CN105137107A - 全自动取样分析系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动取样分析系统及检测方法，所述全自动取样分析系统包括取样分析系统与自动控制系统，取样分析系统包括依次连通的取样管、取样阀、自动取样阀、检测室、隔离阀、隔离室；所述温度检测传感器、液位检测传感器、加压阀和放空阀分别与检测室连通；气源与调压装置的输入端连通，调压装置的输出端与加压阀的输入端和压力传感器连通；分析传感器通过与之连接的传感器伺服装置切换于检测室和隔离室之间；取样分析系统与自动控制系统电连接。本发明具有分析效率高、分析传感器使用寿命高、无物料损耗、生产工艺环境好和系统维护工作量降低等优点。

Description

全自动取样分析系统及检测方法

技术领域

本发明涉及取样分析系统及检测方法，具体涉及一种全自动取样分析系统及检测方法。

背景技术

目前在线取样分析系统例如pH值、溶氧量、糖浓度等分析系统大多采用分析传感器直接插入反应设备或工艺管道中，反应设备或工艺管道内的温度、压力环境与粘稠介质、易结垢物质等因素直接影响分析传感器的使用寿命和测量可靠性，从而增加了分析系统的维护量和分析传感器损耗。另外，由于分析传感器直接插入反应设备或工艺管道中，分析系统进行测量校正和检修时必须在工艺生产过程停止状态下才能实施，影响了正常工艺生产。

手动取样分析系统还存在工作环境恶劣、分析物料耗损大、无法做到实时检测和分析结果容易受到人为因素影响等问题。

发明内容

为解决上述现有技术问题的不足，本发明提供一种全自动取样分析系统，解决了现有技术中分析效率低、分析物料损耗大、系统维护量高、分析传感器使用寿命短、生产工艺环境差等问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种全自动取样分析系统，包括取样分析系统与自动控制系统，其特征在于：所述取样分析系统包括依次连通的取样管、取样阀、自动取样阀、检测室、隔离阀、隔离室；所述温度检测传感器、液位检测传感器、加压阀和放空阀分别与检测室连通；气源与调压装置的输入端连通，调压装置的输出端与加压阀的输入端和压力传感器连通；分析传感器通过与之连接的传感器伺服装置切换于检测室和隔离室之间；取样分析系统与自动控制系统电连接。

进一步改进在于：所述隔离室内设有清洗装置，清洗装置输入端与第二清洗阀输出端连通，隔离室分别与排放阀输入端和吹扫阀的输出端连通，吹扫阀的输入端与气源连通。所述隔离室还分别与第一标定阀和第二标定阀的输出端连通。

进一步的：所述检测室连通第一清洗阀的输出端。

进一步的：所述取样管与取样泵的输入端连接，取样泵的输出端与取样阀和自动取样阀之间的管路连通。

进一步的：所述分析传感器为pH值分析传感器或糖浓度分析传感器或溶氧量分析传感器，所述分析传感器包括但不限于上述分析传感器，还可为分析其它参数的分析传感器。

进一步的：所述自动控制系统包括：判断模块，所述判断模块用于判断压力传感器和分析传感器传送来的检测值是否达到要求，若未达到要求，输出报警信号；报警模块，所述报警模块用于根据判断模块传送来的报警信号而提示报警；记录模块，所述记录模块用于记录压力传感器和分析传感器传送来的检测值；控制模块，所述控制模块用于对分析传感器传送来的检测值进行分析、计算，发送控制信号进行控制、调整；通讯模块，所述通讯模块用于检测数据、工作状态、控制指令信息上传或下载；扩展模块，所述扩展模块用于工艺生产除分析参数外的其它重要参数的采集和控制(例如：反应釜内的温度、压力、液位，参与反应物料的计量与控制等。)、动态工艺画面显示和工艺参数的调整、修改、记录与报警。

本发明还提供了一种上述全自动取样分析系统的检测方法，解决了现有技术中分析效率低、分析物料损耗大、系统维护量高、分析传感器使用寿命短、生产工艺环境差等问题。该发明目的是通过以下技术方案实现的：

根据上述任一项全自动取样分析系统的检测方法，取样分析系统在自动控制系统的控制下完成以下步骤：

(A1)依次打开放空阀、自动取样阀，取样管从工艺设备取到的样液进入检测室，当检测室的样液到达取样液位目标值时，关闭自动取样阀；

(A2)自动取样阀关闭到位后，打开隔离阀，隔离阀打开到位后，传感器伺服装置将分析传感器切换至检测室进行样液检测分析；

(A3)样液检测分析完毕后，传感器伺服装置将分析传感器切换至隔离室，关闭隔离阀；

(A4)隔离阀关闭到位后，关闭放空阀，根据压力传感器测量值判断压力是否达标，若压力达标即依次打开加压阀和自动取样阀，检测完毕后的样液通过取样管返回工艺设备，关闭取样阀。

