本發(fā)明總地涉及質(zhì)譜檢測領(lǐng)域，具體涉及一種在線質(zhì)譜檢測的斷電保護(hù)裝置及方法。

背景技術(shù)：

質(zhì)譜儀又稱質(zhì)譜計,分離和檢測不同同位素的儀器，即根據(jù)帶電粒子在電磁場中能夠偏轉(zhuǎn)的原理，按物質(zhì)原子、分子或分子碎片的質(zhì)量差異進(jìn)行分離和檢測物質(zhì)組成的一類儀器。儀器的主要裝置放在真空中。檢測原理是將物質(zhì)氣化、電離成離子束，經(jīng)電壓加速和聚焦，然后通過磁場電場區(qū)，不同質(zhì)量的離子受到磁場電場的偏轉(zhuǎn)不同，聚焦在不同的位置，從而獲得不同同位素的質(zhì)量譜。

質(zhì)譜儀的真空泵系統(tǒng)一般是由渦輪分子泵和前級泵組成，渦輪分子泵是利用高速旋轉(zhuǎn)的動葉輪將動量傳給氣體分子，使氣體產(chǎn)生定向流動而抽氣的真空泵。

部分質(zhì)譜儀前級泵為油潤滑的旋轉(zhuǎn)泵，工作中會有油霧產(chǎn)生，當(dāng)斷電導(dǎo)致渦輪分子泵和前級泵停轉(zhuǎn)時，因為真空腔和泵系統(tǒng)的壓力差，油霧和液態(tài)油可能會向上流動進(jìn)入真空系統(tǒng)，造成真空系統(tǒng)污染。

質(zhì)譜儀真空腔體及渦輪分子泵工作要求的清潔度高，如果斷電后長時間保持真空腔的高真空狀態(tài)，則環(huán)境中的有機(jī)物或水汽等物質(zhì)會逐漸進(jìn)入真空腔，輕者導(dǎo)致抽真空時間長，重者會影響渦輪分子泵的壽命甚至損壞儀器核心部件。

質(zhì)譜儀檢測器微通道板遇到水氣會發(fā)生膨脹，進(jìn)而損壞，因此不論工作與否，微通道板都應(yīng)處于真空或干燥氣體的保護(hù)中。

為防止關(guān)機(jī)后真空系統(tǒng)被外界氣體或泵油侵入，行業(yè)內(nèi)主要通過關(guān)機(jī)時由技術(shù)人員人工向渦輪分子泵及真空系統(tǒng)中充入干凈的氮氣。對于意外斷電尚無好的解決方案。

總之，現(xiàn)有技術(shù)的主要缺點為：發(fā)生意外斷電時因為儀器內(nèi)部是真空狀態(tài)，所以外部環(huán)境氣體會逐漸滲入真空腔內(nèi)部。主動斷電時，需要操作人員不斷觀察腔體內(nèi)的真空度和渦輪分子泵的轉(zhuǎn)速，根據(jù)各項指標(biāo)控制調(diào)節(jié)保護(hù)氣體的輸出并監(jiān)督完成保護(hù)氣體填充。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種在線質(zhì)譜檢測的斷電保護(hù)裝置及方法，以解決質(zhì)譜儀應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行在線監(jiān)測時，如果現(xiàn)場發(fā)生臨時斷電，質(zhì)譜儀內(nèi)部可能會被環(huán)境空氣或儀器內(nèi)部的潤滑油等工作介質(zhì)侵入，導(dǎo)致真空腔體污染或檢測器等核心部件損壞的問題。進(jìn)一步地，本發(fā)明還要解決恢復(fù)供電后質(zhì)譜儀的開機(jī)保護(hù)問題。

本發(fā)明旨在提供一種在線質(zhì)譜檢測的斷電保護(hù)裝置，其特征在于，所述斷電保護(hù)裝置包括進(jìn)樣電磁閥、出口電磁閥、保護(hù)氣體填充電磁閥、可編程邏輯控制器和備用電源，所述備用電源與所述可編程邏輯控制器電氣連接，所述備用電源用于給所述可編程邏輯控制器提供電能；所述可編程邏輯控制器分別與所述進(jìn)樣電磁閥、出口電磁閥、保護(hù)氣體填充電磁閥電氣連接，所述可編程邏輯控制器用于控制所述進(jìn)樣電磁閥、出口電磁閥、保護(hù)氣體填充電磁閥。

