專利名稱：一種檢測(cè)水中溶解氫氣的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化工檢測(cè)技術(shù)，具體地，涉及一種檢測(cè)水中溶解氫氣的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代工業(yè)中，熱力系統(tǒng)中的水汽品質(zhì)是影響鍋爐、汽輪機(jī)等熱力設(shè)備安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要因素。水質(zhì)不良會(huì)導(dǎo)致金屬腐蝕，而腐蝕產(chǎn)物又會(huì)使水質(zhì)變得更差，這樣進(jìn)一步加劇了金屬腐蝕，并產(chǎn)生結(jié)垢。此種惡性循環(huán)，導(dǎo)致熱力設(shè)備使用壽命縮短，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失和安全隱患。為了防止鍋爐及熱力系統(tǒng)設(shè)備的腐蝕結(jié)垢，水汽品質(zhì)應(yīng)達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)?？雌涫欠穹蠘?biāo)準(zhǔn)，就要采用儀表或化學(xué)分析方法測(cè)定各種水汽品質(zhì)，并根據(jù)測(cè)定結(jié)果采取必要的措施。微量溶解氫分析裝置可連續(xù)測(cè)定水汽中的含氫量，以便于檢查判斷蒸汽品質(zhì)是否劣化，并可判斷熱力系統(tǒng)中腐蝕的變化趨勢(shì)。這一準(zhǔn)確可靠的儀表可以在線檢測(cè)，防止鍋爐和汽輪機(jī)等熱力系統(tǒng)設(shè)備的腐蝕，保障其安全運(yùn)行。儀表測(cè)量是通過實(shí)驗(yàn)方法將被測(cè)參數(shù)與其相應(yīng)的測(cè)量單位標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，進(jìn)而得出數(shù)值，實(shí)現(xiàn)這種比較的裝置就是測(cè)量?jī)x表。微量溶解氫分析裝置可連續(xù)測(cè)定水汽中的含氫量，它是工業(yè)中不可獲缺的化學(xué)儀表，它對(duì)于監(jiān)督熱力系統(tǒng)中的水汽品質(zhì)、檢測(cè)腐蝕速率趨勢(shì)、判斷污染源、防止結(jié)垢和積鹽、保障熱力設(shè)備安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及延長(zhǎng)設(shè)備檢修周期和使用壽命都起著重要的作用。目前，國(guó)內(nèi)還沒有微量溶解氫分析裝置的同類產(chǎn)品，而國(guó)外的產(chǎn)品多采用電極法測(cè)定，根據(jù)用戶使用結(jié)果，存在以下不足:1、由于受氧的干擾和受流量影響，測(cè)量存在誤差；2、定期需要更換膜和電解液，且維護(hù)量增大，維護(hù)成本高；3、電極易受污染，電極壽命較短，更換費(fèi)用較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種檢測(cè)水中溶解氫氣的方法。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供檢測(cè)水中溶解氫氣的系統(tǒng)。本發(fā)明一方面提供了一種檢測(cè)水中溶解氫氣的方法，該方法包括以下步驟:a.首先將含有氫氣的水樣的溫度穩(wěn)定在20-30°C ；b.將步驟a得到的水樣中分離出含有氫氣的混合氣體；c.將步驟b得到的混合氣體進(jìn)行分析。優(yōu)選地，在所述的步驟a中:首先將含有氫氣的水樣通過恒溫水套，將水樣的溫度穩(wěn)定在25 °C。優(yōu)選地，在所述的步驟b中，步驟a得到的水樣進(jìn)入真空分離室，并在真空分離室中分離出混合氣體和剩余的水樣，剩余的水樣通過溢流槽從水樣出口流出。優(yōu)選地，所述的真空分離室為抽真空水泵或者所述的真空分離室為由分離鐘罩、文丘里管兩者結(jié)合在一起的真空分離室。