动态加标的水质在线质控仪的制作方法

1.本实用新型涉及水质环境监测、水质质控仪技术领域，尤其涉及一种动态加标的水质在线质控仪。


背景技术：

2.在水质监测过程中，如果出现不同时刻的测量值变化很大，上级管理平台无法判断是由于外部条件的影响或者水质分析仪自身问题造成的，还是水质确实发生了很大变化，要验证的话，必须取得现场测量的水样进行加标分析比对，可以人工取样加标比对或者远程自动取样加标比对，这个远程自动取样加标比对并供给水质分析仪测量的设备就是远程自动质控仪；质控仪在进行加标回收检测时，需要根据现场水样所含物质浓度的不同而动态的改变加入物质的量（即加标量）；质控仪可以实现水质监测数据的远程质控，确保监测结果可验证，并通过远程自动质控仪使整个水质监测系统能提高数据有效性的甄别，从而真实了解现场的水质状况。
3.1）现有的质控仪一部分采用多通道切换阀和计量蠕动泵组合，实现水样和标准溶液的计量和传输，计量蠕动泵是用滚轮夹住泵管内的一段液体，向一端推送，连续反复的滚动滚轮，就会有连续的液体流向一端，根据蠕动泵管管径和定时来计量流过液体的量。另外一部分采用多通道切换阀和柱塞泵组合，实现水样和标准溶液的计量和传输，柱塞泵像针筒一样，内部有活塞，用步进电机带动活塞来吸取液体到柱塞泵针筒内，再用活塞将液体推送到配样杯中，此过程中，液体会流经柱塞泵针筒内并与活塞接触。
4.2）现有的质控仪有的用一个配样杯和四个母液杯分时段配置四种不同物质的标准溶液,然后分别存储在四个标样杯中，一台质控仪搭配四台水质分析仪使用，管路多而复杂，特别容易产生交叉污染，很多步骤不能同时进行，动态配标和供样周期长，和水质分析仪现场实际使用情况不匹配。
5.3）现有的质控仪在加标回收时用的定量杯，大多为简单的圆柱形，液面横截面积较大，如果现场安装没有做到完全水平，那么液面倾斜将导致定量体积不准确。
6.现有技术主要存在以下缺陷：
7.计量蠕动泵的计量精度较差，而且随着使用时间推移，蠕动泵管弹性发生变化，逐渐磨损，老化等问题会加剧降低其计量的准确性，从而使得加标回收过程中，加标量的准确性比较低。
8.柱塞泵在推排液体时，活塞到底时仍与针筒顶端有缝隙，不同的液体流经柱塞泵内部并且与活塞接触，柱塞泵针筒内壁和活塞处每次吸和推的过程都会有残留，存在不同物质的溶液交叉污染的问题。
9.用同一个配样杯分时段配置四种不同物质的标准溶液时，配样杯中必定会有上次配样的残留，就算用纯水清洗也无法完全清洗干净，特别是氨氮溶液和总氮溶液配置时，残留会对配置的标准溶液浓度产生直接影响，导致配置的标准溶液浓度不准确。而且一台质控仪搭配四台水质分析仪使用时，管路较多，错综复杂，很容易产生交叉污染，而且难以做
好水电分离。
10.定量杯液面横截面积较大，安装稍有倾斜就容易导致定量体积偏差较大，进而增大加标回收率计算的误差。


