一种发电厂水汽系统智能取样系统及方法

技术领域

本发明属于发电厂水汽系统水汽品质分析取样技术领域，涉及一种发电厂水汽系统智能取样系统及方法。

背景技术

水汽品质的准确监测是保证发电机组安全经济运行的必要手段之一。在机组运行中，采用在线化学仪表和取样手工分析两种方式对水汽品质进行监督。取样手工分析是电厂人员的日常工作，现场人员会定期到汽水取样架就地处进行人工取样，然后带回实验室化验分析。

现场手工取样操作麻烦，工作量大，耗时长，局限性大，取样过程中水样难免会与空气接触，空气中含有二氧化碳，溶解会使pH值、电导率等指标出现偏差，且与空气暴露的时间越长，影响越大。最终使实验室分析结果和真实值出现一定的误差，影响电厂人员的准确判断，对化学监督和控制造成不利影响。

智慧化、信息化是未来电力行业的重要发展方向，而目前的水汽系统取样方式延续至今，存在很大的局限性，而目前还没有适合现场使用、准确性和可靠性高、无需人工干预的水汽系统智能取样系统及方法，该问题亟待解决。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种发电厂水汽系统智能取样系统及方法，该系统及方法能够在保证取样准确性的同时，消除人工取样的弊端，显著降低工作量。

为达到上述目的，本发明公开了一种发电厂水汽系统智能取样系统，包括电磁阀组、柔性进样管、取样/冲洗管、旋转夹爪、取样旋转托盘、第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置、控制系统、冲洗水管道及若干水样管道；

各水样管道及冲洗水管道分别与电磁阀组上的各进水口相连通，电磁阀组的出口与柔性进样管的入口相连通，柔性进样管的出口与取样/冲洗管的入口相连通，旋转夹爪及取样/冲洗管的出口均位于取样旋转托盘的正上方，取样旋转托盘上设置有若干取样瓶，通过第一驱动装置带动取样/冲洗管上下移动，通过第二驱动装置带动取样旋转托盘旋转，通过第三驱动装置带动旋转夹爪上下移动，控制系统与第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置、旋转夹爪及电磁阀组相连接。

所述第一驱动装置包括取样/冲洗支架、第一电机及第一滚珠丝杆；

取样/冲洗管通过固定件固定于取样/冲洗支架上，第一电机的输出轴与第一滚珠丝杆的端部相连接，第一滚珠丝杆穿过取样/冲洗支架，且与第一滚珠丝杆螺纹连接，第一电机与控制系统相连接。

所述第二驱动装置包括第二电机及取样盘传动轴，第二电机的输出轴经取样盘传动轴与取样旋转托盘相连接，第二电机与控制系统相连接。

所述第三驱动装置包括第三电机、瓶盖操作支架及第二滚珠丝杆；

第三电机的输出轴与瓶盖操作支架的一端相连接，第二滚珠丝杆的下端插入于所述瓶盖操作支架的另一端，且与所述瓶盖操作支架之间螺纹连接，第二滚珠丝杆的上端与所述旋转夹爪相连接，第三电机与控制系统相连接。

各水样管道及冲洗水管道均设置有进水阀。

取样瓶位于取样旋转托盘的取样槽上，取样槽的侧壁上设有溢流孔，取样旋转托盘的下方设置有溢流水槽，溢流孔位于溢流水槽的上方。

取样槽的中部设置有为方形凹槽，方形凹槽的底部中心处设置有排水孔，排水孔与溢流水槽相连通，取样瓶插入于所述方形凹槽内。

所述取样旋转托盘上设置有冲洗槽。

本发明所述的发电厂水汽系统智能取样方法，包括以下步骤：

1)将电磁阀组的进水切换至冲洗水，通过冲洗水对电磁阀组及取样/冲洗管进行冲洗；

2)通过第二驱动装置带动取样旋转托盘旋转，使得待取样瓶移动到瓶盖操作工位上，此时旋转夹爪位于待取样瓶的上方，再通过第三驱动装置使旋转夹爪下降至待取样瓶的瓶口位置处，然后控制旋转夹爪夹紧瓶盖后逆时针旋转拧下瓶盖，随后通过第三驱动装置使得旋转夹爪上升取出瓶盖；