優(yōu)選地，在所述步驟c中，將步驟b得到的混合氣體在熱導(dǎo)計(jì)中檢測(cè)氫氣的含量。優(yōu)選地，所述的熱導(dǎo)計(jì)的參比元件和測(cè)量元件均置于飽和水的氣體中，并且所述的熱導(dǎo)計(jì)包裹在恒溫水套中。本發(fā)明另一方面還提供了一種實(shí)現(xiàn)所述方法的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括以下部件:水樣入口、恒溫水套、進(jìn)氣管、真空分離室、溢流槽、熱導(dǎo)計(jì)、空氣飽和器和水樣出口，所述的水樣入口通過恒溫水套連接到真空分離室的入口端，進(jìn)氣管連接到真空分離室，真空分離室中的氣體出口端連接到熱導(dǎo)計(jì)的一端，真空分離室中的液體出口端通過溢流槽連接到水樣出口，熱導(dǎo)計(jì)的另一端與空氣飽和器相連接，并且所述的恒溫水套包裹真空分離室、熱導(dǎo)計(jì)和空氣飽和器。優(yōu)選地，該系統(tǒng)包括以下部件:閥門和流量計(jì)，其特征在于，所述的水樣入口與閥門入口通過管道連接，閥門出口與流量計(jì)入口通過管道相連接，流量計(jì)出口通過恒溫水套連接到真空分離室的入口端，進(jìn)氣管連接到真空分離室，真空分離室的氣體出口端連接到熱導(dǎo)計(jì)的一端，真空分離室的液體出口端通過溢流槽連接到水樣出口，熱導(dǎo)計(jì)的另一端與空氣飽和器相連接，并且所述的恒溫水套包裹真空分離室、熱導(dǎo)計(jì)和空氣飽和器。優(yōu)選地，該系統(tǒng)還包括零點(diǎn)校正閥，所述零點(diǎn)校正閥連接到所述的恒溫水套用于控制真空分離室。優(yōu)選地，所述的系統(tǒng)還包括法拉第電解池，所述的法拉第電解池的一端連接到流量計(jì)出口，法拉第電解池的另一端連接到恒溫水套的進(jìn)水端。優(yōu)選地，所述的系統(tǒng)還包括恒流槽，所述閥門的出口還通過管道連接到恒流槽的一端，并由恒流槽的另一端通過管道連接到水樣出口。本發(fā)明的空氣飽和器為盛有水的水罐，該水罐不與大氣相連通，通過棉管連接到熱導(dǎo)計(jì)的另一端。本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明的溶解氫分析裝置的測(cè)量范圍可以細(xì)化至0-20微克/升，測(cè)量精度能夠達(dá)到正負(fù)0.2微克/升。并且本發(fā)明的檢測(cè)系統(tǒng)不容易受到氧和流量的干擾，測(cè)量誤差小。


圖1表示本發(fā)明實(shí)施例1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。圖2表示本發(fā)明實(shí)施例2系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。圖3表示本發(fā)明的由文丘里管、分離室鐘罩組成的真空分離室。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，不能用于限制本發(fā)明，在本發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)做的修飾、替換、改變都在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。實(shí)施例1參見圖1，本發(fā)明檢測(cè)水中溶解氫的系統(tǒng)包括水樣入口 1、閥門2、恒流槽3、流量計(jì)
4、恒溫水套5、進(jìn)氣管11、真空分離室6、熱導(dǎo)計(jì)7、空氣飽和器8和水樣出口 9。水樣入口 I與閥門2的入口端通過管道相連接，閥門2的出口端通過管道依次與恒流槽3和水樣出口 9連接，閥門2的另一個(gè)出口端與流量計(jì)4的入口相連接，并且流量計(jì)4的出口通過恒溫水套5連接到真空分離室6的入口，真空分離室6的一個(gè)出口通過管道通過溢流槽10和水樣出口 9相連接，真空分離室6的另一個(gè)出口連接到熱導(dǎo)計(jì)7的一端，熱導(dǎo)計(jì)7的另一端連接空氣飽和器8。