专利名称：多单元巡检全自动凝点分析方法及仪器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测量液体凝点的方法和装置，尤其是一种多单元巡检全自 动凝点分析方法及仪器。
背景技术：
柴油凝点是评价柴油性能的最重要指标，是衡量柴油在低温下能否维持正 常流动顺利输送的能力。就像汽油是按照辛垸值来划分牌号一样，柴油是按照 凝点划分牌号，由此可见，柴油凝点对柴油品质的重要意义。柴油凝点的检测
执行中国国家标准GB/T 510《石油产品凝点测定法》，这个方法是我国在1953 年借鉴了原苏联的国家标准，目前这个检测方法仍在俄罗斯等东欧国家使用。 GB/T 510标准分析方法的要求及其主要步骤如下将试样装在规定的试管 中，并冷却到预期的温度时，将试管倾斜45度经过1分钟，观察液面是否移动。 当样品达到预期凝点温度时，倾斜样品试管，观察样品液面是否有移动的迹象，
如果液面有移动，则需要将样品重新加热到50土rc，然后用比上次试验温度低
4'C或者更低的温度重新进行测定，直到某试验温度能使液面位置停止移动为 止。当液面位置没有移动时，将样品重新加热到50士rc，然后用比上次试验温 度高4。C或者更高的温度重新进行测定，直到某试验温度能使液面位置有了移动 为止。找出凝点范围后，采用比移动的温度低2"C重新试验。如此重新试验直到 确定某试验温度能使试样的液面停留不动而提高2'C又能使液面移动时，就取液 面不动的温度，作为试样的凝点。试样的凝点必须进行重复测定。在95%置信水 平上，重复性不应超过2'C，再现性不应超过4'C。
一个样品的凝点测定至少需要5次从加热到50士rC然后冷却到预期凝点过 程。这个试验方法是典型的条件性试验方法，分析过程基本上是人工操作，并 通过人的视觉判定结果， 一个样品的凝点测定至少需要5次从加热到50土rC然后冷却到预期凝点的重复过程，分析步骤复杂、烦琐，分析周期长(1.5 2小 时)，分析结果重复性差(2°C)，并且存在由于人的视觉偏差导致分析结果误 差的可能。
发明内容
本发明针对现有技术的上述不足，提供一种具有相对独立又相互关联的多 样品单元，同时降温，巡回检测，分析时间短，精确性较高的多单元巡检全自 动凝点分析方法及仪器。
本发明的技术解决方案是
一种多单元巡检全自动凝点分析方法，其操作步骤如下
a、 将样品分成相对独立多个相同的检测单元，并处于具有相同的外部环境，
每隔rc将被控制的干燥空气吹到一个检测单元正在冷却的样品表面，使用光学
检测器检查该单元样品表面的移动情况；当液体样品清澈时，入射光束在底部 镜面上被反射，反射光束照射到测量室的黑色表面而被吸收，光学检测器只能 检测到微弱的光线强度；随着样品温度的降低，样品出现结晶物，结晶物所产 生的散射光将显著增强并将被光学检测器检测，分析仪将判定样品出现结晶物， 并降低制冷速度；当样品温度达到预先设定的温度时，当带压的气流吹到样品 表面时脉冲所形成的动力施加在样品的表面上，光学检测器检测气体脉冲前和 脉冲过程中样品表面的散射光强度，如果样品没有全部凝固，则样品表面将出 现扰动，光学检测器将会检测出较强的散射光信号，分析仪将判定样品没有完 全凝固；
b、 检测系统将检测下一个检测单元，当样品温度又降低1C时，气流又吹到 样品表面，光学检测器检测气体脉冲前和脉冲过程中样品表面的散射光强度；
