一种化学工艺过程在线分析仪的预处理装置及预处理方法

摘要

本发明是一种化学工艺过程在线分析仪的预处理装置，包括控制器、待测液容器、循环泵、过滤器、进液压力传感器和出液压力传感器，进液压力传感器安装在过滤器的顶部，出液压力传感器安装在过滤器的出液口处，在待测液容器上连通有主循环管路，循环泵安装在主循环管路上，在主循环管路上还接通有液体输出管路，在液体输出管路上连通有液体输入管路，液体输入管路与过滤器的入液口连通，过滤器还通过回液管路与待测液容器连通，在回液管路上连通有取样管路，在液体输出管路安装有第一球阀和第二球阀，在液体输入管路上安装有第三球阀，进液压力传感器和出液压力传感器均与控制器通讯连接。有益效果：提升检测精度，延长分析仪寿命和维护周期。

说明书

技术领域

本发明涉及化学工艺过程在线分析技术领域，化学工艺过程可以是化学表面处理或涉及液体化学品的生产工艺过程，也可以是生产过程中涉及的原水、工业废水、回用水；具体是一种在线分析仪的预处理装置及预处理方法。

背景技术

工业化生产从劳动密集型向技术密集型转变过程中，大量企业在过去几十年中，开始使用各种在线分析仪表以提高自动化程度、提升过程控制能力、减少人员工伤、降低劳动强度，代替人工长期值守。

由于在线分析仪属于比较精密的仪器，其中一些关键部件，例如电磁阀、旋转阀、柱塞泵、注射泵等，因其技术和材料等限制，往往不能承受液体样品中的大小颗粒杂质或高压，将引起在线分析仪检测结果不准确，从而对工艺过程控制带来比较严重的负面影响，甚至生产事故和人员伤亡。其原因一方面是大小颗粒物会导致管路的堵塞或关键部件的内部磨损，以至于影响检测结果。大颗粒物可以是无机物，也可以是有机物，或者两者的混合物。通常经验是粒径超过50微米的颗粒物就有可能造成关键部件不可逆的损伤或堵塞，其损害程度因颗粒本身的物理性质会有所不同。另一方面，当取样点压力大于入口阀体能够承受的最高压力值，则会导致阀体被冲破，无法进行准确取样，从而失去测量结果的准确性。

目前化学工艺过程在线分析仪的预处理方式仍停留在比较简单的方式，即在分析仪前串联一个过滤器。这种方式存在一些问题。第一，存在使用和维护问题，即如果滤芯孔径太小则易堵维护频率高，且操作人员无法及时发现过滤器堵塞并进行维护，如果滤芯孔径大则达不到过滤目的，仪表部件会收到磨损。第二，如果取样点压力较高，则还会影响检测结果的准确性。第三，基于上述问题，无法达成无人值守的应用条件，人员需要定期检查滤芯是否堵塞。第四，当取样点管路无压力时，预处理管路也无法识别在线分析仪是否能够取样。第五，因目前预处理方式不提供自动更新过滤器内的待测液体更新，在线分析仪取样不具有时效性，即不能代表当前真实待测液体的情况。为了弥补时效性问题，液体更新的工作只能放到在线分析仪完成，事实上大部分在线分析仪不支持此功能，即便支持此功能，其能够更新的体积和过滤器体积和管路体积差异也比较大。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一套高可靠性的自动化在线分析仪预处理方案，实现功能包括过滤颗粒物、降低管路压力对仪表阀体的压力、提供取样时效性、无人值守随时报警、高可靠性自我诊断、反冲洗和换滤芯阶梯式的易维护方式。

技术方案如下，

一种化学工艺过程在线分析仪的预处理装置，其特征在于，包括控制器、待测液容器、循环泵、过滤器、进液压力传感器和出液压力传感器，所述过滤器具有一个入液口、一出液口、一个溢流口和一个排污口，在所述排污口处安装有排污阀，在所述溢流口处安装有溢流阀，所述进液压力传感器安装在所述过滤器的顶部，所述出液压力传感器安装在所述过滤器的出液口处，在所述待测液容器上连通有主循环管路，所述循环泵安装在所述主循环管路上，在所述主循环管路上还接通有液体输出管路，在所述液体输出管路上连通有液体输入管路，所述液体输入管路与所述过滤器的入液口连通，将所述待测液容器中的待测液输入至所述过滤器中，所述过滤器还通过回液管路与所述待测液容器连通，在所述回液管路上连通有与在线分析仪连通的取样管路，在所述液体输出管路的前段上安装有第一球阀，在其后段上安装有第二球阀，在所述液体输入管路上安装有第三球阀，所述进液压力传感器和出液压力传感器均与所述控制器通讯连接。

