CN114034643A - 一种硫酸根在线分析装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硫酸根在线分析装置，包括主机箱，主机箱内设置有分析仪***和电控***，分析***包括硫酸根检测器、硫酸根反应器、进料泵、排料泵、试剂滴加泵、纯水泵、柱塞泵装置、试剂切换装置，试剂切换装置设有进水口、进料口、出液口和废液口，柱塞泵装置包括竖向设置的活塞筒和在活塞筒内上下移动的活塞杆，活塞杆下端具有与活塞筒内壁密封贴合的活塞头，活塞筒为下端设有进排液口的透明筒，活塞筒固定在主机箱上，硫酸根检测器与活塞筒外壁贴合设置，活塞筒的进排液口上连接有第一三通阀，第一三通阀的一个端口与活塞筒连通，另两个端口分别为反应液进出口和纯水进口，反应液进出口和硫酸根反应器的反应液进出口连通。
Description
技术领域
本发明涉及一种硫酸根在线分析装置，属于化学检测设备技术领域。
背景技术
在化工行业中，经常需要检测盐水中硫酸根离子的含量，现有技术的硫酸根检测设备的反应杯和检测器是集成在一起，氯化钡试剂和盐水中硫酸根在反应杯中反应后会生成硫酸钡，利用检测器检测反应后含硫酸钡的液体浊度。由于反应后生成的硫酸钡会附着在反应杯杯壁上，长期使用检测杯不易清洗干净，而检测器为光度检测器，未清洗彻底的反应杯的透光性就会降低，从而就影响测试结果的准确性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种检测结果准确、不受检测杯透光度影响的硫酸根在线分析装置，用以解决现有技术的检测杯清洗不彻底导致检测结果不准确的技术问题。
本发明采用如下技术方案：一种硫酸根在线分析装置，包括主机箱，主机箱内设置有分析仪***和电控***，分析***包括硫酸根检测器、硫酸根反应器、进料泵、排料泵、试剂滴加泵、纯水泵，硫酸根反应器包括反应杯和杯盖，杯盖上设有进料接口、排料接口、试剂滴加接口和废液排放接口，纯水泵的进口连接有进水总管，所述主机箱内还设有柱塞泵装置、试剂切换装置，试剂切换装置设有进水口、进料口、出液口和废液口，所述柱塞泵装置包括竖向设置的活塞筒和在活塞筒内上下移动的活塞杆，活塞杆下端具有与活塞筒内壁密封贴合的活塞头，活塞筒为下端设有进排液口的透明筒，活塞筒固定在主机箱上，所述硫酸根检测器与活塞筒外壁贴合设置，活塞筒的进排液口上连接有第一三通阀，第一三通阀的一个端口与活塞筒连通，另两个端口分别为反应液进出口和纯水进口，进水总管上并联有两个进水支管，一个进水支管与纯水泵的进口连通，另一个进水支管和第一三通阀的纯水进口连通；所述硫酸根反应器中，进料接口和试剂切换装置的出液口之间、排料接口和第一三通阀的反应液进出口之间、试剂滴加接口和试剂滴加泵的出口之间、废液排放接口和排料泵的进口之间分别通过管道连通；试剂切换装置中，进水口与纯水泵的出口之间、进料口与进料泵的出口之间分别通过管道连通。
所述主机箱内还设有进料纯水切换装置，进料纯水切换装置包括切换阀座和切换电磁阀，切换电磁阀上设有进水端、进料端、排料端和废液端，进料端与待测液管道连接，排料端与排料泵的进口连接，进水端与纯水总管连接。
所述主机箱内还设有废液暂存罐，试剂切换装置的废液口、排料泵的出口以及切换电磁阀的废液端均通过废液管道通入到废液暂存罐内。
所述两个进水支管和进水总管之间设有第二三通阀；与第一三通阀的纯水进口连通的进水支管上设有第三三通阀，第三三通阀的第一个端口与纯水进口连通、第二个端口与第一三通阀的纯水进口连通、第三个端口与切换电磁阀的进水端连接。
所述硫酸根反应器包括超声波清洗装置，超声波清洗装置包括位于反应杯外的超声波发生器和位于反应杯内的超声波振荡器。
所述试剂切换装置包括阀座、旋转密封安装在阀座内的阀芯以及驱动阀芯旋转的电机，阀芯和电机之间连接有连接轴，进水口、进料口、出液口和废液口均匀开设在阀座的周向上，阀芯内设有两端开口的流体通道，纯水进入阀芯时，阀芯旋转，流体通道的两端分别与进水口和出液口连通；待测液进入阀芯时，阀芯旋转，流体通道的两端分别与进料口和废液口连通。