進(jìn)氣管11連接到真空分離室6，本實(shí)施例中的真空分離室6、熱導(dǎo)計(jì)7、空氣飽和器8和進(jìn)氣管11均由恒溫水套5所包裹。實(shí)施例2參見圖2，本實(shí)施例與實(shí)施例1相近，不同的是本實(shí)施例的系統(tǒng)還包括法拉第電解池12和零點(diǎn)校正閥13，法拉第電解池12置于流量計(jì)4的出口和恒溫水套5的入口之間，零點(diǎn)校正閥13置于恒溫水套下游。實(shí)施例3圖3表示本發(fā)明的真空分離室，該真空分離室由文丘里管100和分離鐘罩200組成，分離鐘罩200罩在文丘里管100外，文丘里管包括液體進(jìn)口端101、液體出口端102和氣體出口 103。實(shí)施例4水中溶解氫氣的檢測(cè)參見圖1，圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的系統(tǒng)的流程組成結(jié)構(gòu)圖，含有氫氣水樣首先從水樣入口 I經(jīng)過針型閥2，樣品分為兩部分，一部分進(jìn)入提供一定壓力的恒流槽3，并通過水樣出口 9排出，另一部分依次經(jīng)過流量計(jì)4和恒溫水套5，恒溫水樣通過恒溫水套5將水樣的溫度穩(wěn)定在25攝氏度，水樣通過恒溫水套5進(jìn)入真空分離室6，此時(shí)真空分離室的零點(diǎn)校正閥處于閉合狀態(tài)，飽和水中的新鮮空氣通過進(jìn)氣管11吸入真空分離室6中，本實(shí)施例中的真空分離室為實(shí)施例3所示的分離鐘罩和文丘里管相結(jié)合而成的分離室，空氣進(jìn)入文丘里管100的液體進(jìn)口端101被帶入到水流中，由于水樣在文丘里管中的流速很快，所以水樣中的混合氣體不斷地和水進(jìn)行分離，分離出的水從文丘里管的液體出口端102進(jìn)入溢流槽10，從水樣出口 9排出。本實(shí)施例中的溢流槽為盛有水的水槽，和文丘里管外100的分離鐘罩200相結(jié)合，通過溢流槽和文丘里管外的分離鐘罩相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)了水和氣體之間真空條件下分離的目的。從真空分離室的文丘里管的氣體出口 103分離出的混合氣體則擴(kuò)散到熱導(dǎo)計(jì)7的測(cè)量元件周圍，進(jìn)入熱導(dǎo)計(jì)7進(jìn)行檢測(cè)，熱導(dǎo)計(jì)7的溫度為25攝氏度，熱導(dǎo)計(jì)直接連接空氣飽和器8，本實(shí)施例中的空氣飽和器為盛有水的水罐，該水罐不與外界的空氣相接觸，通過棉管連接到熱導(dǎo)計(jì)的一端。由于文丘里管抽真空的作用，空氣飽和器內(nèi)的氣體和液體才能夠帶入熱導(dǎo)計(jì)中，本實(shí)施例中的真空分離室6、進(jìn)氣管11、熱導(dǎo)計(jì)7和空氣飽和器8都是包裹在恒溫水套5中的，所以它們的溫度和恒溫水套5的溫度相同。在空氣和氫氣擴(kuò)散到熱導(dǎo)計(jì)的同時(shí)，空氣飽和器8中的氣體和水也形成水蒸氣進(jìn)入熱導(dǎo)計(jì)中，由于熱導(dǎo)計(jì)7溫度為25度，所以參比元件和測(cè)量元件都在飽和的水蒸汽中被空氣飽和器中的飽和氣體充滿。由于水蒸氣會(huì)影響測(cè)定結(jié)果，所以將熱導(dǎo)計(jì)中的參比元件和測(cè)量元件都浸入飽和氣體中，這樣對(duì)參比元件和測(cè)量元件產(chǎn)生等量的影響，不至于使熱導(dǎo)計(jì)的電橋產(chǎn)生不平衡。 讀出熱導(dǎo)計(jì)檢測(cè)電極的讀數(shù)，從而計(jì)算出水樣中的氫氣含量。實(shí)施例5熱導(dǎo)計(jì)零點(diǎn)的確定