c、 重复上面的工作过程，直到光学检测器检测气体脉冲前和脉冲过程中样 品表面的散射光强度没有发生明显的变化时，分析仪判定样品已经完全凝固， 此时，样品的温度即为凝点。一种多单元巡检全自动凝点分析仪，设有测量室6，测量室6内设有多个结 构相同、相对独立、中心部位底部连通的样品检测单元1和检测器2，样品检测 单元l按照完全中心轴对称排列，并向中心轴方向有3 7的倾斜角以便于排油， 每个检测单元l的底部可由光洁度很高的铬合金作为反射镜面，侧壁涂有耐油的 黑色涂料来吸收反射光线。每个检测单元的几何尺寸、结构、所处的环境完全 相同，使得处于每个检测单元的样品具有相同的外部环境，分析过程中每个单 元的样品的变化过程完全相同。在对其中一个单元进行检测过程中，不会对其 它单元的样品造成影响。样品检测单元1中心安装有样品温度传感器7，在样品 检测单元1的上方设置有检测器2，检测器2上有光源22、光学检测器23和气流扰 动器4。光源22发出的光束按照指定的角度直接照射到样品上，安装在样品正上 方的光学检测器23连续监测随着规定的温度变化样品所表现出的相态变化行 为，光学检测器23可以检测到来自于整个样品任何位置蜡结晶所形成的散射光， 但不能检测到入射光束和反射光束。光检测系统是避免手动分析方法中人工操 作、人工判定的核心。所述的气流扰动器4为冷却空气吹扫装置。通过气流喷射， 光学检测器检测样品表面的运动情况。使用气流扰动器、光学系统检测样品产 生的散射光信号，从而实现了对样品表面运动状态的判定。
所述的测量室6内还设置有温控装置，采用PELTIER系统。按照预先设定的 程序通过改变电流方向和大小对样品进行冷却和加热。
所述的冷却装置由温度传感器、内外部循环冷浴、电磁阀和风机等组成。 保证冷却气体能够按照规定的冷却速度对样品进行冷却。
本仪器还设有检测控制系统，用以检测和控制样品检测单元1及测量室6内 的温度，并控制扰动器4、检测器2。该系统可采用最先进的ATMEL公司AVR单片 机，通过计算机下达的指令实现对全过程的检测与控制，并将信息传送到计算 机。计算机和操作软件，实现全自动操作、故障诊断和提示功能，采用在应用 编程(IAP) 、 LIMS接口和远程诊断技术，实现数据直接传输、远程诊断、维护和升级功能。
综上所述，本方法及仪器完全取代了原有的人工化验分析过程，縮短了分
析时间，由原有的1.5 2小时縮短为20 30分钟，提高了分析精度，重复性由 原有的2"C提高到rC，再现性由原有的4'C提高到2"C，提高了工作效率，节省 了人力资源。
图1实施例1的工作原理框图。
图2实施例1的立体结构图。
图3实施例1的光检测器结构图。
图4实施例2的工作原理框图。
图5实施例2的立体结构图。
图6实施例2的光检测器结构图。
具体实施例方式
下面结合附图进一步说明本发明的
具体实施例方式
实施例l:
一种多单元巡检全自动凝点分析方法，其操作步骤如下
a、将样品分成相对独立多个相同的检测单元，并处于具有相同的外部环境，
每隔rc将被控制的干燥空气吹到一个检测单元正在冷却的样品表面，使用光学
检测器检查该单元样品表面的移动情况；当液体样品清澈时，入射光束在底部 镜面上被反射，反射光束照射到测量室的黑色表面而被吸收，光学检测器只能 检测到微弱的光线强度；随着样品温度的降低，样品出现结晶物，结晶物所产 生的散射光将显著增强并将被光学检测器检测，分析仪将判定样品出现结晶物， 并降低制冷速度；当样品温度达到预先设定的温度时，当带压的气流吹到样品 表面时脉冲所形成的动力施加在样品的表面上，光学检测器检测气体脉冲前和 脉冲过程中样品表面的散射光强度，如果样品没有全部凝固，则样品表面将出现扰动，光学检测器将会检测出较强的散射光信号，分析仪将判定样品没有完
