工业分析采样设备及采样方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及工业分析技术领域，具体而言涉及工业分析采样设备及采样方法。
【背景技术】
[0002]工业分析是分析化学在工业生产中的应用，有指导和促进生产的作用。各工业生产单位一般都设置有质检中心或中央化验室，尤其是石油化工、煤化工、制药以及水处理等行业，涉及到的工业分析项目都很多。且根据生产需要，每个分析项目的分析频率不同。在装置开车初期或装置运行不稳定的时候，有些分析项目的分析频率会非常高。
[0003]进行工业分析的前提是对待分析物质进行采样。目前的工业分析采样设备一般包括通过导管依次连接的采样器、控制阀、样品容器等。
[0004]图1示出了现有的一种工业分析采样设备的具体结构，包括安装于采样器出口的采样阀I (采样器未示出)、与采样阀I通过导管连接并连通的控制阀2以及与控制阀2通过导管连接并连通的样品容器3。
[0005]采样过程如下:
[0006]步骤1:将预先组装好的采样器和控制阀2安装在待采样工艺主管道或设备上。
[0007]步骤2:打开采样阀I并保持常开。打开控制阀2，使待采样流体排出，完成对采样阀I与控制阀2之间的导管的清洗。
[0008]步骤3:关闭控制阀2。
[0009]步骤4:将样品容器3与控制阀2通过导管连接并连通。
[0010]步骤5:打开控制阀2，向样品容器3中填充待采样流体。
[0011]步骤6:关闭控制阀2，取下样品容器3，排出样品容器3中填充的待采样流体以对样品容器3进行冲洗。
[0012]步骤7:重复步骤4至步骤6，直至将样品容器3冲洗干净。
[0013]步骤8:重复步骤4和步骤5，向样品容器3中最终填充待采样流体。
[0014]步骤9:关闭控制阀2，取下并封闭样品容器3，送化验室分析化验。
[0015]这种分析采样/取样操作存在以下问题
[0016]1.步骤2冲洗导管和步骤4、5、6、7冲洗样品容器操作，冲洗出来的采样/取样介质就地排放，排放物如果可燃、有毒有害，会污染环境，还存在发生火灾爆炸事故的隐患，更主要的是容易造成采样/取样人员吸入发生急性或慢性中毒。
[0017]2.采样/取样操作流程复杂，有人为因素造成冲洗不合格的潜在可能，造成分析结果偏差或错误。
[0018]3.高温高压工况条件下，上述问题发生的几率增大。
[0019]4.采样/取样流程复杂，工作效率低。
[0020]5.采样设备不能在初期就完全组装完毕，只能先冲洗完采样阀I与控制阀2之间的导管后再组装样品容器3。造成这种情况的原因在于控制阀2为只具有单一进口和出口的单阀，一旦完全组装完毕，没有多余的出口供冲洗连接管路的流体排出。
[0021]因此，希望提供一种可以至少解决上述问题中的一个的采样设备。
【发明内容】
[0022]本发明旨在提供一种工业分析采样设备及采样方法，可以在初期将采样设备组装完毕，并不影响对采样阀与控制阀之间的导管的冲洗排放。
[0023]根据本发明的技术方案，工业分析采样设备包括采样阀、控制阀以及样品容器，采样阀具有流体进口和流体出口，样品容器具有开口，控制阀为三阀组，三阀组包括:一体结构的阀体，具有分别用于采样、第一冲洗排放和第二冲洗排放的三个流道以及与三个流道一一对应连通的三个安装孔，每个安装孔将相连通的流道分为中心轴线在同一平面内的第一通道段和第二通道段，三个流道均具有位于第一通道段的入口端和位于第二通道段的出口端，用于采样的流道的入口端与采样阀的流体出口连通，用于采样的流道的出口端与样品容器的开口连通，用于第一冲洗排放的流道的入口端和用于第二冲洗排放的流道的入口端均用于接收冲洗工业分析采样设备后的流体；以及三个O型球阀组件，一一对应地安装在三个安装孔中并沿所在的安装孔的轴线方向可拆卸地设置，三个O型球阀组件分别用于控制三个流道的第一通道段和第二通道段之间的通断。
[0024]采样设备的控制阀采用了三阀组，其内部具有三个流道分别用来采样、第一冲洗排放和第二冲洗排放。整个设备可以在初期就组装完毕，不会对导管的冲洗排放造成影响。且O型球阀组件沿垂直于流道的安装孔的轴线方向组装，使集成了三个O型球阀组件的三阀组得以简单容易地实现。
