Система автоматической подачи и циркуляции проб суспензий и растворов в проточную измерительную ячейку одноканальных многопоточных анализаторов Российский патент 2022 года по МПК G01N1/10 G01N1/38 G01N35/08 G01N35/10 G05B19/43 

Заявляемое техническое решение относится к горнодобывающей, обогатительно-металлургической и химической областям промышленности и может использоваться в автоматических системах аналитического контроля (АСАК) для оперативного определения содержания ценных компонентов, например, металлов, в жидких пробах, в виде суспензий, фильтратах и растворах. АСАК состоят из различных типов пробоотборных устройств, обеспечивающих согласно ГОСТ целевым назначениям представительный отбор первичных проб от различных видов технологических потоков с последующей доставкой их к месту проведения измерения различными видами рентгеноспектральных анализаторов (РСА).

Конструкции РСА различаются:

- в одном случае с подвижной рентгеноспектральной головкой, поочередно останавливающейся для измерения напротив неподвижно установленных в ряд проточных измерительных ячеек, в каждую из которых во время измерения подается по одной определенной технологической пробе. Такой тип анализаторов относят к многоканальным однопоточным РСА. Представителем этого типа можно считать РСА АР-35, изготавливаемый НПО «Буревестник»;

- в другом случае анализаторы с неподвижной рентгеноспектральной головкой и одной неподвижной проточной ячейкой, в которую поочередно подают несколько различных технологических проб. Такой тип РСА относят к одноканальным многопоточным РСА. Представителем этого типа РСА можно считать финский анализатор Курьер 30.

Созданные и находящиеся в эксплуатации РСА способны оперативно выполнять измерения согласно используемым методикам с большой степенью точности. Однако, слабым местом, существенно влияющим на достоверность измерения, оказывается подготовка пробы, доставленной от места отбора к месту проведения анализа, как до начата измерения, так и при подаче пробы в проточную измерительную ячейку во время измерения.

Изготовитель РСА не поставляет в комплекте оборудование системы подготовки и подачи проб на измерение. В этой части отсутствуют типовые и обоснованные решения, и все отдано на откуп эксплуатации.

Синхронизировать время доставки пробы суспензии к месту измерения и начало измерения невозможно, поэтому необходимо после доставки предотвращать осаждение твердой фазы пробы. Достигается это либо с помощью барботажа за счет продувки доставленной пробы сжатым воздухом, либо механическим перемешиванием разными способами, включая, к примеру, использование различных видов насосных устройств с электроприводом или струйных пневматических насосов. Но, так как в пробе присутствует реагент, то при таком принудительном перемешивании происходит вспенивание, при этом в пенном слое накапливается важная часть измеряемого продукта пробы и при последующем, особенно одноразовом, проливе пробы во время измерения через измерительную ячейку пенная шапка не попадает на измерение, а в конце измерения просто смывается в дренаж в каждом цикле.

Известно техническое решения по патенту №2173452 от 25.12.2000, МКИ G01N17, RU, «Система аналитического контроля жидких проб». Достоинством этого решения является возможность последовательной подачи в одну измерительную ячейку до шести различных технологических проб, а также ин тенсивное механическое перемешивание суспензии в циркуляционном контуре во время подготовки и измерения. Недостатком является конструктивная сложность, необходимость использования специальных насосов, струйных или с электроприводом, наличие быстро изнашиваемых рабочих частей, контактируемых с высоко абразивной суспензией измеряемых проб, а также не решена проблема пенообразования.

Известно решение по патенту №2577277 от 24.12.2014, МПК G01N 35/08, RU «АВТОМАТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ЦИРКУЛЯЦИОННОЙ ПРОБОПОДАЧИ», достоинством которого является обеспечение циркуляции проб в измерительной ячейке без пенообразования, однако использование перистальтического насоса для перекачки абразивных материалов, которыми являются пробы суспензий продуктов обогащения, не обеспечивает надежность работы. Предложенный в данном решении автоматический комплекс циркуляционной пробоподачи ограничен применением только к многоканальным однопоточным РСА.

Близким аналогом является техническое решение по патенту №2534236 от 22.02.2013, МПК G01N 1/10, G05B 19/00, RU «Система автоматической подачи и циркуляции суспензий и растворов в проточной измерительной ячейке анализаторов».