所述连接轴和电机之间设***盘编码器。
所述主机箱内设有电机固定板，电机固定安装在电机固定板的一侧，电机固定板的另一侧上安装有阀座固定架，码盘编码器位于阀座固定架和电机安装板之间，阀座固定在阀座固定架上，电机固定板上固定有控制电路板。
所述纯水泵上设有减压结构；所述纯水泵、试剂滴加泵、进料泵和排料泵均为蠕动泵。
所述主机箱上设有显示屏，电控***包括位于主机箱内的电源、PLC控制器、控制电板和接线电板。
本发明的有益效果是：本发明的检测过程如下：首先柱塞泵装置运行，活塞杆向上移动，纯水由第一三通阀的纯水进口进入活塞筒内，硫酸根检测器运行，记录柱塞泵装置内纯水浊度数值；纯水检测后，活塞杆向下移动，活塞筒内的纯水排出；进料泵运行，将被测液体吸入试剂切换装置，再进入反应杯中；然后试剂滴加泵运行，将试剂加入到硫酸根反应器的反应杯中，与被测液反应；然后柱塞泵装置的活塞杆向上移动，将反应杯中的反应液吸入活塞筒内，硫酸根检测器运行，记录活塞筒内反应液的浊度数值；计算硫酸根检测器得到的两次数值求差值，带入到公式得出被测液的硫酸根含量。柱塞泵装置在排出反应液时，活塞杆向下移动的同时，活塞头将活塞筒内壁附着的沉淀刮除，活塞筒内的反应液排入反应杯中后，利用排料泵将反应杯中液体吸出，运行结束。
本发明将反应杯和硫酸根检测器分离，将硫酸根检测器设置于柱塞泵装置的活塞筒外部，利用柱塞泵装置吸取水和反应液，硫酸根检测器检测柱塞泵泵装置的活塞筒内液体的浊度，柱塞泵排液和清洗时，由于活塞杆端部的活塞头与活塞筒内壁密封贴合，活塞头向下移动时就能将粘附于活塞筒避免的沉淀刮除，这样就能使柱塞泵的活塞筒清洗彻底干净，活塞筒的透光度不会降低，从而提高检测结果的准确性。
优选的，利用进料纯水切换装置对被测液和纯水的进入进行切换，被测液进入反应杯时，在进料泵的作用下，被测液由排料端经进料泵进入试剂切换装置的进料口，再进入反应杯；在清洗管路时，纯水由进料纯水切换装置的进水端进入，进料泵打开将纯水吸入到试剂切换装置的进料口中，再排放到硫酸根反应器的反应杯中，经废液排放接口排出。
优选的，废液暂存罐可以暂存测试和清洗的废液，不用每次测试都要向外排放废液，待废液暂存罐收集一定量的废液后，统一排放到外界。
优选的，利用超声波清洗反应杯，超声波振荡器会使反应杯内的液体震动，有利于清洗杯壁上附着的沉淀，使反应杯清洗更加彻底。
优选的，试剂切换装置是四通阀，加料时进料泵工作使被测液进入阀芯内的流体通道中，进料泵停止时，阀芯内部留有一段被测液，由于被测液浓度较高，四通阀起到对被测液定量的作用，阀芯旋转，向试剂切换装置的纯水进口通入纯水，被测液进入反应杯的同时，纯水也进入反应杯，对被测液进行稀释，使得检测结果更加准确。
优选的，码盘编码器对阀芯的旋转进行定位，保证每次旋转的精度，确保正常进液和排液。
附图说明
图1是本发明一种硫酸根在线分析装置的内部分析仪***的示意图；
图2是图1硫酸根在线分析装置的内部电控***的示意图；
图3是图1中分析仪***的液路***原理框图；
图4是图1中的硫酸根检测器和柱塞泵装置的放大视图；
图5是图1中试剂切换装置的结构示意图；
图6是图5的***图；
图7是图5中试剂切换装置在进料状态的示意图；
图8是图5中试剂切换装置在进水状态的示意图。
图中：1-主机箱，2-硫酸根反应器，201-进料接口，202-排料接口，203-试剂滴加接口，204-废液排放接口，3-进料泵，4-排料泵，5-试剂滴加泵，6-纯水泵，7-硫酸根检测器，8-柱塞泵装置，810-活塞筒，820-活塞杆，830-第一三通阀，831-反应液进出口，832-纯水进口，9-试剂切换装置，910-阀座，911-进水口，912-进料口，913-出液口，914-废液口，920-阀芯，930-电机，940-连接轴，950-电机固定板，960-阀座固定架，970-码盘编码器，980-控制电板，10-进料纯水切换装置，101-进水端，102-排料端，103-废液端，11-第二三通阀，12-第三三通阀，13-废液暂存罐，14-电源，15-PLC控制器，16-控制电板，17-接线电板，18-显示屏，19-USB接口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
