一种用于在线监测流体中微生物的装置的制作方法

1.本发明涉及微生物腐蚀监测技术领域，尤其涉及一种用于在线监测流体中微生物的装置。


背景技术：

2.微生物腐蚀(microbiologically influenced corrosion，mic)是指附着在材料(包括金属及非金属)表面的生物膜中微生物的生命活动导致或促进材料的腐蚀或破坏。在我国电力、石化、油田等行业中，采出水系统、海水系统、冷却水系统中均含有大量的微生物，微生物腐蚀会导致水质恶化，管道腐蚀，造成设备损坏，换热效率大大降低，影响企业生产和安全。此外，微生物除了单独造成腐蚀，还参与或影响其它类型的腐蚀进程。据报道，在石油工业中约75％的油井腐蚀及50％的埋地管道腐蚀均是由微生物腐蚀参与造成的，仅仅由于硫酸盐还原菌参与腐蚀造成的经济损失每年高达数亿美元。
3.目前，国内相关行业通常采用预添加水处理药剂的方式来防止微生物腐蚀的发生，其监测手段一般为定期取水样进行微生物计数分析，但通过这种方式获得的存在于流体中的微生物数量与附着于管内壁上的相差甚远，因为这种监测手段过于片面且滞后，无法了解水处理药剂是否起到作用或已过度使用。为了不滥用化学药剂造成管道腐蚀且有效地控制微生物腐蚀，目前亟需一种可以通过微生物腐蚀监测传感器监测现场管道内的微生物腐蚀数据的微生物腐蚀监测仪，帮助工作人员实时了解管道内部的微生物腐蚀情况，从而动态调整水处理方案。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种用于在线监测流体中微生物的装置，以解决上述问题。
5.本发明提供了一种用于在线监测流体中微生物的装置，包括水箱，所述水箱包括进水口、出水口、回水口和加注口，所述进水口通过过滤组件、除氧组件与进水管相连接；所述加注口用于向所述水箱中加入微生物或药剂，其中设有单向阀，防止空气从外部进入所述水箱；所述出水口通过清水泵、进水阀与分水管相连通，所述回水口通过回水阀与集水管相连通，所述分水管和集水管之间通过若干个平行设置的测试管相连通，所述测试管与分水管、集水管之间可拆卸连接；每个测试管上设有一个微生物腐蚀监测传感器，所述微生物腐蚀监测传感器与监测仪相连接，所述监测仪用于采集、存储和上传微生物腐蚀数据。
6.优选地，所述监测仪固定在所述集水管上。
7.优选地，所述监测仪包括天线、壳体以及由下向上设置在所述壳体内的电池、衬板和检测电路板，所述检测电路板通过所述衬板固定在所述壳体中，所述电池与检测电路板相连接；所述天线贯穿所述壳体与检测电路板相连接；所述壳体的底部设有若干个微生物腐蚀监测传感器接口，所述微生物腐蚀监测传感器接口分别与所述微生物腐蚀监测传感器、所述检测电路板相连接。
8.优选地，所述壳体的顶部设有备用数据接口和备用电源接口，所述备用数据接口和备用电源接口分别与所述检测电路板相连接。
9.优选地，所述微生物腐蚀监测传感器包括第一测量试片、第二测量试片和传感器插头，所述第一测量试片和第二测量试片之间通过环氧树脂隔离绝缘，两种试片均接触待测环境；所述第一测量试片的引出线与第二测量试片的引出线分别连接所述传感器插头的正、负端，所述传感器插头与监测仪相连接。
10.优选地，所述测试管通过具有内螺纹的连接节与所述微生物腐蚀监测传感器之间可拆卸连接。
11.优选地，在所述过滤组件和除氧组件之间的管路上设有温度表。
12.优选地，在所述清水泵和进水阀之间的管路上设有压力表和流量计。
13.优选地，所述水箱内还设有液位计和加热测温组件。
14.本发明具有以下有益效果：
15.1.水箱的进水口通过过滤组件与进水管相连接，可以有效滤除样液中的大颗粒杂质，保证后续管道不发生堵塞，整个管道能够通畅运行；
16.2.水箱的进水口通过除氧组件与进水管相连接，可在样液进入水箱之前进行除氧；同时加注口处设有单向阀，空气只能从水箱单向流动至加注口，空气无法从外部进入到水箱中，在加入微生物或加药时，在对应加注口处接好软管，在外部用水泵通过一定的压力顶开单向阀，将微生物和药剂加入到水箱内，从而保证整个循环管道和水箱内是无氧环境，微生物能长时间在循环管道中存活；
17.3.本装置的测试管上可拆卸连接有不同内螺纹尺寸的连接节，其可配合连接不同尺寸的微生物腐蚀监测传感器，且能够根据不同的监测需求搭配不同材质的微生物腐蚀监测传感器，最大程度满足不同工况环境下的微生物腐蚀监测传感器的种类要求；
18.4.测试管与分水管、集水管之间可拆卸连接，便于对测试管的管道材料进行更换，并能够对不同金属材质的管道材料在同一工况下的微生物腐蚀情况进行对比实验；也可以在采用同种金属材质的管道材料的条件下，使用不同材质和尺寸的微生物腐蚀传感器进行对比实验，并在管道材料腐蚀过重或其他不满足实验需求的情况下进行更换，保证检测装置能够长时间、循环使用；
19.5.本装置可以调整不同的温度、流速参数，用于监测流体在不同温度、流速下的微生物腐蚀数据；也可将检测装置的温度、流速调整至与现场实际工况接近的数值，便于更加真实地模拟现场工况环境，得到更接近于现场工况条件下的微生物腐蚀数据，从而分析得到对应工况的微生物腐蚀数据预警算法；
20.6.本装置可以连续、自动、长时间运转，配合安装在测试管上的不同材质和尺寸的微生物腐蚀监测传感器，通过监测仪实现长时间、连续监测、采集并记录时间段内微生物腐蚀监测传感器在模拟现场工况下的微生物腐蚀数据，从而积累更真实准确的微生物腐蚀数据。
附图说明
21.图1是本发明在线监测流体中微生物的装置的结构示意图；
22.图2是监测仪的结构示意图；
23.图3是微生物腐蚀监测传感器的结构示意图。
24.元件标号说明：
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进水管
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过滤组件
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温度表
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除氧组件
