本發(fā)明屬于水處理裝置出水硬度監(jiān)測，尤其涉及一種遠程可視化鈉離子交換器出水硬度比色驗證裝置及方法。
背景技術(shù)：
1、油田注汽鍋爐給水處理裝置，其核心模塊是鈉離子交換器，用于原水的軟化(除硬)處理，也就是除去水中能形成硬度的鈣鎂離子產(chǎn)出軟化水，防止鍋爐爐管結(jié)垢，發(fā)生“爆管”“列管”等事故；
2、鈉離子交換器一般為兩組，一組(如a組)運行、另一組(如b組)“再生”備用，交替運行，所以鈉離子交換器的工作狀態(tài)分為三種，即“運行、再生、備用”，每組(如a組)為兩個樹脂罐(如一級罐、二級罐a2)，其中一級罐a1起主要作用，除去原水中能形成“硬度”的鈣鎂等金屬離子，二級罐起保險作用，防止出水出現(xiàn)“漏硬”，當一組(如a組)運行一段時間后，就失去了“除硬”的能力，就需要對其進行“再生”，鈉離子交換器“再生”即使用稀鹽水(8-12%)通過樹脂層，與失去交換能力的樹脂顆粒進行置換反應，恢復其處理水的能力主要分為反洗、進鹽、清洗三個步驟，各步驟終點按照提前設定好的時間自動運行：
3、目前鈉離子交換器出水硬度使用的在線硬度監(jiān)測儀監(jiān)測，但并不能保證“再生”清洗終點硬度合格以及運行時鍋爐供水硬度合格，為此，采取的措施是定期人工到現(xiàn)場化驗監(jiān)測硬度比對驗證，如果樣水硬度監(jiān)測結(jié)果為標準的天藍色，則說明硬度合格；如果樣水硬度監(jiān)測結(jié)果顏色為紫色或紫紅色，則說明硬度不合格；進而說明“再生”清洗未到終點，需延長清洗時間；或鍋爐給水硬度不合格，需停止運行，轉(zhuǎn)用“備用”組給鍋爐供水；
4、人工每天定期到現(xiàn)場化驗鈉離子交換器出水硬度操作，存在化學腐蝕風險，不利于職業(yè)健康；增加了職工勞動強度，不利于人力資源優(yōu)化，增加了生產(chǎn)運行人工成本；在目前生產(chǎn)運行“無人值守、遠程監(jiān)控”的模式下，成為了企業(yè)信息化生產(chǎn)掣肘，亟需解決此生產(chǎn)運行實際問題，如果再生組鈉離子交換器清洗硬度已經(jīng)合格，但仍然按照設定的清洗時間進行清洗，則浪費了大量水資源，造成生產(chǎn)成本上升；如果運行組給鍋爐給水硬度不合格而仍然運行，則會導致鍋爐爐管結(jié)垢，產(chǎn)生“爆管”“列管”等事故；
5、公開號：cn114965452a，公開了一種鍋爐給水硬度的機器視覺檢測方法及裝置，本發(fā)明裝置包括第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥、背光源、攝像頭、測定池、止逆閥、定流量計、緩沖液試劑瓶、顯色試劑瓶。本發(fā)明同時提出了對顯色反應的控制方法，增加對硬度檢測顯色反應過程信息的采集，使得評判指標更加綜合、多樣化，同時本發(fā)明還提供了鍋爐給水樣本數(shù)據(jù)提取、回歸、預測過程。本發(fā)明提高了鍋爐給水硬度檢測裝置的檢測精度、抗干擾能力及穩(wěn)定重復性。本發(fā)明針對同一鍋爐給水，重復檢測所得水質(zhì)硬度穩(wěn)定，波動小，穩(wěn)定性強，不易誤檢，該現(xiàn)有技術(shù)監(jiān)測的是硬度數(shù)值，結(jié)構(gòu)復雜，不能滿足本發(fā)明所需求的遠程可視化鈉離子交換器出水硬度比色驗證目的；
6、公開號：cn117185506a，公開了一種鍋爐給水硬度智能控制系統(tǒng)，包括進水箱、水處理器、水硬度檢測裝置、出水箱、控制系統(tǒng)和水處理輔助藥箱，進水箱、水處理器、水硬度檢測裝置、出水箱依次連接，控制系統(tǒng)和水處理輔助藥箱連接水處理器，控制系統(tǒng)連接水硬度檢測裝置和水處理輔助藥箱，本發(fā)明通過在水處理器與排水箱之間設置了水硬度檢測裝置，可以時時關(guān)注水質(zhì)硬度情況，同時設置水硬度檢測裝置時由于設置了流通通道和輔助通道，所以在檢測過程中，大部分水沿流通通道流向排水箱并不影響鍋爐排水的正常使用，同時通過在輔助通道插入的軸桿形傳感頭用來時時測量水硬度，該現(xiàn)有技術(shù)屬于硬度控制范疇，不能滿足本發(fā)明所需求；
