CN102169000A - 液体物料自动监测系统及监测液体物料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液体物料自动检测系统，包括：升降机构，执行升降操作；探头传感器，设置在该升降机构上，随该升降机构的升降而在第一位置和第二位置之间切换，该第二位置的高度高于该第一位置的高度，以及控制装置，用于控制该升降机构的升降。该监测系统可以自动进行液体物料的监测，大大缩短探头传感器浸泡在液体物料的时间，从而延长探头的使用寿命。

Description

液体物料自动监测系统及监测液体物料的方法

技术领域

本发明涉及一种液体物料监测装置以及监测方法。

背景技术

目前，工业过程中经常需要对某一液体进行监测，例如监测某一反应混合物的温度、粘度或浓度等。这通常借助一探头传感器来完成，即，将探头传感器插入到待测液体中，监测数据通过电缆传输给数据显示装置。PH计的使用就是这类应用的典型代表。在化学、化工及冶金领域中，监测液体的PH值多采用在线连续测量的方式，需要PH电极长时间浸泡在被测介质中。这种长期浸泡会导致不利后果，主要表现在四个方面：其一，被监测介质温度过高，电极长时间浸泡在高温介质中，会大大缩短其使用寿命；其二，测量介质中成分复杂，如湿法冶炼矿浆中铁离子(Fe2+、Fe3+)等含量过高，容易粘附在电极敏感膜上，甚至渗入电极缓冲液中而污染电极，大大降低电极的监测灵敏度和准确率，也会缩短电极的使用寿命。其三，严重影响监测或控制精度，对生产工艺造成较大波动，后果严重。其四，维护费用高，电极更换频繁，进口电极约需2000元/支，需消耗大量人力进行相关维护。

针对以上技术问题，目前，可采取的技术方案很多，如加大电极的人工预维护、清洗电极频次、改进清洗液配方等，但都难以从根本上解决问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明旨在提供一种液体物料自动监测系统，在保证监测/控制精度要求的前提下，能够解决探头传感器长时间浸泡在高温介质中而导致的响应缓慢、老化及腐蚀等问题。

本发明的液体物料自动监测系统包括：升降机构，执行升降操作；探头传感器，设置在该升降机构上，随该升降机构的升降而在第一位置和第二位置之间切换，该第二位置的高度高于该第一位置的高度，以及控制装置，用于控制该升降机构的升降。

利用该监测系统，可以自动进行液体物料的监测，大大缩短探头传感器浸泡在液体物料(介质)的时间，从而延长探头的使用寿命。

在一种具体实施方式中，该监测系统的升降机构包括活动支架和气缸，该活动支架通过连接件连接在该气缸的活塞杆上，该控制装置包括继电器和与该继电器电连接的第一电磁阀，该第一电磁阀与该气缸连接。

在一种具体实施方式中，该监测系统进一步包括清洗头和第二电磁阀。该清洗头设置在相应于该第一位置的位置，并位于一输水管的远端。第二电磁阀设置于该输水管中，并电连接至该第二继电器，通过该第二继电器控制该清洗头的出水与断水。

进一步地，该监测系统包括与该控制装置连接的数字显示装置，用于显示设定参数和/或来自该探头传感器的监测数据。

进一步地，该输水管和该清洗头安装在该支架上。

气缸外壁上还可以包括一导向环，该活动支架包括穿设在该导向环中的导向杆，以限制该探头传感器在上下移动过程中在水平方向的偏移。

该控制装置还可以包括一数据传输模块，该数据传输模块可以与外部计算机进行通信。

本发明还涉及利用探头传感器监测液体物料的方法。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出用于本发明一具体实施例的监测系统的机械控制机构的示意图；