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加注口
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回水阀
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监测仪
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701
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壳体
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702
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检测电路板
[0034]
703
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电池
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704
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衬板
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705
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备用数据接口
[0037]
706
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天线
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707
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微生物腐蚀监测传感器接口
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708
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备用电源接口
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集水管
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第一测试管
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10
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第二测试管
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11
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第三测试管
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12
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第四测试管
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13
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支架
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14
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进水阀
[0047]
15
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流量计
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16
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压力表
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17
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清水泵
[0050]
18
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液位计
[0051]
19
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水箱
[0052]
20
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排水口
[0053]
21
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分水管
[0054]
22
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微生物腐蚀监测传感器
[0055]
2201
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传感器插座
[0056]
2202
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环氧树脂
[0057]
2203
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第一测量试片
[0058]
2204
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第二测量试片
[0059]
23
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屏蔽电缆
具体实施方式
[0060]
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。
[0061]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0062]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0063]
如图1所示，本发明提供了一种用于在线监测流体中微生物的装置，该装置包括水箱19，水箱19可采用如0cr18ni9ti(304#不锈钢)等防腐性能良好的金属材质进行整体锻造制成，其用于储存各种不同成分的流体介质。水箱19包括进水口、出水口、回水口和加注口5。
[0064]
进水口通过过滤组件2、除氧组件4与进水管1相连接，操作人员通过进水管1向水箱19中加入实验所用流体。加注口5用于向水箱19中加入微生物或药剂，为防止空气从外部进入水箱19，加注口5中设有单向阀，空气只能从水箱19单向流动至加注口5。在单向阀和除氧组件4的共同作用下，本发明的装置内为无氧环境，微生物可以在装置内长时间存活。
[0065]
出水口通过清水泵17、进水阀14与分水管21相连通，回水口通过回水阀6与集水管8相连通，分水管21和集水管8之间通过若干个平行设置的测试管相连通，测试管与分水管21、集水管8之间可拆卸连接。每个测试管均可与具有不同内螺纹尺寸的连接节可拆卸连接，并通过连接节与微生物腐蚀监测传感器22之间可拆卸连接，从而与不同尺寸的微生物腐蚀监测传感器22相适配。每个测试管均易于拆装，便于操作人员根据现场管道材质更换不同材质制成的测试管，优选地可采用透明的亚克力材质制成的测试管，这样便于观察管内微生物在微生物腐蚀监测传感器22表面聚集后的形貌，并且在管道材料腐蚀过重或其他不满足实验需求的情况下进行更换，保证检测装置能够长时间、循环使用。
[0066]
在具体实施中，测试管的数量为四个，分别为第一测试管9、第二测试管10、第三测试管11和第四测试管12。第一测试管9和第二测试管10的管径规格均为dn100，用于模拟小管径的现场管道，第三测试管11和第四测试管12的管径规格均为dn150，用于模拟大管径的现场管道。分水管21和集水管8上的回水阀6和进水阀14可以用于连通或阻断测试管与其他管道。本领域技术人员也可以根据需要设置不同数量、不同管径规格的测试管。
[0067]
微生物腐蚀监测传感器22与监测仪7相连接，监测仪7用于采集、存储和上传微生物腐蚀数据。如图1和图2所示，监测仪7包括天线706、壳体701以及由下向上设置在壳体701内的电池703、衬板704和检测电路板702。其中，衬板704通过螺柱和螺丝固定在壳体701中，检测电路板702固定在衬板704上，电池703与检测电路板702通过导线相连接。天线706的上端通过密封接口贯穿壳体701，下端通过导线连接至检测电路板702的插孔内。壳体701的底
部设有若干个微生物腐蚀监测传感器接口707，微生物腐蚀监测传感器接口707的数量与微生物腐蚀监测传感器22的数量相同，两者之间一一对应，微生物腐蚀监测传感器接口707分别与微生物腐蚀监测传感器22、检测电路板702通过导线相连接。优选地，壳体701的顶部还设有备用数据接口705和备用电源接口708，备用数据接口705和备用电源接口708分别与检测电路板702相连接。监测仪7可以如本发明的一个实施例设置为固定在集水管8上，本领域技术人员也可以根据需要将监测仪7设置在其他便于与微生物腐蚀监测传感器22相连接的地方。
[0068]
如图1和图3所示，微生物腐蚀监测传感器22包括第一测量试片2203、第二测量试片2204和传感器插头2201，第一测量试片2203和第二测量试片2204之间通过环氧树脂2202隔离绝缘，两种试片均接触待测环境，即测试管内部。第一测量试片2203的引出线与第二测量试片2204的引出线分别连接传感器插头2201的正、负端，传感器插头2201与监测仪7的微生物腐蚀监测传感器接口707之间通过屏蔽电缆23相连接。
[0069]
如图1所示，在过滤组件2和除氧组件4之间的管路上设有温度表3，在清水泵17和进水阀14之间的管路上设有压力表16和流量计15，流量计15优选地为流量流速监测仪。水箱19内还设有液位计18和加热测温组件。这样设置便于监控和调节装置内的流体温度、压力、流量等参数，使装置内部环境更接近于实际工况。
[0070]
为确保装置稳固，本发明在流量计15和分水管21的端部还设有支架13，支架13的下端与水箱19的底部位于同一水平面上。在水箱19的底部设有排水口20，便于排出内部流体，对流体进行更换。
[0071]
本发明的实验准备及操作过程如下：
[0072]
通过进水管1向水箱19中加入实验所用流体，流体可以采用现场管道中取出的样液、化验样液或者在实验室中调配的相应实验流体。流体通过过滤组件2后，大颗粒成分被滤除，然后通过除氧组件4进行除氧，最终进入水箱19中。
[0073]
打开加注口5，在其单向阀内连接对应直径尺寸的软管，通过水泵施加一定的压力来顶开单向阀，将预先培育了2-3天的带有培养基的微生物通过软管加入到水箱19内，撤掉软管，重新在单向阀上盖合密封盖，密封加注口5。
[0074]
将本次实验所要使用的若干个微生物腐蚀监测传感器22安装在测试管上，将微生物腐蚀监测传感器22与监测仪7相连接，打开监测仪7，将回水阀6和进水阀14打开，打开清水泵17，根据流量计15的示数来控制清水泵17的流量，流量大小可以参考现场工况环境的流量值。实验准备及操作过程即结束。
[0075]
随着微生物在微生物腐蚀监测传感器22的测量试片上不断聚集，监测仪7采集的微生物极化反馈电流数据呈增长趋势直至超过预设的预警值，监测仪7进行预警，此时可通过与加入微生物相同的方式，向水箱19内加入药剂，然后继续监控药剂的杀菌效果。
[0076]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。