[0025]优选地，三个O型球阀组件均包括:内阀座和外阀座，沿所在的安装孔的轴线方向安装在安装孔中，内阀座与外阀座之间形成容纳空腔以及位于容纳空腔的相对两侧并分别与所在的流道的第一通道段和第二通道段同轴连通的第四通道段和第五通道段，外阀座具有沿安装孔的轴线方向延伸并与容纳空腔连通的穿孔；0型球芯，绕其自身中心轴线可转动地抵接在容纳空腔中并具有第三通道段，O型球芯具有转动至第三通道段与第四通道段和第五通道段同轴以使所在的流道的第一通道段和第二通道段连通的状态，以及转动至第三通道段与第四通道段和第五通道段错开使所在的流道的第一通道段和第二通道段断开连通的状态；阀杆，与O型球芯相对固定并沿穿孔的轴线方向伸出至阀体的外部；间隙补偿机构，用于沿所在的安装孔的轴线方向给予内阀座、外阀座以及O型球芯一个预紧力；以及阀杆密封组件，沿安装孔的轴线方向可拆卸地套设在阀杆外。
[0026]O型球阀组件的各个构件均沿安装孔的轴线方向层叠组装，间隙补偿机构可以确保内阀座、外阀座和O型球芯之间的紧密接触，防止O型球阀组件泄露。主要是确保内阀座与外阀座之间的结合缝处、内阀座和外阀座与O型球芯之间、阀杆与外阀座穿孔之间的紧密贴合,不产生泄露。
[0027]优选地，安装孔具有延伸至阀体表面的第一端，第一端具有内螺纹段，间隙补偿机构包括阀盖，阀盖安装在安装孔中且套设在阀杆外，阀盖的一端具有与安装孔的内螺纹段相配合的外螺纹段，当阀盖在安装孔中拧紧时提供预紧力。这样，旋拧阀盖就可以压紧内阀座、外阀座和O型球芯，简单方便。且通过调整阀盖可以调整预紧力，并调整内阀座、外阀座和O型球芯之间的间隙。
[0028]优选地，内阀座和外阀座中的至少一个由工程塑料制成，以便O型球芯与内阀座、外阀座之间产生间隙时在预紧力的作用下保持内阀座与外阀座之间的贴合。这样可以防止内阀座、外阀座和O型球芯之间产生缝隙。
[0029]优选地，内阀座与外阀座之间具有间隙，间隙补偿机构包括以密封的方式被压紧在间隙中的弹性材料，使得O型球芯与内阀座、外阀座之间产生间隙时，内阀座和外阀座之间可以沿安装孔的轴线方向相对移动。这样可以防止内阀座和外阀座之间产生缝隙导致结合缝不紧而产生泄露。
[0030]优选地，内阀座和外阀座之间的接触面中的至少一个具有弹性体，弹性体的硬度低于弹性体所在的阀座的其余部分的硬度。这样可以防止内阀座和外阀座之间、内阀座、夕卜阀座和O型球芯之间产生缝隙。
[0031]优选地，阀杆与O型球芯为一体结构或材料配合连接。这样可以防止阀杆与O型球芯产生相对移动。
[0032]优选地，工业分析采样设备还包括具有流体进口和流体出口的排放管路，排放管路的流体进口与用于第二冲洗排放的流道的出口端连接并连通。这样可以使采样设备适用于有毒有害物质的采样。
[0033]优选地，用于采样的流道与用于第二冲洗排放的流道在阀体内部间隔设置并限定出相反的流体流向，用于第一冲洗排放的流道连通在用于采样的流道与用于第二冲洗排放的流道之间，且用于第一冲洗排放的流道的入口端位于用于采样的流道上的O型球阀组件的上游侧，用于第一冲洗排放的流道的出口端位于用于第二冲洗排放的流道上的O型球阀组件的下游侧。这样使得两个用于冲洗排放的流道与用于采样的流道之间互不干涉。
[0034]优选地，样品容器还具有单独的流体出口，用于第二冲洗排放的流道的入口端与样品容器的流体出口连通。这样可以进一步简化采样过程。
[0035]根据本发明的技术方案，工业分析采样方法采用前述的工业分析采样设备，包括以下步骤:将控制阀的用于采样的流道的出口端与样品容器的开口连通；打开采样阀；打开控制阀中用于第一冲洗排放的流道上的O型球阀组件，冲洗采样设备的导管；打开控制阀中用于采样的流道上的O型球阀组件，冲洗样品容器；打开控制阀中用于采样的流道上的O型球阀组件，向样品容器中充入待分析流体；关闭控制阀中用于采样的流道上的O型球阀组件、用于第一冲洗排放的流道上的O型球阀组件；以及取下样品容器。
[0036]采用这种采样方法，采样设备可以在初期组装完毕，不会对导管的冲洗排放产生影响。
[0037]根据本发明的技术方案，工业分析采样方法采用前述的工业分析采样设备，包括以下步骤:将控制阀的用于采样的流道的出口端与样品容器的开口连通；将样品容器的流体出口与控制阀的用于第二冲洗排放的流道的入口端连通；打开采样阀；打开控制阀中用于采样的流道以及用于第二冲洗排放的流道上的O型球阀组件，打开样品容器的开口以及流体出口，冲洗采样设备；关闭控制阀中用于第二冲洗排放的流道上的O型球阀组件以及样品容器的流体出口，向样品容器中充入待分析流体；关闭控制阀中用于采样的流道上的O型球阀组件以及样品容器的开口 ；以及取下样品容器。
[0038]采用这种采样方法，采样设备可以在初期组装完毕，不会对