本發(fā)明涉及一種高溫在線總碳?xì)浞治鰞x在線氣體流量控制領(lǐng)域，具體是一種氣路壓力控制系統(tǒng)和總碳?xì)浞治鰞x。

背景技術(shù)：

高溫在線總碳?xì)浞治鰞x是測量高溫或常溫狀態(tài)下，在線氣體中總烴含量的儀器，該儀器廣泛應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)、工作場所污染物的最大允許濃度監(jiān)測(TLV)、質(zhì)量監(jiān)控、工藝廢氣排放監(jiān)控、過程優(yōu)化、汽車及發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒研究、氣體制造商等領(lǐng)域。其產(chǎn)品的技術(shù)難點(diǎn)之一是高溫區(qū)高壓區(qū)域氣路壓力及流量的控制問題，穩(wěn)定可調(diào)的樣品氣壓力供給才能保證氫火焰檢測器的穩(wěn)定信號(hào)產(chǎn)生，是高溫在線總碳?xì)浞治鰞x精確可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)。對于高溫氣路壓力的測量，其目的在于，通過壓力傳感器，得知在高溫閥件調(diào)節(jié)過程中高溫氣路的壓力變化值，從而控制到某一恒定壓力，通過氣體阻尼器的作用，輸出恒定流量的樣品氣到檢測器。其難點(diǎn)在于，高溫壓力傳感器是一電子器件，在200℃左右高溫下的此類傳感器少之又少，且體型龐大。高溫高壓區(qū)域的調(diào)壓穩(wěn)壓閥件成為問題的關(guān)鍵，得到穩(wěn)定的壓力同時(shí)，需要配合氣體限流器件得到穩(wěn)定的流量，同時(shí)一致性好的氣阻也成為穩(wěn)定氣體流速的關(guān)鍵。作為高溫樣品氣壓力控制器閥件，市場上普遍使用背壓閥來調(diào)節(jié)，背壓閥可以保證其閥件前端壓力穩(wěn)定可調(diào)，多余的樣品氣通過旁路進(jìn)行排空，得到了穩(wěn)定的壓力后，用氣阻進(jìn)行限流，即可得到穩(wěn)定的流量。在查閱了大量的相關(guān)資料后發(fā)現(xiàn)，國外此款儀器的氣路原理圖都比較復(fù)雜，ABB MultiFID14用氣動(dòng)原理控制空氣噴射泵，再配合兩個(gè)負(fù)壓裝置以及一個(gè)帶中央控制單元的梭閥，實(shí)現(xiàn)對樣品氣路的流量控制；CAI 600型HFID利用高溫泵和EPC控制樣品氣路；以上兩款儀器氣路復(fù)雜，多為電氣參與控制，所用多為定制閥件，這無疑加大了儀器的故障率和維修率。對于限流器件氣阻的選擇，Siemens FIDAMAT6用石英毛細(xì)管作為限流元件；ABB MultiFID14用自制的毛細(xì)管噴嘴，達(dá)到精準(zhǔn)控制流量的目的；CAI 600型HFID用金屬毛細(xì)管作為限流元件。

因此，為解決以上問題，需要一種無需使用背壓調(diào)節(jié)器就能保證氣體供應(yīng)管路的流量穩(wěn)定性，維護(hù)保養(yǎng)成本較低，同時(shí)供應(yīng)氣的壓力和流量可以在低溫處進(jìn)行控制和讀取的氣體壓力控制系統(tǒng)和總碳?xì)浞治鰞x。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種無需使用背壓調(diào)節(jié)器就能保證氣體供應(yīng)管路的流量穩(wěn)定性，維護(hù)保養(yǎng)成本較低，同時(shí)供應(yīng)氣的壓力和流量可以在低溫處進(jìn)行控制和讀取的氣體壓力控制系統(tǒng)和總碳?xì)浞治鰞x。

本發(fā)明的氣路壓力控制系統(tǒng)，包括氣體供應(yīng)管路和對所述氣體供應(yīng)管路的氣體流量進(jìn)行控制的控制管路；所述氣體供應(yīng)管路中設(shè)置有第一氣體阻尼器，所述控制管路中從上游至下游依次設(shè)有第一穩(wěn)壓閥和第二氣體阻尼器；所述第一穩(wěn)壓閥與第二氣體阻尼器之間的管路連通于所述氣體供應(yīng)管路中位于第一氣體阻尼器下游的管路；