參見圖2，確定分析裝置零點(diǎn)時(shí)，此時(shí)真空分離室6的零點(diǎn)校正閥13處于開啟狀態(tài)。水樣首先從水樣入口 I經(jīng)過針型閥2，樣品分為兩部分，一部分進(jìn)入提供一定壓力的恒流槽3，另一部分依次經(jīng)過流量計(jì)4和法拉第電解池12進(jìn)入恒溫水套5中，恒溫水套5的溫度保持在25攝氏度，因此水樣的溫度也處于此溫度，通過進(jìn)氣管11向真空分離室充入氣體，本發(fā)明中的真空分離室由分離鐘罩和文丘里管組成，真空分離室的6的零點(diǎn)校正閥13處于零點(diǎn)狀態(tài)，此時(shí)分離室6處于關(guān)閉的狀態(tài)，水樣和飽和水的氣體直接從恒溫水套5通過溢流槽10排出到水樣出口 9排出，水樣中的空氣擴(kuò)散到熱導(dǎo)計(jì)7中，熱導(dǎo)計(jì)的溫度保持在25攝氏度，熱導(dǎo)計(jì)直接連接空氣飽和器8，空氣飽和器的空間中盛有水和空氣。在空氣擴(kuò)散到熱導(dǎo)計(jì)的同時(shí)，空氣飽和器中8的氣體和水也形成飽和水氣體進(jìn)入熱導(dǎo)計(jì)7中，由于熱導(dǎo)計(jì)溫度為25°C，所以的參比元件和測(cè)量元件都在飽和水的氣體充滿。由于本實(shí)施例中的水樣不分離，所以熱導(dǎo)計(jì)中顯示的數(shù)值應(yīng)該校正為零。實(shí)施例6通過法拉第電解池校IH熱導(dǎo)計(jì)校正熱導(dǎo)計(jì)7時(shí)，一般采用不含有氫氣的水樣，此時(shí)控制真空分離室6的零點(diǎn)校正閥13處于關(guān)閉狀態(tài)。參見圖2，本發(fā)明系統(tǒng)的流程圖，不含有氫氣的水樣首先從水樣入口 I經(jīng)過針型閥2，樣品分為兩部分，一部分進(jìn)入提供一定壓力的恒流槽3，并通過水樣出口 9排出，另一部分通過流量計(jì)4進(jìn)入法拉第電解池12，在法拉第電解池12間通過2mA的直流電流，從其中一個(gè)電極上產(chǎn)生氫氣，帶有氫氣的水樣經(jīng)過恒溫水套5，恒溫水套5將水樣的溫度穩(wěn)定在25攝氏度，水樣通過恒溫水套5進(jìn)入真空分離室(本實(shí)施例中的真空分離室由分離鐘罩、文丘里管組成)6，空氣經(jīng)過真空分離室6的一端被帶入到水流中，由于水樣在文丘里管中的流速很快，所以水樣中的空氣和氫氣的混合氣體不斷地和水進(jìn)行分離，分離出的水通過溢流槽10，從水樣出口 9排出。從分離室6分離出的空氣和氫氣的混合氣體則擴(kuò)散到熱導(dǎo)計(jì)7的測(cè)量元件周圍，進(jìn)入熱導(dǎo)計(jì)7進(jìn)行檢測(cè)，熱導(dǎo)計(jì)的溫度為25攝氏度，熱導(dǎo)計(jì)7直接連接空氣飽和器8，空氣飽和器的空間中盛有水和空氣。本實(shí)施例中的熱導(dǎo)計(jì)和空氣飽和器都是包裹在恒溫水套中的，所以它們的溫度和恒溫水套的溫度相近。在空氣和氫氣擴(kuò)散到熱導(dǎo)計(jì)的同時(shí)，空氣飽和器中的氣體和水也形成水蒸氣進(jìn)入熱導(dǎo)計(jì)中，由于熱導(dǎo)計(jì)溫度為25攝氏度，所以參比元件和測(cè)量元件都在飽和的水蒸汽中被空氣飽和器中的飽和氣體充滿。由于水蒸氣會(huì)影響測(cè)定結(jié)果，所以將熱導(dǎo)計(jì)中的參比元件和測(cè)量元件都浸入飽和氣體中，這樣對(duì)參比元件和測(cè)量元件產(chǎn)生等量的影響，不至于使熱導(dǎo)計(jì)的電橋產(chǎn)生不平衡。此時(shí)，由于熱導(dǎo)計(jì)中測(cè)得的氫氣來自法拉第電解池中電解得到的氫氣，所以可以通過法拉第電解池通過的電流計(jì)算的氫氣量和熱導(dǎo)計(jì)讀數(shù)顯示的氫氣量進(jìn)行比較，從而通過計(jì)算得到的氫氣量校正熱導(dǎo)計(jì)的讀數(shù)。例如，以本發(fā)明通過的2mA的電流為例，水樣的流量為210ml，此時(shí)熱導(dǎo)計(jì)顯示的氫氣增加量應(yīng)為:ΔΗ2 = 630*A/V即AH2 = 630*2/210 = 6微克/升，式中AH2表示氫的增加量，單位:微克/升，A表示電解電流，單位:mA，V表示水樣流量，單位:ml，通過法拉第電解池計(jì)算到的讀數(shù)校正熱導(dǎo)計(jì)的讀數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種檢測(cè)水中溶解氫氣的方法，該方法包括以下步驟: a.首先將含有氫氣的水樣的溫度穩(wěn)定在20-30°C； b.將步驟a得到的水樣中分離出含有氫氣的混合氣體； c.