專利名稱：一種x熒光多元素分析儀標(biāo)定過程中的往復(fù)式礦漿取樣裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工業(yè)在線流體物料自動取樣裝置及方法，具體說是涉及一種工業(yè)在流X熒光多元素分析儀器在標(biāo)定過程中的自動取樣裝置及方法。
背景技術(shù)：
我國冶金、有色金屬、礦山、建材等眾多領(lǐng)域的生產(chǎn)過程中，原料中各種元素的配比對產(chǎn)品質(zhì)量起著關(guān)鍵的作用。目前基于專利技術(shù)“在流檢測多元素分析裝置及方法”(專利號:200710010105.5)的在流X熒光多元素分析儀器已經(jīng)很好的實現(xiàn)了對料流的各組成元素含量的實時檢測，擺脫了人工取樣后再進(jìn)行化學(xué)分析的煩瑣程序，大大提高了生產(chǎn)效率。但是由于在流X熒光多元素分析儀器在正式投入使用之前需要對儀器進(jìn)行標(biāo)定，并且在使用一定期限后需要對儀器進(jìn)行校準(zhǔn)。具體的做法是將儀器安裝于生產(chǎn)線的相關(guān)工藝點上后，通過對實際生產(chǎn)過程中的物料進(jìn)行檢測，儀器記錄下相應(yīng)的計數(shù)信息以及原數(shù)學(xué)模型的計算結(jié)果，與這些物料的化驗室化學(xué)分析結(jié)果進(jìn)行比對，逐步修正儀器的數(shù)學(xué)模型中的相關(guān)參數(shù)，使得儀器的最終使用誤差滿足現(xiàn)場的應(yīng)用要求。這就要求被取到化驗室進(jìn)行化學(xué)分析的物料樣品，要與儀表所測量的物料具有很好的同一性和代表性，否則將嚴(yán)重?fù)p害儀表標(biāo)定效果。尤其是化驗室化學(xué)分析只能針對很少的量進(jìn)行分析，而工業(yè)生產(chǎn)中往往物料的流量達(dá)到每小時幾十立方米，如何取到同一性和代表性都很好的料樣，一直是這類儀器標(biāo)定過程中被困擾的難題。目前在儀表的標(biāo)定過程中，所采用的還是人工取樣的方式，即在物料流動過程中用帶柄容器多次S取料流并收集到一起用于實驗室化學(xué)分析。這一過程受人為因素影響較大，不同人員取樣也存在一定差異，并且取樣與測量的時間偏差也較大，導(dǎo)致在工業(yè)現(xiàn)場人工取樣所帶來的誤差往往占整個分析過程累計誤差的很大部分，遠(yuǎn)高于化驗誤差。因此對工業(yè)動態(tài)料流進(jìn)行儀器自動取樣非常必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有在流X熒光多元素分析儀器所存在的缺陷，提出一種針對工業(yè)在流X熒光多元素分析儀器在使用及標(biāo)定過程中的自動取樣裝置及方法
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
在流槽24中裝有前檔板23及后檔板8，將流槽24分隔成進(jìn)礦倉25、測量倉26及排礦倉27三個空間。前擋板23的頂部向排礦倉27方向彎折，在前擋板23的上方分別裝有一定高度的左橡膠擋板21和右橡膠擋板22。在進(jìn)礦倉25的側(cè)面位置制有進(jìn)料管9，在測量倉26的底部制有排料口 10，在排礦倉27的底部制有出料管11。在流槽24的上方制有框架18，框架18上裝有取樣電機14、減速機20、左同步帶輪15、右同步帶輪16、上圓柱滑軌