Данная система обеспечивает после доставки циркуляцию пробы суспензии без пенообразования и многократное прохождение всего объема через измерительную ячейку как до начала, так и во время измерения с использованием вакуумного насосного устройства, но применима только для многоканальных однопоточных анализаторов типа АР-35. в которых для каждой измеряемой технологической пробы предусмотрена отдельная проточная измерительная ячейка.

Техническим результатом заявляемого решения является выполнение всех требований автомагической подготовки и подачи проб суспензий и жидкостей в проточную измерительную ячейку одноканального многопоточного анализатора при последовательном измерении в одной измерительной ячейке нескольких технологических проб, в том числе: сокращение объемов, доставляемых и возвращаемых после измерения проб при снижении погрешности измерения, за счет многократной циркуляции всего объема доставленной пробы за время экспозиции; выполнение различных режимов циркуляции пробы после доставки к месту проведения измерения: режим перемешивания проб суспензии до начала измерения, режим подачи проб под разрежением в измерительную ячейку без пенообразования; режим промывки транспортных трактов по окончании измерения каждой пробы и сброс в дренаж измеренной пробы и промывочной воды. Важным результатом можно считать использование типовых модулей и узлов с возможностью легкой их замены, снижение эксплуатационных трудозатрат и энергопотребления.

Разработка системы позволила выполнять требования поочередной подачи на измерение нескольких технологических проб в одну проточную измерительную ячейку одноканальных многопоточных анализаторов типа Курьер 30 при минимизации необходимого объема проб, с выполнением требований подготовки проб суспензий без пенообразования до начала измерения, минуя измерительную ячейку, многократного прохождения всего объема проб через измерительную ячейку без образования пены во время измерения, сброс пробы в дренаж и промывка трактов пробоподачи по окончании измерения.

Для реализации этой задачи необходимо осуществление разных режимов циркуляции:

- режим циркуляции проб суспензий после доставки к месту измерения по малому контуру, минуя измерительную ячейку;

- режим подачи и циркуляции пробы через проточную измерительную ячейку после получения сигнала разрешения на измерение;

- режим сброса измеренной пробы, промывки измерительных трактов и переход к измерению следующей пробы.

Поставленная цель достигается следующим образом.

Система автоматической подачи и циркуляции проб суспензий и растворов в проточную измерительную ячейку одноканальных многопоточных анализаторов содержит

приемоотправительную станцию в виде герметичной емкости, снабженной в нижней ее части управляемым двухходовым диафрагменным клапаном,

устройство вакуумной подачи проб на измерительный прибор, состоящее из последовательно соединенных коммутационного устройства приема, проточной измерительной ячейки и подключенной к системе обеспечения режимов вакуум-давление приемоотправительной станции, при этом измерительная ячейка выполнена с нижними вводом-выводом жидких продуктов и расположена в верхней точке тракта подачи в нее проб, исключающей их попадание в прибор при нарушении целостности пленки, проточная измерительная ячейка выполнена закрытой сверху защитной пленкой;

блок управления, индикации и передачи информации, включающий устройства электропневматического и электрического управления, снабженные программируемым логическим контроллером и программой для обработки цифрового сигнала,

введенная дополнительная приемоотправительная станция составляет совместно с первой приемоотправительной станцией насосное устройство;

приемоотправительные станции идентичны и состоят из емкостей, в нижней части которых расположены двухходовые диафрагменные клапаны, в верхних крышках размещены датчики уровня пробы и штуцера подачи вакуума и давления раздельно;

штуцера подачи материала под разрежением двухходовых диафрагменных клапанов обеих приемоотправительных станций через тройник соединены гибким шлангом между собой и с нижним штуцером проточной измерительной ячейки, а штуцера подачи материала под давлением соединены между собой тройником с гибким сливным шлангом возврата измеренной части пробы в накопительную емкость;

емкость приема проб содержит в верхней части штуцер приема технологической пробы от системы первичного пробоотбора, штуцер возврата измеренной пробы циркуляционного контура, воздухоотделитель и клапан подачи промывочной воды, а в нижней части - тройник, к одной стороне которого прикреплен управляемый клапан сброса в дренаж измеренной пробы или смывов после промывки измерительных трактов, а к другой - гибкий шланг соединения с нижним штуцером измерительной ячейки;

воздухоотделитель выполнен в виде диффузора с размещенным внутри него коническим рассекателем, при этом, система состоит из нескольких блоков, собранных из модулей двух различных модификаций А и Б, при этом:

модуль А - сдвоенный модуль автоматического устройства вакуумной циркуляции двух различных технологических проб;

модуль Б - сдвоенный модуль, состоящий из автоматического устройства вакуумной циркуляции одной технологической пробы и автоматического устройства поддержания постоянного наличия воды в магистрали без давления для промывки трактов транспортировки для всех устройств вакуумной подачи и циркуляции проб по окончании измерения рентгеноспектральным анализатором РСА;

- в нижней части блоков приема проб модулей А и Б введены два последовательно установленных управляемых, согласно циклограмме, двухходовых диафрагменных клапана, обеспечивающих изменение направления потоков циркуляции: циркуляция по малому контуру при подготовке проб, минуя измерительную ячейку, циркуляцию проб через измерительную ячейку при измерении, циркуляцию с подачей воды при промывке трактов по окончании измерения;

- введено управляемое, согласно циклограмме, коммутационное устройство, состоящее из трех двухходовых диафрагменных клапанов, закрепленных в группу на тройнике, для соединения одного из поочередно измеряемых потоков технологических проб, движущихся по транспортным гибким шлангам от проточной измерительной ячейки через управляемое коммутационное устройство к всасывающему коллектору соответствующей насосной системы;

- введен неуправляемый распределитель потоков проб, выполненный в виде гребенки штуцеров для соединения гибкими шлангами, согласно схеме, поочередно подаваемых потоков технологических проб, движущихся с помощью вакуума, создаваемого соответствующими насосными устройствами, от емкостей приема проб модулей А и Б через неуправляемый распределитель потоков к измерительной ячейке.

- устройства блока управления связаны сетью между модулями Al, А2 и модулем Б, а также с программируемым логическим контроллером ПЛК рентгеноспектрального анализатора РСА,

- одноканальный многопоточный рентгеноспектральный анализатор РСА, предназначенный для измерения от трех до пяти различных потоков проб, содержит один модуль Б и два идентичных модуля А1 и А2,

- одноканальный многопоточный рентгеноспектральный анализатор РСА содержит несколько комплектов Al, А2 и Б для измерения количества проб, кратных пяти.

На представленных чертежах Фиг. 1, Фиг. 2 и Фиг. 3 - компоновка оборудования и схема подключения пяти различных технологических потоков проб к измерительной ячейке для последовательного измерения одноканальным многопоточным рентгеноспектральным анализатором РСА, промывки транспортных трактов и сброса в дренаж измеренной пробы и смывов по окончании измерения, где:

1.1, 1.2 и 1.3, 1.4 - приемоотправительные станции ПОС 1, 2, 3,4 модуля А;

1.5 и 1.6 - приемоотправительные станции ПОС 5, 6 модуля Б;

2.1, 2.2 - двухходовые диафрагменные клапаны ПОС 1, НОС 2, ПОС 3, ПОС 4, ПОС 5 и ПОС 6;

3.1. 3.2 - вибрационные датчики уровня ПОС 1, ПОС 2, ПОС 3, ПОС 4, ПОС 5 и ПОС 6;

4.1 и 4.2 - емкости приема проб модуля А;

4.3 -емкость приема проб модуля Б;

5.1 и 5.2 - воздухоотделители модуля А;

5.3 - воздухоотделитель модуля Б;

6.1 и 6.2 - двухходовые диафрагменные клапана емкости 4.1 модуля А;

6.3 и 6.4 - двухходовые диафрагменные клапана емкости 4.2 модуля А;

6.5 и 6.6 - двухходовые диафрагменные клапана емкости 4.3 модуля Б;

7.1 - шланговый клапан сброса измеренной пробы в дренаж из емкости 4.1;

7.2 - шланговый клапан сброса измеренной пробы в дренаж из емкости 4.2;

7.3 - шланговый клапан сброса измеренной пробы в дренаж из емкости 4.3;

8.1 - вибрационный датчик наличия пробы в емкости приема проб 4.1;

8.2 - вибрационный датчик наличия пробы в емкости приема проб 4.2;

8.3 - вибрационный датчик наличия пробы в емкости приема проб 4.3;

9 - управляемое коммутационное устройство;

10 - неуправляемый распределитель потоков;

11 - проточная измерительная ячейка рентгеноспектрального анализатора РСА;

12 - шкаф электропневмауправления с контроллером модуля А;

13 - шкаф электропневмауправления с контроллером модуля Б;

