专利名称：一种x荧光多元素分析仪标定过程中的往复式矿浆取样装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种工业在线流体物料自动取样装置及方法，具体说是涉及一种工业在流X荧光多元素分析仪器在标定过程中的自动取样装置及方法。
背景技术：
我国冶金、有色金属、矿山、建材等众多领域的生产过程中，原料中各种元素的配比对产品质量起着关键的作用。目前基于专利技术“在流检测多元素分析装置及方法”(专利号:200710010105.5)的在流X荧光多元素分析仪器已经很好的实现了对料流的各组成元素含量的实时检测，摆脱了人工取样后再进行化学分析的烦琐程序，大大提高了生产效率。但是由于在流X荧光多元素分析仪器在正式投入使用之前需要对仪器进行标定，并且在使用一定期限后需要对仪器进行校准。具体的做法是将仪器安装于生产线的相关工艺点上后，通过对实际生产过程中的物料进行检测，仪器记录下相应的计数信息以及原数学模型的计算结果，与这些物料的化验室化学分析结果进行比对，逐步修正仪器的数学模型中的相关参数，使得仪器的最终使用误差满足现场的应用要求。这就要求被取到化验室进行化学分析的物料样品，要与仪表所测量的物料具有很好的同一性和代表性，否则将严重损害仪表标定效果。尤其是化验室化学分析只能针对很少的量进行分析，而工业生产中往往物料的流量达到每小时几十立方米，如何取到同一性和代表性都很好的料样，一直是这类仪器标定过程中被困扰的难题。目前在仪表的标定过程中，所采用的还是人工取样的方式，即在物料流动过程中用带柄容器多次S取料流并收集到一起用于实验室化学分析。这一过程受人为因素影响较大，不同人员取样也存在一定差异，并且取样与测量的时间偏差也较大，导致在工业现场人工取样所带来的误差往往占整个分析过程累计误差的很大部分，远高于化验误差。因此对工业动态料流进行仪器自动取样非常必要。
发明内容
本发明针对现有在流X荧光多元素分析仪器所存在的缺陷，提出一种针对工业在流X荧光多元素分析仪器在使用及标定过程中的自动取样装置及方法
本发明所采用的技术方案是:
在流槽24中装有前档板23及后档板8，将流槽24分隔成进矿仓25、测量仓26及排矿仓27三个空间。前挡板23的顶部向排矿仓27方向弯折，在前挡板23的上方分别装有一定高度的左橡胶挡板21和右橡胶挡板22。在进矿仓25的侧面位置制有进料管9，在测量仓26的底部制有排料口 10，在排矿仓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上装有取样电机14、减速机20、左同步带轮15、右同步带轮16、上圆柱滑轨
4、下圆柱滑轨5、左限位开关1、右左限位开关2、防护罩19。取样电机14通过减速机20可以带动右同步带轮16顺时针或逆时针旋转。右同步带轮16与左同步带轮15之间通过同步带17传动。同步带17上固定有滑块3，滑块3制有二个横向通孔，嵌套在上圆柱滑轨4与下圆柱滑轨5上，并可在同步带7的带动下沿着上圆柱滑轨4与下圆柱滑轨5的方向自由滑动。滑块3上固定有摆杆6，摆杆6上固定有取样漏斗7，取样漏斗7处于排矿仓27内前挡板23折弯的下方，取样漏斗7接有橡胶软管13，橡胶软管13穿过流槽24的器壁，可以将取样漏斗7中的流体物质导流出，流进到取样桶12中。防护罩19保护取样传动部分，防止积尘。平时取样系统不工作时，滑块3将停留在左极限位置或右极限位置，使取样漏斗7停在在左橡胶挡板21或右橡胶挡板22的下方，当矿浆从前挡板23的上方及左橡胶挡板21和右橡胶挡板22之间的区域溢流入排矿仓27时，将没有矿浆能够被取样漏斗7的狭口接至IJ，没有矿浆流进取样漏斗7。当取样系统工作时，滑块3将在左极限位置和右极限位置之间做往复滑动，滑块3通过摆杆6带动使取样漏斗7做同样的往复运动，当矿浆从前挡板23的上方及左橡胶挡板21和右橡胶挡板22之间的区域溢流入排矿仓27时，取样漏斗7将不断沿垂直于矿浆流的方向反复划过矿浆流，取样漏斗7的狭口迎向矿浆流，将有部分矿浆流通过取样漏斗7的狭口流入取样漏斗7，并经过橡胶软管13最终流入取样桶12。整个取样系统的工作状态，由PLC控制。通过变频器控制取样电机14的转速以及转向，实现对滑块3的移动速度及方向的控制，并过通过调节滑块3的移动速度来控制最终的取样量。通过左限位开关I及右限位开关2是否被触发判断取样漏斗7是否处于左极限位置或右极限位置。当取样开始时，PLC通过变频器控制取样电机14正转或反转使滑块3通过摆杆6带动取样漏斗7在左极限位置及右极限位置之间向左或向右滑动，直到测量时间结束无需继续取样为止。取样结束后，滑块3处于左极限位置或右极限位置，取样漏斗7停在左橡胶挡板21或右橡胶挡板22的下方。具体工作过程为:
当对在流X荧光多元素分析仪器进行标定或与化验室分析结果对比的工作中需要在测量的同时取样时，按下取样选择按钮，启动系统，当PLC判断在流X荧光多元素分析仪器开始对流槽24中的矿浆进行测量时，通过控制取样电机14正转使滑块3通过摆杆6带动取样漏斗7向左侧滑动并判断是否触发左限位开关I ;若滑块3已经在左极限位置则直接触发左限位开关I ;当PLC判断左限位开关I已触发则控制取样电机14停止转动。PLC继续判断测量时间是否结束，若测量时间已经结束则取样结束；若取样时间没有结束，则PLC继续控制取样电机14反转使滑块3通过摆杆6带动取样漏斗7向右侧滑动并判断是否触发右限位开关2，当PLC判断右限位开关2已触发时则控制取样电机14停止转动。PLC继续判断测量时间是否结束，若测量时间已经结束则取样结束；若取样时间没有结束，则PLC继续控制取样电机14正转使滑块3向左滑动并重复前述判断及步骤，直到测量时间结束为止。本发明的有益效果是:实现自动取样，通过PLC进行自动控制，可通过机械对流动样品进行在线取样，避免了人工取样，节省人力成本；取样时间准确，通过PLC中定时器设定时间，能准确控制取样起始及结束时间，实现取样与仪器分析同步；取样量稳定，机械装置往复式取样相对于手工取样在设定时间内取样量更加稳定；通过该装置可有效降低仪器在取样建模、标定及对照过程中的取样误差。
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图1是本发明的装置结构示意图 图2是流槽的俯视图 图3是取样传动部分的结构剖视图 图4是取样漏斗的结构示意图 图5是取样漏斗的A-A视图 图6是取样漏斗的俯视图 图7是本发明的PLC输入端接线图 图8是本发明的PLC输出端接线图 图9是本发明的PLC电器控制系统流程图
图中:1左限位开关，2右限位开关，3滑块，4上圆柱滑轨，5下圆柱滑轨，6摆杆，7取样漏斗，8后挡板，9进料管，10排料口，11出料管，12取样桶，13橡胶软管，14取样电机，15左同步带轮，16右同步带轮，17同步带，18框架，19防护罩，20减速机，21左橡胶挡板，22右橡胶挡板，23前挡板，24流槽，25进矿仓，26测量仓，27排矿仓。
具体实施方式
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结合附图详细说明本发明的装置结构和使用方法。如图1及图2所示，流槽24中装有前档板23及后档板8，将流槽24分隔成进矿仓25、测量仓26及排矿仓27三个空间，其中进矿仓25与测量仓26之间在后档板8的下方连通，测量仓26与排矿仓27之间在前挡板23的上方连通。在进矿仓25的侧面位置制有进料管9，在测量仓26的底部制有排料口 10，在排矿仓27的底部制有出料管11。前挡板23的顶部向排矿仓27方向弯折，在前挡板23的上方分别装有一定高度的左橡胶挡板21和右橡胶挡板22，当矿浆由进料管9流入流槽24，按箭头所示方向，先流经进矿仓25，然后从后档板8的下方流入测量仓26，再从前挡板23的上方及左橡胶挡板21和右橡胶挡板22之间的区域溢流入排矿仓27，最后由出料管11流出流槽24。排料口 10平时封堵，其作用是当矿浆断流时，可以通过打开排料口 10将测量仓26及进矿仓25中的淤矿排空。如图1及图3所示，在流槽24的上方制有框架18，框架18上装有取样电机14、减速机20、左同步带轮15、右同步带轮16、上圆柱滑轨4、下圆柱滑轨5、左限位开关1、右左限位开关2、防护罩19。取样电机14通过减速机20可以带动右同步带轮16顺时针或逆时针旋转。右同步带轮16与左同步带轮15之间通过同步带17传动，并使同步带17绷紧，同步带17为一环形带。同步带17上固定有滑块3，滑块3制有二个横向通孔，嵌套在上圆柱滑轨4与下圆柱滑轨5上，并可在同步带7的带动下沿着上圆柱滑轨4与下圆柱滑轨5的方向自由滑动。