Изобретение относится к горнодобывающей, обогатительно-металлургической и химической областям промышленности и используется как средство проведения анализов в автоматическом режиме полного цикла от отбора пробы до производства измерения аналитическими приборами и возврата измеренных проб и смывов в технологию.

Аналогом является техническое решение по патенту RU №2173452 от 25.12.2000, МКИ G01N 1/10, G01N 35/08.

Система аналитического контроля жидких проб содержит последовательно соединенные комплекс средств пробоотбора, транспортную магистраль, воздухоотделительную емкость, насос, клапан сброса и проточную кювету спектрометра, причем она снабжена нижним и верхним устройствами коммутации, причем верхнее устройство коммутации снабжено измерительной емкостью, емкостью усреднения пробы и установленный на входе в устройство управляемой распределительной трубкой, расположенной над измерительной емкостью и емкостью усреднения пробы, а воздухоотделительная емкость соединена с первым входом насоса, его выход соединен с управляемой распределительной трубкой и выход измерительной емкости соединен через проточную кювету спектрометра со входом нижнего устройства коммутации, выход которого соединен с третьим входом насоса, при этом проточная кювета спектрометра расположена по высоте между верхним и нижним устройствами коммутации. Нижнее устройство коммутации содержит набор емкостей, установленную над ними распределительную трубку и многопозиционный исполнительный механизм, на штоке которого закреплен двухпозиционный исполнительный механизм для перемещения распределительной трубки. Клапан сброса установлен в корпусе насоса.

Достоинством этого решения является наличие конструктивных устройств для подготовки жидких проб суспензий к измерениям за счет создания непрерывного интенсивного перемешивания в замкнутых циркуляционных контурах как во время подготовки, так и непосредственного измерения. Кроме того, предоставляется возможность проведения измерения проб различных по составу продуктов одним прибором.

Недостатком является отсутствие универсальности в использовании предложенного варианта системы для решения аналогичных задач контроля растворов технологических проб гидрометаллургического производства. Слабым местом системы является использование насоса для создания циркуляционного движения большого объема суспензий и в связи с этим интенсивный абразивный износ его рабочих органов, а также не решена задача организованного возврата проанализированных проб в технологический процесс.

Близким аналогом является техническое решение по патенту RU №2331055 от 2006.02.20, G01N 1/10. Система автоматического отбора, доставки и подготовки проб фильтратов по патенту RU №2331055 содержит фильтр, установленный в герметичной пробоотборной емкости, соединенной через пробоприемную трубку и прямой клапан, выполненный в виде неуправляемого, например, шарового или лепесткового клапана, с накопительной емкостью, снабженной первым датчиком уровня, управляемый источник вакуум-давления, содержащий включенный в магистраль сжатого воздуха первый электромагнитный клапан, прямой канал эжектора и второй электромагнитный клапан, обратный клапан, транспортные трубки, пробоприемную емкость, устройство управления, герметичную пробоотборную емкость, анализатор, причем введена приемоотправительная станция, выполненная в виде герметичной емкости, снабженной в нижней ее части управляемым двухходовым диафрагменным клапаном, а в верхней - поплавковым запорным клапаном и расположенным, например, в цилиндрической ее части штуцером подачи в нее воды, используемой для промывки линии доставки пробы, введен блок фильтрации между пробоотборником и приемоотправительной станцией, состоящий из герметичной переливной емкости с расположенным в ней фильтроэлементом, управляемого диафрагменного донного клапана, переливного штуцера, диафрагменного сбросного клапана и емкости накопления фильтрата для последующей регенерации фильтроэлемента, фильтроэлемент герметично соединен с емкостью накопления объема фильтрата для последующей регенерации фильтроэлемента, к нижней части переливной емкости присоединен управляемый диафрагменный донный клапан, а верхняя часть выполнена с переливным штуцером, соединенным с диафрагменным сбросным клапаном. Для повышения степени очистки пробы фильтрата в емкость накопления фильтрата, используемого для регенерации основного фильтроэлемента, введен фильтроэлемент второй стадии фильтрации. Блок управления, индикации и передачи информации снабжен программируемым логическим контроллером и программой для обработки цифрового сигнала, визуализации результатов измерения.