如图1至图8所示，本发明一种实施例的硫酸根在线分析装置包括主机箱1，主机箱1内设置有分析仪***和电控***，如图2所示，分析***包括硫酸根检测器7、硫酸根反应器2、进料泵3、排料泵4、试剂滴加泵5、纯水泵6，硫酸根反应器2包括反应杯和杯盖，杯盖上设有进料接口201、排料接口202、试剂滴加接口203和废液排放接口204，杯盖上还设有用于排放反应杯内空气的排空接口。纯水泵6的进口连接有进水总管，所述主机箱1内还设有柱塞泵装置8、试剂切换装置9，试剂切换装9置设有进水口911、进料口912、出液口913和废液口914。
如图4所示，所述柱塞泵装置8包括竖向设置的活塞筒810和在活塞筒810内上下移动的活塞杆820，活塞杆820下端具有与活塞筒810内壁密封贴合的活塞头，活塞筒810为下端设有进排液口的透明筒，活塞筒810固定在主机箱1上，所述硫酸根检测器7与活塞筒810外壁贴合设置，活塞筒810的进排液口上连接有第一三通阀830，第一三通阀830的一个端口与活塞筒810连通，另两个端口分别为反应液进出口831和纯水进口832，进水总管上并联有两个进水支管，一个进水支管与纯水泵的进口连通，另一个进水支管和第一三通阀830的纯水进口连通；所述硫酸根反应器2中，进料接口201和试剂切换装置9的出液口913之间、排料接口202和第一三通阀830的反应液进出口831之间、试剂滴加接口203和试剂滴加泵5的出口之间、废液排放接口204和排料泵4的进口之间分别通过管道连通；试剂切换装置9中，进水口911与纯水泵6的出口之间、进料口912与进料泵4的出口之间分别通过管道连通。
所述主机箱1内还设有进料纯水切换装置10，进料纯水切换装置10包括切换阀座和切换电磁阀，切换电磁阀上设有进水端101、进料端（进料端用于吸入外界被测液，附图未显示）、排料端102和废液端103，进料端与待测液管道连接，排料端102与排料泵4的进口连接，进水端101与纯水总管连接。所述主机箱1内还设有废液暂存罐13，试剂切换装置9的废液口914、排料泵4的出口以及切换电磁阀的废液端103均通过废液管道通入到废液暂存罐13内。
所述两个进水支管和进水总管之间设有第二三通阀11；与第一三通阀830的纯水进口连通的进水支管上设有第三三通阀12，第三三通阀12的第一个端口与纯水进口连通、第二个端口与第一三通阀830的纯水进口连通、第三个端口与切换电磁阀的进水端101连接。
所述硫酸根反应器2包括超声波清洗装置，超声波清洗装置包括位于反应杯外的超声波发生器和位于反应杯内的超声波振荡器。
如图5-图8所示，所述试剂切换装置9包括阀座910、旋转密封安装在阀座内的阀芯920以及驱动阀芯旋转的电机930，阀芯920和电机930之间连接有连接轴940，进水口911、进料口912、出液口913和废液口914均匀开设在阀座910的周向上，阀芯920内设有两端开口的流体通道，如图7所示，纯水进入阀芯920时，阀芯920旋转，流体通道的两端分别与进水口911和出液口913连通；如图8所示，待测液进入阀芯920时，阀芯920旋转，流体通道的两端分别与进料口912和废液口914连通。
所述连接轴940和电机930之间设***盘编码器970，所述主机箱1内设有电机固定板950，电机930固定安装在电机固定板950的一侧，电机固定950板的另一侧上安装有阀座固定架960，码盘编码器970位于阀座固定架960和电机安装板950之间，阀座910固定在阀座固定架960上，电机固定板950上固定有控制电路板980。
所述纯水泵6上设有减压结构，所述纯水泵6、试剂滴加泵5、进料泵3和排料泵4均为蠕动泵。所述主机箱1上设有显示屏18和USB接口19，电控***包括位于主机箱1内的电源14、PLC控制器15、控制电板16和接线电板17。