滑块3上固定有摆杆6，摆杆6上固定有取样漏斗7，取样漏斗7的具体结构如图4、图5、图6所示，为顶部开有狭口的条形中空容器，取样漏斗7处于排矿仓27内前挡板23折弯的下方。防护罩19保护包含取样电机14、减速机20、左同步带轮15、右同步带轮16、滑块3等器件在内的取样传动部分，防止积尘。当取样电机14正转或反转时,可以通过减速机20带动右同步带轮16顺时针或逆时针旋转，进而由同步带17带动滑块3向右或左移动。当滑块3向左滑动到极限位置时刚好触发左限位开关1，并通过摆杆6带动使取样漏斗7位于左橡胶挡板21的下方。当滑块3向右滑动到极限位置时刚好触发右限位开关2，并通过摆杆6带动使取样漏斗7位于右橡胶挡板22的下方。取样漏斗7接有橡胶软管13，橡胶软管13穿过流槽24的器壁，可以将取样漏斗7中的流体物质导流出，流进到取样桶12中。平时取样系统不工作时，滑块3将停留在左极限位置或右极限位置，使取样漏斗7停在在左橡胶挡板21或右橡胶挡板22的下方，当矿浆从前挡板23的上方及左橡胶挡板21和右橡胶挡板22之间的区域溢流入排矿仓27时，将没有矿浆能够被取样漏斗7的狭口接至IJ，没有矿浆流进取样漏斗7。当取样系统工作时，滑块3将在左极限位置和右极限位置之间做往复滑动，滑块3通过摆杆6带动使取样漏斗7做同样的往复运动，当矿浆从前挡板23的上方及左橡胶挡板21和右橡胶挡板22之间的区域溢流入排矿仓27时，取样漏斗7将不断沿垂直于矿浆流的方向反复划过矿浆流，取样漏斗7的狭口迎向矿浆流，将有部分矿浆流通过取样漏斗7的狭口流入取样漏斗7，并经过橡胶软管13最终流入取样桶12。当取样系统的工作结束后，将滑块3停留在左极限位置或右极限位置，使取样漏斗7停在左橡胶挡板21或右橡胶挡板22的下方。工作人员将盛有取到的矿浆样的取样桶12拎到化验室去即可。具体应用方法如下:
如附图7所示，来自变频器的信号驱动取样电机14，通过交流接触器KMl进行控制。取样选择按钮按下时开关量信号就通过PLC的DCLDIl输入点输入到PLC内进行判断；当滑块3运行到左端触碰到左限位开关I时，开关量信号就通过PLC的DCLDI2输入点输入到PLC内进行判断；当滑块3运行到右端触碰到右限位开关2时，开关量信号就通过PLC的DCLDI3输入点输入到PLC内进行判断。开关量DCLDI1、DCLDI2、DCLDI3为+24V，COM表示负极。如附图8所示，PLC通过DCLDOl输出开关量信号控制继电器KAl，当其吸合时通过变频器控制取样电机14正转；通过DCLD02输出开关量信号控制继电器KA2，当其吸合时通过变频器控制取样电机14反转；通过DCLD03输出开关量信号控制继电器KA3，当其吸合时交流接触器KMl吸合，取样电机14启动。继电器KAl和继电器KA2互相锁定，不能同时吸合。继电器KA1、KA2、KA3输入均为24V，GND表示24V电源负极；交流接触器KMl输入为220V，图中L表示火线，N表示零线。如附图9所示，如对在流X荧光多元素分析仪器进行标定或与化验室分析结果对比的工作中需要取样时，按下取样选择按钮，取样系统启动，输入开关量信号到PLC的DCLDI1。当PLC判断为在流X荧光多元素分析仪器开始对流槽内的矿浆进行测量时，PLC的DCLDOl输出开关量信号使继电器KAl的常开点吸合，变频器驱动取样电机14正转，使滑块3左行。当滑块3触碰到左限位开关I后，输入开关量信号到PLC的DCLDI2，PLC内程序进行测量时间是否结束的判断，如果到达测量时间结束则PLC的DCLDOl及DCLD03停止输出开关量信号，继电器KAl和KA3的常开点断开，交流接触器KMl断开，取样电机14停止；否则PLC的DCLDOl停止输出开关量信号使继电器KAl的常开点断开，PLC的DCLD02输出开关量信号使继电器KA2的常开点吸合，变频器驱动取样电机14反转，使滑块3右行。