7、cn111252853a，自動化控制鈉離子交換器產(chǎn)水硬度的控制系統(tǒng)、控制方法，本發(fā)明屬于工業(yè)軟化水應用技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種自動化控制鈉離子交換器產(chǎn)水硬度的控制系統(tǒng)、控制方法，在系統(tǒng)掉電再恢復供電后，保證鈉離子交換器按照系統(tǒng)掉電前的運行步驟和運行時間繼續(xù)運行；具有軟化水儲水池水位檢測功能，當水位超限時，顯示報警信息，系統(tǒng)停機；采用硬度復合電極自動檢測鈉離子交換器出水硬度，根據(jù)檢測結(jié)果，采用相應控制算法自動調(diào)整松床、再生和清洗步驟運行時間，保證了產(chǎn)水硬度符合軟化水硬度指標，保證鈉離子交換器處于經(jīng)濟、高效運行狀態(tài)。本發(fā)明適用于通過多通道閥實現(xiàn)各步驟管路切換和通過電磁閥實現(xiàn)各步驟管路切換的鈉離子交換器，實現(xiàn)各個電磁閥的線路故障檢測；當閥出現(xiàn)線路故障時，系統(tǒng)停機并顯示報警信息，該現(xiàn)有技術(shù)屬于鈉離子交換器硬控制過程，不能滿足本發(fā)明所需求；
8、cn112305185a，一種給水硬度在線監(jiān)測系統(tǒng)和方法，本發(fā)明公開了一種給水硬度在線監(jiān)測系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)采集裝置、數(shù)據(jù)管理裝置、數(shù)據(jù)監(jiān)測裝置和智能終端；所述數(shù)據(jù)采集裝置，用于采集鍋爐給水管路中給水的給水硬度，并將所述給水硬度傳輸給所述數(shù)據(jù)管理裝置；所述數(shù)據(jù)管理裝置，用于將所述數(shù)據(jù)采集裝置采集發(fā)送的所述給水硬度傳輸給所述數(shù)據(jù)監(jiān)測裝置；所述數(shù)據(jù)監(jiān)測裝置，用于判斷所述給水硬度等級，以及向所述智能終端發(fā)送所述給水硬度，本發(fā)明通過數(shù)據(jù)采集裝置獲得鍋爐給水硬度，通過數(shù)據(jù)管理裝置將給水硬度上傳到數(shù)據(jù)監(jiān)測裝置，通過數(shù)據(jù)監(jiān)測裝置判斷鍋爐給水硬度等級，并向用戶智能終端發(fā)送數(shù)據(jù)信息，可實現(xiàn)在線監(jiān)測結(jié)果和報警信號的遠距離傳輸，及時提醒相關(guān)人員進行處理，該現(xiàn)有技術(shù)屬于給水硬度在線監(jiān)測裝置范疇，不能滿足本發(fā)明所需求；
9、總之，以上公開技術(shù)的技術(shù)方案以及所要解決的技術(shù)問題和產(chǎn)生的有益效果均與本發(fā)明不相同，針對本發(fā)明更多的技術(shù)特征和所要解決的技術(shù)問題以及有益效果，以上公開技術(shù)文件均不存在技術(shù)啟示。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，本發(fā)明的目的是提供遠程可視化鈉離子交換器出水硬度比色驗證裝置及方法；
2、為了達成上述目的，提出如下技術(shù)方案：
3、一種遠程可視化鈉離子交換器出水硬度比色驗證裝置，包括：樣水切換系統(tǒng)、樣水計量及混勻系統(tǒng)、藥劑定量加入系統(tǒng)、補光燈及標準色比色板系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)及控制系統(tǒng)等組成；
4、使用自動化、信息化手段模擬現(xiàn)場人工化驗樣水硬度操作過程，取代了人工現(xiàn)場操作，實現(xiàn)了操作人員與現(xiàn)場化學腐蝕風險的物理隔離，便于根據(jù)樣水顏色快速判斷鈉離子交換器出水硬度是否達標，從而做出處置決策，為生產(chǎn)運行“無人值守、遠程監(jiān)控”提供了技術(shù)支撐，同時確定了鈉離子交換器“再生”最佳清洗時間終點，減少了水資源消耗量。