技术实现要素：

11.为了克服现有技术当中存在的缺陷和不足，本实用新型提出了一种新型的动态加标的水质在线质控仪，引入了储液环作为中间存储环节，实现采用小段空气隔离，避免了标液直接进入注射泵腔体内，避免了不同液体交叉污染。从而可以搭配高浓度标液，高精度注射泵直接改变加标体积来实现动态加标。同时，采用了特殊的采样杯结构设计，克服了其误差和清洗不便的问题。
12.其具体采用以下技术方案：
13.一种动态加标的水质在线质控仪，其特征在于：加标组件由注射泵、三通阀、储液环和第一阀组构成；所述三通阀的三个口分别连接注射泵、储液环和注水口；所述储液环的另一端连接第一阀组；所述第一阀组分别用于连接加标标液瓶、空气入口、废液排水口和采样杯。
14.进一步地，所述采样杯在侧壁固定位置开孔并连接定量泵，用于对水样进行定量，定量口以下的采样杯的容积为固定值；底部采用v形结构，定量口处采用缩口结构。
15.进一步地，所述缩口结构为两个对向设置的梯形结构。
16.进一步地，所述采样杯的底盖采用抱箍压紧的进行固定。
17.进一步地，所述采样杯的底部经单向阀连接有气泵。
18.进一步地，所述采样杯的底部连接有排空阀。
19.进一步地，所述采样杯的上部连接有进样泵，并设置有溢流排水口。
20.进一步地，所述采样杯的底部分别经第二阀组和第三阀组连接两台水质分析仪。
21.本实用新型及其优选方案可为水质分析仪测量提供零标、量程标、水样、加标混合样，并且可以根据现场水样浓度，在一定范围内动态调整加标量的多少。
22.其显著优势包括：
23.1、在加标组件中，引入了内壁光滑的储液环作为中间环节，在正确操作的基础上，注射泵腔体内抽、排的永远只有纯水，纯水与不同的标液间由小段空气隔离。这使得本方案中标液不会进入注射泵腔体内，不会在注射泵腔体内和活塞上残留液体，减少了交叉污染，提高了加标回收测试的精度。
24.2、考虑到标液浓度的准确性对质控系统来说非常重要，本方案采用阀组实现搭配高浓度标液，采用高精度注射泵直接改变加标体积的方法来实现动态加标，以减少现场自动配标带来的误差。
25.3、采样杯底部采用v形设计，能够比较彻底的排空水样，残留较少，润洗更加彻底干净，这使得水样更加具有代表性；采样杯中部两个对顶的v形设计（双梯形），使得定量口处水面横截面积缩小，可以减少由于安装倾斜带来的定量值误差，又提高了加标回收测试的精度；底盖采用抱箍压紧固定，容易拆卸，方便维护清洗，解决了采样杯中部两个对顶的v形设计带来的清洗不便的问题。
附图说明
26.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步详细的说明：
27.图1是本实用新型实施例整体结构和工作原理示意图；
28.图中：1-采样杯；2-进样泵；3-定量泵；4-排空阀；5-气泵；6-单向阀；7-第二阀组阀体1（零标a阀）；8-第二阀组阀体2（量程标a阀）；9-第二阀组阀体3（供样a阀）；10-第三阀组阀体1（零标b阀）；11-第三阀组阀体2（量程标b阀）；12-第三阀组阀体3（供样b阀）；13-注射泵；14-三通阀；15-储液环；16-第一阀组阀体1；17-第一阀组阀体2（标液a阀）；18-第一阀组阀体3（标液b阀）；19-第一阀组阀体4（加标阀）；20-第一阀组阀体5；21-第一加标标液瓶；22-第二加标标液瓶；23-定量口。
具体实施方式
29.为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下：
30.如图1所示，本实施例提供的动态加标的水质在线质控仪，其核心特征为：加标组件由注射泵13、三通阀14、储液环15和第一阀组（17-20）构成。其中，三通阀14的三个口分别连接注射泵13、储液环15和注水口；储液环的另一端连接第一阀组（17-20）；第一阀组（17-20）分别用于连接加标标液瓶（本实施例包括第一加标标液瓶21和第二加标标液瓶22，可根据具体需要进行增减）、空气入口、废液排水口和采样杯。
31.作为另一项重要改进，采样杯1在侧壁固定位置开孔作为定量口23并连接定量泵3，用于对水样进行定量，定量口23以下的采样杯1的容积为固定值；底部采用v形结构，定量口23处采用缩口结构。该缩口结构为两个对向设置的梯形结构，或理解为部两个对顶的v形设计也可。采样杯的底盖采用抱箍压紧的进行固定。
32.进一步地，采样杯1的底部经单向阀6连接有气泵5。采样杯1的底部还连接有排空阀4。采样杯1的上部连接有进样泵2，并设置有溢流排水口。采样杯的底部分别经第二阀组（7-9）和第三阀组（10-12）连接两台水质分析仪。