14 - емкость для поддержания постоянного уровня воды;

15 - управляемый клапан подачи воды в емкость 14;

16 - датчик уровня воды в емкости 14;

17 - распределитель потока промывочной воды;

18, 19, 20 - двухходовые диафрагменные клапана коммутационного устройства 9;

21 - подвижная платформа крепления оборудования модулей А и Б;

22 - рентгеноспектральный анализатор (РСА);

23 - программируемый логический контроллер (ПЛК) РСА;

24 - программируемый логический контроллер (ПЛК) модуля А;

25 - программируемый логический контроллер (ПЛК) модуля Б;

26 - коллектор промывочной воды;

27 - запорный вентиль емкости 14;

28 - всасывающий коллектор насосной циркуляционной системы;

29 - напорный коллектор насосной циркуляционной системы.

I, II, III. IV, V - транспортные трассы подачи проб на измерение;

VI, VII, VIII, IX, X - транспортные трассы возврата проб после измерения.

Сущность работы заявляемой системы заключается в следующем.

Система автоматической подачи и циркуляции проб суспензий и растворов в проточную измерительную ячейку одноканальных многопоточных анализаторов, в которых имеется только одна проточная измерительная ячейка, предназначенная для последовательного измерения пяти различных технологических проб, состоит из двух модулей Al, А2 и одного модуля Б, каждый из которых смонтирован на подвижной платформе с закрепленным на ней оборудованием.

Схема соединения циркуляционных контуров подачи проб от одного модуля Б и двух модулей Al, А2 с измерительной ячейкой 11 и подача промывочной воды от модуля Б осуществляется по гибким шлангам согласно схеме, показанной на Фиг. 3.

Модули А1 и А2 Фиг. 1 идентичны между собой и каждый представляет две насосные циркуляционные системы для вакуумной транспортировки двух различных потоков проб смонтированы на подвижной платформе 21, состоят из емкостей приема проб 4.1 и 4.2, выполненных с учетом принятия доставляемого объема первичной пробы, оснащенные вибрационными датчиками наличия пробы 8.1 и 8.2, а в нижней конической части емкостей расположен тройник, на котором закреплены управляемые шланговые клапаны 7.1 и 7.2 для сброса измеренной пробы и смывов и последовательно установлены для каждой емкости по два управляемых двухходовых диафрагменных клапана 6.1, 6.2 и 6.3, 6.4, обеспечивающие разные режимы циркуляции пробы. Над емкостями приема проб 4.1 и 4.2 расположены воздухоотделители 5.1 и 5.2 для принятия проб, движущихся под давлением сжатого воздуха от напорного коллектора 29 насосной циркуляционной системы или от системы пневмодоставки проб первичного пробоотбора со сливом самотеком в емкости приема проб 4.1 и 4.2.

На платформе 21 размещены также вакуумные циркуляционные насосные системы, представляющие две пары приемоотправительных станций ПОС 1.1, 1.2 и 1.3, 1.4, выполненные в виде герметичных емкостей с вибрационными датчиками уровня 3.1, 3.2 и штуцерами подачи вакуума или давления, а в нижней части каждой емкости имеется по одному управляемому двухходовому диафрагменному клапану 2.1. 2.2 и при этом соединение одной пары штуцеров двухходовых диафрагменных клапанов 2.1 и 2.2 образуют всасывающий коллектор 28 насосной системы, а соединение другой пары штуцеров образуют нагнетающий коллектор 29 насосной системы.

Модуль Б, Фиг. 2, представляет сборку из двух разных систем, смонтированных на отдельной подвижной платформе 21: одну циркуляционную насосную систему вакуумной транспортировки одной технологической пробы, аналогичной модулю А1, и устройство автоматического поддержания уровня воды в емкости 14, питающей коллектор промывочной воды 26, используемой для всех пяти циркуляционных насосных систем, входящих в комплект рентгеноспектрального анализатора РСА, так как на промывку необходимо подать воду с нулевым давлением. Устройство автоматического поддержания постоянного уровня воды состоит из емкости 14 с вибрационным датчиком уровня воды 16, пневмо- или электроуправляемого клапана 15 подачи воды в емкость из напорной магистрали давлением 0,1 - 0.35 Мпа, запорного вентиля 27 в нижней части емкости и распределителя потока промывочной воды 17 в виде тройника для подключения гибких шлангов коллектора 26 подвода воды к циркуляционным насосным системам модулей Al, А2 и Б.

