CN105911371B - 一种液体电位检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及冶金料液电位在线检测技术领域，公开了一种液体电位检测装置，包括升降装置、电位计组件、冲洗装置与控制装置，本发明通过升降装置带动电位计组件上下运动，实现电位计组件适时离开溶液，避免电位计组件长期浸泡在溶液中，降低结垢及受污染的风险；而且，通过冲洗装置对电位计组件进行定时冲洗，保持电位计组件表面清洁，防止电位计组件结垢被污染，从而使得电位计组件对溶液中化学反应的氧化还原电位准确监测，为后期冶金过程反应进行优化控制提供准确信息支持；另外，还能够保证电位计组件灵敏度，增加电位计组件使用寿命，也防止测量误差加大，控制生产过程的生产成本和能源消耗。

Description

一种液体电位检测装置

技术领域

本发明涉及冶金料液电位在线检测技术领域，特别是涉及一种液体电位检测装置。

背景技术

氧化还原电位是湿法冶金过程的一个重要参数，电位的大小与反应进行的程度有密切的关系。通过对氧化还原电位的在线检测与控制，实现反应过程反应物成分的有效控制，为湿法冶金过程的控制提供了新的思路。

然而，在湿法冶金行业的实际生产中，由于冶金过程溶液具有高温、高酸、强腐蚀等特性，同时生产过程中溶液流速快，溶液中含有的杂质会对溶液中的电极进行冲刷，长期浸泡在溶液中的电极表面容易结垢从而污染电极等问题，使得基于电极固定方式的电位测定方法难以获得理想的检测结果，溶液中化学反应的氧化还原电位难以在线监控，从而无法对冶金过程反应进行优化控制，造成实际生产过程的生产成本和能源消耗均较大。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供液体电位检测装置，解决溶液中化学反应的氧化还原电位难以准确监测的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种液体电位检测装置，包括升降装置、电位计组件、冲洗装置与控制装置，所述电位计组件、所述冲洗装置均与所述升降装置固定连接，所述冲洗装置用于冲洗所述电位计组件，所述控制装置与所述升降装置、所述电位计组件、所 述冲洗装置均连接，所述升降装置可带动所述电位计组件、所述冲洗装置上下运动。

其中，所述升降装置包括气缸、上固定板、电磁阀，所述气缸竖直设置，所述气缸内部被活塞分为上下两个气室，两个所述气室分别通过气管与所述电磁阀连接，所述电磁阀与所述控制装置连接，所述上固定板与所述活塞的活塞杆顶部固定连接，所述电位计组件、所述冲洗装置均固定在所述上固定板上。

其中，所述升降装置还包括下固定板、连接杆、限位块，所述限位块固定设置，所述连接杆竖直的穿设在所述限位块中，且所述连接杆可相对所述限位块上下运动，所述下固定板设置在所述上固定板下方，所述连接杆上端与所述上固定板固定连接，所述连接杆下端与所述下固定板固定连接，所述电位计组件、所述冲洗装置还与所述下固定板固定连接。

其中，所述升降装置还包括限位开关，所述气缸的上下两侧均设置有所述限位开关，且所述限位开关均与所述控制装置连接，所述限位开关用于感应所述活塞的位置。

其中，所述电位计组件包括电极与竖直设置的空心杆，所述空心杆上下两侧分别与所述上固定板、所述下固定板固定连接，所述电极设置在所述空心杆内部的下端，所述电极的连接线从所述空心杆上端穿出，且所述连接线与所述控制装置连接。

其中，所述冲洗装置包括顺次连接的纤维软管、电动阀、冲洗组件，所述纤维软管还与水源连接，所述电动阀与所述控制装置连接，所述冲洗组件与所述上固定板、所述下固定板均固定连接，所述冲洗组件用于冲洗电极。