全凝固；
b、 检测系统将移动到下一个检测单元，当样品温度又降低1C时，气流又吹 到样品表面，光学检测器检测气体脉冲前和脉冲过程中样品表面的散射光强度；
c、 重复上面的工作过程，直到光学检测器检测气体脉冲前和脉冲过程中样 品表面的散射光强度没有发生明显的变化时，分析仪判定样品已经完全凝固， 此时，样品的温度即为凝点。
如图1 3所示， 一种多单元巡检全自动凝点分析仪，采用巡检方式，设有测 量室6，测量室6内设有8个结构相同，按照完全中心轴对称排列，并向中心轴方 向有3 7度的倾斜角的扇形样品检测单元1。在中心轴处设有样品温度传感器7。 样品检测单元l底部为反射镜面，在其中一个样品检测单元l的上方设置有检测 器2。检测器2通过旋转电机3驱动绕中心轴旋转，并通过位置检测器20和24精确 定位在每个样品检测单元1的正上方。样品检测单元1的下方设有PELTIER温控系 统21。设有冷却空气吹扫式扰动器4，其喷气孔5与每个样品检测单元1对应设置。 测量室6通过由温度传感器8、内外部循环冷浴、电磁阀和风机10等组成的冷却 装置降温，风机10所产生的冷风由测量室6上的冷却气入口11进入，由冷却气出 口12排出。工作时，样品罐13内的柴油样品通过进样泵14经过样品入口15注入 到样品检测单元l内，多余的柴油通过溢流孔16流回至回收罐17，在溢流管路上 可以设置溢流传感器18及排油电磁阀19。
工作过程如下
1、进样置换过程
将50ml样品加入样品杯，将进样管插入样品杯，进样蠕动泵开始工作，样 品流入测量室内各个检测单元(在测量杯中心部位连通，总装油容积10ml)， 当溢流检测器(自加热型温度传感器)检测到样品从溢流孔流出后，进样泵停 止工作，等待10秒钟，测量杯下的排样电磁阔打开，当溢流检测器检测到无样品时，排样电磁阀关闭，进样电磁阀打开，重复上述步骤一次，当第三次进样
时，当溢流检测器检测到无样品排出时，进样泵停止工作，测量杯底部PELTIER 元件开始加热，在样品温度传感器检测到测量杯内的样品温度为50士 1 °C ， PELTIER停止加热。
2、 样品冷却过程
风机启动，将经过分子筛、硅胶干燥器和活性炭的循环空气通过内部冷浴 后进入测量室，冷却系统的温度通过预设样品的凝点自动设定。同时测量杯下 部PELTIER元件通过电流反向开始制冷，温度控制也是按照预设样品的凝点自动 调整。位于初始位置的检测系统开始工作，光源开始发光，光电检测器开始检 测散射光强度，当散射光强度明显增加时，说明样品中出现结晶物。
3、 检测过程
当出现结晶物后，按照预定程序放慢循环冷气和PELTIER单元的制冷速度， 当样品温度低于结晶物出现时的温度5'C时(可调整)，气流喷射电磁阀25打开 0.5秒，风机将冷却后的循环空气吹到第一单元的样品表面，当样品没有完全凝 固时，样品表面将出现波动，散射光的强度大幅度增加，检测器系统将移动到 下一个单元，位置的确定是通过检测器系统和每个检测单元上光电传感器20和 24完成。当样品温度又降低rC时，气流喷射电磁阀25再次打开，检测器系统重 复上面的工作，直到散射光强度没有出现明显的变化时，说明样品可能完全凝 固，为确保分析结果的可靠，检测器系统仍重复进行下两个单元的检测，如果 都出现散射光强度没有出现明显变化的情况时，那么第一次出现散射光强度没 有出现明显的变化时的样品温度即为样品的凝点。