5、作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述樣水切換系統(tǒng)，通過電動調(diào)節(jié)閥對來自a、b兩組鈉離子交換器出口4種待監(jiān)測樣水進行切換并根據(jù)閥門設定開度調(diào)整流量，并定量加入100ml樣水。
6、作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述樣水計量及混勻系統(tǒng)，當樣水定量加入后，通過位于錐形瓶上部的溢流管與電磁閥連接，溢流管直徑8mm，呈15度坡度實現(xiàn)溢流，準確量取待監(jiān)測樣水量；當藥劑加入后，磁力攪拌子開始攪拌混勻直至樣水顯色；該錐形瓶底部有排水電磁閥，用于清洗排水；該錐形瓶使用水晶玻璃定制而成，透明度高、耐酸堿鹽腐蝕、耐磨損；該錐形瓶瓶壁為薄壁，瓶底較厚，底部中央有排水孔與排水管相通，再與排水電磁閥連接，排水管直徑10mm，排水管帶有15度坡度，便于清洗水及殘水排出；該錐形瓶口有玻璃塞，玻璃塞上有2個孔，其一為樣水及藥劑管加入口，另一個為排氣孔，始終使瓶內(nèi)保持大氣壓力，防止產(chǎn)生負壓；該錐形瓶底部承接有接水盤及導流管，可防止錐形瓶溢水外流；錐形瓶內(nèi)的磁力攪拌子通過外部的產(chǎn)生磁場的電機盒驅(qū)動，并且可調(diào)整攪拌轉(zhuǎn)速，該錐形瓶及磁力攪拌子驅(qū)動電機盒放置在器件箱上，錐形瓶使用固定臂固定，防止移位，該磁力攪拌子驅(qū)動電機盒下部為器件箱，該裝置所述電動調(diào)節(jié)閥、電磁閥、步進電機、蠕動泵、藥劑瓶、乳膠管路等全部安裝與器件箱內(nèi)，使用信號電纜及快插頭與控制系統(tǒng)連接，便于安裝及檢修。
7、作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述藥劑定量加入系統(tǒng)，通過步進電機帶動蠕動泵向錐形瓶中定量加入2種藥劑，加入的4ml緩沖液調(diào)整樣水ph值至10±0.1；加入的0.5%鉻黑t0.2ml用于樣水顯色；深入藥劑瓶的蠕動泵吸入管口安裝有單流閥，防止藥液倒流抽空吸入空氣，確保藥劑加入可靠。
8、作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述補光燈及標準色比色板系統(tǒng)，當磁力攪拌子開始混勻時冷白色光源補光燈自動打開，該補光燈使用波紋管支架便于調(diào)整照射角度，便于攝像頭觀察比較錐形瓶中樣水顏色與比色板標準色的差異性，從而驗證硬度是否達標；該標準色比色板安裝與錐形瓶后部，固定在器件箱上，該標準色比色板垂直等分為兩種顏色，一種為標準白色（白色，r255，g255，b255，hex：ffffff）、一種為標準藍色（藍色，r0，g150，b250，hex：0095f8）。
9、作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述視頻監(jiān)控系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡攝像機對樣水監(jiān)測過程及比色結(jié)果實現(xiàn)視頻影像遠傳，便于遠程可視化對鈉離子交換器出水硬度比色驗證；如果樣水硬度監(jiān)測結(jié)果為標準的天藍色，則說明硬度合格；如果樣水硬度監(jiān)測結(jié)果顏色為紫色或紫紅色，則說明硬度不合格；進而說明“再生”清洗未到終點，需延長清洗時間；或鍋爐給水硬度不合格，需停止運行，轉(zhuǎn)用“備用”組給鍋爐供水，防止鍋爐爐管結(jié)垢，產(chǎn)生“爆管”“列管”等事故。
10、作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述控制系統(tǒng)，由plc、觸摸屏、電源、繼電器組成，實現(xiàn)邏輯控制和參數(shù)設置、運行調(diào)試，plc、觸摸屏、電源、繼電器安裝在獨立的控制箱內(nèi)。
