CN112892393A - 一种在线配液系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种在线配液系统，包括至少两条并联的支路管道和一条主路管道，在每条所述支路管道上均设有支路气动阀、支路调节阀、支路流量计和单向阀，支路调节阀与支路流量计之间采用联动控制；支路管道并联汇合后进入主路管道，主路管道上依次串联有静态混合器、缓冲罐、截止阀、输液泵、主路流量计和压力变送器，输液泵与主路流量计及压力变送器之间采用联动控制。

Description

一种在线配液系统

技术领域

本发明涉及溶液配制领域，尤其涉及一种自动配液系统。

背景技术

在化工、生物和制药等领域的工业生产中，常需要配置特定比例的混合溶剂。例如利用离子交换层析柱配置微小流量溶剂的混合液，然而在其配置时，普遍存在无法在线配比、在线使用的问题。除此以外，对使用过程中的实时流量无法进行实时监控，不便于管理使用。

又如层析柱再生液或洗脱液的配置，通常是将一定量的盐和酸/碱溶解在水中，搅拌均匀后加压进入层析柱进行洗脱。一些强酸强碱溶液中无法使用相应地测量仪表实时探入，因而涉及其的配液过程受到原料物化特性、仪表适用环境等众多因素的限制，无法实现实时地在线配液。

为了克服现有技术存在的上述缺陷，本领域亟需一种在线配液系统，用于大型工业生产中连续配置混合溶液的场景需求，浓度自动可调，混合时间短，同时成本低廉，操作简便，适用范围广泛，能够精准快速地配置特定配方参数的混合溶液。

发明内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种在线配液系统，解决了现有技术中配置混合溶液无法实现实时监控调节的问题，能够精准快速地配置特定配方参数的混合溶液。

本发明的一方面提供了一种在线配液系统，包括至少两条并联的支路管道和一条主路管道，在每条支路管道上均设有支路气动阀、支路调节阀、支路流量计和单向阀，支路调节阀与支路流量计之间采用联动控制；支路管道并联汇合后进入主路管道，主路管道上依次串联有静态混合器、缓冲罐、截止阀、输液泵、主路流量计和压力变送器，输液泵与主路流量计或压力变送器之间采用联动控制。

在一实施例中，优选地，主路流量计反馈的流量值与压力变送器反馈的压力值二者中的任意一者超过预设值时，超过相应预设值的检测仪表与输液泵之间采用联动控制，即主路流量计反馈的流量值高于一预设值时，输液泵与主路流量计之间采用联动控制，压力变送器反馈的压力高于一预设值时，输液泵与压力变送器之间采用联动控制。

在一实施例中，优选地，缓冲罐上设有气压计与送气阀，气压计与送气阀之间采用联动控制，当气压计反馈的气压值高于一预设值时，缓冲罐通过送气阀向外界排气，当气压计反馈的气压值低于另一预设值时，通过送气阀向缓冲罐中进气。

在一实施例中，可选地，每条支路前端还包括原料调节阀、存储罐，存储罐上设有压力表，原料调节阀与压力表之间采用联动控制。

在一实施例中，优选地，静态混合器包括第一静态混合器和第二静态混合器。

在一实施例中，优选地，缓冲罐设有液位计，液位计与每条支路管道的支路气动阀及支路调节阀之间采用联动控制，使当液位计低于一指定低液位时所有支路管道的支路气动阀与支路调节阀同时打开，当液位计高于一指定高液位时所有支路管道的支路气动阀与支路调节阀同时关闭。

在一实施例中，可选地，主路管道上的截止阀为气动阀，气动阀与输液泵之间采用联动控制。

在一实施例中，优选地，本发明提供的在线配液系统还包括PLC装置，用以执行上述联动控制。

在一实施例中，可选地，主路管道上的截止阀为手动球阀。

在一实施例中，优选地，输液泵后还设有阻尼器、压力表及背压阀，用于配合使用以平滑输液泵的脉冲。

在一实施例中，优选地，静态混合器和缓冲罐之间还设有一取样阀。

本发明提供的在线配液系统，系统装置制造成本低，溶液配置混合速度快、效率高，均匀性强，配液参数精准，并且能基于PLC控制装置实现梯度的自动切换和洗脱倍数的换算，可在系统内直接调用工艺配方参数，操作简单便捷，可实现微小流量溶剂混合溶液的在线配置，不受限于原料的物化特性及具体硬件的适用条件，同时实施监控、查询、管理溶液的流量，保证控制精度在一定误差范围内，在大型生产中可对连续在线配液系统实现实时管理。