Достоинством системы является наличие устройств, используемых для выполнения автоматического отбора, подготовки и доставки жидких проб фильтратов, повышения степени очистки пробы и длительности использования фильтроэлемента за счет его регенерации в каждом цикле.

Недостатком является наличие комплекса устройств только для первичного отбора и доставки проб к месту проведения анализа, что не решает задачи полного цикла аналитического контроля в автоматическом режиме от отбора пробы до измерения аналитическими приборами и возврата проанализированной пробы в технологический процесс.

Техническим результатом разработки системы является выполнение полного цикла аналитического контроля в автоматическом режиме от отбора проб одного или более различных продуктов до подготовки и подачи ее на измерения одним или несколькими аналитическими различными приборами, создание необходимых условий измерения для каждого прибора, промывки, возврата проанализированной пробы и смывов в технологический процесс, а также расширение возможностей предварительного отбора и подготовки проб различных технологических продуктов, требующих либо фильтрации, либо седиментации. Система может функционировать в автоматическом режиме только при соблюдении требований управления ею.

Поставленная цель достигается следующим образом.

Автоматическая система аналитического контроля жидких проб содержит фильтр, установленный в герметичной пробоотборной емкости, соединенной через пробоприемную трубку и прямой клапан, выполненный в виде неуправляемого клапана, с накопительной емкостью, снабженной первым датчиком уровня, управляемый источник вакуум-давления, герметичную пробоотборную емкость, анализатор, приемоотправительную станцию в виде герметичной емкости, снабженной в нижней ее части управляемым двухходовым диафрагменным клапаном, а в верхней - поплавковым запорным клапаном и расположенным в цилиндрической ее части штуцером подачи в нее воды, используемой для промывки линии доставки пробы;

блок фильтрации, расположенный между пробоотборником и приемоотправительной станцией, состоящий из герметичной переливной емкости с расположенным в ней фильтроэлементом, соединенной в нижней ее части с управляемым диафрагменным донным клапаном, а в верхней части - посредством переливного штуцера с диафрагменным сбросным клапаном, и емкости накопления фильтрата, в которую введен фильтроэлемент, герметично соединенный с указанной емкостью;

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

при этом дополнительно:

- введено устройство приема отобранных проб различных технологических продуктов, требующих предварительной фильтрации и/или седиментации, доставленных к месту проведения анализа, деаэрации, эвакуации вредных газов, сопутствующих пробам, и приема порции промывочной воды, выполненное в виде воздухоотделителя, снабженного в нижней его части управляемым диафрагменным сбросным клапаном подачи пробы по разрешающему сигналу на измерение и электрическим датчиком контроля полноты объема доставленной пробы и ограничения объема воды при промывке;

- введено устройство вакуумной подачи проб на измерительный прибор, обеспечивающее также режим измерения, сбора и возврата проанализированной пробы и промывочной воды в технологический процесс, которое состоит из последовательно соединенных коммутационного устройства приема поочередно подаваемых технологических проб или промывочной воды, проточной измерительной ячейки и подключенной к системе обеспечения режимов вакуум-давление приемоотправительной станции аналитического комплекса для создания условий стационарного режима измерения и возврата измеренной пробы и промывочной воды сжатым воздухом в технологический процесс,

при этом коммутационное устройство расположено ниже уровня проточной кюветы и выполнено в виде закрытой емкости, снабженной в верхней части крышкой со штуцерами для подвода различных проб, и электрического датчика наличия пробы в его донной части, а его нижняя крышка со штуцером через магистраль соединяется с входным штуцером проточной ячейки, закрытой сверху защитной пленкой и расположенной вместе с ячейкой для реперного образца на подвижной каретке с приводом, обеспечивающим точное позиционирование измерительной ячейки и реперного контрольного образца при измерении, причем проточная измерительная ячейка выполнена с нижними вводом-выводом жидких продуктов и расположена в верхней точке тракта подачи в нее проб, что исключает их попадание в прибор при нарушении целостности пленки,