Управление циркуляционной насосной системой и устройством автоматического поддержания уровня воды в емкости 14 модуля Б осуществляется от программируемого логического контроллера ПЛК 25 шкафа 13 электропневмауправления, связанного сетью с ПЛК 23 РСА 22 и ПЛК 24 модулей А1 и А2.

Неуправляемый распределитель потоков 10 представляет собой сборку из шести штуцеров для подключения пяти гибких шлангов поочередной подачи проб за счет вакуума насосных систем от двухходовых диафрагменных клапанов емкостей приема проб, по транспортным трассам I, II, III, IV. V к распределителю потоков 10 и одного центрального штуцера для последующего подключения к измерительной ячейке 11.

Коммутационное устройство 9 состоит трех управляемых двухходовых диафрагменных клапанов 18,19 и 20. закрепленных на тройнике и управляемых от программируемого логического контроллера ПЛК 23 рентгеноспектрального анализатора РСА 22 согласно циклограмме, обеспечивая направление потока проб после прохождения через проточную измерительную ячейку 11 по трассам возврата VI, VII. VIII, IX, X к всасывающим коллекторам 28 соответствующих насосных систем.

На Фиг. 3 представлена схема соединения транспортными трактами вакуумной подачи проб 1, II, III, IV, V от пяти циркуляционных насосных систем через неуправляемый распределитель потоков 10 к проточной измерительной ячейке 11 рентгеноспектрального анализатора РСА 22. и далее через управляемое коммутационное устройство 9 по транспортным трассам возврата VI, VII, VIII. IX, X к соответствующим циркуляционным насосным системам. При этом обеспечивается, согласно циклограмме, последовательная подача проб в проточную измерительную ячейку 11 по одному из пяти потоков циркулирующих проб.

Система обеспечивает соответствующие режимы циркуляции согласно циклограмме от ПЛК 23 рентгеноспектрального анализатора 22 и локальных циклограмм модулей Al, А2 и Б.

Режим циркуляции проб суспензии до начала измерения на примере модуля А1 происходит по малому контуру с помощью вакуумного отбора из емкости приема проб 4.1 через двухходовой диафрагменный клапан 6.1 на всасывающий коллектор 28 насосной циркуляционной системы и далее от напорного коллектора 29 насосной системы производит возврат проб сжатым воздухом на воздухоотделитель 5.1 со сливом самотеком обратно в емкость приема проб 4.1.

Режим циркуляции проб во время измерения начинается с вакуумного отбора из емкости приема проб 4.1 через клапан 6.2. с подачей проб по трассе I на неуправляемый распределитель потоков 10 и далее на измерение в проточную измерительную ячейку 11 РСА 22 с возвратом через управляемое коммутационное устройство 9, двухпозиционный диафрагменный клапан 20 по транспортной трассе возврата проб VI на всасывающий коллектор 28 насосной системы и далее через напорный коллектор 29 насосной циркуляционной системы, под действием сжатого воздуха, на воздухоотделитель 5.1 со сливом самотеком в емкость приема проб 4.1.

Режим циркуляции проб во время промывки после окончания измерения со сбросом измеренной пробы через шланговый клапан в дренаж и промывкой трактов пробоподачи осуществляется следующим образом: шланговый клапан 7.1 открыт, измеренная проба сливается из емкости приема проб 4.1 в дренаж, выполняется вакуумный отбор воды из магистрали через диафрагменный клапан 6.2 по трассе I подачи проб на неуправляемый распределитель потоков 10 и далее на проточную измерительную ячейку 11 РСА 22 с возвратом через управляемое коммутационное устройство 9, двухпозиционный диафрагменный клапан 20, по транспортной трассе возврата проб VI на всасывающий коллектор 28 насосного системы, и через напорный коллектор 29 насосной системы на воздухоотделитель 5.1 со сливом самотеком в емкость приема проб 4.1 и далее через открытый шланговый клапан 7.1 слив в дренаж. Время промывки определяется эмпирически. Автоматическое управление режимами циркуляции и работой насосных систем модуля А1 осуществляются от ПЛК 24 шкафа 12 электропневмауправления. связанного сетью с ПЛК 23 РСА 22, ПЛК 25 модуля А2 и ПЛК 26 модуля Б.