33.以下对本实施例的具体工作原理进行说明：
34.本实施例的水质在线质控仪，每台能够搭配两台水质分析仪使用，可以采用高精度注射泵13，来实现标液的传输和计量，注射泵满量程5ml，液量准确度＜1%，精度非常高；搭配有第一加标标液瓶21和第二加标标液瓶22用于盛放高浓度标液，在加标回收时，注射泵13吸取其中一种高浓度标液x毫升到储液环15中，然后通过加标阀19注射到采样杯1中与水样混合，将本实施例装置与常规水质在线质控仪的电子控制系统结合，吸取高浓度标液的量x即可以在触摸屏界面上设置，这样就可以根据现场的水样浓度动态的设置加标量。
35.本实施例采用组排阀第二阀组7~9、第三阀组10~12、第一阀组16~20来切换液路，切换液路的过程中会吸取少量空气隔离不同的液体，避免了不同液体的交叉污染；在使用前，水质在线质控仪要切换三通阀14和第一阀组16~20来吸取纯水用于填充储液环15，储液环15可以采用高品质硬管，内壁光洁，液体通过时不会有壁挂残留，在标液切换传输的过程中，填充用的纯水和标液不会因为壁挂产生相互污染。
36.本实施例采用小气泵5搭配单向阀6的组合，在加标回收给采样杯1吹气，用气泡搅动使加入的标液与水样混合均匀，小气泵1出气量适合，同样，结合控制系统后，吹气时间可
在触摸屏上设置。
37.本实施例在采样杯1侧壁固定位置开孔，来对水样进行定量，定量口23以下采样杯的容积为固定值；采样杯底盖用抱箍压紧，底部采用v形设计，定量口23处水面横截面积缩小，能够减小由于安装倾斜带来的定量误差。
38.本实施例的水质在线质控仪在系统中的工作流程如下：
39.1）当需要进行水样测量时，质控仪接收到对应指令：首先，质控仪的排空阀4打开，将采样杯中上次的水样排空，然后，质控仪的进样泵2启动从流通池中抽取要测量的水样到采样杯1中用水样润洗一段时间，接着，质控仪的排空阀4关闭，将水样存储在采样杯1中，当采样杯的水位接近溢流口时，进样泵2停止，同时打开供样a阀9和供样b阀11，最后，水质分析仪a和水质分析仪b分别抽取水样进行测量。
40.2）当需要检查水质分析仪零点漂移是否超过标准范围时：质控仪将零标a阀7和零标b阀10打开，水质分析仪a和水质分析仪b分别抽取零标进行测量；24小时后，质控仪再将零标a阀7和零标b阀10打开，水质分析仪a和水质分析仪b再分别抽取零标进行测量，两组测量结果带入24小时零点漂移公式计算，当超出标准范围时，判定这24小时内的水样测量数据无效，水质分析仪需重新校准。
41.3）当需要检查水质分析仪跨度漂移是否超过标准范围时：质控仪将量程标a阀8和量程标b阀11打开，水质分析仪a和水质分析仪b分别抽取核查标液a和核查标液b进行测量；24小时后，质控仪再将量程标a阀8和量程标b阀11打开，水质分析仪a和水质分析仪b再分别抽取核查标液a和核查标液b进行测量，两组测量结果带入24小时跨度漂移公式计算，当超出标准范围时，判定这24小时内的水样测量数据无效，水质分析仪需重新校准。
42.4）当需要检查水质分析仪水样测量值是否偏差过大时，需要进行加标回收测试：首先，质控仪按照1）中的步骤进行一次水样测量，然后，定量泵3启动，将采样杯1中多余的水样抽出，水位到达定量口位置，此时采样杯1中水样的体积是固定的312毫升，接着，标液a阀17打开，注射泵13吸x毫升标液a （可在触摸屏动态调整x的值）储存在储液环15中，再接着，标液a阀17关闭，加标阀19打开，注射泵13将储液环15中的标液a通过加标阀19注射到采样杯1中，（当一台质控仪接两台水质分析仪时需要用同样的过程通过标液b阀18把标液b注射到采样杯中），再接下来，吹气泵5通过单向阀6向采样杯1中吹空气，利用空气把采样杯中的水样和标液搅拌均匀，最后，供样a阀9和供样b阀12打开，分别把加标混合样供给水质分析仪a和水质分析仪b进行测量。将水质分析仪第一次测得的水样测量值和第二次测得的加标混合样值带入加标回收率计算公式中，当加标回收率超出80%～120%，则判定水质分析仪因外界条件或自身原因导致水样测量值偏差过大，此时的水样测试数据无效。
43.综上所述，水质在线质控仪可远程自动为水质分析仪测量提供零标、量程标、水样、加标混合样，并且可以根据现场水样浓度，在一定范围内动态调整加标量的多少。
44.本专利不局限于上述最佳实施方式，任何人在本专利的启示下都可以得出其它各种形式的动态加标的水质在线质控仪，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利的涵盖范围。