3)通过第二驱动装置带动取样旋转托盘旋转，使得待取样瓶在取样/冲洗工位上，此时取样/冲洗管的出口位于待取样瓶瓶口的正上方，再通过第一驱动装置带动取样/冲洗管下降，使取样/冲洗管下降至待取样瓶内，再将电磁阀组的进水切换至待取水样，将待取水样充入取样瓶中，然后关闭电磁阀组，再通过第一驱动装置带动取样/冲洗管上升；

4)通过第二驱动装置带动取样旋转托盘旋转，使得取样瓶旋转至瓶盖操作工位上，再通过第三驱动装置带动旋转夹爪下降至瓶口位置，将瓶盖放在瓶口上后顺时针旋转拧紧，然后松开瓶盖后，通过第三驱动装置带动旋转夹爪上升至初始状态，取样瓶的取样过程完成。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的发电厂水汽系统智能取样系统及方法在具体操作时，利用电磁阀组、第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置及旋转夹爪的配合控制，减少水样与空气接触的时间，在确保取样准确性的同时，完成水汽系统水样的全自动智能取样，大幅减少电厂人员的工作量，提高工作效率，为智慧电站建设水汽系统智能取样系统提供了一种新方法和新思路。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为取样旋转托盘8的平面图。

其中，1为进水阀、2为电磁阀组、3为柔性进样管、4为取样/冲洗管、5为取样/冲洗支架、6为固定件、7为第一滚珠丝杆、8为取样旋转托盘、9为取样瓶、10为取样槽、11为取样/冲洗工位、12为取样盘传动轴、13为溢流水槽、14为瓶盖操作支架、15为第二滚珠丝杆、16为旋转夹爪、17为瓶盖操作工位、18为第一电机、19为第二电机、20为第三电机、21为方形凹槽、22为排水孔、23为溢流孔、24为冲洗槽、25为控制系统。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

参考图1、图2，本发明所述的发电厂水汽系统智能取样系统包括进水阀1、电磁阀组2、柔性进样管3、取样/冲洗管4、取样/冲洗支架5、固定件6、第一滚珠丝杆7、取样旋转托盘8、取样瓶9、取样槽10、取样/冲洗工位11、取样盘传动轴12、溢流水槽13、瓶盖操作支架14、第二滚珠丝杆15、旋转夹爪16、瓶盖操作工位17、第一电机18、第二电机19、第三电机20、方形凹槽21、排水孔22、溢流孔23、冲洗槽24及控制系统25；

各水样管道及冲洗水管道分别与电磁阀组2上的各进水口相连通，各水样管道及冲洗水管道均设置有进水阀1，电磁阀组2的出口与柔性进样管3的入口相连通，柔性进样管3的出口与取样/冲洗管4的入口相连通，取样/冲洗管4的出口正对下方取样瓶9的瓶口中心，取样/冲洗管4通过固定件6固定于取样/冲洗支架5上，第一电机18的输出轴与第一滚珠丝杆7的端部相连接，第一滚珠丝杆7穿过取样/冲洗支架5，且与第一滚珠丝杆7螺纹连接，第一电机18通过第一滚珠丝杆7实现取样/冲洗管4的上下位置移动，取样/冲洗管4的下端能够插入至取样瓶9中下部，取样/冲洗管4的上端高于取样瓶9顶部瓶口4-8cm。旋转夹爪16固定于瓶盖操作支架14上，旋转夹爪16的底部正对着取样瓶9的瓶口中心处。

第三电机20的输出轴与瓶盖操作支架14的一端相连接，第二滚珠丝杆15的下端插入于所述瓶盖操作支架14的另一端，且与所述瓶盖操作支架14之间螺纹连接，第二滚珠丝杆15的上端与所述旋转夹爪16相连接，通过第三电机20带动瓶盖操作支架14转动，以调节第二滚珠丝杆15插入到瓶盖操作支架14内的深度，继而调节第二滚珠丝杆15上端的高度，从而调节旋转夹爪16的上下位置，旋转夹爪16实现瓶盖夹持和旋转。

