，其中，在所述的电控部件中设置八个放大器F1至F8，它们分别由八个相同的延时电路和放大电路连接构成；所述的每一个延时电路由可调电阻R1一端与电阻R2一端相串接，电阻R2的另一端与电解电容C1的正端连接构成；所述的每一放大电路由运算放大器U、电阻R3、R4、R5、R6、放大管GB、继电器JA组成；所述的运算放大器U的一输入端与电阻R3和R4的串接端连接；运算放大器U的另一输入端与电阻R2和C1的接点连接，并在该输入端与输出端之间连接一电阻R5，电阻R6串接在运算放大器U的输出端与放大管GB的基极之间，放大管GB的集电极与继电器JA的线圈输入端连接，所述的继电器JA的一组常开触点通过导线与相对应的电磁阀的电磁线圈一端连接；继电器JA的另一组常开触点通过导线与下一级的放大器F的输入端连接。
在上述的水硬度监测仪中，其中，所述的箱体底部还设有一排废液口和一取样水进口，排废液口与排废液电磁阀的排液口相对应贯通，取样水进口与取样水电磁阀的进水口相对应贯通。
在上述的水硬度监测仪中，其中，在所述的箱体面板上部两侧分别设置一比色电路中的绿色发光二极管D1和一报警电路中的红色发光二极管D2；在箱体面板下部两侧分别设置一自动分析电路中的启动开关K1和一报警电路中的电源开关K2，电源开关K2通过导线与电源插座的相线和中线连接。
在上述的水硬度监测仪中，其中，所述的箱体侧面上部还设有一信号输出插座通过导线与锅炉上的软水器连接；在箱体侧面下部还设有一电源插座通过导线与220V交流电源连接。
本实用新型水硬度监测仪由于采用了上述的技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果1、本实用新型由于通过电控部件对多个电磁阀和气阀组件的控制，由此可实现自动取样水，自动向定容器加液、加水、充气，自动判断水质硬度，实现在线监测水硬度，从而代替繁杂的传统软水硬度手工检测方法，使在线监测的最小分析周期缩短到3分钟。
2、本实用新型由于设有报警电路，因此当水质硬度超标时，可自动报警，及时发出报警信号和遥控信号，同时可自动控制设在锅炉上的软水器再生软水，从而能准确控制软水器再生时间，相对减少了再生次数，节约了再生用自来水和盐，并且有利于环境保护。
3、本实用新型与进口的水硬度监测仪相比，结构新颖、简洁，不需要蠕动泵，使用时故障率低，维修简便，维修成本低廉，整机售价小于进口仪器的50％。
通过以下对本实用新型水硬度监测仪的一实施例结合其附图的描述，可以进一步理解本实用新型的目的、具体结构特征和优点。其中，附图为图1是本实用新型水硬度监测仪的内部结构示意图。
图2是本实用新型水硬度监测仪的外观结构示意图。
图3是本实用新型水硬度监测仪的电控部件电路原理图。
图4是本实用新型水硬度监测仪的电控部件中的放大器的电路原理图。
图5是本实用新型水硬度监测仪的工作流程图。
具体实施方式
请参见图1所示，水硬度监测仪，包括箱体1，在箱体1上部一侧设设置电控部件2，在箱体上部另一侧设置气控部件3，在箱体中部安置试剂容器4、比色槽5、样水容器6，箱体底部间隔设置试剂箱7、排废液电磁阀8、取样水电磁阀9；电控部件2通过导线分别与气控部件3、排废液电磁阀8、取样水电磁阀9的电磁线圈连接；气控部件3由气泵31和气阀组件32组成；气泵31通过气管与气阀组件32的进气口连接，该气阀组件32由充液气阀321、水气气阀322、加液气阀323组成；充液气阀321、加水气阀322、加液气阀323通过气管分别与试剂容器4、比色槽5、样水容器6连接；比色槽5通过液管分别与试剂容器4、排废液电磁阀8、样水容器6对应连接；试剂容器4、样水容器6通过液管分别与试剂箱7、取样水电磁阀9对应连接。箱体1底部还包括设有一排废液口11和一取样水进口12；该排废液口11与排废液电磁阀8的排液口相对应贯通；该取样水进口12与取样水电磁阀9的进水口相对应贯通。