11、作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述磁力攪拌子上方安裝有穩(wěn)定組件，所述穩(wěn)定組件包括安裝于磁力攪拌子上方的安裝套，所述安裝套底端設置有立柱，且立柱貫穿磁力攪拌子，所述立柱底端固定安裝有安裝盤，所述安裝盤底端嵌入安裝有滾珠，所述安裝套頂端開設有導向槽，所述安裝套頂端位于導向槽內(nèi)部位置處卡接安裝有伸縮件一，所述伸縮件一的活動端連接有離心塊，所述離心塊一端貼合連接有齒條，所述齒條外側(cè)嚙合連接有齒輪，所述齒輪內(nèi)部固定連接有旋轉(zhuǎn)柱，多個齒條之間連接有同一個同步桿，所述旋轉(zhuǎn)柱端部固定安裝有翼片，所述翼片一端面開設有流動通道，所述翼片內(nèi)部滑動連接有移動板，所述移動板與翼片內(nèi)壁之間連接有伸縮件二，所述移動板內(nèi)部開設有與流動通道相連的導流通道，所述翼片底端位于移動板底端位置處安裝有擋板，所述齒條中部開設有限位槽，所述齒條的限位槽內(nèi)部設置有圓柱，所述圓柱兩端和安裝套內(nèi)壁之間固定連接，所述離心塊靠近齒條的一端面為傾斜面，所述安裝套頂端固定安裝有端蓋。
12、一種使用上述的遠程可視化鈉離子交換器出水硬度比色驗證裝置的使用方法，包括以下步驟：
13、自動取樣步驟：通過控制系統(tǒng)啟動樣水切換系統(tǒng)，定量采集預定體積的待測樣水至錐形瓶中；
14、自動加藥與顯色步驟：通過控制系統(tǒng)啟動藥劑定量加入系統(tǒng)，依次向所述錐形瓶中加入預定量的ph緩沖液和鉻黑t指示劑，隨后啟動磁力攪拌系統(tǒng)對混合液進行攪拌混勻，使其發(fā)生顯色反應；
15、圖像獲取步驟：在所述攪拌混勻過程之后，開啟補光燈，并通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)獲取顯色后樣水的圖像信息；
16、遠程驗證與決策步驟：將所述圖像信息中樣水的顏色與預存的標準色進行比較；
17、若顏色與標準天藍色相符，則判定出水硬度合格；
18、若顏色與紫色或紫紅色相符，則判定出水硬度不合格，并生成控制指令。
19、本發(fā)明的有益效果為：
20、（1）本發(fā)明使用自動化、信息化手段模擬現(xiàn)場人工化驗樣水硬度操作過程，取代了人工現(xiàn)場操作，實現(xiàn)了操作人員與現(xiàn)場化學腐蝕風險的物理隔離，便于根據(jù)樣水顏色快速判斷鈉離子交換器出水硬度是否達標，從而做出處置決策，為生產(chǎn)運行“無人值守、遠程監(jiān)控”提供了技術(shù)支撐；
21、（2）本發(fā)明通過網(wǎng)絡攝像機對樣水監(jiān)測過程及比色結(jié)果實現(xiàn)視頻影像遠傳，便于遠程可視化對鈉離子交換器出水硬度比色驗證；從而確定最佳“再生”清洗終點時間，減少原水消耗量，降低生產(chǎn)成本；同時確保了鍋爐給水硬度合格，防止了鍋爐爐管結(jié)垢，杜絕產(chǎn)生“爆管”“列管”等事故；
22、（3）通過穩(wěn)定組件的引入，創(chuàng)新性地解決了磁力攪拌子在高速旋轉(zhuǎn)時的跳動與偏移問題，其離心式自適應調(diào)節(jié)機制確保了從啟動到高速運行的全過程中，攪拌子都能保持穩(wěn)定工作狀態(tài)。這使得試劑與水樣能夠?qū)崿F(xiàn)充分、均勻的混合，從根本上消除了因混合不均導致的顯色反應不完全、顏色不均一等問題，為后續(xù)的遠程比色提供了可靠且一致的樣品來源，極大提升了檢測數(shù)據(jù)的準確性與可靠性；
23、（4）通過攝像模塊與穩(wěn)固的夾持固定系統(tǒng)相結(jié)合，實現(xiàn)了現(xiàn)場無人值守下的連續(xù)、自動取樣、混合與圖像采集，操作人員可在遠程監(jiān)控中心實時觀察混合效果與顯色情況，并進行判讀，這大幅減少了人員前往現(xiàn)場取樣的頻次，降低了勞動強度與運維成本，特別適用于分布式站點或環(huán)境惡劣的工況；
24、（5）本發(fā)明超越了簡單的穩(wěn)定思路，構(gòu)建了一個宏觀與微觀相結(jié)合的雙重混合增強體系，宏觀上，通過離心塊、齒條、齒輪傳動改變翼片的攻角，優(yōu)化主體流場，微觀上，通過移動板調(diào)節(jié)流動通道的開度，產(chǎn)生精細的局部射流與擾動，兩者的協(xié)同作用，實現(xiàn)了對流體剪切力與湍流強度的精確控制，不僅混合速度更快，而且混合均勻度極高，尤其適用于高精度比色分。