其中，所述冲洗组件设置有两组，每组所述冲洗组件包括水管与喷头，所述水管竖直设置，且所述水管上下两侧分别与所述上固定板、所述下固定板固定连接，所述水管上端与所述电动阀连接，下端与所 述喷头连接，两个所述喷头分别位于所述电极下方的左右两侧，两个所述喷头从两侧对所述电极进行冲洗。

其中，所述液体电位检测装置还包括固定块，两组冲洗组件中的水管、喷头均与所述固定块固定连接。

其中，所述液体电位检测装置还包括挡板与保护套筒，所述挡板与所述空心杆、所述水管均固定连接，所述保护套筒固定在所述挡板上，且所述保护套筒套装在所述电极的外周。

其中，所述控制装置为内部设置有变送器的控制箱。

(三)有益效果

本发明通过升降装置带动电位计组件上下运动，实现电位计组件适时离开溶液，避免电位计组件长期浸泡在溶液中，降低结垢及受污染的风险；而且，通过冲洗装置对电位计组件进行定时冲洗，保持电位计组件表面清洁，防止电位计组件结垢被污染，从而使得电位计组件对溶液中化学反应的氧化还原电位准确监测，为后期冶金过程反应进行优化控制提供准确信息支持；另外，还能够保证电位计组件灵敏度，增加电位计组件使用寿命，也防止测量误差加大，控制生产过程的生产成本和能源消耗。

附图说明

图1为本发明实施例提供的液体电位检测装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的升降装置的升降速度的梯形曲线示意图；

图中：1控制装置，

2升降装置，

21气缸，22活塞杆，23上固定板，24下固定板，25连接杆，

26电磁阀，27气管，28限位开关，29限位块，

3冲洗装置，

31纤维软管，32电动阀，33水管，34喷头，

4电位计组件，

41空心杆，42电极，

5固定块，

6挡板，

7保护套筒。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，本发明实施例提供一种液体电位检测装置，包括升降装置2、电位计组件4、冲洗装置3与控制装置1，所述电位计组件4、所述冲洗装置3均与所述升降装置2固定连接，所述冲洗装置3用于冲洗所述电位计组件4，所述控制装置1与所述升降装置2、所述电位计组件4、所述冲洗装置3均连接，所述升降装置2可带动所述电位计组件4、所述冲洗装置3上下运动。

本发明通过升降装置2带动电位计组件4上下运动，实现电位计组件4适时离开溶液，避免电位计组件4长期浸泡在溶液中，降低结垢及受污染的风险；而且，通过冲洗装置3对电位计组件4进行定时冲洗，保持电位计组件4表面清洁，防止电位计组件4结垢被污染，从而使得电位计组件4对溶液中化学反应的氧化还原电位准确监测，为后期冶金过程反应进行优化控制提供准确信息支持；另外，还能够保证电位计组件4灵敏度，增加电位计组件4使用寿命，也防止测量误差加大，控制生产过程的生产成本和能源消耗。

如图1所示，作为优选，所述升降装置2包括气缸21、上固定板23、电磁阀26，所述气缸21竖直设置，所述气缸21内部被活塞分为上下两个气室，两个所述气室分别通过气管27与所述电磁阀26连接，所述电磁阀26与所述控制装置1连接，所述上固定板23与所述活塞的活塞杆22顶部固定连接，所述电位计组件4、所述冲洗装置3均固定在所述上 固定板23上。

其中，电磁阀26优选为五位三通电磁阀26，电磁阀26通过控制气管27向气缸21的两个气室通入压缩空气，实现气缸21的上下双向运动。优选的，气管27可以设置为两个，分别连接气缸21的上下两个气室。电磁阀26与控制装置1通过信号线连接，以完成控制装置1对电磁阀26的电控制，最终通过控制气管27的进出气控制气缸21中活塞的运动。