作为进一步的改进，所述回液管路的起始端连接在所述出液口上，所述取样管路安装在所述回液管路的起始端上，位于所述出液压力传感器之后，在所述回液管路的前段上安装有常闭电磁阀，在其后段上安装有第四球阀，所述液体输出管路的末端通过三通连接件连接在所述回液管路上。

作为进一步的改进，所述回液管路的起始端安装在所述溢流口上，所述溢流阀安装在所述回液管路的前端上，所述预处理装置还包括流通池，所述过滤器的出液口上连接有第一回液支路，所述第一回液支路的末端与所述流通池连通，在所述回液管路的前段上还通过三通连接件连接有第二回液支路，所述第二回液支路的末端与所述流通池连通，所述液体输出管路的末端通过三通连接件连接在所述第一回液支路上，在所述第一回液支路上还安装有入口电磁阀，在所述第二回液支路上还安装有出口电磁阀，所述取样管路安装在所述第二回液支路上。

作为进一步的改进，在所述流通池内还安装有液位计，所述流通池的顶部还具有溢流口，用于通大气。

作为进一步的改进，所述液位计为浮球液位计。

作为进一步的改进，所述液位计为超声波液位计。

一种化学工艺过程在线分析仪的预处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在使用前，首先需要打开第一球阀、第三球阀和溢流阀，关闭第二球阀，将过滤器内灌满待测液，当观察到顶部溢流口处有液体溢流时，关闭溢流阀，在日常使用时，除人工介入维护外，溢流阀处于常闭状态；

S2、通过进液压力传感器的压力值判断主循环管路是否在正常运行，以此确定符合启动条件及其满足过滤驱动力的要求，在满足过滤驱动力要求的情况下，判断通过观察进液压力传感器和出液压力传感器之间的压力差；若压力差小于预设值，经过过滤器过滤后的待测液通过回液管路回到待测液容器中继续循环；若压力差大于等于预设值，侧不能继续循环，控制器控制装置停止运行并报警，打开常闭电磁阀，进行降压，并再次确认进液压力传感器和出液压力传感器之间的压差，判断过滤器的滤芯是否堵塞；

S3、若堵塞需要进行人工反冲洗：关闭第三球阀，打开第二球阀和第一常闭电磁阀，待测液容器中的液体经过液体输出管路进入回液管路，从回液管路进入过滤器中进行反冲洗，最后打开排污阀废液从排污口处排除；

S4、废液排空后，关闭排污阀、第二球阀，打开第三球阀，使装置内继续进行液体循环，取样时，关闭常闭电磁阀，在线分析仪从取样管路中取样进行分析。

作为进一步改进，一种化学工艺过程在线分析仪的预处理方法，包括以下步骤：

S1、在使用前，首先需要打开第一球阀、第三球阀和溢流阀，关闭第二球阀，将过滤器内灌满待测液，当观察到顶部溢流口处有液体溢流时，关闭溢流阀，在日常使用时，除人工介入维护外，溢流阀处于常闭状态；

S2、通过进液压力传感器的压力值判断主循环管路是否在正常运行，以此确定符合启动条件及其满足过滤驱动力的要求，在满足过滤驱动力要求的情况下，判断通过观察进液压力传感器和出液压力传感器之间的压力差；若压力差小于预设值，经过过滤器过滤后的待测液通过回液管路回到待测液容器中继续循环；若压力差大于等于预设值，侧不能继续循环，控制器控制装置停止运行并报警；

S3、保持入口电磁阀处于关闭状态，打开出口电磁阀，通过重力排液排除流通池内液体，检查确认流通池液体排空后，打开入口电磁阀和出口电磁阀，确认进液压力传感器和出液压力传感器之间的压差，以此判断是否降压成功；

S4、若降压不成功，则表示过滤器中的滤芯堵塞，需要人工介入反冲洗清洗过滤器：关闭第三球阀，打开第二球阀，待测液容器中的液体经过液体输出管路进入第一回液支路，从第一回液支路进入过滤器中进行反冲洗，最后打开排污阀将废液从排污口处排除；

S5、废液排空后，关闭排污阀、第二球阀，打开第三球阀，使装置内继续进行液体循环，取样时，关闭出口电磁阀，在线分析仪从取样管路中取样进行分析。

有益效果

有益效果为：本发明同时达到了过滤颗粒物和降低待测液体压力的双重目的，满足分析仪对待测液体的基本需求，提升检测精度、延长分析仪寿命和维护周期。满足无人值守需求，如需维护，例如需要反冲洗或更换滤芯时，通过传感器实时提醒。通常要求取样点处于循环管路中，即自带压力。通过压力传感器能对生产线情况进行预判，与生产线达成工作同步，即生产线没有生产时取样点无压力，则不会进行预处理。液体样品取样讲究时效性，即每次取样希望取到能代表当前待测液体状态的样品。本发明提供了预处理阶段的管路液体更新和循环，然后在线分析仪再进行进样分析。通过上位机控制，实现闭环控制，提升运行可靠性。