將步驟b得到的混合氣體進(jìn)行分析。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述的步驟a中:首先將含有氫氣的水樣通過恒溫水套，將水樣的溫度穩(wěn)定在25 °C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中在所述的步驟b中，步驟a得到的水樣進(jìn)入真空分離室，并在真空分離室中分離出混合氣體和剩余的水樣，剩余的水樣通過溢流槽從水樣出口流出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述的真空分離室為抽真空水泵或者所述的真空分離室為由分離鐘罩、文丘里管兩者結(jié)合在一起的真空分離室。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述的步驟c中，將步驟b得到的混合氣體在熱導(dǎo)計(jì)中檢測(cè)氫氣的含量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，所述的熱導(dǎo)計(jì)的參比元件和測(cè)量元件均置于飽和水的氣體中，并且所述的熱導(dǎo)計(jì)包裹在恒溫水套中。
7.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括以下部件: 水樣入口、恒溫水套、進(jìn)氣管、真空分離室、溢流槽、熱導(dǎo)計(jì)、空氣飽和器和水樣出口，其特征在于，所述的水樣入口通過恒溫水套連接到真空分離室的入口端，進(jìn)氣管連接到真空分離室，真空分離室中的氣體出口端連接到熱導(dǎo)計(jì)的一端，真空分離室中的液體出口端通過溢流槽連接到水樣出口，熱導(dǎo)計(jì)的另一端與空氣飽和器相連接，并且所述的恒溫水套包裹真空分離室、熱導(dǎo)計(jì)和空氣飽和器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述方法的系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括:閥門和流量計(jì)，其特征在于，所述的水樣入口與閥門入口通過管道連接，閥門出口與流量計(jì)入口通過管道相連接，流量計(jì)出口通過恒溫水套連接到真空分離室的入口端，進(jìn)氣管連接到真空分離室，真空分離室的氣體出口端連接到熱導(dǎo)計(jì)的一端，真空分離室的液體出口端通過溢流槽連接到水樣出口，熱導(dǎo)計(jì)的另一端與空氣飽和器相連接，并且所述的恒溫水套包裹真空分離室、熱導(dǎo)計(jì)和空氣飽和器，優(yōu)選地，該系統(tǒng)還包括零點(diǎn)校正閥，所述零點(diǎn)校正閥連接到所述的恒溫水套用于控制真空分離室。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)還包括法拉第電解池，所述的法拉第電解池的一端連接到流量計(jì)出口，法拉第電解池的另一端連接恒溫水套的進(jìn)水端。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)還包括恒流槽，所述閥門的出口還通過管道連接到恒流槽的一端，并由恒流槽的另一端通過管道連接到水樣出口。
全文摘要
本發(fā)明提供一種檢測(cè)水中溶解氫的方法和系統(tǒng)，其中該方法包括a.首先將含有氫氣的水樣的溫度穩(wěn)定在20-30℃；b.將步驟a得到的水樣中分離出含有氫氣的混合氣體；c.將步驟b得到的混合氣體進(jìn)行分析。本發(fā)明的檢測(cè)系統(tǒng)不容易受到氧和流量的干擾，測(cè)量誤差小。
文檔編號(hào)G01N33/18GK103105472SQ20121010043
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2012年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月6日
發(fā)明者劉忠, 李煒, 王應(yīng)高 申請(qǐng)人:劉忠, 李煒, 王應(yīng)高