本实施例的硫酸根在线分析装置的液路控制***如图3所示，运行流程如下：
（1）清洗柱塞泵：柱塞泵装置运行，活塞杆向上移动，纯水由第一三通阀的纯水进口进入活塞筒内，活塞杆向下移动纯水由第一三通阀的反应液出口排放到硫酸根反应器中，经废液排放接口排出；
（2）清洗管路：纯水由进料纯水切换装置的进水端进入，进料泵打开将纯水吸入到试剂切换装置中，再排放到硫酸根反应器中，经废液排放接口排出；
（3）反应杯加水：纯水泵运行将纯水吸入到试剂切换装置中，再排放到硫酸根反应器的反应杯中；
（4）检测纯水数值：柱塞泵装置运行，活塞杆向上移动，纯水由第一三通阀的纯水进口进入活塞筒内，硫酸根检测器运行，记录柱塞泵装置内纯水数值，硫酸根检测器为光度检测器，记录的是浊度数值；检测后，柱塞泵装置运行，活塞杆向下移动，活塞筒内的纯水排出到硫酸根反应器的反应杯中；
（5）清洗反应杯：硫酸根反应器的搅拌装置和超声波震荡器运行，对反应杯进行清洗，清洗后排液泵打开，将废液由废液排放接口吸出并排放；
（6）反应杯吸入被测液：进料泵运行，将被测液体由进料纯水切换装置吸入试剂切换装置阀芯的流体通道内，吸入被测液时试剂切换装置的阀芯处于图7中的状态，然后，试剂切换装置的阀芯旋转处于图8中的状态，纯水泵打开将纯水吸入试剂切换装置，纯水在吸入的同时将试剂切换装置阀芯中的被测液排出到反应杯中，被测液被纯水稀释，试剂切换装置关闭；
（7）滴加试剂：试剂滴加泵运行，将试剂加入到硫酸根反应器的反应杯中，与被测液反应；
（9）柱塞泵装置吸入反应液：第一三通阀的反应液进出口打开，活塞杆向上移动，将反应杯中的反应液吸入活塞筒内；
（10）硫酸根检测器运行，记录活塞筒内反应液的浊度数值；计算硫酸根检测器得到的两次数值求差值，带入到公式得出被测液的硫酸根含量；
（11）排出反应液：活塞杆向下移动，将活塞筒内的反应液排入反应杯中，排料泵运行，排料泵将反应杯中液体吸出到废液暂存罐中，运行结束。
本实施例的硫酸根在线分析装置将反应杯和硫酸根检测器分离，将硫酸根检测器设置于柱塞泵装置的活塞筒外部，利用柱塞泵装置吸取水和反应液，硫酸根检测器检测柱塞泵泵装置的活塞筒内液体的浊度，柱塞泵清洗时，由于活塞杆端部的活塞头与活塞筒内壁密封贴合，活塞头向下移动时就能将粘附于活塞筒避免的沉淀刮除，这样就能使柱塞泵的活塞筒清洗彻底干净，活塞筒的透光度不会降低，检测结果的准确性就会提高；活塞杆的上下移动可以是由电机或丝杆升降机构或液压推杆等驱动装置的驱动下移动的。另外，本实施例利用超声波发生器清洗反应杯，超声波振荡器会使反应杯内的液体震动，有利于清洗杯壁上附着的沉淀，使反应杯清洗更加彻底。
本实施例的试剂切换装置实际上是一种四通阀，加料时进料泵工作使被测液进入阀芯内的流体通道中，进料泵停止时，阀芯内部留有一段被测液，由于被测液浓度较高，四通阀起到对被测液定量的作用，阀芯旋转，被测液进入反应杯的同时，纯水也进入反应杯，对被测液进行稀释，使得检测结果更加准确。
本实施例的硫酸根在线分析装置具有以下特点：（1）硫酸根检测器的光度分析仪采用特定波长LED冷光源，使用寿命超长,高灵敏度；检测时间快，结果准，精度可达ppm、ppb级；（2）根据最终用户的不同使用条件，量身定做最优化的预处理***，可以适应不同的工况；（3）分析仪样品量程根据客户实际生产需求进行定制，完全能满足客户实际生产需求；（4）完全实现智能化检测，全自动运行，可实现自动取样、自动检测、自动清洗、自动排料、自动分析、自动报警等智能化功能；某些特殊工况，分析仪可以通过分析结果自动调节取样数量、分析频次、滴定步长等，来满足生产过程中的特殊要求；（5）可自主设置采样分析间隔周期0～999分钟，典型分析时间为5～10分钟；也可以根据需求设置成DCS远程对仪表进行启停操作；（6）每一个测量结果通过一路或多路4～20mA模拟信号输出，用于连接记录仪或DCS等控制***；（7）根据环境要求，可以选择防爆或非防爆分析小屋，配套的样品预处理***、纯水减压***、正压保护***等极大简化和方便客户安装使用。