4、下圓柱滑軌5、左限位開關(guān)1、右左限位開關(guān)2、防護罩19。取樣電機14通過減速機20可以帶動右同步帶輪16順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)。右同步帶輪16與左同步帶輪15之間通過同步帶17傳動。同步帶17上固定有滑塊3，滑塊3制有二個橫向通孔，嵌套在上圓柱滑軌4與下圓柱滑軌5上，并可在同步帶7的帶動下沿著上圓柱滑軌4與下圓柱滑軌5的方向自由滑動?；瑝K3上固定有擺桿6，擺桿6上固定有取樣漏斗7，取樣漏斗7處于排礦倉27內(nèi)前擋板23折彎的下方，取樣漏斗7接有橡膠軟管13，橡膠軟管13穿過流槽24的器壁，可以將取樣漏斗7中的流體物質(zhì)導(dǎo)流出，流進(jìn)到取樣桶12中。防護罩19保護取樣傳動部分，防止積塵。平時取樣系統(tǒng)不工作時，滑塊3將停留在左極限位置或右極限位置，使取樣漏斗7停在在左橡膠擋板21或右橡膠擋板22的下方，當(dāng)?shù)V漿從前擋板23的上方及左橡膠擋板21和右橡膠擋板22之間的區(qū)域溢流入排礦倉27時，將沒有礦漿能夠被取樣漏斗7的狹口接至IJ，沒有礦漿流進(jìn)取樣漏斗7。當(dāng)取樣系統(tǒng)工作時，滑塊3將在左極限位置和右極限位置之間做往復(fù)滑動，滑塊3通過擺桿6帶動使取樣漏斗7做同樣的往復(fù)運動，當(dāng)?shù)V漿從前擋板23的上方及左橡膠擋板21和右橡膠擋板22之間的區(qū)域溢流入排礦倉27時，取樣漏斗7將不斷沿垂直于礦漿流的方向反復(fù)劃過礦漿流，取樣漏斗7的狹口迎向礦漿流，將有部分礦漿流通過取樣漏斗7的狹口流入取樣漏斗7，并經(jīng)過橡膠軟管13最終流入取樣桶12。整個取樣系統(tǒng)的工作狀態(tài)，由PLC控制。通過變頻器控制取樣電機14的轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)向，實現(xiàn)對滑塊3的移動速度及方向的控制，并過通過調(diào)節(jié)滑塊3的移動速度來控制最終的取樣量。通過左限位開關(guān)I及右限位開關(guān)2是否被觸發(fā)判斷取樣漏斗7是否處于左極限位置或右極限位置。當(dāng)取樣開始時，PLC通過變頻器控制取樣電機14正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)使滑塊3通過擺桿6帶動取樣漏斗7在左極限位置及右極限位置之間向左或向右滑動，直到測量時間結(jié)束無需繼續(xù)取樣為止。取樣結(jié)束后，滑塊3處于左極限位置或右極限位置，取樣漏斗7停在左橡膠擋板21或右橡膠擋板22的下方。具體工作過程為:
當(dāng)對在流X熒光多元素分析儀器進(jìn)行標(biāo)定或與化驗室分析結(jié)果對比的工作中需要在測量的同時取樣時，按下取樣選擇按鈕，啟動系統(tǒng)，當(dāng)PLC判斷在流X熒光多元素分析儀器開始對流槽24中的礦漿進(jìn)行測量時，通過控制取樣電機14正轉(zhuǎn)使滑塊3通過擺桿6帶動取樣漏斗7向左側(cè)滑動并判斷是否觸發(fā)左限位開關(guān)I ;若滑塊3已經(jīng)在左極限位置則直接觸發(fā)左限位開關(guān)I ;當(dāng)PLC判斷左限位開關(guān)I已觸發(fā)則控制取樣電機14停止轉(zhuǎn)動。PLC繼續(xù)判斷測量時間是否結(jié)束，若測量時間已經(jīng)結(jié)束則取樣結(jié)束；若取樣時間沒有結(jié)束，則PLC繼續(xù)控制取樣電機14反轉(zhuǎn)使滑塊3通過擺桿6帶動取樣漏斗7向右側(cè)滑動并判斷是否觸發(fā)右限位開關(guān)2，當(dāng)PLC判斷右限位開關(guān)2已觸發(fā)時則控制取樣電機14停止轉(zhuǎn)動。