如图1所示，作为优选，所述升降装置2还包括下固定板24、连接杆25、限位块29，所述限位块29固定设置，所述连接杆25竖直的穿设在所述限位块29中，且所述连接杆25可相对所述限位块29上下运动，所述下固定板24设置在所述上固定板23下方，所述连接杆25上端与所述上固定板23固定连接，所述连接杆25下端与所述下固定板24固定连接，所述电位计组件4、所述冲洗装置3还与所述下固定板24固定连接。

其中，本发明实施例中，上固定板23与下固定板24可以水平且平行设置，之间通过连接杆25连接固定，气缸21和电位计组件4可以垂直的固定在上固定板23与下固定板24上；气缸21、电位计组件4、上固定板23、下固定板24、连接杆25，共同构成框架结构，使得本发明整体结构稳定牢固；优选的，连接杆25可以是1个或多个，可分布在气缸21一侧或两侧，进一步加强本发明整体结构稳定牢固，而且，连接杆25并竖直穿设在固定的限位块29中，使得连接杆25只能相对限位块29上下运动，即连接杆25在限位块29中竖直的孔中上下活动，防止连接杆25从两侧偏移，如此达到对连接杆25两侧偏移的限位及导向功能，进而对整个与连接杆25连接的气缸21、电位计组件4、上固定板23、下固定板24，形成限位，以达到连接并平衡升降装置2和电位计组件4，进一步加强本发明整体结构稳定牢固性能的目的。

如图1所示，进一步地，所述升降装置2还包括限位开关28，所述气缸21的上下两侧均设置有所述限位开关28，且所述限位开关28均与 所述控制装置1连接，所述限位开关28用于感应所述活塞的位置。

其中，本发明实施例中，限位开关28可以通过固定支架固定在气缸21的缸体上，且通过信号线与控制装置1连接，限位开关28可以为磁性感应开关等，通过感应从而精准的定位活塞的位置，防止活塞的位置太靠上或太靠下，使得气缸21的活塞可以在安全区域内移动。

如图1所示，作为优选，所述电位计组件4包括电极42与竖直设置的空心杆41，所述空心杆41上下两侧分别与所述上固定板23、所述下固定板24固定连接，所述电极42设置在所述空心杆41内部的下端，所述电极42的连接线从所述空心杆41上端穿出，且所述连接线与所述控制装置1连接。空心杆41的设置起到保护连接线的作用，连接线从所述空心杆41引出与控制装置1相连接完成电极42采集的数据的传输。

如图1所示，作为优选，所述冲洗装置3包括顺次连接的纤维软管31、电动阀32、冲洗组件，所述纤维软管31还与水源连接，所述电动阀32与所述控制装置1连接，所述冲洗组件与所述上固定板23、所述下固定板24均固定连接，所述冲洗组件用于冲洗电极42。

其中，本发明实施例中，纤维软管31结构和材料较为结实，可以避免本发明长期在线运行而导致与水源连接管路产生折断或者破损问题，并且可以起到增压的作用，进而为冲洗组件冲洗电极42提供更为强劲的动力，可以使电极42可以被清洗更干净，纤维软管31优选选用增强纤维软管31；纤维软管31一般可通过安装管卡分别与电动阀32和水源固定连接；电动阀32通过连接线与控制装置1相连接，用来控制水流的开关和速度，作为优选，本发明实施例的电动阀32采用大、小、无三个档位来控制水的流量，以达到冲洗干净和节约水资源的目的。

如图1所示，作为优选，所述冲洗组件设置有两组，每组所述冲洗组件包括水管33与喷头34，所述水管33竖直设置，且所述水管33上下两侧分别与所述上固定板23、所述下固定板24固定连接，所述水 管33上端与所述电动阀32连接，下端与所述喷头34连接，两个所述喷头34分别位于所述电极42下方的左右两侧，两个所述喷头34从两侧对所述电极42进行冲洗。