上述的裝置，所述備用電源為不間斷電源或帶逆變器的外接電池或發(fā)電機(jī)或備用供電線路。

上述的裝置，所述斷電保護(hù)裝置還包括電源監(jiān)測裝置，用于向所述備用電源和可編程邏輯控制器輸出斷電信號。

上述的裝置，所述斷電保護(hù)裝置還包括掉電鎖定裝置，用于使質(zhì)譜檢測系統(tǒng)的電源處于斷開狀態(tài)。

上述的裝置，所述掉電鎖定裝置包括漏電保護(hù)器、功率電阻和電子開關(guān)，所述電子開關(guān)用于控制所述功率電阻接通進(jìn)而使所述漏電保護(hù)器工作，所述漏電保護(hù)器用于質(zhì)譜檢測系統(tǒng)的配電線路保護(hù)。

上述的裝置，所述掉電鎖定裝置包括繼電器和接觸器，所述接觸器用作質(zhì)譜檢測的供電開關(guān)，通過所述可編程邏輯控制器控制所述繼電器，所述繼電器再控制所述接觸器工作。

上述的裝置，所述斷電保護(hù)裝置還包括工作氣體電磁閥，通過所述可編程邏輯控制器的控制工作。

本發(fā)明提供一種采用上述裝置的斷電保護(hù)方法，所述方法包括步驟：當(dāng)質(zhì)譜檢測系統(tǒng)斷電時，啟動備用電源，通過可編程邏輯控制器關(guān)閉進(jìn)樣電磁閥和出口電磁閥，之后開啟保護(hù)氣體填充電磁閥，待真空腔體內(nèi)部充滿保護(hù)氣體穩(wěn)定后，關(guān)閉所述保護(hù)氣體填充電磁閥。

上述的方法，所述方法還包括：監(jiān)測質(zhì)譜檢測系統(tǒng)的電源，當(dāng)所述電源斷電時，向備用電源與可編程邏輯控制器發(fā)出電源斷電信號。

上述的方法，所述方法還包括掉電鎖定步驟，即將質(zhì)譜檢測系統(tǒng)的電源在斷電后始終處于開路狀態(tài)，該步驟包括：通過電子開關(guān)將質(zhì)譜檢測系統(tǒng)的火線和地線之間通過一個功率電阻接通，接通電流大于質(zhì)譜檢測系統(tǒng)的漏電保護(hù)器的漏電流，使得漏電保護(hù)器自動跳閘；該步驟或包括：利用接觸器作為質(zhì)譜檢測系統(tǒng)的供電開關(guān)，通過可編程邏輯控制器配合繼電器控制接觸器，使得所述接觸器始終處于斷開狀態(tài)。

本發(fā)明的有益效果在于，在質(zhì)譜檢測系統(tǒng)斷電發(fā)生時，利用自動控制使得充氣裝置向真空腔體內(nèi)填充保護(hù)氣體，實現(xiàn)真空腔體和關(guān)鍵部件的保護(hù)。同時本發(fā)明還設(shè)計了掉電鎖定裝置，保證了來電后儀器的安全。

附圖說明

圖1為本發(fā)明在線質(zhì)譜檢測的斷電保護(hù)裝置的工作流程結(jié)構(gòu)簡圖；

圖2為本發(fā)明在線質(zhì)譜檢測的斷電保護(hù)裝置的供電接線示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行更加詳細(xì)的說明，以便能夠更好地理解本發(fā)明的方案以及其各個方面的優(yōu)點。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本發(fā)明的限制。

如圖1所示，本發(fā)明實施例的一種在線質(zhì)譜檢測的斷電保護(hù)裝置的工作流程結(jié)構(gòu)圖，質(zhì)譜儀10設(shè)于系統(tǒng)機(jī)柜1內(nèi)，與質(zhì)譜儀10連接的線路包括采樣管線11、排空管線13和保護(hù)氣體管線12。在采樣管線11上設(shè)有對樣品分離的氣水分離器111、對樣品開斷的進(jìn)樣電磁閥112，臨近質(zhì)譜儀處設(shè)有采樣入口113。在排空管線13上設(shè)有采樣泵131和出口電磁閥132，在臨近質(zhì)譜儀10處設(shè)有采樣出口133。在保護(hù)氣體管線12上設(shè)有保護(hù)氣體存儲裝置和保護(hù)氣體填充電磁閥121，在臨近質(zhì)譜儀10處設(shè)有保護(hù)氣體入口122。