4、 样品排放和清洗过程
当检测到样品凝点后，循环冷气风机停止工作，PELTIER单元通过电流反向 开始加热，当样品温度高于凝点20。C时，PELTIER停止工作，排油电磁阀打开， 开始排油，当溢流检测器检测到无样品排出时，排油电磁阀关闭。如果下一个样品的凝点与上一个样品的凝点比较接近(小于5°0 ，正常情 况下，可以通过样品进样过程中的三次置换完全消除上一个样品的残余影响。
如果下一个样品的凝点与上一个样品的凝点相差较大(超过5"C)，或者每 天完成最后一个样品分析后，可以执行清洗程序。
清洗过程与样品进样过程相似，只是用无水乙醇代替样品，最后再将测量 杯内的乙醇完全排出后，启动循环风机，同时将PELTIER单元加热到50。C2分钟 后停止。清洗过程中进样蠕动泵一直工作，以确保进样管线中到乙醇完全排净。
实施例2:
一种多单元巡检全自动凝点分析方法，其操作步骤如下
a、 将样品分成相对独立多个相同的检测单元，并处于具有相同的外部环境，
每隔rc将被控制的干燥空气吹到一个检测单元正在冷却的样品表面，使用光学
检测器检査该单元样品表面的移动情况；当液体样品清澈时，入射光束在底部 镜面上被反射，反射光束照射到测量室的黑色表面而被吸收，光学检测器只能 检测到微弱的光线强度；随着样品温度的降低，样品出现结晶物，结晶物所产 生的散射光将显著增强并将被光学检测器检测，分析仪将判定样品出现结晶物， 并降低制冷速度；当样品温度达到预先设定的温度时，当带压的气流吹到样品 表面时脉冲所形成的动力施加在样品的表面上，光学检测器检测气体脉冲前和 脉冲过程中样品表面的散射光强度，如果样品没有全部凝固，则样品表面将出 现扰动，光学检测器将会检测出较强的散射光信号，分析仪将判定样品没有完 全凝固；
b、 位于下一个检测单元上方的检测器将检测下一个检测单元，当样品温度 又降低1C时，气流又吹到样品表面，光学检测器检测气体脉冲前和脉冲过程中 样品表面的散射光强度；
c、 重复上面的工作过程，直到光学检测器检测气体脉冲前和脉冲过程中样 品表面的散射光强度没有发生明显的变化时，分析仪判定样品已经完全凝固，此时，样品的温度即为凝点。
如图2 6所示， 一种多单元巡检全自动凝点分析仪，采用固定方式，设有测 量室6，测量室S内设有多个结构相同，按照完全中心轴对称排列，并向中心轴 方向有3 7度的倾斜角的扇形样品检测单元1。在中心轴处设有样品温度传感器 7。样品检测单元l底部为反射镜面，在每个样品检测单元l的上方设置有检测器 2。样品检测单元1的下方设有PELTIER温控系统21。设有冷却空气吹扫式扰动器 4，其喷气孔5与每个样品检测单元1对应设置。测量室6通过由温度传感器8、内 外部循环冷浴、电磁阀和风机10等组成的冷却装置降温，风机10所产生的冷风 由测量室6上的冷却气入口11进入，由冷却气出口12排出。工作时，样品罐13 内的柴油样品通过进样泵14经过样品入口 15注入到样品检测单元1内，多余的柴 油通过溢流孔16流回至回收罐17，在溢流管路上可以设置溢流传感器18及排油 电磁阀19。
权利要求