PLC繼續(xù)判斷測量時間是否結(jié)束，若測量時間已經(jīng)結(jié)束則取樣結(jié)束；若取樣時間沒有結(jié)束，則PLC繼續(xù)控制取樣電機14正轉(zhuǎn)使滑塊3向左滑動并重復(fù)前述判斷及步驟，直到測量時間結(jié)束為止。本發(fā)明的有益效果是:實現(xiàn)自動取樣，通過PLC進(jìn)行自動控制，可通過機械對流動樣品進(jìn)行在線取樣，避免了人工取樣，節(jié)省人力成本；取樣時間準(zhǔn)確，通過PLC中定時器設(shè)定時間，能準(zhǔn)確控制取樣起始及結(jié)束時間，實現(xiàn)取樣與儀器分析同步；取樣量穩(wěn)定，機械裝置往復(fù)式取樣相對于手工取樣在設(shè)定時間內(nèi)取樣量更加穩(wěn)定；通過該裝置可有效降低儀器在取樣建模、標(biāo)定及對照過程中的取樣誤差。


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圖1是本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)示意圖 圖2是流槽的俯視圖 圖3是取樣傳動部分的結(jié)構(gòu)剖視圖 圖4是取樣漏斗的結(jié)構(gòu)示意圖 圖5是取樣漏斗的A-A視圖 圖6是取樣漏斗的俯視圖 圖7是本發(fā)明的PLC輸入端接線圖 圖8是本發(fā)明的PLC輸出端接線圖 圖9是本發(fā)明的PLC電器控制系統(tǒng)流程圖
圖中:1左限位開關(guān)，2右限位開關(guān)，3滑塊，4上圓柱滑軌，5下圓柱滑軌，6擺桿，7取樣漏斗，8后擋板，9進(jìn)料管，10排料口，11出料管，12取樣桶，13橡膠軟管，14取樣電機，15左同步帶輪，16右同步帶輪，17同步帶，18框架，19防護罩，20減速機，21左橡膠擋板，22右橡膠擋板，23前擋板，24流槽，25進(jìn)礦倉，26測量倉，27排礦倉。
具體實施方式
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結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)和使用方法。如圖1及圖2所示，流槽24中裝有前檔板23及后檔板8，將流槽24分隔成進(jìn)礦倉25、測量倉26及排礦倉27三個空間，其中進(jìn)礦倉25與測量倉26之間在后檔板8的下方連通，測量倉26與排礦倉27之間在前擋板23的上方連通。在進(jìn)礦倉25的側(cè)面位置制有進(jìn)料管9，在測量倉26的底部制有排料口 10，在排礦倉27的底部制有出料管11。前擋板23的頂部向排礦倉27方向彎折，在前擋板23的上方分別裝有一定高度的左橡膠擋板21和右橡膠擋板22，當(dāng)?shù)V漿由進(jìn)料管9流入流槽24，按箭頭所示方向，先流經(jīng)進(jìn)礦倉25，然后從后檔板8的下方流入測量倉26，再從前擋板23的上方及左橡膠擋板21和右橡膠擋板22之間的區(qū)域溢流入排礦倉27，最后由出料管11流出流槽24。排料口 10平時封堵，其作用是當(dāng)?shù)V漿斷流時，可以通過打開排料口 10將測量倉26及進(jìn)礦倉25中的淤礦排空。如圖1及圖3所示，在流槽24的上方制有框架18，框架18上裝有取樣電機14、減速機20、左同步帶輪15、右同步帶輪16、上圓柱滑軌4、下圓柱滑軌5、左限位開關(guān)1、右左限位開關(guān)2、防護罩19。取樣電機14通過減速機20可以帶動右同步帶輪16順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)。右同步帶輪16與左同步帶輪15之間通過同步帶17傳動，并使同步帶17繃緊，同步帶17為一環(huán)形帶。