Nghiên cứu thiết kế hệ thống tự động kiểm soát hàm lượng sản phẩm dầu mỏ trong nước thải lacanh tàu cá, chương 6 potx

Chương 6
CƠ SỞ THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG
KIỂM SOÁT NƯỚC THẢI LACANH TÀU
CÁ
2.1. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÁT HIỆN SẢN PHẨM DẦU
MỎ TRONG NƯỚC THẢI LACANH.
2.1.1.Phương pháp đo độ pH
Phương pháp đo độ pH (logarit của hoạt độ của các
ion H
+
) thể hiện tính axit của dung dòch. Trong thực tế, việc đo
độ pH thường xuyên được tiến hành trong nhiều lónh vực trong
đó có ngành hóa dầu.
Hình 2.1. Sơ đồ đo dùng điện cực thủy tinh
Ngay từ năm 1909 Haber đã nhận thấy rằng một số loại thủy
tinh (có thành phần xác đònh) là chất dẫn điện yếu, điện thế trên
mặt phân cách của một màng thủy tinh dẫn điện với dung dòch
nước phụ thuộc vào độ pH của dung dòch và tuân theo đònh luật
Nernst:


H
a
F
RT
EE
ln
'
0
Trong đó:
E’ là điện thế chuẩn của điện cực (với một điện cức so sánh cho

trước);
Ej
Eas
E
điện cực
so sánh
Ess
2
dung dòch bão hòa
(độ pH đã biết)
H
inc
+
phần tử
so sánh nội
dung dòch điền đầy
(độ pH đã biết)
H
+
c
màng thủy tinh
hình cầu
Ess
1
a
H
là hoạt độ theo ion H
+
của dung dòch nghiên cứu (nước thải
lacanh).

Điện cực màng thủy tinh có thành phần chính là một
màng mỏng dạng hình cầu làm từ thủy tinh có thành phần đặc
biệt. Màng được hàn với một ống thủy tinh có điện trở cao. Thể
tích bên trong của điện cực chứa dung dòch có độ pH đã biết
trước ( thường là 7) trong đó có đặt một phần tử so sánh nội.
Để đo độ pH của chất thải lacanh, chỉ cần đặt điện
cực màng thủy tinh vào trong chất thải lacanh và đo hiệu điện
thế xuất hiện giữa phần tử so sánh nội của nó với điện cực so
sánh cùng nằm trong chất thải lacanh này. Muốn vậy, điện cực
thủy tinh và điện cực so sánh được nối với một pH – met. Thực
chất pH – met là một milivon kế có trở kháng đầu vào rất lớn
(z
e
≥10
12
) kết hợp với một mạch điện chuyển đổi hiệu điện
chuyển đổi hiệu điện thế thành đại lượng số theo đơn vò pH.
2.1.2. Phương pháp dùng bức xạ (tia , tia ,tia , tia cực
tím, tia hồng ngoại)
Phương pháp bức xạ cho phép đo mà khơng cần tiếp xúc với
nước thải lacanh
ưu điểm này rất thích hợp khi đo ở những điều
iện khắc nghiệt như nhiệt độ cao, áp suất cao và tính ăn mòn
m
ạnh…đây cũng là phương pháp mà tơi lựa chọn trong đề tài này.
Để hiểu rõ hơn về phương pháp này xin được trình bày ở phần
tiếp theo của đề tài.
2.2. LÝ THUYẾT HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG KIỂM SOÁT
Hệ thống tự động kiểm soát là hệ thống tập hợp các phần
tử thực tế có mối quan hệ với nhau một cách có mục đích để

thực hiện nhiệm vụ đo lường, kiểm soát, điều chỉnh quá trình,
giữ các đặc tính chất lượng trong giới hạn cho phép hay ở mức
danh đònh, mong muốn mà không cần có sự điều khiển của con
người thì gọi là hệ thống tự động kiểm soát.
Trong phạm vi luận văn hệ thống kiểm soát là hệ thống
kiểm tra hàm lượng dầu có trong nước thải lacanh. Nếu như hàm
lượng dầu trong nước thải lacanh nhỏ hơn 15ppm thì cho phép
nước thải lacanh xả ra ngoài biển còn ngược lại nếu vượt quá
giới hạn cho phép 15ppm thì hệ thống sẽ điều khiển cơ cấu chấp
hành mở van tự động xả lại két bẩn trên tàu và phát ra tín hiệu
cảnh báo.
Việc đọc dữ liệu và xử lý nó được thực hiện nhờ bộ phận
cảm biến hồng ngoại rồi đưa tới mạch khuếch đại, tới mạch
chuyển đổi AD, mạch vi xử lý sau đó đến mạch hiển thò số.
Hệ thống tự động kiểm soát hàm lượng dầu mỏ trong nước
thải lacanh đóng một vai trò rất quan trọng trong quá trính bảo
vệ sự ô nhiễm của biển cũng như bảo vệ sự sống của sinh vật
biển, bởi vì hệ thống như một cơ quan đăng kiểm và từ trước tới
nay cũng chưa có các hệ thống trang bò để xử lý nước thải này
nếu có cũng chỉ là hình thức đối phó và giá thành đắt…
Hình 2.2. Sơ đồ hệ thống kiểm soát
Tóm lại:
Mạch kiểm soát là mạch đo bao gồm các thiết bò đo ( trong
đó kể cả cảm biến) cho phép xác đònh chính xác đại lượng cần
đo (nồng độ dầu trong nước lacanh) trong những điều kiện tốt
nhất có thể.
đầu vào của mạch, cảm biến chòu tác động của đại
lượng cần đo gây nên tín hiệu điện mang theo thông tin về đại
lượng cần đo.
đầu ra của mạch, tín hiệu điện đã qua xử lý được chuyển

đổi sang dạng có thể đọc được trực tiếp giá trò cần tìm của đại
lượng đo. Việc chuẩn hệ đo đảm bảo cho mỗi giá trò chỉ thò ở
cảm biến ADC xử lý hiển thò
đầu ra tương ứng với một giá trò của đại lượng đo tác động ở đầu
vào của mạch.
Dạng đơn giản của mạch đo bao gồm cảm biến, bộ phận
biến đổi tín hiệu và thiết bò chỉ thò. Tuy nhiên, điều kiện đo trên
thực tế thường do môi trường bao quanh đòi hỏi, đồng thời do sự
cần thiết của việc khai thác tín hiệu, mạch đo thường bao gồm
nhiều thành phần trong đó có các khối để tối ưu hoá việc thu
thập dữ liệu và xử lý dữ liệu, thí dụ như mạch khuếch đại, bộ
chuyển đổi tương tự số, bộ vi xử lý, các thiết bò hỗ trợ… dưới
hình 2.3.
Hình 2.3. sơ đồ mạch kiểm soát tổng quát
Trong đó:
1 – Cảm biến,
2 - Mạch khuếch đại,
3 – Mạch chuyển đổi tương tự số,
4 - Mạch vi xử lý,
1 2 3 4
5
6
5 Maùch hieồn thũ soỏ,
6 Cụ caỏu chaỏp haứnh.