Работа системы подачи и циркуляции проб суспензий и растворов в проточную измерительную ячейку одноканального многопоточного анализатора приведена на примере насосной системы вакуумной циркуляции проб модуля А1 Фиг. 1 и Фиг. 3 происходит следующим образом.

В исходном состоянии шланговый клапан сброса 7.1 закрыт, в это время идет измерение предыдущей пробы РСА 22, циркуляционная насосная система находится в режиме ожидания поступления очередной пробы. Технологическая проба от места отбора доставляется к месту проведения измерения сжатым воздухом пневмопочтой по трубопроводу, подключенному к воздухоотделителю 5.1, и, после отделения от избыточного давления воздуха, свободно сливается в приемную емкость 4.1, при этом срабатывает вибрационный датчик 8.1 наличия пробы в емкости 4.1 и, согласно циклограмме, по команде от ПЛК 24 шкафа электропневмауправления 12 модуля А1 начинается работа циркуляционных насосных устройств, состоящих из двух идентичных приемоотправительных станций ПОС 1.1 и 1.2 с датчиками уровня проб 3.1 и 3.2 и с двухходовыми диафрагменными клапанами 2.1 и 2.2, в каждую из которых попеременно подается либо вакуум, либо давление.

При этом одновременно: подается вакуум в ПОС 1.1 и давление в ПОС 1.2, переключаются двухходовые диафрагменные клапаны 2.1 и 2.2, подается сжатый воздух в одну из полостей двухходового диафрагменного клапана 6.1 емкости приема проб 4.1, и проба под действием вакуума засасывается через клапан 6.1 в ПОС 1.1 до уровня, определяемого вибрационным датчиком уровня проб 3.1, по сигналу от которого происходит одновременное переключение на вакуум в ПОС 1.2 и на давление в ПОС 1.1. переключаются двухходовые диафрагменные клапана 2.1 и 2.2 и в ПОС 1.2 и под действием вакуума начинает поступать проба из приемной емкости 4.1, а накопленная в ПОС 1.1 проба под давлением сжатого воздуха по гибкому шлангу напорного коллектора 29 насосной циркуляционной системы попадает в воздухоотделитель 5.1, при этом сжатый воздух удаляется в атмосферу, а проба свободно стекает в приемную емкость 4.1, и таким образом повторяющиеся переключения вакуума и давления в ПОС 1 и 2 и соответствующие переключения клапанов 2.1 и 2.2 обеспечивают работу насосной системы вакуумной циркуляции пробы по малому контуру, перемешивая пробу и не давая осесть твердым частицам суспензии до момента получения сигнала от контроллера 23 РСА о готовности к измерению очередной пробы.

Соединение одной пары штуцеров двухходовых диафрагменных клапанов 2.1 и 2.2 ПОС 1 и ПОС 2 образуют всасывающий коллектор 28 насосной системы, а соединение другой пары штуцеров образуют напорный коллектор 29 насосной системы.

При поступлении сигнала от контроллера 23 РСА 22 о готовности к измерению очередной пробы, согласно циклограмме и по команде от контроллера 24 модуля А1, переключаются диафрагменные двухпозиционные клапаны 6.1, 6.2 и 20, при этом вакуумная насосная циркуляционная система продолжает работать в прежнем режиме, а поток пробы под действие вакуума из емкости приема проб 4.1 через клапан 6.2 по гибкому шлангу тракта I, через неуправляемый распределитель потоков 10 поступает в измерительную ячейку 11 и далее на коммутационное устройство 9 через диафрагменный двухпозиционный клапан 20 по гибкому шлангу тракта VI попадает на всасывающий коллектор 28 циркуляционного насосного устройства, затем через напорный коллектор 29 насосной системы на воздухоотделитель 5.1 и сливается в емкость приема проб 4.1, тем самым закольцовывая движение потока пробы и обеспечивая циркуляцию до завершения измерения.

По окончании измерения, по сигналу контроллера 23 РСА 22, в соответствии с циклограммой и по команде от контроллера 24 модуля А1, начинается режим промывки трактов для подготовки ячейки 11 к измерению следующей пробы.