取样瓶9位于取样旋转托盘8的取样槽10上，第二电机19的输出轴经取样盘传动轴12与取样旋转托盘8相连接。取样槽10为圆形凹槽，取样槽10的深度低于取样旋转托盘8上表面2～4cm，取样槽10的侧壁上设有溢流孔23，取样过程中产生的溢流水通过溢流孔23至取样旋转托盘8下方的溢流水槽13内，再排放至地沟。取样槽10的中部设置有为方形凹槽21，方形凹槽21的深度为取样瓶9高度的1/3～1/2，方形凹槽21的底部中心处设置有排水孔22，排水孔22与溢流水槽13相连通。

本实施例中，所述取样瓶9为方形瓶，能够放入所述方形凹槽21内，防止旋转夹爪16工作时瓶身出现不必要的转动。

本实施例中，所述取样旋转托盘8上设置有冲洗槽24。

本实施例中，所述控制系统25与电磁阀组2、第一电机18、第二电机19、第三电机20及旋转夹爪16的控制端相连接。

本实施例中，在正常情况下，进水阀1处于开启状态。

本实施例中，冲洗水为除盐水、高纯水等水质较好的水样。

本实施例中，电磁阀组2为(n+1)进1出型。

本实施例中，取样/冲洗管4为不锈钢、PP材质等硬质管。

本实施例中，取样/冲洗管4的下端正对的是取样/冲洗工位11，旋转夹爪16的底部正对瓶盖操作工位17。取样/冲洗管4及旋转夹爪16的初始状态均在其最高位置。

本实施例中，在工作时，控制系统25控制电磁阀组2实现不同水样的切换；通过控制第一电机18及第三电机20实现取样/冲洗管4及旋转夹爪16的上下位置移动；通过控制第二电机19使取样旋转托盘8旋转，使取样瓶9旋转至相应的工位上。

本实施例中，在工作时，控制系统25控制旋转夹爪16夹持和释放瓶盖，同时旋转夹爪16能够顺逆时针旋转，逆时针旋转时拧开瓶盖并夹紧取出，将瓶盖放瓶口上后，顺时针旋转拧紧瓶盖。

参考图1及图2，本发明所述的发电厂水汽系统智能取样系统的方法包括以下步骤：

取样程序启动时，通过第二电机19旋转取样盘传动轴12，使冲洗槽24在取样/冲洗工位11上，控制电磁阀组2进水切换至冲洗水，冲洗水经电磁阀组2、柔性进样管3、取样/冲洗管4、冲洗槽24上的排水孔22及溢流水槽13排至地沟，到达冲洗设定时间后，完成管路的冲洗过程，然后控制系统25控制电磁阀组2进水切换至待取水样，此时系统进入待取样状态；

将取样瓶9提前放置在取样槽10内，控制系统25通过控制第二电机19旋转取样盘传动轴12，使待取样瓶9移动到瓶盖操作工位17上，通过第三电机20带动第二滚珠丝杆15，使旋转夹爪16下降至瓶口位置，再控制旋转夹爪16夹紧瓶盖后逆时针旋转拧下瓶盖，然后通过第三电机20使旋转夹爪16上升取出瓶盖。

控制系统25控制第二电机19旋转取样盘传动轴12，使待取样瓶9在取样/冲洗工位11上，通过第一电机18带动第一滚珠丝杆7，使取样/冲洗管4下降至待取样瓶9内，再控制电磁阀组2进水切换至待取水样进行取样，将待取水样充入取样瓶9中，然后关闭电磁阀组2。

控制系统25控制第二电机19旋转取样盘传动轴12，使取样瓶9旋转至瓶盖操作工位17上，再通过第三电机20带动第二滚珠丝杆15，使旋转夹爪16下降至瓶口位置，将瓶盖放在瓶口上后顺时针旋转拧紧瓶盖，再控制第三电机20使旋转夹爪16上升至初始状态，取样瓶9的取样过程完成。

控制系统25控制第二电机19旋转取样盘传动轴12，依次完成n个水样的取样，待全部水样取完后，通过冲洗水冲洗管路，避免取样管路内的杂质残留影响下次取样的准确性。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。