所述全自动分析系统进一步改进在于在隔离室内增加了清洗装置及与隔离室连通的第二清洗阀、排放阀、吹扫阀和对清洗后的分析传感器进行标定的设备，因而其检测方法可进一步包括如下步骤：

(A1)当样液检测分析完毕后，传感器伺服装置将分析传感器切换至隔离室，然后关闭隔离阀，隔离阀关闭完全后，打开第二清洗阀，清洗液进入隔离室内的清洗装置对位于隔离室内的分析传感器进行清洗；

(A2)清洗完毕后，关闭第二清洗阀，打开排放阀排放清洗液，清洗液排放后，打开吹扫阀，将清洗装置内的清洗液完全吹扫干净；

(A3)当分析传感器需要标定时，取样分析系统切换至暂停工作状态，打开第一标定阀标定液进入隔离室对分析传感器进行第一次标定，再打开第二标定阀标定液进入隔离室对分析传感器进行第二次标定；

(A4)标定完毕后，取样分析系统切换至工作状态。

根据上述的检测方法，可选地，所述检测方法进一步包括如下步骤：当选择启动取样泵从取样管取样时，先启动取样泵，然后依次打开放空阀和自动取样阀，取样管从工艺设备取到的样液进入检测室。

本发明有益效果为：

(1)分析效率高，实现全自动取样与分析；

(2)分析传感器使用寿命高，改善了分析传感器的工作环境，同时对工作完毕后的分析传感器进行自动清洗；

(3)无物料损耗，系统将检测室分析完毕后的样液自动返回到工艺生产中；

(4)生产工艺环境好，本系统实现了分析样液全封闭循环，无有害挥发性气体直接释放到工作环境中。

(5)系统自动化程度高、简单易用、维护工作量极小。

(6)自动控制系统功能强大，除能进行取样分析系统的控制，还能根据工艺生产需要进行灵活的功能扩展，通过合理的功能扩展使系统完全具备现场小型控制站与操作站的功能。

附图说明

图1为本发明优选实施例1的全自动取样分析系统的结构框图。

图2为本发明优选实施例1的自动控制系统的结构框图。

图3为本发明优选实施例1的自动控制系统的流程框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明及其具体实施方式作进一步详细说明。

图1为本发明的一个优选实施例。如图所示：一种全自动取样分析系统，包括取样分析系统与自动控制系统，其特征在于：所述取样分析系统包括依次连通的取样管、取样阀、自动取样阀、检测室、隔离阀、隔离室；所述温度检测传感器、液位检测传感器、加压阀和放空阀分别与检测室连通；气源与调压装置的输入端连通，调压装置的输出端与加压阀的输入端和压力传感器连通；分析传感器通过与之连接的传感器伺服装置切换于检测室和隔离室之间；取样分析系统与自动控制系统电连接。

通过取样管从工艺设备例如反应釜中取出的样液经取样阀和自动取样阀进入检测室，进行样液的pH值、糖浓度或溶氧量等参数的检测。液位检测传感器用于检测样液是否达到取样液位值，温度检测传感器用于样液参数检测的温度补偿。放空阀用于将检测室内的气体放空至工艺尾气排放系统，从而实现检测室内压力低于工艺设备内部压力，更有利于延长分析传感器的使用寿命。分析传感器在传感器伺服装置的控制下切换至检测室内对待测样液进行参数检测，分析传感器可根据分析参数例如：pH值、糖浓度、溶氧量等分析参数的不同进行灵活配置，具体可为pH值分析传感器、糖浓度分析传感器或溶氧量分析传感器等，所述分析传感器包括但不限于上述分析传感器，还可为分析其它参数的分析传感器。隔离阀用于隔断检测室与隔离室的连通，当分析传感器对样液检测完毕后，分析传感器在传感器伺服装置的控制下切换至隔离室，隔离室与隔离阀同时起到隔离分析传感器与工艺设备内部压力的联系从而对分析传感器起到很好的保护作用，隔离室还可用于为分析传感器提供清洗与标定的空间。气源、调压装置、压力传感器和加压阀的作用在于保持检测室压力大于工艺设备内的压力，从而实现将检测完毕后的样液返回至工艺设备内。传感器伺服装置实现当分析取样系统处于检测工作状态时将分析传感器切换至检测室，当检测工作完毕后传感器伺服装置将分析传感器切换至隔离室。