同步帶17上固定有滑塊3，滑塊3制有二個橫向通孔，嵌套在上圓柱滑軌4與下圓柱滑軌5上，并可在同步帶7的帶動下沿著上圓柱滑軌4與下圓柱滑軌5的方向自由滑動?；瑝K3上固定有擺桿6，擺桿6上固定有取樣漏斗7，取樣漏斗7的具體結(jié)構(gòu)如圖4、圖5、圖6所示，為頂部開有狹口的條形中空容器，取樣漏斗7處于排礦倉27內(nèi)前擋板23折彎的下方。防護罩19保護包含取樣電機14、減速機20、左同步帶輪15、右同步帶輪16、滑塊3等器件在內(nèi)的取樣傳動部分，防止積塵。當(dāng)取樣電機14正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時,可以通過減速機20帶動右同步帶輪16順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而由同步帶17帶動滑塊3向右或左移動。當(dāng)滑塊3向左滑動到極限位置時剛好觸發(fā)左限位開關(guān)1，并通過擺桿6帶動使取樣漏斗7位于左橡膠擋板21的下方。當(dāng)滑塊3向右滑動到極限位置時剛好觸發(fā)右限位開關(guān)2，并通過擺桿6帶動使取樣漏斗7位于右橡膠擋板22的下方。取樣漏斗7接有橡膠軟管13，橡膠軟管13穿過流槽24的器壁，可以將取樣漏斗7中的流體物質(zhì)導(dǎo)流出，流進(jìn)到取樣桶12中。平時取樣系統(tǒng)不工作時，滑塊3將停留在左極限位置或右極限位置，使取樣漏斗7停在在左橡膠擋板21或右橡膠擋板22的下方，當(dāng)?shù)V漿從前擋板23的上方及左橡膠擋板21和右橡膠擋板22之間的區(qū)域溢流入排礦倉27時，將沒有礦漿能夠被取樣漏斗7的狹口接至IJ，沒有礦漿流進(jìn)取樣漏斗7。當(dāng)取樣系統(tǒng)工作時，滑塊3將在左極限位置和右極限位置之間做往復(fù)滑動，滑塊3通過擺桿6帶動使取樣漏斗7做同樣的往復(fù)運動，當(dāng)?shù)V漿從前擋板23的上方及左橡膠擋板21和右橡膠擋板22之間的區(qū)域溢流入排礦倉27時，取樣漏斗7將不斷沿垂直于礦漿流的方向反復(fù)劃過礦漿流，取樣漏斗7的狹口迎向礦漿流，將有部分礦漿流通過取樣漏斗7的狹口流入取樣漏斗7，并經(jīng)過橡膠軟管13最終流入取樣桶12。當(dāng)取樣系統(tǒng)的工作結(jié)束后，將滑塊3停留在左極限位置或右極限位置，使取樣漏斗7停在左橡膠擋板21或右橡膠擋板22的下方。工作人員將盛有取到的礦漿樣的取樣桶12拎到化驗室去即可。具體應(yīng)用方法如下:
如附圖7所示，來自變頻器的信號驅(qū)動取樣電機14，通過交流接觸器KMl進(jìn)行控制。取樣選擇按鈕按下時開關(guān)量信號就通過PLC的DCLDIl輸入點輸入到PLC內(nèi)進(jìn)行判斷；當(dāng)滑塊3運行到左端觸碰到左限位開關(guān)I時，開關(guān)量信號就通過PLC的DCLDI2輸入點輸入到PLC內(nèi)進(jìn)行判斷；當(dāng)滑塊3運行到右端觸碰到右限位開關(guān)2時，開關(guān)量信號就通過PLC的DCLDI3輸入點輸入到PLC內(nèi)進(jìn)行判斷。開關(guān)量DCLDI1、DCLDI2、DCLDI3為+24V，COM表示負(fù)極。如附圖8所示，PLC通過DCLDOl輸出開關(guān)量信號控制繼電器KAl，當(dāng)其吸合時通過變頻器控制取樣電機14正轉(zhuǎn)；通過DCLD02輸出開關(guān)量信號控制繼電器KA2，當(dāng)其吸合時通過變頻器控制取樣電機14反轉(zhuǎn)；通過DCLD03輸出開關(guān)量信號控制繼電器KA3，當(dāng)其吸合時交流接觸器KMl吸合，取樣電機14啟動。繼電器KAl和繼電器KA2互相鎖定，不能同時吸合。