附图说明

在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。

图1是根据本发明的第一实施例绘示的在线配液系统的架构示意图；以及

图2是根据本发明的第二实施例绘示的在线配液系统的架构示意图。

附图标记

101第一原料调节阀

102第一存储罐

103第一压力表

104第一支路气动阀

105第一支路调节阀

106第一支路流量计

107第一单向阀

108第二原料调节阀

109第二存储罐

110第二压力表

111第二支路气动阀

112第二支路调节阀

113第二支路流量计

114第二单向阀

115第三原料调节阀

116第三存储罐

117第三压力表

118第三支路气动阀

119第三支路调节阀

120第三支路流量计

121第三单向阀

122第一静态混合器

123第二静态混合器

124取样阀

125液位计

126缓冲罐

127手动球阀

128输液泵

129阻尼器

130指针式压力表

131背压阀

132主路流量计

133压力变送器

134PLC控制装置

135气压计

136送气阀

213静态混合器

214浮球式液位计

215缓冲罐

216主路气动阀

217输液泵

222压力变送器

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。

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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在以下的说明中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“水平”、“垂直”应被理解为该段以及相关附图中所绘示的方位。此相对性的用语仅是为了方便说明之用，其并不代表其所叙述的装置需以特定方位来制造或运作，因此不应理解为对本发明的限制。

能理解的是，虽然在此可使用用语“第一”、“第二”、“第三”等来叙述各种组件、区域、层和/或部分，这些组件、区域、层和/或部分不应被这些用语限定，且这些用语仅是用来区别不同的组件、区域、层和/或部分。因此，以下讨论的第一组件、区域、层和/或部分可在不偏离本发明一些实施例的情况下被称为第二组件、区域、层和/或部分。

图1是根据本发明的第一实施例绘示的在线配液系统的架构示意图。

如图1所示，在第一实施例中，包括三条并联的支路，分别用以供给A溶剂、B溶剂和C溶剂。配置溶液时先通过PLC控制装置134根据工艺要求选择工艺参数配方，配方中已有A、B、C溶剂的流量参数、混合溶液的流量参数、混合溶液压力参数等参数要求。

在供给A溶剂的支路上依次设有第一原料调节阀101、第一存储罐102、第一支路气动阀104、第一支路调节阀105、第一支路流量计106和第一单向阀107。

第一支路气动阀104在支路中起到切断作用，由于支路中的调节阀、单向阀即使关闭也均达不到密封的效果，当系统停止或无需A溶剂参与混合配置时，关闭第一支路气动阀104，可切断第一存储罐102的连接，使不再有A溶剂渗透入管道系统参与配置溶液。

在第一存储罐102用于存储A溶剂，其上设有第一压力表103，用于反映第一存储罐102中的压力。第一压力表103与第一原料调节阀101之间均与PLC控制装置134相连，当系统工作时，PLC控制装置134自动根据第一压力表103的示数调节第一原料调节阀101的开度，以保持第一存储罐102中的压力水平，并实现±3％的控制精度。

与此同时，第一支路流量计106与第二支路调节阀105也与PLC控制装置134相连，配液系统根据所选择配方中A溶剂的流量要求，基于第一支路流量计106的流速反馈自动调节第二支路调节阀105的开度，实现控制精度±3％。

第一单向阀107用于控制液体单向流动，以防管道中的其他溶剂或混合溶剂反流至A溶剂的管道中。

类似地，在供给B溶剂的支路上依次设有第二原料调节阀108、第二存储罐109、第二支路气动阀111、第二支路调节阀112、第二支路流量计113和第二单向阀114。

第二支路气动阀111与第一支路气动阀104在第一支路中所起的作用类似，第二支路气动阀111在第二支路中也起到切断作用。

在第二存储罐109用于存储B溶剂，其上设有第二压力表110，用于反映第二存储罐109中的压力。第二压力表110与第二原料调节阀108之间均与PLC控制装置134相连，当系统工作时，PLC控制装置134自动根据第二压力表110的示数调节第二原料调节阀108的开度，以保持第二存储罐109中的压力水平，并实现±3％的控制精度。