请参见图3所示，电控部件2由自动分析电路21、比色电路22及报警电路23组成；自动分析电路21由启动开关K1、依次串联连接的放大器F1至F6、取样水电磁阀9、排废液电磁阀8组成；启动开关K1的常开触点与放大器F1的输入端连接；放大器F1和F6的信号输出端分别与取样水电磁阀9和排废液电磁阀8对应连接；放大器F2、F3、F4的信号输出端分别与充液气阀321、加水气阀322、加液气阀323的电磁线圈一端连接；放大器F5的信号输出端分别与比色电路22的信号输入端和报警电路23的信号输入端连接。
电控部件2中的比色电路22由设在比色槽的一侧的光源221，该光源由发光二极管构成；设在比色槽5的另一侧的光电传感器222、放大器F7、绿色发光二极管D1组成；光电传感器222的输出端与放大器F7的输入端连接；放大器F7的输出端与绿色发光二极管D1的负端连接；放大器F7的另一输出端与报警电路23的输入端连接；光电传感器222和放大器F7的信号端与自动分析电路21的放大器F5的输出端并接。
电控部件2中的报警电路23由放大器F8、红色发光二极管D2、继电器J组成；放大器F8的两输出端分别与红色发光二极管D2的负端、继电器J的线圈输入端连接；继电器J的输出端通过导线与设在箱体1一侧的信号输出插座14连接。
请再结合图2所示，比色电路22中的指示水质硬度合格的绿色指示灯为绿色发光二极管D1和报警电路23中的指示水质硬度不合格的红色指示灯为红色发光二极管D2分别设在箱体1的面板13上部两侧；自动分析电路21中的启动开关K1和报警电路23中的电源开关K2分别设在箱体1的面板13下部两侧；电源开关K2通过导线与电源插座15的相线和中线连接。箱体1侧面的上部还设有的一信号输出插座14，通过导线与锅炉上的软水器连接；在箱体侧面的上部还设有的一电源插座15，通过导线与220V交流电源连接。
请参见图4所示，在电控部件中的放大器F1至F8分别由八个相同的延时电路和放大电路连接构成；延时电路由可调电阻R1一端与电阻R2一端相串接，电阻R2的另一端与电解电容C1的正端连接构成；该延时电路的延时时间为各电磁阀和气阀的充气或充液的延时时间，各阀的延时时间可通过可调节电阻R1设定；放大电路由运算放大器U(型号为LM324)、电阻R3、R4、R5、R6、放大管GB(型号为8050)、继电器JA组成；运算放大器U的一输入端与电阻R3和R4的串接端连接；运算放大器U的另一输入端与电阻R2和C1的接点连接，并在该输入端与输出端连接一电阻R5；电阻R6串接在运算放大器U的输出端与放大管GB的基极之间，放大管GB的集电极与继电器JA的线圈输入端连接。继电器JA的一组常开触点通过导线与相对应的电磁阀或气阀的线圈绕组输入端连接；其另一组常开触点通过导线与下一级的放大器F的输入端连接。
请参见图5所示，本实用新型水硬度监测仪的工作流程是开启水硬度监测仪的自动分析开关K1，输出一开关信号经放大器F1放大后输入取样水电磁阀9，将取样水电磁阀9打开，锅炉软水器出水口处的软水流入水硬度监测仪样水容器6内，当放大器F1延时10秒钟后，样水容器6内注入20毫升采样软水，取样水电磁阀9关闭；同时电控部件2的放大器F1向放大器F2和气控部件3输出充液信号；气泵31和充液气阀321接收到充液信号后，自动开启气泵31，通过气管向密闭的试剂箱7内充气；同时开启充液气阀321，放大器F2经延时10秒钟后，通过液管将试剂箱7内1毫升比色试剂压入试剂容器4内后，气泵31和充液气阀321关闭；多余比色试剂从试剂