繼電器KA1、KA2、KA3輸入均為24V，GND表示24V電源負(fù)極；交流接觸器KMl輸入為220V，圖中L表示火線，N表示零線。如附圖9所示，如對在流X熒光多元素分析儀器進(jìn)行標(biāo)定或與化驗室分析結(jié)果對比的工作中需要取樣時，按下取樣選擇按鈕，取樣系統(tǒng)啟動，輸入開關(guān)量信號到PLC的DCLDI1。當(dāng)PLC判斷為在流X熒光多元素分析儀器開始對流槽內(nèi)的礦漿進(jìn)行測量時，PLC的DCLDOl輸出開關(guān)量信號使繼電器KAl的常開點吸合，變頻器驅(qū)動取樣電機14正轉(zhuǎn)，使滑塊3左行。當(dāng)滑塊3觸碰到左限位開關(guān)I后，輸入開關(guān)量信號到PLC的DCLDI2，PLC內(nèi)程序進(jìn)行測量時間是否結(jié)束的判斷，如果到達(dá)測量時間結(jié)束則PLC的DCLDOl及DCLD03停止輸出開關(guān)量信號，繼電器KAl和KA3的常開點斷開，交流接觸器KMl斷開，取樣電機14停止；否則PLC的DCLDOl停止輸出開關(guān)量信號使繼電器KAl的常開點斷開，PLC的DCLD02輸出開關(guān)量信號使繼電器KA2的常開點吸合，變頻器驅(qū)動取樣電機14反轉(zhuǎn)，使滑塊3右行。
當(dāng)滑塊3觸碰到右限位開關(guān)2后，輸入開關(guān)量信號到PLC的DCLDI3，PLC內(nèi)程序進(jìn)行測量時間是否結(jié)束的判斷，如果到達(dá)測量時間結(jié)束則PLC的DCLD02及DCLD03停止輸出開關(guān)量信號，繼電器KAl和KA3的常開點斷開，交流接觸器KMl斷開，取樣電機14停止工作；否則PLC的DCLD02停止輸出開關(guān)量信號使繼電器KA2的常開點斷開，PLC的DCLDOl輸出開關(guān)量信號使繼電器KAl的常開點吸合，變頻器驅(qū)動取樣電機14正轉(zhuǎn)，使滑塊3左行。若尚未到達(dá)測量時間結(jié)束，則滑塊3將往復(fù)循環(huán)運動，直到到達(dá)測量時間結(jié)束，取樣電機14停止運行，滑塊3停在左極限位置或右極限位置，取樣過程結(jié)束。應(yīng)用實例:
限位開關(guān)選用“歐姆龍”品牌，型號為“LW01CA12”。流槽、圓柱滑軌、擺桿、取樣漏斗、框架、防護罩等為委托機械加工單位定制。減速機選購山東博山新特電機廠的“5IK120A1-S3F/NMRV030-15-DZ”型渦輪減速機，取樣電機由減速機廠家配套提供。同步帶輪及同步帶選用寧波貝遞同步帶有限公司產(chǎn)品，其中左同步帶輪型號為“25L100WF-45”，右同步帶輪型號為“25L100WF-33”，同步帶型號為“300L100”。PLC選用西門子品牌的“6ES7 216-2AD23-0XB8”型 CPU及“6ES7 232-0HB22-0XA8”
型模擬量擴展模塊。變頻器選用ABB品牌產(chǎn)品，型號為“ACS350-03E-01A2-4”。
權(quán)利要求
1.一種X熒光多元素分析儀標(biāo)定過程中往復(fù)式礦漿取樣裝置，其特征在于:在流槽中裝有前檔板及后檔板，將流槽分隔成進(jìn)礦倉、測量倉及排礦倉三個空間，前擋板的頂部向排礦倉方向彎折，在前擋板的上方分別裝有一定高度的左橡膠擋板和右橡膠擋板，在測量倉的底部制有排料口，在排礦倉的底部制有出料管，在流槽的上方制有框架，框架上裝有取樣電機、減速機、左同步帶輪、右同步帶輪、上圓柱滑軌、下圓柱滑軌、左限位開關(guān)、右左限位開關(guān)、防護罩，取樣電機通過減速機可以帶動右同步帶輪順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