图2示出了图1中机械控制机构的一种改进结构。

具体实施方式

本发明的构思适用于所有的探头式液体监测系统，用于获得液体物料的一个或多个参数，例如温度、浓度、粘度等等。以下仅以PH自动监测系统为代表，来阐述本发明的思想。

如图1所示，根据本发明的PH自动监测系统包括一个PH计(未示出)、一个PH电极1、一根连接PH计与PH电极的电缆2、第一电磁阀6、第二电磁阀7和一套机械控制机构。该PH计集成了多个继电器、时序设定模块、参数设定键(或按钮)和数字显示屏。该组继电器用于实现与第一电磁阀6和第二电磁阀7的电连接，以控制这两个阀的动作，其中，第一电磁阀6控制机械控制机构的动作，以实现PH电极1在第一高度和第二高度之间转换，第二电磁阀7设置在一个输水管路中，以控制设于该输水管终端的清洗头14的出水与关闭，实现在每次测量完成后对PH电极进行自动喷洗，等待下一次测量。在本实施方式中，机械控制机构包括一个气缸3、一个不锈钢支架5和一个固定件10，不锈钢支架5用于放置PH电极1(通过电缆2连接至PH计)，固定件10夹持住不锈钢支架5的上端，并固定连接在气缸3的活塞杆12上。气缸3受第一电磁阀6的控制，驱动活塞杆12上下运动，实现支架在第一高度和第二高度之间切换。不锈钢支架5上安装有清洗用不锈钢管4和清洗头14，清洗头14的开孔位置正对PH电极，使得PH电极1从装有待测液体的容器9中撤离到第二高度后，PH计内置继电器控制第二电磁阀7动作，清洗头可以准确地使输水管路中的水呈喷射状对PH电极进行有效清洗。作为优选设置，在支架的下部位置还设一个固定连接在气缸3上的导向环8，用于限制支架5在上、下移动过程中的横向摇摆。作为另一种优选，还可以在气缸上设置一个导向杆，导向杆上端固定在固定件10上，导向杆则插入到固定在汽缸上端且钻有比导向杆直径略大的导向板孔中，借助该导向杆可以阻止汽缸活塞杆在上下运动过程中的左右旋转，并能使气缸间接承受横向负载。

在图1所示的实施例中，PH计具有时序设置功能，用于设置至少三个时间段T1、T2和T3，其中T1为测量时段，T2为冲洗时段，T3为测量间隔时段。在T1中，PH电极浸入待测液体以测取PH值；T1结束时进入T2段，电极撤回，并由清洗头冲洗；在冲洗结束后，再等待T3的时长，然后进入下一个测量循环。T1、T2和T3的设置可以通过时序设定模块、参数设定键(或按钮)输入通过继电器实现，并由数字显示屏显示。各时间段的时长根据实际需要进行选择。

在进一步的优选方式中，还可以将监测系统与一个外部计算机或其他的数据采集/处理设备连接。在这种情况下，在PH计中需包含一个数据传输模块，以实现与外部设备的通信。外部设备利用这些监测数据可以进行数据处理和运算，并可以得到所需的图表。在这种情况下，作为进一步的优选，还可以设计一个T4时段在该时段，探头浸入待测液体，并将监测数据传给PH计，但是，PH计不会向外部设备传输数据，以摒弃监测初期的不稳定数据。

在另一实施例中，PH计采用德国E+H CPM 223/253变送器，采用模块化设计，基本型变送器提供简单的测量和报警功能，扩展功能软件和硬件模块后可以应用于特殊的场合。根据实际需要，选用带PID控制器和定时器等扩展功能。通过PH计的组态，可根据实际需要对二组继电器进行组态设定，利用继电器的定时功能，可设置一段时间后(1～7200min可组态)继电器动作，持续一段时间后(0～999s可组态)继电器断开，分别实现对提升气缸和清洗水2个电磁阀的控制，使PH测量电极除测量时间外总处于提升等待状态，避免与被测介质接触，而每次测量完成后又自动提升，对电极进行有效的喷洗，等待下一次测量，减少了电极的被污染时间和长时间浸泡在高温介质中而造成的响应缓慢和老化现象。