与此同时，第二支路流量计113与第二支路调节阀112也与PLC控制装置134相连，配液系统根据所选择配方中B溶剂的流量要求，基于第二支路流量计113的流速反馈自动调节第二支路调节阀112的开度，实现控制精度±3％。

第二单向阀114用于控制液体单向流动，以防管道中的其他溶剂或混合溶剂反流至B溶剂的管道中。

同样，在供给C溶剂的支路上依次设有第三原料调节阀115、第三存储罐116、第三支路气动阀118、第三支路调节阀119、第三支路流量计120和第三单向阀121。

第三支路气动阀118同样在第三支路中起到切断作用。

在第三存储罐116用于存储C溶剂，其上设有第三压力表117，用于反映第三存储罐116中的压力。第三压力表117与第三原料调节阀115之间均与PLC控制装置134相连，当系统工作时，PLC控制装置134自动根据第三压力表117的示数调节第三原料调节阀115的开度，以保持第三存储罐116中的压力水平，并实现±3％的控制精度。

与此同时，第三支路流量计120与第三支路调节阀119也与PLC控制装置134相连，配液系统根据所选择配方中C溶剂的流量要求，基于第三支路流量计120的流速反馈自动调节第三支路调节阀119的开度，实现控制精度±3％。

第三单向阀121用于控制液体单向流动，以防管道中的其他溶剂或混合溶剂反流至C溶剂的管道中。

A、B、C溶剂由三路并联的支路管道并入主路管道，再依次经过第一静态混合器122和第二静态混合器123。静态混合器为由单孔道左、右扭转的螺旋片组焊而成。此处设置两个静态混合器用于使溶剂混合更加充分，以获得更加理想的混合效果。

在第二静态混合器123后主路管道上串联有一取样阀124，用于取样混合溶液并对其加以检测。

混合溶液由静态混合器充分混合后进入缓冲罐126。缓冲罐126上设有液位计125，液位计125与第一支路、第二支路、第三支路之间通过PLC控制装置134进行联动控制。当液位计125中的液位低于某一预设的较低液位时，三条支路同时启动，第一支路气动阀104、第二支路气动阀111、第三支路气动阀118以及第一支路调节阀105、第二支路调节阀112和第三支路调节阀119同时打开，三个支路流量计106、113、120与三个支路调节阀105、112、119之间分别开始联动工作，开始混合配液；而当液位计125中的液位高于另一预设的较高液位时，三条支路同时停止工作，第一支路气动阀104、第二支路气动阀111、第三支路气动阀118以及第一支路调节阀105、第二支路调节阀112和第三支路调节阀119同时关闭，三个支路流量计106、113、120与三个支路调节阀105、112、119之间停止工作，混合配液中止。

主路管道上在缓冲罐126后串联有一手动球阀127，便于系统检修。

缓冲罐126上还设有气压计135与送气阀136，气压计135与送气阀136之间采用联动控制，当气压计135反馈的气压值高于一预设值时，缓冲罐126通过送气阀136向外界排气以降低罐内气压，当气压计135反馈的气压值低于另一预设值时，通过送气阀136向缓冲罐126中进气以增大罐内气体压强。

手动球阀127后管道上依次串联有输液泵128、阻尼器129、指针式压力表130以及背压阀131。其中，阻尼器129、指针式压力表130与背压阀131的设置是为了与输液泵配合使用以平滑输液泵的脉冲。与此同时，输液泵128与缓冲罐126的液位计125之间也通过PLC控制装置134实现联动控制，当缓冲罐126中的液位达到输液泵128的启动液位时，PLC控制装置134控制输液泵128自动启动。

在输液泵128的配套组件(阻尼器129、指针式压力表130、背压阀131)后还串联有一主路流量计132与一压力变送器133。压力变送器133用于检测主路管道中混合溶液的输送压力。主路流量计132、压力变送器133与输液泵128之间也通过PLC控制装置134实现联动控制，输液泵128根据压力变送器133与主路流量计132的双重反馈控制其输出流量。具体而言，主路流量计132反馈的流量值与压力变送器133反馈的压力值二者中的任意一者超过预设值时，超过相应预设值的检测仪表与输液泵128之间采用联动控制，即主路流量计132反馈的流量值高于一预设值时，输液泵128与主路流量计132之间采用联动控制，压力变送器133反馈的压力高于一预设值时，输液泵128与压力变送器133之间采用联动控制。