附图说明

下面结合附图与实施案例进一步说明本发明。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明具有流通池的结构示意图。

图中标号：

1、待测液容器 2、循环泵 3、过滤器

301、入夜口 302、出液口 303、溢流口

304、排污口 4、进液压力传感器 5、出液压力传感器

6、排污阀 7、溢流阀 8、主循环管路

9、液体输出管路 10、液体输入管路 11、回液管路

12、取样管路 13、第一球阀 14、第二球阀

15、第三球阀 16、常闭电磁阀 17、第四球阀

18、流通池 1801、溢流口 19、第一回液支路

20、第二回液支路 21、入口电磁阀 22、出口电磁阀

23、液位计

具体实施方式

为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：

如图1所示，一种化学工艺过程在线分析仪的预处理装置，包括控制器、待测液容器1、循环泵2、过滤器3、进液压力传感器4和出液压力传感器5，过滤器3具有一个入液口301、一出液口302、一个溢流口303和一个排污口304，在排污口304处安装有排污阀6，在溢流口303处安装有溢流阀7，进液压力传感器4安装在过滤器3的顶部，出液压力传感器5安装在过滤器3的出液口302处，在待测液容器1上连通有主循环管路8，循环泵2安装在主循环管路8上，在主循环管路8上还接通有液体输出管路9，在液体输出管路9上连通有液体输入管路10，液体输入管路10与过滤器3的入液口301连通，将待测液容器1中的待测液输入至过滤器3中，过滤器3还通过回液管路11与待测液容器1连通，将过滤器3中过滤后的液体回流至待测液容器中，使待测液如此循环，以保持待测液的清洁度。在回液管路11上连通有与在线分析仪连通的取样管路12，通过在此处设置的在线分析仪对循环液进行预检测，以保证待测液在检测点的取样分析结果。在液体输出管路9的前段上安装有第一球阀13，用于控制液体输出，还可控制液体输出管路9与过滤器3内的液体进行更新并且回到过滤器3中，以此达到连接后续在线分析仪的取样管路12取得的液体样品具有时效性和代表性，同时不额外损耗化学品的目的。在液体输出管路的后段上安装有第二球阀14，过滤器3进行反冲洗时，会需要打开第二球阀14，在液体输入管路10上安装有第三球阀15，用于控制液体输入管路中的液体是否输出至过滤器3中，进液压力传感器4和出液压力传感器5均与控制器通讯连接。回液管路11的起始端连接在出液口302上，取样管路12安装在回液管路11的起始端上，位于出液压力传感器5之后，在回液管路11的前段上安装有常闭电磁阀16，在其后段上安装有第四球阀17，液体输出管路9的末端通过三通连接件连接在回液管路11上。

如图2所示，一种化学工艺过程在线分析仪的预处理装置，包括控制器、待测液容器1、循环泵2、过滤器3、进液压力传感器4和出液压力传感器5，过滤器3具有一个入液口301、一出液口302、一个溢流口303和一个排污口304，在排污口304处安装有排污阀6，在溢流口303处安装有溢流阀7，进液压力传感器4安装在过滤器3的顶部，出液压力传感器5安装在过滤器3的出液口302处，在待测液容器1上连通有主循环管路8，循环泵2安装在主循环管路8上，在主循环管路8上还接通有液体输出管路9，在液体输出管路9上连通有液体输入管路10，液体输入管路10与过滤器3的入液口301连通，将待测液容器1中的待测液输入至过滤器3中，过滤器3还通过回液管路11与待测液容器1连通，将过滤器3中过滤后的液体回流至待测液容器中，使待测液如此循环，以保持待测液的清洁度。在回液管路11上连通有与在线分析仪连通的取样管路12，通过在此处设置的在线分析仪对循环液进行预检测，以保证待测液在检测点的取样分析结果。在液体输出管路9的前段上安装有第一球阀13，用于控制液体输出，还可控制液体输出管路9与过滤器3内的液体进行更新并且回到过滤器3中，以此达到连接后续在线分析仪的取样管路12取得的液体样品具有时效性和代表性，同时不额外损耗化学品的目的。在液体输出管路的后段上安装有第二球阀13，过滤器3进行反冲洗时，会需要打开第二球阀13，在液体输入管路10上安装有第三球阀14，用于控制液体输入管路中的液体是否输出至过滤器3中，进液压力传感器4和出液压力传感器5均与控制器通讯连接。回液管路11的起始端安装在溢流口303上，溢流阀7安装在回液管路11的前端上，预处理装置还包括流通池18，过滤器3的出液口302上连接有第一回液支路19，第一回液支路19的末端与流通池18连通，液体通过第一回液支路19进入流通池18，在回液管路11的前段上还通过三通连接件连接有第二回液支路20，第二回液支路20的末端与流通池18连通，液体通过第二回液支路20回流至回流管路11内，液体输出管路9的末端通过三通连接件连接在第一回液支路19上，反冲洗时，液体从液体输出管路9经过第一回液支路19回到过滤器3内，在第一回液支路19上还安装有入口电磁阀21，在第二回液支路20上还安装有出口电磁阀22，取样管路12安装在第二回液支路20上。本发明装置通过流通池的设置，使本发明装置具有降压功能，降压时，保持入口电磁阀21处于关闭状态，打开出口电磁阀22，通过重力排液同时通过在流通池18上安装液位计23来确定流通池18内的液体是否排空，确定排空后，同时打开入口电磁阀21和出口电磁阀22，确认进液压力传感器4和出液压力传感器5之间的压差，以此确定是否达到降压目的，通过降压是否成功可判断过滤器3中的滤芯是否堵塞。流通池18的顶部还具有溢流口1801，用于通大气，保证降压。液位计23为浮球液位计，也可为超声波液位计，根据实际使用情况更改。