优选地，本实施例中的支架采用不锈钢材质。

本实施例中，采用上海康茂胜气动控制元件有限公司引进意大利先进技术生产的符合ISO标准系列气缸，具有单双作用、磁传、可调等功能，缸筒采用挤压成型的铝合金型材，气缸拉杆位于内部不外露，可有效与环境气体隔离，延长使用寿命。气缸安装尺寸通用性很强，具有不同缸径和不同行程的气缸，可根据实际应用情况选用。气缸的前后端盖上装有可调气缓冲装置，同时装有机械缓冲垫，从而使活塞到达终端时只产生较小的噪声；PCV型安装底座可使电磁阀能直接安装在气缸上，从而组成一个易于安装的，坚固的气动工作单元(即带阀气缸)。

为了避免气缸提升下降过程中由于气缸活塞杆的旋转引起卡滞现象，通过采用气缸导向装置很好地解决了这一问题，可以阻止气缸活塞杆的转动，并能使气缸间接承受横向负载。

本发明还涉及一种利用探头传感器监测液体物料的方法，包括下面的步骤：

在T1时间段将探头传感器浸入到待测液体中，

在接下来的T2时间段，撤回探头传感器至一固定位置，并利用冲洗头冲洗该探头，

在接下来的T3时间段，探头传感器保持在所述固定位置，在T3结束时进入下一次循环，

其中，所述探头传感器的往复运动是由一机械控制机构操控。

在本发明方法的一种具体实施方式中，该机械控制机构包含一个气缸。

以上结合一个具体实施例对本发明的思想进行阐述。很显然，本领域技术人员在获得本发明的教导后，很容易对该实施例进行多种更改和优化，这些更改和优化均包含在权利要求书限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种液体物料自动监测系统，其特征在于包括：

升降机构，执行升降操作，

探头传感器，设置在所述升降机构上，随所述升降机构的升降而在第一位置和第二位置之间切换，所述第二位置的高度高于所述第一位置的高度，以及

控制装置，用于控制所述升降机构的升降。

2.根据权利要求1所述的液体物料自动监测系统，其中，

所述升降机构包括活动支架和气缸，所述活动支架通过连接件连接在所述气缸的活塞杆上，所述控制装置包括继电器和与所述继电器电连接的第一电磁阀，所述第一电磁阀与所述气缸连接。

3.根据权利要求2所述的液体物料自动监测系统，进一步包括：

清洗头，设置在相应于所述第一位置的位置，并位于一输水管的远端，以及

第二电磁阀，设置于所述输水管中，并电连接至第二继电器，通过所述第二继电器控制所述清洗头的出水与断水。

4.根据权利要求3所述的液体物料自动监测系统，进一步包括数字显示装置，与所述控制装置连接，用于显示设定参数和/或来自所述探头传感器的检测数据。

5.根据权利要求3所述的液体物料自动监测系统，其中，所述输水管和所述清洗头安装在所述支架上。

6.根据权利要求3所述的液体物料自动监测系统，其中，所述气缸外壁上还包括一导向环，所述活动支架包括穿设在所述导向环中的导向杆，以限制所述探头传感器在上下移动过程中在水平方向的偏移。

7.根据权利要求1至6任一项所述的液体物料自动监测系统，其中，所述控制装置进一步包括一数据传输模块，所述数据传输模块与外部计算机通信连接。

8.根据权利要求1至6任一项所述的液体物料自动监测系统，所述监测系统还包括PH计，其中，所述探头传感器为所述PH计的PH电极，所述第一和/或第二继电器设置在所述PH计中。

9.一种利用探头传感器监测液体物料的方法，其特征在于包括下面的步骤：

在T1时间段将所述探头传感器浸入到待测液体中，

在接下来的T2时间段，撤回所述探头传感器至一固定位置，并利用冲洗头冲洗该探头，

在接下来的T3时间段，所述探头传感器保持在所述固定位置，在T3结束时进入下一次循环，

其中，所述探头传感器的往复运动是由一机械控制机构操控。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述机械控制机构包含一气缸。

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