)，右同步帶輪與左同步帶輪之間通過同步帶傳動，同步帶上固定有滑塊，滑塊制有二個橫向通孔，嵌套在上圓柱滑軌與下圓柱滑軌上，滑塊上固定有擺桿，擺桿上固定有取樣漏斗，取樣漏斗接有橡膠軟管，橡膠軟管穿過流槽的器壁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種X熒光多元素分析儀標(biāo)定過程中往復(fù)式礦漿取樣裝置，其特征在于:滑塊可在同步帶的帶動作用下沿著上圓柱滑軌與下圓柱滑軌的方向自由滑動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的一種X熒光多元素分析儀標(biāo)定過程中往復(fù)式礦漿取樣裝置，其特征在于:取樣漏斗為頂部開有狹口的條形中空容器。
4.應(yīng)用權(quán)利要求1的一種X熒光多元素分析儀標(biāo)定過程中往復(fù)式礦漿取樣裝置的使用方法，其特征是: 當(dāng)對在流X熒光多元素分析儀器進(jìn)行標(biāo)定或與化驗室分析結(jié)果對比的工作中需要在測量的同時取樣時，按下取樣選擇按鈕，啟動系統(tǒng)，當(dāng)PLC判斷在流X熒光多元素分析儀器開始對流槽24中的礦漿進(jìn)行測量時，通過控制取樣電機14正轉(zhuǎn)使滑塊3通過擺桿6帶動取樣漏斗7向左側(cè)滑動并判斷是否觸發(fā)左限位開關(guān)I ;若滑塊3已經(jīng)在左極限位置則直接觸發(fā)左限位開關(guān)I ;當(dāng)PLC判斷左限位開關(guān)I已觸發(fā)則控制取樣電機14停止轉(zhuǎn)動；PLC繼續(xù)判斷測量時間是否結(jié)束，若測量時間已經(jīng)結(jié)束則取樣結(jié)束；若取樣時間沒有結(jié)束，則PLC繼續(xù)控制取樣電機14反轉(zhuǎn)使滑塊3通過擺桿6帶動取樣漏斗7向右側(cè)滑動并判斷是否觸發(fā)右限位開關(guān)2，當(dāng)PLC判斷右限位開關(guān)2已觸發(fā)時則控制取樣電機14停止轉(zhuǎn)動；PLC繼續(xù)判斷測量時間是否結(jié)束，若測量時間已經(jīng)結(jié)束則取樣結(jié)束；若取樣時間沒有結(jié)束，則PLC繼續(xù)控制取樣電機14正轉(zhuǎn)使滑塊3向左滑動并重復(fù)前述判斷及步驟，直到測量時間結(jié)束為止。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種工業(yè)在流X熒光多元素分析儀器在標(biāo)定過程中的自動取樣裝置及方法。通過PLC控制取樣漏斗橫向劃過流槽中溢流的礦漿達(dá)到取樣的目的。當(dāng)取樣開始時，PLC通過變頻器控制取樣電機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)使滑塊通過擺桿帶動取樣漏斗在左極限位置及右極限位置之間向左或向右滑動，直到測量時間結(jié)束無需繼續(xù)取樣為止。取樣結(jié)束后，滑塊處于左極限位置或右極限位置，取樣漏斗停在左橡膠擋板或右橡膠擋板的下方。該裝置和方法無須人工取樣，而且取樣量穩(wěn)定，代表性好，取樣時間與儀器的測量時間有極好的對應(yīng)性。
文檔編號G01N1/20GK103163169SQ20121045517
公開日2013年6月19日 申請日期2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月14日
發(fā)明者張偉, 李劍鋒, 佟超, 龔亞林, 尹兆余, 陳樹軍, 于海明, 周洪軍, 趙龍, 魏曉云, 劉永超, 張建, 畢然, 劉業(yè)紹 申請人:丹東東方測控技術(shù)有限公司