一种化学工艺过程在线分析仪的预处理方法，如图1所示，包括以下步骤：

S1、在使用前，首先需要打开第一球阀13、第三球阀15和溢流阀7，关闭第二球阀14，将过滤器内灌满待测液，当观察到顶部溢流口处有液体溢流时，关闭溢流阀，在日常使用时，除人工介入维护外，溢流阀7处于常闭状态；

S2、通过进液压力传感器4的压力值判断主循环管路是否在正常运行，以此确定符合启动条件及其满足过滤驱动力的要求，在满足过滤驱动力要求的情况下，判断通过观察进液压力传感器4和出液压力传感器5之间的压力差；若压力差小于预设值，经过过滤器3过滤后的待测液通过回液管路11回到待测液容器1中继续循环；若压力差大于等于预设值，侧不能继续循环，控制器控制装置停止运行并报警，打开常闭电磁阀16，进行降压。降压后，并再次确认进液压力传感器4和出液压力传感器5之间的压差，判断过滤器3的滤芯是否堵塞；

S3、若过滤器3的滤芯堵塞需要进行人工反冲洗：关闭第三球阀15，打开第二球阀14和常闭电磁阀16，待测液容器中的液体经过液体输出管路进入回液管路11，从回液管路11进入过滤器3中进行反冲洗，最后打开排污阀6废液从排污口处排除；

S4、废液排空后，关闭排污阀6、第二球阀14，打开第三球阀15，使装置内继续进行液体循环，取样时，关闭常闭电磁阀16，在线分析仪从取样管路中取样进行分析。

一种化学工艺过程在线分析仪的预处理方法，如图2所示，包括以下步骤：

S1、在使用前，首先需要打开第一球阀13、第三球阀15和溢流阀7，关闭第二球阀14，将过滤器3内灌满待测液，当观察到顶部溢流口303处有液体溢流时，关闭溢流阀7，在日常使用时，除人工介入维护外，溢流阀7处于常闭状态；

S2、通过进液压力传感器4的压力值判断主循环管路是否在正常运行，以此确定符合启动条件及其满足过滤驱动力的要求，在满足过滤驱动力要求的情况下，判断通过观察进液压力传感器和出液压力传感器之间的压力差；若压力差小于预设值，经过过滤器3过滤后的待测液通过回液管路11回到待测液容器3中继续循环；若压力差大于等于预设值，侧不能继续循环，控制器控制装置停止运行并报警；

S3、保持入口电磁阀21处于关闭状态，打开出口电磁阀22，通过重力排液排除流通池18内液体，检查确认流通池18液体排空后，打开入口电磁阀21和出口电磁阀22，确认进液压力传感器4和出液压力传感器之间5的压差，以此判断是否降压成功；

S4、若降压不成功，则表示过滤器3中的滤芯堵塞，需要人工介入反冲洗清洗过滤器：关闭第三球阀15，打开第二球阀14，待测液容器3中的液体经过液体输出管路进入第一回液支路19，从第一回液支路19进入过滤器3中进行反冲洗，最后打开排污阀6将废液从排污口处排除；

S5、废液排空后，关闭排污阀6、第二球阀14，打开第三球阀15，使装置内继续进行液体循环，取样时，关闭出口电磁阀22，在线分析仪从取样管路中取样进行分析。

综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。