容器4溢流管口流回到试剂箱7内；同时电控部件2的放大器F2向放大器F3和气控部件3输出加水信号和加液信号；气泵31和加水气阀322接收到加水信号，自动开启气泵31，通过气管向样水容器6充气；同时打开加水气阀322，放大器F3延时10秒钟，通过液管将样水容器6中的20毫升采样软水压入比色槽5，加水气阀322和气泵31关闭；放大器F3向放大器F4和气控部件3输出加液信号；然后气泵31和加液气阀323接收到加液信号，自动开启气泵31，通过气管向试剂容器充气；再开启加液气阀323，放大器F4延时10秒钟，通过液管将试剂容器4中的1毫升比色试剂压入比色槽5，加液气阀323和气泵31关闭；同时电控部件2的放大器F4向气控部件3输出充气信号；气泵31接收到充气信号，打开气泵31，通过气管向比色槽5内充气，并充分自动搅拌比色槽5内的溶液15秒；当在比色槽5内的1毫升比色试剂与20毫升采样软水充分混合搅拌后，对比色槽内的混合液体进行检测，水硬度小于0.015毫摩/升为合格，并对溶液呈现的颜色进行分析；当测得水硬度小于0.015毫摩/升，溶液呈兰色，该水硬度监测仪的绿色指示灯亮，表示水硬度合格；当水硬度大于0.015毫摩/升，溶液呈红色，红色指示灯亮，表示水硬度超标；当比色分析后水硬度超过正常范围，水硬度监测的红色指示灯D2亮，且报警，同时由报警电路23输出一控制软水器进行再生软水的控制信号，通过导线输入锅炉软水器；锅炉软水器接收到再生软水的控制信号后，再生软水。
本实用新型水硬度监测仪可在线监控软水硬度，实现自动采样软水，自动加液，自动判断水质硬度，当水质硬度超标时，可自动报警，同时可自动控制软水器再生软水，相对减少了再生次数，也节约了再生用自来水和盐，最小分析周期缩短到3分钟，使用简便；故障率低，维修方便，整机售价小于进口仪器的50％。
权利要求1.一种水硬度监测仪，包括箱体(1)，其特征在于在所述的箱体(1)上部一侧设置电控部件(2)，它由自动分析电路(21)、比色电路(22)及报警电路(23)组成；在箱体上部另一侧设置气控部件(3)，在箱体中部安置试剂容器(4)、比色槽(5)和样水容器(6)，在箱体底部间隔设置试剂箱(7)、排废液电磁阀(8)和取样水电磁阀(9)；所述的电控部件(2)通过导线分别与气控部件(3)、排废液电磁阀(8)、取样水电磁阀(9)的电磁线圈连接；所述的气控部件(3)多个出气口通过气管分别与试剂容器(4)、比色槽(5)、样水容器(6)连接；所述的比色槽(5)通过液管分别与试剂容器(4)、排废液电磁阀(8)、样水容器(6)连接；所述的试剂容器(4)、样水容器(6)通过液管分别与试剂箱(7)、取样水电磁阀(9)对应连接。
2.根据权利要求1所述的水硬度监测仪，其特征在于所述的气控部件(3)由气泵(31)和气阀组件(32)组成；所述的气泵(31)通过气管与气阀组件(32)的进气口连接；所述的气阀组件(32)由充液气阀(321)、水气气阀(322)、加液气阀(323)组成，充液气阀(321)、加水气阀(322)、加液气阀(323)通过气管分别与试剂容器(4)、比色槽(5)、样水容器(6)对应连接。
3.根据权利要求1所述的水硬度监测仪，其特征在于所述的电控部件(2)中的自动分析电路(21)由启动开关K1、依次串联连接的放大器F1至F6、取样水电磁阀(9)、排废液电磁阀(8)组成；启动开关K1的常开触点与放大器F1的输入端连接；放大器F1和F6的信号输出端分别与取样水电磁阀(9)和排废液电磁阀(8)的电磁线圈一端连接；放大器F2、F3、F4的信号输出端分别与充液气阀(321)、加水气阀(322)、加液气阀(323)的电磁线圈一端对应连接；放大器F5的信号输出端分别与比色电路(22)的信号输入端和报警电路(23)的信号输入端连接。