其中，在湿法冶炼过程中溶液一般较为浑浊，粘稠度较高，含有大量杂质，极易附着在电极42上且不易清洗，设置两组冲洗组件则可实现双侧冲水，以达到强力清洗并保护电极42的作用；水管33一般采用不锈钢水管33，可通过三通管与电动阀32相连接；本发明的实施例冲洗组件不限于设置两组，一组或多组均可。

如图1所示，进一步地，所述液体电位检测装置还包括固定块5，两组冲洗组件中的水管33、喷头34均与所述固定块5固定连接。

其中，本发明实施例中，一般固定块5上可开有四个孔，通过过渡配合将两组水管33和喷头34分别安装在各个孔上，以固定水管33和喷头34，避免因冲洗过程中水流产生的反冲击力使得喷头34发生摆动偏离电极42，导致所述电极42无法被清洗。

如图1所示，进一步地，所述液体电位检测装置还包括挡板6与保护套筒7，所述挡板6与所述空心杆41、所述水管33均固定连接，所述保护套筒7固定在所述挡板6上，且所述保护套筒7套装在所述电极42的外周。

其中，在检测过程中如果液体流速过快，容易对电极42产生冲击使得电极42产生损坏，且液体流速过快容易使喷头34旋转、位置不易固定，所以设计保护套筒7；作为优选，保护套筒7通过螺纹连接固定在挡板6上，挡板6通过紧定螺钉进行固定；在实际应用中，保护套筒7的安装位置并没有明确规定，只需盖过电极42，能够用来减缓水流速度对电极42的冲击即可。

如图1所示，作为优选，所述控制装置1为内部设置有变送器的控制箱。控制箱内一般安装有变送器、PLC等种类的控制器、可编程逻辑控制器、24V直流电源和继电器，本发明中的电极42可通过变送器 转换信号，并将信号传输至可编程逻辑控制器进行处理并控制反馈。

在实际应用中，若升降装置2的升降速度呈直线形快速升降将会产生较大的冲击力，使得整个装置不稳，容易导致电极42出现损坏；为实现快速且稳定的升降，本发明实施例中，通过采取提升速度优化控制算法来控制压缩气体流量，保证电极42可以平稳提升和降落，即在升降过程中采用梯形曲线控制(参见图2所示)，具体包括加速段、匀速段和减速段，保证提升过程的快速性、准确性和平稳性；在加速阶段通过快速加大压缩气体的给入量使气缸21快速达到设定的最高允许速度；在匀速阶段使压缩气体一直保持最大给入量使得气缸21可以采用设定的最高速度匀速运行，减少提升所需的时间，其中Q_m为气缸21可以采用设定的最高速度，t₁和t₂为气缸21采用设定的最高速度匀速运行的两个时间端点；减速段根据梯形曲线缓慢减少压缩气体的给入量使气缸21缓慢减速上升，既保证了电极42快速、准确的升降，又可避免因快速提升对气缸21产生大的冲击力使安装在气缸21上的电极42产生晃动。

本发明实施例的具体工作流程如下：

1)设定初始状态为升降装置2中活塞处于允许的最高位。当本发明实施例控制装置1接收到外部启动信号后，打开控制下降位的电磁阀26，按照升降速度优化控制算法，使气缸21的活塞快速下降；同时冲洗装置3的电动阀32关闭停止清洗电极42；

2)限位开关28检测到活塞处于气缸21最低位置后，此时，电极42也处于最低位置，其已进入待检测液体中，电极42开始检测并读取湿法冶炼中液体的电位值，并将其传送至控制装置1的变送器；

3)在读取数据的过程中，根据控制装置1中信号处理单元对数据进行筛选处理、存储等操作，并将其显示在控制室的显示界面上；

4)完成10分钟的数据读取后，冲洗装置3的电动阀32打开采用大档位清洗方式对电极42进行清洗；本发明实施例的电极42在未上升之 前就开始清洗的目的是防止浑浊溶液堵塞住喷头34，影响后期的清洗工作；