当滑块3触碰到右限位开关2后，输入开关量信号到PLC的DCLDI3，PLC内程序进行测量时间是否结束的判断，如果到达测量时间结束则PLC的DCLD02及DCLD03停止输出开关量信号，继电器KAl和KA3的常开点断开，交流接触器KMl断开，取样电机14停止工作；否则PLC的DCLD02停止输出开关量信号使继电器KA2的常开点断开，PLC的DCLDOl输出开关量信号使继电器KAl的常开点吸合，变频器驱动取样电机14正转，使滑块3左行。若尚未到达测量时间结束，则滑块3将往复循环运动，直到到达测量时间结束，取样电机14停止运行，滑块3停在左极限位置或右极限位置，取样过程结束。应用实例:
限位开关选用“欧姆龙”品牌，型号为“LW01CA12”。流槽、圆柱滑轨、摆杆、取样漏斗、框架、防护罩等为委托机械加工单位定制。减速机选购山东博山新特电机厂的“5IK120A1-S3F/NMRV030-15-DZ”型涡轮减速机，取样电机由减速机厂家配套提供。同步带轮及同步带选用宁波贝递同步带有限公司产品，其中左同步带轮型号为“25L100WF-45”，右同步带轮型号为“25L100WF-33”，同步带型号为“300L100”。PLC选用西门子品牌的“6ES7 216-2AD23-0XB8”型 CPU及“6ES7 232-0HB22-0XA8”
型模拟量扩展模块。变频器选用ABB品牌产品，型号为“ACS350-03E-01A2-4”。
权利要求
1.一种X荧光多元素分析仪标定过程中往复式矿浆取样装置，其特征在于:在流槽中装有前档板及后档板，将流槽分隔成进矿仓、测量仓及排矿仓三个空间，前挡板的顶部向排矿仓方向弯折，在前挡板的上方分别装有一定高度的左橡胶挡板和右橡胶挡板，在测量仓的底部制有排料口，在排矿仓的底部制有出料管，在流槽的上方制有框架，框架上装有取样电机、减速机、左同步带轮、右同步带轮、上圆柱滑轨、下圆柱滑轨、左限位开关、右左限位开关、防护罩，取样电机通过减速机可以带动右同步带轮顺时针或逆时针旋转，右同步带轮与左同步带轮之间通过同步带传动，同步带上固定有滑块，滑块制有二个横向通孔，嵌套在上圆柱滑轨与下圆柱滑轨上，滑块上固定有摆杆，摆杆上固定有取样漏斗，取样漏斗接有橡胶软管，橡胶软管穿过流槽的器壁。
2.根据权利要求1的一种X荧光多元素分析仪标定过程中往复式矿浆取样装置，其特征在于:滑块可在同步带的带动作用下沿着上圆柱滑轨与下圆柱滑轨的方向自由滑动。
3.根据权利要求1的一种X荧光多元素分析仪标定过程中往复式矿浆取样装置，其特征在于:取样漏斗为顶部开有狭口的条形中空容器。
4.应用权利要求1的一种X荧光多元素分析仪标定过程中往复式矿浆取样装置的使用方法，其特征是: 当对在流X荧光多元素分析仪器进行标定或与化验室分析结果对比的工作中需要在测量的同时取样时，按下取样选择按钮，启动系统，当PLC判断在流X荧光多元素分析仪器开始对流槽24中的矿浆进行测量时，通过控制取样电机14正转使滑块3通过摆杆6带动取样漏斗7向左侧滑动并判断是否触发左限位开关I ;若滑块3已经在左极限位置则直接触发左限位开关I ;当PLC判断左限位开关I已触发则控制取样电机14停止转动；PLC继续判断测量时间是否结束，若测量时间已经结束则取样结束；若取样时间没有结束，则PLC继续控制取样电机14反转使滑块3通过摆杆6带动取样漏斗7向右侧滑动并判断是否触发右限位开关2，当PLC判断右限位开关2已触发时则控制取样电机14停止转动；PLC继续判断测量时间是否结束，若测量时间已经结束则取样结束；若取样时间没有结束，则PLC继续控制取样电机14正转使滑块3向左滑动并重复前述判断及步骤，直到测量时间结束为止。
全文摘要
本发明涉及一种工业在流X荧光多元素分析仪器在标定过程中的自动取样装置及方法。通过PLC控制取样漏斗横向划过流槽中溢流的矿浆达到取样的目的。当取样开始时，PLC通过变频器控制取样电机正转或反转使滑块通过摆杆带动取样漏斗在左极限位置及右极限位置之间向左或向右滑动，直到测量时间结束无需继续取样为止。取样结束后，滑块处于左极限位置或右极限位置，取样漏斗停在左橡胶挡板或右橡胶挡板的下方。该装置和方法无须人工取样，而且取样量稳定，代表性好，取样时间与仪器的测量时间有极好的对应性。
文档编号G01N1/20GK103163169SQ20121045517
公开日2013年6月19日 申请日期2012年11月14日 优先权日2012年11月14日
发明者张伟, 李剑锋, 佟超, 龚亚林, 尹兆余, 陈树军, 于海明, 周洪军, 赵龙, 魏晓云, 刘永超, 张建, 毕然, 刘业绍 申请人:丹东东方测控技术有限公司