а приемоотправительная станция аналитического комплекса расположена ниже уровня проточной измерительной ячейки и выполнена объемом, превышающим суммарно объемы подаваемой на измерение пробы и промывочной воды, и соединена одним из штуцеров управляемого двухходового диафрагменного клапана через обратный клапан с выходным штуцером проточной ячейки, а другим - с линией возврата;

- введено устройство автоматической подачи мерного объема воды для промывки измерительных трактов, выполненное в виде фильтра грубой очистки воды, соединенного с электроуправляемым клапаном автоматической подачи воды после каждого цикла измерения, и датчика уровня, размещенного в воздухоотделителе, по сигналу от которого отключается подача воды;

- введено устройство электрического управления для обеспечения управления устройствами первичного пробоотбора, подготовки и доставки проб к месту проведения анализа, получения сигналов от электрических датчиков, координации и взаимодействия в соответствии с циклограммой устройств, входящих в автоматическую систему аналитического контроля жидких проб, и передачи информации по сетям;

- введено устройство электропневматического управления первичным пробоотбором, содержащее электропневматические клапаны, эжектор, электронный датчик уровня жидкостей в приемоотправительной станции для передачи сигнала на программируемый логический контроллер, а устройство электропневматического управления подачей проб на измерение дополнительно содержит электронные датчики наличия жидкостей в устройствах;

- введено устройство электрического управления аналитическим комплексом, содержащее панель оператора с индикацией и визуализацией и обеспечивающее в соответствии с циклограммой управление пробоподачей на измерительные приборы, промывкой и возвратом продуктов в технологический процесс, а также приемом, обработкой результатов измерений и передачи информации к устройству электрического управления.

Дополнительно введены два или более пробоотборных комплекса, работающих в режиме поочередной доставки проб различных технологических продуктов, в соответствующие воздухоотделители, соединенные самотечными транспортными трактами с единым коммутационным устройством аналитического комплекса. Проточные ячейки измерительного прибора выполнены съемными, разъемными, закрытыми, из материалов, стойких к агрессивной среде проб, а реперный образец для контроля метрологического состояния измерительного прибора выполнен в виде металлической или прессованной из порошковых материалов таблетки или ячейки с жидким контрольным образцом. Проточная измерительная ячейка выполнена закрытой сверху защитной майларовой или иной пленкой. На всасывающей линии приемоотправительной станции аналитического комплекса установлен неуправляемый обратный клапан для защиты проточной ячейки измерительного устройства от несанкционированного попадания проанализированных проб и смывов при транспортировке их под давлением в линию возврата. Введены два или более измерительных различных или одинаковых приборов для измерения проб одного или различных технологических продуктов путем использования соответствующего количества дозирующих устройств разделения полученного объема пробы в требуемых соотношениях или для подачи на каждый измерительный прибор, или для формирования накопительных проб.

При наличии в технологическом продукте твердых взвешенных частиц, способных вступать в химическую реакцию и заражать последующую отбираемую пробу, устройства предварительной подготовки проб дополнительно снабжены устройством седиментации, состоящим из последовательно соединенных динамического сократителя и седиментационной колонны, причем пробоприемная воронка динамического сократителя соединена через нижний штуцер с нижней частью седиментационной колонны, а глубина погружения пробоотборной трубки должна обеспечивать отбор мерного объема осветленной части пробы, и снабжены устройством смыва осадка из седиментационной колонны в каждом цикле пробоотбора.

Введен динамический сократитель для повышения представительности при формировании накопительной пробы с заданной частотой разовых отсечек за период дискретности измерения.

Введено устройство подачи дозированного объема проб на измерительный прибор с открытой измерительной ячейкой, обеспечения режима измерения, сбора и возврата проанализированной пробы и промывочной воды в технологический процесс. Устройство выполнено в виде закрытой емкости с камерой сбора мерного объема пробы, снабженной в верхней части крышкой со штуцером подвода пробы, в средней части штуцером для перелива объема поступившей пробы, в нижней - крышкой с управляемым сбросным диафрагменным клапаном, расположенным на уровне обеспечения самотечного протекания пробы в открытую измерительную емкость через отверстие в донной ее части, снабженной тройником подвода мерного объема пробы и управляемым сбросным диафрагменным клапаном.