5)电极42开始清洗且经过1分钟后，控制上升位的电磁阀26打开，按照升降速度优化控制算法，气缸21活塞快速提升；

6)清洗同时进行10分钟后，电动阀32采用小档位清洗的方式使电极42保持湿润，并达到节水的目的；同时等待下一次电位检测的开始。

传统的高温强腐蚀冶炼过程中是通过人工化验的方法来得到复杂多金属料液中的离子浓度，通过人工化验的方法容易导致控制时间滞后、控制不及时导致产量不达标等问题。本发明可以通过检测复杂多金属料液中的电位值，从而可对氧气通入量进行实时调整，氧化性变强，氧化还原电位即升高，氧化性变弱，氧化还原电位即降低。通过对氧化还原电位的实时监控，可以通过氧化还原电位的测定快速探知溶液中的多金属离子浓度的趋势，可以判断溶液的氧化性，为过程操作优化控制提供实时准确的信息，进而可以控制氧气的通入量，从而达到优化生产、节约能源的目的；本发明可以快速、精准、平稳、无冲击的实现电极42的升降，实现电极42三个档位的实时清洗从而保证电极42测量的准确度。

Claims (2)

1.一种液体电位检测装置，其特征在于，包括升降装置、电位计组件、冲洗装置与控制装置，所述电位计组件、所述冲洗装置均与所述升降装置固定连接，所述冲洗装置用于冲洗所述电位计组件，所述控制装置与所述升降装置、所述电位计组件、所述冲洗装置均连接，所述升降装置可带动所述电位计组件、所述冲洗装置上下运动；

所述升降装置包括气缸、上固定板、电磁阀，所述气缸竖直设置，所述气缸内部被活塞分为上下两个气室，两个所述气室分别通过气管与所述电磁阀连接，所述电磁阀与所述控制装置连接，所述上固定板与所述活塞的活塞杆顶部固定连接，所述电位计组件、所述冲洗装置均固定在所述上固定板上；

所述升降装置还包括下固定板、连接杆、限位块，所述限位块固定设置，所述连接杆竖直的穿设在所述限位块中，且所述连接杆可相对所述限位块上下运动，所述下固定板设置在所述上固定板下方，所述连接杆上端与所述上固定板固定连接，所述连接杆下端与所述下固定板固定连接，所述电位计组件、所述冲洗装置还与所述下固定板固定连接；

所述升降装置还包括限位开关，所述气缸的上下两侧均设置有所述限位开关，且所述限位开关均与所述控制装置连接，所述限位开关用于感应所述活塞的位置；

所述电位计组件包括电极与竖直设置的空心杆，所述空心杆上下两侧分别与所述上固定板、所述下固定板固定连接，所述电极设置在所述空心杆内部的下端，所述电极的连接线从所述空心杆上端穿出，且所述连接线与所述控制装置连接；

所述冲洗装置包括顺次连接的纤维软管、电动阀、冲洗组件，所述纤维软管还与水源连接，所述电动阀与所述控制装置连接，所述冲洗组件与所述上固定板、所述下固定板均固定连接，所述冲洗组件用于冲洗电极；

所述冲洗组件设置有两组，每组所述冲洗组件包括水管与喷头，所述水管竖直设置，且所述水管上下两侧分别与所述上固定板、所述下固定板固定连接，所述水管上端与所述电动阀连接，下端与所述喷头连接，两个所述喷头分别位于所述电极下方的左右两侧，两个所述喷头从两侧对所述电极进行冲洗；

所述液体电位检测装置还包括固定块，两组冲洗组件中的水管、喷头均与所述固定块固定连接；

所述液体电位检测装置还包括挡板与保护套筒，所述挡板与所述空心杆、所述水管均固定连接，所述保护套筒固定在所述挡板上，且所述保护套筒套装在所述电极的外周。

2.如权利要求1所述的液体电位检测装置，其特征在于，所述控制装置为内部设置有变送器的控制箱。