斷電保護(hù)裝置系統(tǒng)組成包括：常閉電磁閥，不間斷電源，可編程邏輯控制器(PLC)，掉電鎖定裝置。其中掉電鎖定裝置不是必須，是為了進(jìn)一步的開機(jī)保護(hù)而設(shè)置。

其中常閉電磁閥包括進(jìn)樣電磁閥112、出口電磁閥132、保護(hù)氣體填充電磁閥121，也可包括工作氣體電磁閥(圖1中未示出)。

進(jìn)樣電磁閥112安裝在質(zhì)譜檢測的進(jìn)樣通路上，用于在斷電后對檢測樣品的及時關(guān)斷。

出口電磁閥132設(shè)置在檢測樣品的排出通道上。樣品排出時會由采樣泵131將被檢測的樣品抽出檢測室，安裝出口電磁閥132后，當(dāng)斷電時會切斷樣品排出通道的抽吸狀態(tài)。

相應(yīng)如圖2所示，樣品的進(jìn)出通斷工作由可編程控制器對其管路上的試劑閥及總閥進(jìn)行控制。

有時檢測樣品時會向檢測室通入一些工作氣體，因而工作氣體電磁閥用來切斷工作氣體的通道，設(shè)置在工作氣體的輸入通道上。

如圖1所示，保護(hù)氣體填充電磁閥121接通保護(hù)氣體存儲裝置與質(zhì)譜儀10的檢測室。當(dāng)切斷檢測室與其它外界的通路后，通過控制保護(hù)氣體填充電磁閥121開啟保護(hù)氣體的輸入，使其填充檢測室。相應(yīng)如圖2所示，該工作可由可編程控制器對氮氣控制閥進(jìn)行控制。

在質(zhì)譜儀真空腔體通向外部的所有管路上安裝常閉電磁閥，用來控制各類工作氣體的通斷和真空腔體對外部的導(dǎo)通氣路。在斷電過程中，各常閉電磁閥根據(jù)關(guān)機(jī)流程依次關(guān)閉，在完成保護(hù)關(guān)機(jī)流程后，真空腔體與外界全部氣路方面的聯(lián)系都被常閉電磁閥隔離。采用常閉電磁閥的原因在于常閉電磁閥在系統(tǒng)斷電，不間斷電源也停止供電的情況下可以一直保持關(guān)斷狀態(tài)，維持真空腔體與外界的隔離狀態(tài)。

在發(fā)生外部斷電時，不間斷電源用于給系統(tǒng)提供電能以完成充保護(hù)氣及關(guān)閉電磁閥等各項動作。

當(dāng)然保護(hù)關(guān)機(jī)流程執(zhí)行過程中的所有電力除了來自不間斷電源，也可是帶逆變器的外接電池、發(fā)電機(jī)或備用供電線路等備用電源。

可編程邏輯控制器(PLC)用于自動完成保護(hù)關(guān)機(jī)流程中的各項操作(如充保護(hù)氣，關(guān)閉電磁閥等)。可編程控制器可與其它顯示設(shè)備如顯示器或工控機(jī)結(jié)合使用，以輸出信號參數(shù)，如圖2所示。

具體地,如圖2所示,各模塊之間的工作關(guān)系如下:可編程邏輯控制器是斷電保護(hù)的指揮中心,可編程邏輯控制器接收來自電源監(jiān)測模塊的信息,以判斷是否發(fā)生了斷電。當(dāng)然，如果不設(shè)置自動監(jiān)測裝置，則可手動啟動可編程邏輯控制器。

可編程邏輯控制器分別控制供電組件(指斷路器或漏電保護(hù)器)和各個電磁閥，以實現(xiàn)保護(hù)關(guān)機(jī)流程中的動作。

可編程邏輯控制器接受來電復(fù)位開關(guān)的控制，在掉電鎖定裝置被啟用的情況下，接受用戶指令使質(zhì)譜儀通電。

備用電源為質(zhì)譜儀、斷電保護(hù)裝置和其他用電器提供不間斷電源保護(hù)。

本發(fā)明的斷電保護(hù)裝置保護(hù)關(guān)機(jī)流程為：關(guān)閉工作氣體(如果有的話)，關(guān)閉進(jìn)樣電磁閥和出口電磁閥，等待若干時間，再開啟保護(hù)氣體填充電磁閥，等真空腔體內(nèi)部充滿保護(hù)氣體并穩(wěn)定后，關(guān)閉保護(hù)氣體填充電磁閥,最后質(zhì)譜儀斷電。