Формула изобретения

1. Автоматическая система аналитического контроля жидких проб, содержащая фильтр, установленный в герметичной пробоотборной емкости, соединенной через пробоприемную трубку и прямой клапан, выполненный в виде неуправляемого клапана, с накопительной емкостью, снабженной первым датчиком уровня, управляемый источник вакуум-давления, герметичную пробоотборную емкость, анализатор, приемоотправительную станцию в виде герметичной емкости, снабженной в нижней ее части управляемым двухходовым диафрагменным клапаном, а в верхней - поплавковым запорным клапаном, и расположенным в цилиндрической ее части штуцером подачи в нее воды, используемой для промывки линии доставки пробы;
блок фильтрации, расположенный между пробоотборником и приемоотправительной станцией, состоящий из герметичной переливной емкости с расположенным в ней фильтроэлементом, соединенной в нижней ее части с управляемым диафрагменным донным клапаном, а в верхней части посредством переливного штуцера - с диафрагменным сбросным клапаном, и емкости накопления фильтрата, в которую введен фильтроэлемент, герметично соединенный с указанной емкостью;
блок управления, индикации и передачи информации, включающий устройства электропневматического и электрического управления, снабженные программируемым логическим контроллером и программой для обработки цифрового сигнала,
отличающаяся тем, что
введено устройство приема отобранных проб различных технологических продуктов, требующих предварительной фильтрации или седиментации, доставленных к месту проведения анализа, деаэрации, эвакуации вредных газов, сопутствующих пробам, и приема порции промывочной воды, выполненное в виде воздухоотделителя, снабженного в нижней его части управляемым диафрагменным сбросным клапаном подачи пробы по разрешающему сигналу на измерение и электрическим датчиком контроля полноты объема доставленной пробы и ограничения объема воды при промывке;
введено устройство вакуумной подачи проб на измерительный прибор, обеспечивающее также режим измерения, сбора и возврата проанализированной пробы и промывочной воды в технологический процесс, которое состоит из последовательно соединенных коммутационного устройства приема поочередно подаваемых технологических проб или промывочной воды, проточной измерительной ячейки и подключенной к системе обеспечения режимов вакуум-давление приемоотправительной станции аналитического комплекса для создания условий стационарного режима измерения и возврата измеренной пробы и промывочной воды сжатым воздухом в технологический процесс,
при этом коммутационное устройство расположено ниже уровня проточной кюветы и выполнено в виде закрытой емкости, снабженной в верхней части крышкой со штуцерами для подвода различных проб, и электрическим датчиком наличия пробы в его донной части, а его нижняя крышка со штуцером через магистраль соединяется с входным штуцером проточной ячейки, закрытой сверху защитной пленкой и расположенной вместе с ячейкой для реперного образца на подвижной каретке с приводом, обеспечивающим точное позиционирование измерительной ячейки и реперного контрольного образца при измерении, причем проточная измерительная ячейка выполнена с нижними вводом-выводом жидких продуктов и расположена в верхней точке тракта подачи в нее проб, исключающее их попадание в прибор при нарушении целостности пленки,
при этом приемоотправительная станция аналитического комплекса расположена ниже уровня проточной измерительной ячейки и выполнена объемом, превышающим суммарно объемы подаваемой на измерение пробы и промывочной воды, и соединена одним из штуцеров управляемого двухходового диафрагменного клапана через обратный клапан с выходным штуцером проточной ячейки, а другим - с линией возврата;
введено устройство автоматической подачи мерного объема воды для промывки измерительных трактов, выполненное в виде фильтра грубой очистки воды, соединенного с электроуправляемым клапаном автоматической подачи воды после каждого цикла измерения, и датчика уровня воды, размещенного в воздухоотделителе, по сигналу от которого отключается подача воды;
введено устройство электрического управления для обеспечения управления устройствами первичного пробоотбора, подготовки и доставки проб к месту проведения анализа, получения сигналов от электрических датчиков, координации и взаимодействия в соответствии с циклограммой устройств, входящих в автоматическую систему аналитического контроля жидких проб, и передачи информации по сетям,
введено устройство электропневматического управления первичным пробоотбором, содержащее электропневматические клапаны, эжектор, электронный датчик уровня жидкостей в приемоотправительной станции для передачи сигнала на программируемый логический контроллер, а устройство электропневматического управления подачей проб на измерение дополнительно содержит электронные датчики наличия жидкостей в устройствах;
введено устройство электрического управления аналитическим комплексом, содержащее панель оператора с индикацией и визуализацией и обеспечивающее в соответствии с циклограммой управление пробоподачей на измерительные приборы, промывкой и возвратом продуктов в технологический процесс, а также приемом, обработкой результатов измерений и передачи информации к устройству электрического управления.