对于同一个待检测液体，本实施例硫酸根分析仪精度偏差±2%，人工检测偏差在±5%。硫酸根分析仪能连续不间断检测，比人工检测效率更高，检测结果更精确，大量节省时间和成本。
与液体接触的部件及管路采用PFA和四氟材质，箱体采用SMC复合材料，坚固耐用，阻燃防水、防腐蚀，因此本实施例硫酸根分析仪耐腐蚀效果更佳。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种硫酸根在线分析装置，包括主机箱，主机箱内设置有分析仪***和电控***，分析***包括硫酸根检测器、硫酸根反应器、进料泵、排料泵、试剂滴加泵、纯水泵，硫酸根反应器包括反应杯和杯盖，杯盖上设有进料接口、排料接口、试剂滴加接口和废液排放接口，纯水泵的进口连接有进水总管，其特征在于：所述主机箱内还设有柱塞泵装置、试剂切换装置，试剂切换装置设有进水口、进料口、出液口和废液口，所述柱塞泵装置包括竖向设置的活塞筒和在活塞筒内上下移动的活塞杆，活塞杆下端具有与活塞筒内壁密封贴合的活塞头，活塞筒为下端设有进排液口的透明筒，活塞筒固定在主机箱上，所述硫酸根检测器与活塞筒外壁贴合设置，活塞筒的进排液口上连接有第一三通阀，第一三通阀的一个端口与活塞筒连通，另两个端口分别为反应液进出口和纯水进口，进水总管上并联有两个进水支管，一个进水支管与纯水泵的进口连通，另一个进水支管和第一三通阀的纯水进口连通；所述硫酸根反应器中，进料接口和试剂切换装置的出液口之间、排料接口和第一三通阀的反应液进出口之间、试剂滴加接口和试剂滴加泵的出口之间、废液排放接口和排料泵的进口之间分别通过管道连通；试剂切换装置中，进水口与纯水泵的出口之间、进料口与进料泵的出口之间分别通过管道连通。
2.根据权利要求1所述的硫酸根在线分析装置，其特征在于：所述主机箱内还设有进料纯水切换装置，进料纯水切换装置包括切换阀座和切换电磁阀，切换电磁阀上设有进水端、进料端、排料端和废液端，进料端与待测液管道连接，排料端与排料泵的进口连接，进水端与纯水总管连接。
3.根据权利要求2所述的硫酸根在线分析装置，其特征在于：所述主机箱内还设有废液暂存罐，试剂切换装置的废液口、排料泵的出口以及切换电磁阀的废液端均通过废液管道通入到废液暂存罐内。
4.根据权利要求2所述的硫酸根在线分析装置，其特征在于：所述两个进水支管和进水总管之间设有第二三通阀；与第一三通阀的纯水进口连通的进水支管上设有第三三通阀，第三三通阀的第一个端口与纯水进口连通、第二个端口与第一三通阀的纯水进口连通、第三个端口与切换电磁阀的进水端连接。
5.根据权利要求1所述的硫酸根在线分析装置，其特征在于：所述硫酸根反应器包括超声波清洗装置，超声波清洗装置包括位于反应杯外的超声波发生器和位于反应杯内的超声波振荡器。
6.根据权利要求1所述的硫酸根在线分析装置，其特征在于：所述试剂切换装置包括阀座、旋转密封安装在阀座内的阀芯以及驱动阀芯旋转的电机，阀芯和电机之间连接有连接轴，进水口、进料口、出液口和废液口均匀开设在阀座的周向上，阀芯内设有两端开口的流体通道，纯水进入阀芯时，阀芯旋转，流体通道的两端分别与进水口和出液口连通；待测液进入阀芯时，阀芯旋转，流体通道的两端分别与进料口和废液口连通。
7.根据权利要求1所述的硫酸根在线分析装置，其特征在于：所述连接轴和电机之间设***盘编码器。
8.根据权利要求1所述的硫酸根在线分析装置，其特征在于：所述主机箱内设有电机固定板，电机固定安装在电机固定板的一侧，电机固定板的另一侧上安装有阀座固定架，码盘编码器位于阀座固定架和电机安装板之间，阀座固定在阀座固定架上，电机固定板上固定有控制电路板。
9.根据权利要求1所述的硫酸根在线分析装置，其特征在于：所述纯水泵上设有减压结构；所述纯水泵、试剂滴加泵、进料泵和排料泵均为蠕动泵。
10.根据权利要求1所述的硫酸根在线分析装置，其特征在于：所述主机箱上设有显示屏，电控***包括位于主机箱内的电源、PLC控制器、控制电板和接线电板。
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