支路流量计106、113、120和主路流量计132为微型椭圆齿轮流量计，原料调节阀101、108、115为自力式调节阀，支路调节阀105、112、119为单座调节阀，缓冲罐126上的液位计125为磁翻板液位计。输液泵128为316不锈钢泵头、电机驱动的输液泵。压力变送器133为不锈钢磨片的压力变送器。缓冲罐126的体积为50L。

本发明提供的在线配液系统还包括PLC控制装置134，用于对系统支路及主路管道中的流速和输送压力进行实时监控，并根据流速的反馈进行洗脱倍数的换算，实现系统洗脱倍数到达目标值时自动停止，再自动更换三种溶剂的配比梯度，直至预设的洗脱倍数为止。在支路管路中，各支路流量计与支路调节阀之间实现联动控制，根据各支路溶剂流速的设定值与各支路流量计的流速反馈值自动调节各支路调节阀的开度大小。

主路管道上主路流量计132反馈主路混合溶液的输送流量和压力至PLC控制装置134，压力变送器133反馈混合溶液输送压力值至PLC控制装置134，主路流量计132反馈的流量值与压力变送器133反馈的压力值二者中的任意一者超过预设值时，超过相应预设值的检测仪表与输液泵128之间采用联动控制，即主路流量计132反馈的流量值高于一预设值时，输液泵128根据主路流量计132的流量自动控制转速，压力变送器133反馈的压力高于一预设值时，输液泵128根据压力变送器133反馈的压力值控制输液泵的转速。

PLC控制装置134还用于实现缓冲罐126上气压计135与送气阀136之间的联动控制。当气压计135反馈的气压值高于一预设值时，缓冲罐126通过送气阀136向外界排气以降低罐内气压，当气压计135反馈的气压值低于另一预设值时，通过送气阀136向缓冲罐126中进气以增大罐内气体压强。

PLC控制装置134还用于实现各支路上原料调节阀101、108、115分别与各支路原料罐上的压力表103、110、117之间的联动控制。

PLC控制装置134还用于实现缓冲罐126上的液位计125与各支路上的支路气动阀104、111、118以及支路调节阀105、112、119之间的联动控制。当液位计125的液位低于一预设液位时，所有的支路气动阀104、111、118以及支路调节阀105、112、119同时打开，当液位计125的液位高于另一预设液位时，所有的支路气动阀104、111、118以及支路调节阀105、112、119同时关闭。

PLC控制装置134还用于实现主路上的主路气动阀127与输液泵128之间的联动控制。

系统管路中的流量计提供的流速反馈控制能使各溶剂及混合溶液的浓度偏差在设定范围值之内。系统可实现A、B、C任意浓度溶液的配置，自动控制输出流量，计量洗脱倍数体积，根据工艺需求自动更改梯度、浓度、洗脱倍数和输送流量，实现全流程的自动更换。

在该实施例中，三种单一溶剂并联混合，经过两个静态混合器充分混合后再串联至输送装置进行输送。无需浓度检测仪表即可实现多种溶液的混合配置。系统装置制造成本低，溶液配置混合速度快、效率高，均匀性强，配液参数精准，并且能基于PLC控制装置实现梯度的自动切换和洗脱倍数的换算，可在系统内直接调用工艺配方参数，操作简单便捷，可实现微小流量溶剂混合溶液的在线配置，同时实施监控、查询、管理溶液的流量，在大型生产中可对连续在线配液系统实现实时管理。

图2是根据本发明的第二实施例绘示的在线配液系统的架构示意图。

如图2所示，在第二实施例中，仍包含三条并联的支路，而三条支路管道中所需混合的溶剂变为水、盐溶液或碱溶液以及酸溶液。即第一支路用以供给一定流速的水，第二支路用于供给一定流速的盐溶液或碱溶液，第三支路用以供给一定流速的酸溶液，三条并联支路混合用以连续配置浓度可调的高浓度酸或者碱溶液。