所述隔离室内还设有清洗装置，清洗装置输入端与第二清洗阀输出端连通，当检测室内样液检测工作完毕后传感器伺服装置将分析传感器切换至隔离室，清洗液通过第二清洗阀进入清洗装置对位于隔离室内的分析传感器进行清洗。隔离室与排放阀输入端连通，分析传感器清洗完毕后，隔离室内的清洗液从排放阀排出。隔离室与吹扫阀输出端连通，吹扫阀的输入端与气源连通，通过此结构可以将隔离室未排放干净的清洗液吹扫出去。通过对分析传感器的清洗可以确保其每次分析结果的准确性和可靠性，另外还可以提高分析传感器的使用寿命。

隔离室还分别与第一标定阀和第二标定阀的输出端连通，标定液通过第一标定阀进入隔离室对分析传感器进行第一次标定，第一次标定结束后再打开第二标定阀标定液进入隔离室对分析传感器进行第二次标定。通过对分析传感器进行两次标定可以实现对分析传感器进行校准从而满足测量要求。

所述检测室还与第一清洗阀的输出端连通，清洗液通过第一清洗阀进入检测室对检测室与取样管道进行清洗，避免检测室结垢和取样管道阻塞。

所述取样分析系统还包括取样泵，取样泵的输入端与取样管连通，取样泵的输出端与取样阀和自动取样阀之间的管路连通。当需要通过取样管从工艺设备中取出样液进入检测室进行参数检测时，用户可选择地安装和启动取样泵取样。选择启动取样泵取样时，先启动取样泵，然后依次打开放空阀和自动取样阀，取样管从工艺设备取到的样液进入检测室进行检测。若不需要启动取样泵取样时，则只需依次打开放空阀、自动取样阀，取样管从工艺设备取到的样液进入检测室。

如图2所示，自动控制系统结构上包括人机交互界面、PLC可编程控制系统和伺服电路，实现对取样分析系统的自动化控制。人机交互界面实现设备操作控制与工艺动态画面显示。PLC可编程控制系统实现取样分析系统各个受控部件的程序控制，对分析系统与工艺过程参数进行自动采集、判断、报警与控制。伺服电路执行PLC可编程控制系统的控制指令，完成取样分析系统的自动控制及控制信号和报警信号的输出。

如图3所示，自动控制系统功能上包括判断模块、报警模块、记录模块、控制模块、通讯模块与扩展模块：判断模块用于判断压力传感器和分析传感器传送来的检测值是否达到要求，若未达到要求，输出报警信号；报警模块用于根据判断模块传送来的报警信号而提示报警；记录模块用于记录压力传感器和分析传感器传送来的检测值；控制模块用于对分析传感器传送来的检测值进行分析、计算，发送控制信号进行控制、调整；通讯模块用于检测数据、工作状态、控制指令等信息上传或下载；扩展模块，所述扩展模块用于工艺生产除分析参数外的其它重要参数的采集和控制(例如：反应釜内的温度、压力、液位，参与反应物料的计量与控制等。)、动态工艺画面显示和工艺参数的调整、修改、记录与报警。

实施例1所述的全自动取样分析系统的检测方法，所述取样分析系统在控制系统的控制下完成以下步骤：

(A1)依次打开放空阀、自动取样阀，取样管从工艺设备取到的样液进入检测室，当检测室的样液到达取样液位目标值时，关闭自动取样阀；

(A2)自动取样阀关闭到位后，打开隔离阀，隔离阀打开到位后，传感器伺服装置将分析传感器切换至检测室进行样液检测分析；

(A3)样液检测分析完毕后，传感器伺服装置将分析传感器切换至隔离室，关闭隔离阀；

(A4)隔离阀关闭到位后，关闭放空阀，根据压力传感器测量值判断压力是否达标，若压力达标即依次打开加压阀和自动取样阀，检测完毕后的样液通过取样管返回工艺设备，关闭取样阀。

所述全自动分析系统进一步改进在于在隔离室内增加了清洗装置及与隔离室连通的第二清洗阀、排放阀、吹扫阀和对清洗后的分析传感器进行标定的设备，因而其检测方法可进一步包括如下步骤：

(A1)当样液检测分析完毕后，传感器伺服装置将分析传感器切换至隔离室，然后关闭隔离阀，隔离阀关闭完全后，打开第二清洗阀，清洗液进入隔离室内的清洗装置对位于隔离室内的分析传感器进行清洗；

(A2)清洗完毕后，关闭第二清洗阀，打开排放阀排放清洗液，清洗液排放后，打开吹扫阀，将清洗装置内的清洗液完全吹扫干净；

(A3)当分析传感器需要标定时，取样分析系统切换至暂停工作状态，打开第一标定阀标定液进入隔离室对分析传感器进行第一次标定，再打开第二标定阀标定液进入隔离室对分析传感器进行第二次标定；