При этом одновременно продолжается работа циркуляционной насосной системы, открывается шланговый сбросной клапан 7.1, сливая содержимое измеренной пробы из емкости приема проб 4.1 в дренаж, переключается двухходовой диафрагменный клапан 6.3 и открывается поступление воды в циркуляционный контур через диафрагменный клапан 6.3 и вода под действием вакуумной насосной системы движется по гибкому шлангу тракта I на неуправляемый распределитель потоков 10. проходит через проточную измерительную ячейку 11, попадает на двухходовой диафрагменный клапан 20 коммутационного устройства 9 и далее по тракту VI на всасывающий коллектор 28 циркуляционной насосной системы и далее через напорный коллектор 29 и воздухоотделитель 5.1 сливается в приемную емкость 4.1, а так как шланговый клапан 7.1 открыт, то остатки измеренной пробы и смывы сливаются в дренаж.

Продолжительность промывки транспортных трактов определяется эмпирически и закладывается в циклограмму, тем самым подготавливая тракты пробоподачи к измерению следующей пробы. По окончании промывки переключается диафрагменный клапан 6.3, прекращая забор промывочной воды из коллектора 26, останавливается циркуляционная насосная система, сливаются остатки воды из приемной емкости 4.1. закрывается шланговый клапан 7.1, циркуляционная насосная система остановлена в режиме ожидания прихода следующей пробы.

Очередность поступления проб от мест отбора и подачи их на измерение определяется циклограммой аналитического комплекса в целом.

Техническим результатом заявляемого решения является выполнение всех требований автоматической подготовки и подачи проб суспензий и жидкостей в проточную измерительную ячейку одноканального многопоточного анализатора при последовательном измерении в одной измерительной ячейке нескольких технологических проб, в том числе: сокращение объемов, доставляемых и возвращаемых после измерения проб при снижении погрешности измерения за счет многократной циркуляции всего объема доставленной пробы за время экспозиции: выполнение различных режимов циркуляции пробы после доставки к месту проведения измерения: режим перемешивания проб суспензии до начала измерения и режим подачи проб под разрежением в измерительную ячейку без пенообразования, режим промывки транспортных трактов по окончании измерения каждой пробы и сброс в дренаж измеренной пробы и промывочной воды, важным результатом можно считать использование типовых модулей и узлов с возможностью легкой их замены, снижение эксплуатационных трудозатрат и энергопотребления.

Заявляемое техническое решение разработано и опробовано в АО «ТЕХНОЛИНК» Санкт-Петербург. РФ.

Изобретение относится к автоматическим системам аналитического контроля (АСАК) и может использоваться в различных областях промышленности для оперативного определения содержания ценных компонентов в жидких пробах в виде суспензий, фильтратов и растворов. Система автоматической подачи и циркуляции проб суспензий и растворов в проточную измерительную ячейку одноканальных многопоточных анализаторов состоит из нескольких блоков, собранных из модулей двух различных модификаций А и Б, при этом: модуль А - сдвоенный модуль автоматического устройства вакуумной циркуляции двух различных технологических проб; модуль Б - сдвоенный модуль, состоящий из автоматического устройства вакуумной циркуляции одной технологической пробы и автоматического устройства поддержания постоянного наличия воды в магистрали без давления для промывки трактов транспортировки для всех устройств вакуумной подачи и циркуляции проб по окончании измерения рентгеноспектральным анализатором РСА. В нижней части емкостей приема проб модулей А и Б введены два последовательно установленных управляемых, согласно циклограмме, двухходовых диафрагменных клапана, обеспечивающих изменение направления потоков циркуляции. Система также содержит коммутационное устройство, состоящее из трех двухходовых диафрагменных клапанов, закрепленных в группу на тройнике, и неуправляемый распределитель потоков проб, выполненный в виде гребенки штуцеров для соединения гибкими шлангами, согласно схеме, поочередно подаваемых потоков технологических проб, движущихся с помощью вакуума, создаваемого соответствующими насосными устройствами, от двухходовых диафрагменных клапанов, установленных на емкостях приема проб модулей А и Б через неуправляемый распределитель потоков к измерительной ячейке. Устройства блоков управления связаны сетью между модулями А и модулем Б, а также с программируемым логическим контроллером рентгеноспектрального анализатора (PCА). Техническим результатом заявляемого решения является повышение достоверности и точности измерений за счет многократной циркуляции всего объема пробы за время экспозиции без пенообразования, возможность выполнения различных режимов циркуляции пробы и сокращение необходимого объема проб, а также использование типовых модулей и узлов с возможностью легкой их замены, снижение эксплуатационных трудозатрат и энергопотребления. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Система автоматической подачи и циркуляции проб суспензий и растворов в проточную измерительную ячейку одноканальных многопоточных анализаторов, содержащая