本發(fā)明的氣路壓力控制系統(tǒng)還包括用于檢測所述第一穩(wěn)壓閥出口端壓力的第一壓力傳感器；

進(jìn)一步，所述氣體供應(yīng)管路中還設(shè)有第三氣體阻尼器；所述第三氣體阻尼器位于氣體供應(yīng)管路中與控制管路連接位置的下游；

進(jìn)一步，所述第一氣體阻尼器、第二氣體阻尼器和/或第三氣體阻尼器為彈性石英毛細(xì)管；

本發(fā)明還公開了一種總碳?xì)浞治鰞x，包括檢測器、用于向所述檢測器的樣品進(jìn)氣端輸送樣品氣的樣品氣體供應(yīng)管路以及用于控制樣品氣體供應(yīng)流量的控制管路；所述樣品氣體供應(yīng)管路中設(shè)置有氣體阻尼器Ⅰ，所述控制管路中從上游至下游依次設(shè)有穩(wěn)壓閥Ⅰ和氣體阻尼器II；所述穩(wěn)壓閥Ⅰ與氣體阻尼器II之間的管路連通于所述氣體供應(yīng)管路中位于氣體阻尼器Ⅰ下游的管路；

本發(fā)明的總碳?xì)浞治鰞x還包括用于檢測所述穩(wěn)壓閥Ⅰ出口端壓力的壓力傳感器Ⅰ；

進(jìn)一步，所述氣體供應(yīng)管路中還設(shè)有氣體阻尼器III；所述氣體阻尼器III位于樣品氣體供應(yīng)管路中與控制管路連接位置的下游；

本發(fā)明的總碳?xì)浞治鰞x還包括用于向所述檢測器輸送助燃?xì)怏w的助燃?xì)怏w供應(yīng)管路；所述助燃?xì)怏w供應(yīng)管路內(nèi)從上游至下游依次設(shè)置有穩(wěn)壓閥II、壓力傳感器II和氣體阻尼器IV；所述控制管路的進(jìn)氣端連通于所述助燃?xì)怏w供應(yīng)管路中位于穩(wěn)壓器II上游的管路；

進(jìn)一步，所述氣體阻尼器Ⅰ、氣體阻尼器II、氣體阻尼器III和/或氣體阻尼器IV為彈性石英毛細(xì)管；

進(jìn)一步，還包括高溫恒溫箱和低溫恒溫箱；所述氣體阻尼器I、氣體阻尼器II、氣體阻尼器III和氣體阻尼器IV位于所述高溫恒溫箱內(nèi)；所述穩(wěn)壓閥I、穩(wěn)壓閥II、壓力傳感器Ⅰ、壓力傳感器II均位于所述低溫恒溫箱內(nèi)。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的氣路壓力控制系統(tǒng)，在氣體供應(yīng)管路中和控制管路中分別通入樣品氣體和控制氣體，樣品氣進(jìn)入氣體供應(yīng)管路后，通過第一氣體阻尼器后，通過第一氣體阻尼器減弱了樣品氣壓力波動(dòng)，一部分樣品氣通過氣體供應(yīng)管路和控制管路之間的連接管路進(jìn)入到控制管路中并從第二氣體阻尼器流出，另外一部分向第三氣體阻尼器流動(dòng)，由于氣體供應(yīng)管路和控制管路相互連通位置的壓力相等，而控制管路中與氣體供應(yīng)管路連通位置的壓力可以由第一穩(wěn)壓閥控制，通過第一穩(wěn)壓閥和第一氣體阻尼器同時(shí)對氣體供應(yīng)管路流出氣體的壓力進(jìn)行控制，因此，氣體供應(yīng)管路流出氣體的壓力較為溫度，另外，由于第一穩(wěn)壓閥位于控制管路中，因此第一穩(wěn)壓閥可以位于低溫環(huán)境中而對位于高溫環(huán)境的氣體供應(yīng)管路的流量和壓力進(jìn)行控制，保證壓力控制精度，提高了穩(wěn)壓閥的使用壽命。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