2. Автоматическая система по п.1, отличающаяся тем, что повышение эффективности использования измерительного прибора достигается введением дополнительно двух или более пробоотборных комплексов, работающих в режиме поочередной доставки проб различных технологических продуктов в соответствующие воздухоотделители, соединенные самотечными транспортными трактами с единым коммутационным устройством аналитического комплекса.

3. Автоматическая система по п.1, отличающаяся тем, что проточные ячейки измерительного прибора выполнены съемными, разъемными, закрытыми, из материалов, стойких к агрессивной среде проб, а реперный образец для контроля метрологического состояния измерительного прибора выполнен в виде металлической или прессованной из порошковых материалов таблетки или ячейки с жидким контрольным образцом.

4. Автоматическая система по п.3, отличающаяся тем, что проточная измерительная ячейка выполнена закрытой сверху защитной майларовой или иной пленкой.

5. Автоматическая система по п.1, отличающаяся тем, что на всасывающей линии установлен неуправляемый обратный клапан защиты проточной ячейки измерительного устройства от несанкционированного попадания проанализированных проб и смывов при транспортировке их в линию возврата.

6. Автоматическая система по п.1, отличающаяся тем, что расширение диапазона измеряемых элементов и их концентраций или формирование различных по назначению накопительных проб достигают введением двух или более измерительных различных или одинаковых приборов для измерения проб одного или различных технологических продуктов путем использования соответствующего количества дозирующих устройств разделения полученного объема пробы в требуемых соотношениях для подачи или на каждый измерительный прибор, или для формирования накопительных проб.

7. Автоматическая система по п.1, отличающаяся тем, что устройства предварительной подготовки проб снабжены устройством седиментации, состоящим из последовательно соединенных динамического сократителя и седиментационной колонны, причем пробоприемная воронка динамического сократителя соединена через нижний штуцер с нижней частью седиментационной колонны, а глубина погружения пробоотборной трубки должна обеспечивать отбор мерного объема осветленной части пробы, и снабжены устройством смыва осадка из седиментационной колонны в каждом цикле пробоотбора.

8. Автоматическая система по п.7, отличающаяся тем, что повышение представительности пробы достигается путем введения динамического сократителя для формирования накопительной пробы с заданной частотой разовых отсечек за период дискретности измерения.
9 Автоматическая система по п.1, отличающаяся тем, что обеспечение эксплуатационных требований измерительных приборов с открытой измерительной ячейкой достигают введением устройства подачи в нее дозированного объема проб, обеспечения режима измерения, возврата проанализированной пробы и промывочной воды в технологический процесс, устройство выполнено в виде закрытой емкости с камерой сбора мерного объема пробы, снабженной в верхней части крышкой со штуцером подвода пробы, в средней части штуцером для перелива объема поступившей пробы, в нижней - крышкой с управляемым сбросным диафрагменным клапаном, расположенным на уровне обеспечения самотечного протекания пробы в открытую измерительную емкость через отверстие в ее донной части, снабженной тройником подвода мерного объема пробы и управляемым сбросным диафрагменным клапаном.