4.根据权利要求1所述的水硬度监测仪，其特征在于所述的电控部件(2)中的比色电路(22)由设在比色槽(5)一侧的光源(221)、设在比色槽(5)另一侧的光电传感器(222)、放大器F7、绿色发光二极管D1组成；光电传感器(222)的输出端与放大器F7的输入端连接；放大器F7的输出端与绿色发光二极管D1的负端连接；放大器F7的另一输出端与报警电路(23)的输入端连接；光电传感器(222)和放大器F7的信号端与自动分析电路(21)的放大器F5的输出端并接。
5.根据权利要求1所述的水硬度监测仪，其特征在于所述的电控部件(2)中的报警电路(23)由放大器F8、红色发光二极管D2、继电器J组成；所述的放大器F8的两输出端分别与红色发光二极管D2的负端、继电器J的线圈输入端连接，继电器J的输出端通过导线与设在箱体(1)一侧的信号输出插座(14)连接。
6.根据权利要求1所述的水硬度监测仪，其特征在于在所述的电控部件中设置八个放大器F1至F8，它们分别由八个相同的延时电路和放大电路连接构成；所述的每一个延时电路由可调电阻R1一端与电阻R2一端相串接，电阻R2的另一端与电解电容C1的正端连接构成；所述的每一放大电路由运算放大器U、电阻R3、R4、R5、R6、放大管GB、继电器JA组成；所述的运算放大器U的一输入端与电阻R3和R4的串接端连接；运算放大器U的另一输入端与电阻R2和C1的接点连接，并在该输入端与输出端之间连接一电阻R5，电阻R6串接在运算放大器U的输出端与放大管GB的基极之间，放大管GB的集电极与继电器JA的线圈输入端连接，所述的继电器JA的一组常开触点通过导线与相对应的电磁阀的电磁线圈一端连接；继电器JA的另一组常开触点通过导线与下一级的放大器F的输入端连接。
7.根据权利要求1所述的水硬度监测仪，其特征在于所述的箱体(1)底部还设有一排废液口(11)和一取样水进口(12)，排废液口(11)与排废液电磁阀(8)的排液口相对应贯通，取样水进口(12)与取样水电磁阀(9)的进水口相对应贯通。
8.根据权利要求1所述的水硬度监测仪，其特征在于在所述的箱体(1)面板(13)上部两侧分别设置一比色电路(22)中的绿色发光二极管D1和一报警电路(23)中的红色发光二极管D2；在箱体(1)面板(13)下部两侧分别设置一自动分析电路(21)中的启动开关K1和一报警电路(23)中的电源开关K2，电源开关K2通过导线与电源插座(15)的相线和中线连接。
9.根据权利要求1所述的水硬度监测仪，其特征在于所述的箱体(1)侧面上部还设有一信号输出插座(14)通过导线与锅炉上的软水器连接；在箱体侧面下部还设有一电源插座(15)通过导线与220V交流电源连接。
专利摘要本实用新型涉及一种水硬度监测仪，包括箱体，其特点是，在箱体上部设置电控部件和气控部件，在箱体中部安置试剂容器、比色槽、样水容器，在箱体底部间隔设有试剂箱、排废液电磁阀、取样水电磁阀；电控部件与气控部件、排废液电磁阀、取样水电磁阀连接；气控部件的各出气口通过气管分别与试剂容器、比色槽、样水容器连接；比色槽通过液管分别与试剂定容器、排废液电磁阀、样水定容器连接；试剂定容器、样水定容器通过液管分别与试剂箱、取样水电磁阀对应连接。本实用新型可在线监测自动采样软水，自动加液，自动判断水质硬度，当水质硬度超标时，自动报警，同时自动控制再生软水，最小分析周期仅3分钟，测量精确，使用简便。
文档编号G01N21/78GK2682412SQ20042002025
公开日2005年3月2日 申请日期2004年2月18日 优先权日2004年2月18日
发明者余安明 申请人:上海工业锅炉研究所