приемоотправительную станцию в виде герметичной емкости, снабженной в нижней ее части управляемым двухходовым диафрагменным клапаном,

устройство вакуумной подачи проб на измерительный прибор, состоящее из последовательно соединенных коммутационного устройства приема, проточной измерительной ячейки и подключенной к системе обеспечения режимов вакуум-давление приемоотправительной станции, при этом измерительная ячейка выполнена с нижними вводом-выводом жидких продуктов и расположена в верхней точке тракта подачи в нее проб, исключающей их попадание в прибор при нарушении целостности пленки, проточная измерительная ячейка выполнена закрытой сверху защитной пленкой;

блок управления, индикации и передачи информации, включающий устройства электропневматического и электрического управления, снабженные программируемым логическим контроллером и программой для обработки цифрового сигнала,

введенная дополнительная приемоотправительная станция составляет совместно с первой приемоотправительной станцией насосное устройство;

приемоотправительные станции идентичны и состоят из емкостей, в нижней части которых расположены двухходовые диафрагменные клапаны, в верхних крышках размещены датчики уровня пробы и штуцера подачи вакуума и давления раздельно;

штуцера подачи материала под разрежением двухходовых диафрагменных клапанов обеих приемоотправительных станций через тройник соединены гибким шлангом между собой и с нижним штуцером проточной измерительной ячейки, а штуцера подачи материала под давлением соединены между собой тройником с гибким сливным шлангом возврата измеренной части пробы в накопительную емкость;

емкость приема проб содержит в верхней части штуцер приема технологической пробы от системы первичного пробоотбора, штуцер возврата измеренной пробы циркуляционного контура, воздухоотделитель и клапан подачи промывочной воды, а в нижней части - тройник, к одной стороне которого прикреплен управляемый клапан сброса в дренаж измеренной пробы или смывов после промывки измерительных трактов, а к другой - гибкий шланг соединения с нижним штуцером измерительной ячейки;

воздухоотделитель выполнен в виде диффузора с размещенным внутри него коническим рассекателем,

отличающаяся тем, что

- система состоит из нескольких блоков, собранных из модулей двух различных модификаций А и Б, при этом:

модуль А - сдвоенный модуль автоматического устройства вакуумной циркуляции двух различных технологических проб;

модуль Б - сдвоенный модуль, состоящий из автоматического устройства вакуумной циркуляции одной технологической пробы и автоматического устройства поддержания постоянного наличия воды в магистрали без давления для промывки трактов транспортировки для всех устройств вакуумной подачи и циркуляции проб по окончании измерения рентгеноспектральным анализатором РСА;

- введены два последовательно установленных управляемых, согласно циклограмме, двухходовых диафрагменных клапана в нижней части емкостей приема проб модулей А и Б, обеспечивающих изменение направления потоков циркуляции: циркуляция по малому контуру при подготовке проб, минуя измерительную ячейку, циркуляцию проб через измерительную ячейку при измерении, циркуляцию с подачей воды при промывке трактов по окончании измерения;

- введено управляемое, согласно циклограмме, коммутационное устройство, состоящее из трех двухходовых диафрагменных клапанов, закрепленных в группу на тройнике, для соединения одного из поочередно измеряемых потоков технологических проб, движущихся по транспортным гибким шлангам от проточной измерительной ячейки через управляемое коммутационное устройство к всасывающему коллектору соответствующей насосной системы;

- введен неуправляемый распределитель потоков проб, выполненный в виде гребенки штуцеров для соединения гибкими шлангами, согласно схеме, поочередно подаваемых потоков технологических проб, движущихся с помощью вакуума, создаваемого соответствующими насосными устройствами, от емкостей приема проб модулей А и Б через неуправляемый распределитель потоков к измерительной ячейке;

- устройства блоков управления связаны сетью между модулями А (А1 и А2) и модулем Б, а также с программируемым логическим контроллером ПЛК рентгеноспектрального анализатора РСА.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что одноканальный многопоточный рентгеноспектральный анализатор РСА, предназначенный для измерения от трех до пяти различных потоков проб, содержит один модуль Б и два идентичных модуля А1 и А2.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что одноканальный многопоточный рентгеноспектральный анализатор РСА содержит несколько комплектов Al, А2 и Б для измерения количества проб, кратных пяти.