(A4)标定完毕后，取样系统切换至工作状态。

根据上述的检测方法，可选地，所述检测方法进一步包括如下步骤：当选择启动取样泵从取样管取样时，先启动取样泵，然后依次打开放空阀和自动取样阀，取样管从工艺设备取到的样液进入检测室。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种全自动取样分析系统，包括取样分析系统与自动控制系统，其特征在于：所述取样分析系统包括依次连通的取样管、取样阀、自动取样阀、检测室、隔离阀、隔离室；所述温度检测传感器、液位检测传感器、加压阀和放空阀分别与检测室连通；气源与调压装置的输入端连通，调压装置的输出端与加压阀的输入端和压力传感器连通；分析传感器通过与之连接的传感器伺服装置切换于检测室和隔离室之间；取样分析系统与自动控制系统电连接。

2.根据权利要求1所述的全自动取样分析系统，其特征在于：所述隔离室内设有清洗装置，清洗装置输入端与第二清洗阀输出端连通，隔离室与排放阀输入端连通，隔离室分别与排放阀输入端和吹扫阀的输出端连通，吹扫阀的输入端与气源连通。

3.根据权利要求2所述的全自动取样分析系统，其特征在于：所述隔离室还分别与第一标定阀和第二标定阀的输出端连通。

4.根据权利要求1所述的全自动取样分析系统，其特征在于：所述检测室连通第一清洗阀的输出端。

5.根据权利要求1所述的全自动取样分析系统，其特征在于：所述取样分析系统还包括取样泵，取样泵的输入端与取样管连通，取样泵的输出端与取样阀和自动取样阀之间的管路连通。

6.根据权利要求1所述的全自动取样分析系统，其特征在于：所述分析传感器为pH值分析传感器或糖浓度分析传感器或溶氧量分析传感器。

7.根据权利要求1所述的全自动取样分析系统，其特征在于：所述自动控制系统包括：

判断模块，所述判断模块用于判断压力传感器和分析传感器传送来的检测值是否达到要求，若未达到要求，输出报警信号；

报警模块，所述报警模块用于根据判断模块传送来的报警信号而提示报警；

记录模块，所述记录模块用于记录压力传感器和分析传感器传送来的检测值；

控制模块，所述控制模块用于对分析传感器传送来的检测值进行分析、计算，发送控制信号进行控制、调整；

通讯模块，所述通讯模块用于检测数据、工作状态、控制指令信息上传或下载；

扩展模块，所述扩展模块用于工艺生产除分析参数外的其它重要参数的采集和控制、动态工艺画面显示和工艺参数的调整、修改、记录与报警。

8.根据权利要求1所述的全自动取样分析系统的检测方法，所述取样分析系统在自动控制系统的控制下完成以下步骤：

(A1)依次打开放空阀、自动取样阀，取样管从工艺设备取到的样液进入检测室，当检测室的样液到达取样液位目标值时，关闭自动取样阀；

(A2)自动取样阀关闭到位后，打开隔离阀，隔离阀打开到位后，传感器伺服装置将分析传感器切换至检测室进行样液检测分析；

(A3)样液检测分析完毕后，传感器伺服装置将分析传感器切换至隔离室，关闭隔离阀；

(A4)隔离阀关闭到位后，关闭放空阀，根据压力传感器测量值判断压力是否达标，若压力达标即依次打开加压阀和自动取样阀，检测完毕后的样液通过取样管返回工艺设备，关闭取样阀。

9.根据权利要求8所述的全自动取样分析系统的检测方法，还包括以下步骤：

(A1)当样液检测分析完毕后，传感器伺服装置将分析传感器切换至隔离室，然后关闭隔离阀，隔离阀关闭完全后，打开第二清洗阀，清洗液进入隔离室内的清洗装置对位于隔离室内的分析传感器进行清洗；

(A2)清洗完毕后，关闭第二清洗阀，打开排放阀排放清洗液，清洗液排放后，打开吹扫阀，将隔离室内的清洗液完全吹扫干净；

(A3)当分析传感器需要标定时，取样分析系统切换至暂停工作状态，打开第一标定阀标定液进入隔离室对分析传感器进行第一次标定，第一次标定结束后再打开第二标定阀标定液进入隔离室对分析传感器进行第二次标定；

(A4)标定完毕后，取样分析系统切换至工作状态。

10.根据权利要求8所述的全自动取样分析系统的检测方法，还包括以下步骤：当选择启动取样泵从取样管取样时，先启动取样泵，然后依次打开放空阀和自动取样阀，取样管从工艺设备取到的样液进入检测室。