1.一种多单元巡检全自动凝点分析方法，其操作步骤如下a、将样品分成相对独立多个相同的检测单元，并处于具有相同的外部环境，每隔1℃将被控制的干燥空气吹到一个检测单元正在冷却的样品表面，使用光学检测器检查该单元样品表面的移动情况；当液体样品清澈时，入射光束在底部镜面上被反射，反射光束照射到测量室的黑色表面而被吸收，光学检测器只能检测到微弱的光线强度；随着样品温度的降低，样品出现结晶物，结晶物所产生的散射光将显著增强并将被光学检测器检测，分析仪将判定样品出现结晶物，并降低制冷速度；当样品温度达到预先设定的温度时，当带压的气流吹到样品表面时脉冲所形成的动力施加在样品的表面上，光学检测器检测气体脉冲前和脉冲过程中样品表面的散射光强度，如果样品没有全部凝固，则样品表面将出现扰动，光学检测器将会检测出较强的散射光信号，分析仪将判定样品没有完全凝固；b、检测系统将检测下一个检测单元，当样品温度又降低1C时，气流又吹到样品表面，光学检测器检测气体脉冲前和脉冲过程中样品表面的散射光强度；c、重复上面的工作过程，直到光学检测器检测气体脉冲前和脉冲过程中样品表面的散射光强度没有发生明显的变化时，分析仪判定样品已经完全凝固，此时，样品的温度即为凝点。
2. —种多单元巡检全自动凝点分析仪，设有测量室(6)，其特征在于测 量室(6)内设有多个样品检测单元(1)以及冷却装置(5)，样品检测单元(1) 上设有样品温度传感器(7)，与每个样品检测单元(1)对应设置有气流扰动器(4)，样品检测单元(1)底部为反射镜面，在样品检测单元(1)的上方设置 有检测器(2)。
3. 根据权利要求2所述的多单元巡检全自动凝点分析仪，其特征在于所 述的测量室(6)内还设置有温控装置。
4. 根据权利要求2所述的多单元巡检全自动凝点分析仪，其特征在于所述的样品检测单元(1)按照完全中心轴对称排列，并向中心轴方向有3~7度的倾 斜角。
5. 根据权利要求2所述的多单元巡检全自动凝点分析仪，其特征在于所述的检测器(2)上设置有光源(22)和光学检测器(23)。
6. 根据权利要求2所述的多单元巡检全自动凝点分析仪，其特征在于所述 的冷却装置(5)由温度传感器、内外部循环冷浴、电磁阀和风机等组成。
7. 根据权利要求2所述的多单元巡检全自动凝点分析仪，其特征在于所述 的气流扰动器(4)为冷却空气吹扫装置。
8. 根据权利要求3所述的多单元巡检全自动凝点分析仪，其特征在于所述 的温控装置采用PELTIER系统。
9. 根据权利要求2 7所述的多单元巡检全自动凝点分析仪，其特征在于还 设有检测控制系统，用以检测和控制样品检测单元(1)及测量室(6)内的温度， 并控制气流扰动器(4)、检测器(2)。
全文摘要
本发明公开一种多单元巡检全自动凝点分析方法，将样品分成相对独立又相互关联多个相同的检测单元，通过巡检方式每隔1℃将被控制的干燥空气吹到一个检测单元正在冷却的样品表面，使用光学检测器检查该单元样品表面的移动情况，直到检测出样品表面没有出现移动时的样品温度即为凝点。一种多单元巡检全自动凝点分析仪，设有测量室(6)，测量室(6)内设有多个样品检测单元(1)以及冷却装置(5)，样品检测单元(1)上设有样品温度传感器(7)，与每个样品检测单元(1)对应设置有气流扰动器(4)，样品检测单元(1)底部为反射镜面，在样品检测单元(1)的上方设置有检测器(2)。本方法及仪器完全取代了原有的人工化验分析过程，缩短了分析时间，由原有的1.5～2小时缩短为20～30分钟，提高了分析精度，重复性由原有的2℃提高到1℃，再现性由原有的4℃提高到2℃，提高了工作效率，节省了人力资源。
文档编号G01N25/04GK101556254SQ20081001099
公开日2009年10月14日 申请日期2008年4月9日 优先权日2008年4月9日
发明者郭建民 申请人:郭建民