该实施例的系统装置构成如图2所示，总体架构与第一实施例类似，所不同的是，原料溶剂不再存储于存储罐内，而是由外接设备直接供给。该系统中只包含一个静态混合器213。缓冲罐215上的液位计214为浮球式液位计。输液泵217为四氟膜片泵头、电机驱动的输液泵。压力变送器222为四氟膜片、硬质塑料螺纹接口的压力变送器。

在第二实施例中串联于混合溶液缓冲罐215后的截止阀为主路气动阀216。在第一实施例中缓冲罐126后的截止阀为手动球阀127，相较于手动球阀127，主路气动阀216能够与PLC控制装置相连，从而根据反馈实现截止阀的自动控制，以获取更高的自动化程度和控制精度。

第二实施例中在线配液系统的其余部件及作用与第一实施例类似。

本发明提供的在线配液系统在第二实施例中可以连续配置浓度可调的高浓度酸或者碱溶液，同时无需pH计等检测混合溶液成分浓度的仪表反馈，精确控制各配比溶剂流速的同时，能够精确自动控制调节混合溶液的流量以及压力，可实现各种浓度的酸碱盐溶液的配置，并根据工艺需求换算更改配比梯度、浓度、洗脱倍速及输送流量，通过PLC控制装置执行闭环联动控制，实现全流程的自动监控与管理，操作简便，混合效率高，适合大型工业生产的应用。

提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。

Claims (11)

1.一种在线配液系统，包括至少两条并联的支路管道和一条主路管道，其特征在于，

在每条所述支路管道上均设有支路气动阀、支路调节阀、支路流量计和单向阀，所述支路调节阀与所述支路流量计之间采用联动控制；

所述支路管道并联汇合后进入所述主路管道，所述主路管道上依次串联有静态混合器、缓冲罐、截止阀、输液泵、主路流量计和压力变送器，所述输液泵与所述主路流量计及所述压力变送器之间采用联动控制。

2.如权利要求1所述的在线配液系统，其特征在于，所述主路流量计反馈的流量值与所述压力变送器反馈的压力值二者中的任意一者超过预设值时，超过相应预设值的检测仪表与所述输液泵之间采用联动控制，即所述主路流量计反馈的流量值高于一预设值时，所述输液泵与所述主路流量计之间采用联动控制，所述压力变送器反馈的压力高于一预设值时，所述输液泵与所述压力变送器之间采用联动控制。

3.如权利要求1所述的在线配液系统，其特征在于，所述缓冲罐上设有气压计与送气阀，所述气压计与所述送气阀之间采用联动控制，当所述气压计反馈的气压值高于一预设值时，所述缓冲罐通过所述送气阀向外界排气，当所述气压计反馈的气压值低于另一预设值时，通过所述送气阀向所述缓冲罐中进气。

4.如权利要求1所述的在线配液系统，其特征在于，每条所述支路前端还包括原料调节阀、存储罐，所述存储罐上设有压力表，所述原料调节阀与所述压力表之间采用联动控制。

5.如权利要求1所述的在线配液系统，其特征在于，所述静态混合器包括第一静态混合器和第二静态混合器。

6.如权利要求1所述的在线配液系统，其特征在于，所述缓冲罐设有液位计，所述液位计与每条支路管道的所述支路气动阀及所述支路调节阀之间采用联动控制，使当所述液位计低于一指定低液位时所有支路管道的所述支路气动阀及所述支路调节阀同时打开，当所述液位计高于一指定高液位时所有支路管道的所述支路气动阀及所述支路调节阀同时关闭。

7.如权利要求1所述的在线配液系统，其特征在于，所述主路管道上的所述截止阀为气动阀，所述气动阀与所述输液泵之间采用联动控制。

8.如权利要求1或2或3或4或6或7任一项所述的在线配液系统，其特征在于，还包括PLC装置，用以执行联动控制。

9.如权利要求1所述的在线配液系统，其特征在于，所述主路管道上的所述截止阀为手动球阀。

10.如权利要求1所述的在线配液系统，其特征在于，所述输液泵后还设有阻尼器、压力表及背压阀，用于配合使用以平滑输液泵的脉冲。

11.如权利要求1所述的在线配液系统，其特征在于，所述静态混合器和所述缓冲罐之间还设有一取样阀。

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