考慮到再來電后系統(tǒng)的開機(jī)保護(hù)，系統(tǒng)帶有掉電鎖定裝置,如該裝置被啟用,則來電時需要人為解除鎖定質(zhì)譜檢測系統(tǒng)才能上電工作。

掉電鎖定裝置的實現(xiàn)可采用以下方式：如圖2所示，利用配電線路中前級漏電保護(hù)器的漏電流保護(hù)功能，即在完成所有保護(hù)關(guān)機(jī)流程的動作后，用電子開關(guān)如繼電器將儀器系統(tǒng)的火線和地線之間通過一個功率電阻接通，接通電流大于漏電保護(hù)器的漏電流，使得漏電保護(hù)器自動跳閘，跳閘后除非操作人員手動復(fù)位漏電保護(hù)器，否則儀器無法供電。

掉電鎖定裝置的實現(xiàn)也可采用：利用接觸器作為質(zhì)譜儀的供電開關(guān)，用PLC配合繼電器控制接觸器，PLC上電啟動后接觸器始終處于斷開(不供電狀態(tài))，只有當(dāng)操作人員按下解除鎖定的按鈕后，接觸器才會給質(zhì)譜儀通電，實現(xiàn)掉電鎖定的功能。斷電時，PLC根據(jù)操作流程依次關(guān)閉電磁閥，最后斷開總電源。恢復(fù)供電后，所有電磁閥和接觸器都不動作，直到現(xiàn)場人員按下復(fù)位開關(guān)，解除鎖定以后，所有電磁閥才依次開啟。

接線時如圖2所示，備用電源與所述可編程邏輯控制器電氣連接，所述可編程邏輯控制器分別與所述進(jìn)樣電磁閥、出口電磁閥、保護(hù)氣體填充電磁閥、掉電鎖定裝置的繼電器、接觸器、或電子開關(guān)及漏電保護(hù)裝置及電源監(jiān)測模塊、復(fù)位開關(guān)、備用電源等電氣連接。電源監(jiān)測模塊還與備用電源電氣連接。當(dāng)需要提供人機(jī)界面時，可編程邏輯控制器還可與顯示器或工控機(jī)電氣連接，同時備用電源也與顯示器或工控機(jī)電氣連接。備用電源可通過電源插座控制各連接的電器組件。

完成保護(hù)關(guān)機(jī)流程后的質(zhì)譜儀狀態(tài)為：所有電磁閥關(guān)閉，內(nèi)部充滿0.12～0.15MPa的保護(hù)氣體，掉電鎖定裝置處于鎖定狀態(tài)。

內(nèi)部保護(hù)氣體的壓力應(yīng)略高于大氣壓，以防止環(huán)境氣體侵入儀器內(nèi)部。其實現(xiàn)方法是要求在系統(tǒng)安裝調(diào)試時控制保護(hù)氣的輸出壓力為1.2～1.5個大氣壓。保護(hù)氣可以是氮氣，合成空氣，氦氣等不含水分、有機(jī)物及腐蝕性成分的氣體。

本系統(tǒng)的斷電信號可由電源監(jiān)測裝置發(fā)出，當(dāng)質(zhì)譜檢測電源斷電時，電源監(jiān)測裝置向備用電源與可編程邏輯控制器發(fā)出電源斷電信號。

本發(fā)明利用保護(hù)氣體自動灌充系統(tǒng)保護(hù)質(zhì)譜儀，在發(fā)現(xiàn)意外斷電后立即啟動保護(hù)關(guān)機(jī)流程，即根據(jù)操作流程向質(zhì)譜儀內(nèi)部自動充入保護(hù)氣體。進(jìn)一步地，保護(hù)裝置還帶有掉電鎖定功能，發(fā)生斷電再恢復(fù)供電時，質(zhì)譜檢測儀器不會自動啟動，必須人工解除鎖定后才能再次開機(jī)，防止了因工作條件不具備開機(jī)或反復(fù)開關(guān)機(jī)造成的儀器損害。

總之，本發(fā)明自動化程度高，能更有效地防止斷電對儀器的損害。

最后應(yīng)說明的是：顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。