圖1為本發(fā)明的氣路壓力控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的總碳?xì)浞治鰞x的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)施例中的氣路壓力控制系統(tǒng)，包括氣體供應(yīng)管路21和對所述氣體供應(yīng)管路21的氣體流量進(jìn)行控制的控制管路25；所述氣體供應(yīng)管路21中設(shè)置有第一氣體阻尼器22，所述控制管路25中從上游至下游依次設(shè)有第一穩(wěn)壓閥28和第二氣體阻尼器26；所述第一穩(wěn)壓閥28與第二氣體阻尼器26之間的管路連通于所述氣體供應(yīng)管路21中位于第一氣體阻尼器22下游的管路；如圖1所示，第一穩(wěn)壓器為普通穩(wěn)壓閥，其下游可設(shè)置常溫的第一壓力傳感器27，用于測量第一穩(wěn)壓閥28后端的壓力，樣品氣從開關(guān)閥進(jìn)入，通過第一氣體阻尼器22后，由于氣體阻尼器的內(nèi)徑較小，管線較長，較大的阻力減弱了樣品氣壓力的波動(dòng)，一部分樣品氣從通過氣體供應(yīng)管路21和控制管路25之間的連接管24路流向控制管路25并從第二氣體阻尼器26流出，另外一部分從第三氣體阻尼器23流入檢測器，a節(jié)點(diǎn)處有兩種氣體流過，即一部分樣品氣和從第一穩(wěn)壓閥28流過的控制氣體，由于a和b處為等壓力，所以b節(jié)點(diǎn)的壓力可以由第一穩(wěn)壓閥28控制，而且在第一氣體阻尼器22的后端到a結(jié)點(diǎn)處的區(qū)域，在第一穩(wěn)壓閥28的作用下，壓力也是穩(wěn)定的，第一氣體阻尼器22和第一穩(wěn)壓閥28同時(shí)保證b處具有溫度的氣壓，樣品氣的壓力穩(wěn)定后，再經(jīng)過一個(gè)較大的第三氣體阻尼器23，即可得到穩(wěn)定的進(jìn)入檢測器的樣品氣流量。

本發(fā)明的氣路壓力控制系統(tǒng)還包括用于檢測所述第一穩(wěn)壓閥28出口端壓力的第一壓力傳感器27，通過第一壓力傳感器27可以讀取第一穩(wěn)壓閥28出口端的壓力，從而得到a節(jié)點(diǎn)和b節(jié)點(diǎn)位置的壓力，從而實(shí)時(shí)調(diào)整第一穩(wěn)壓閥28保證其后端壓力穩(wěn)定。

本實(shí)施例中，所述氣體供應(yīng)管路21中還設(shè)有第三氣體阻尼器23；所述第三氣體阻尼器23位于氣體供應(yīng)管路21中與控制管路25連接位置的下游，在第一氣體阻尼器22和第一穩(wěn)壓閥28的共同作用下，第三氣體阻尼器23進(jìn)口端的壓力以趨于穩(wěn)定，樣品氣體再通過第三阻尼器后，其壓力波動(dòng)將被進(jìn)一步削弱。

本實(shí)施例中，所述第一氣體阻尼器22、第二氣體阻尼器26和/或第三氣體阻尼器23為彈性石英毛細(xì)管；彈性石英毛細(xì)管作為氣體限流元件，制造技術(shù)成熟、一致性好、成本低廉，另外，各個(gè)氣體阻尼器需達(dá)到一定的配比關(guān)系，才能保證檢測器輸入流量的正確。為此借助理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式確定毛細(xì)管口徑和長度，由于此處用到的氣阻毛細(xì)管屬于細(xì)長孔，其孔長L與直徑D之比大于4，計(jì)算流量的公式為：Q＝πλD⁴(P₁-P₂)/4；

其中：Q為氣體的質(zhì)量流量；λ為毛細(xì)管的沿程摩阻系數(shù)；D為毛細(xì)管直徑；P1為毛細(xì)管上游壓力；P2為毛細(xì)管下游壓力。對于毛細(xì)管內(nèi)沿程摩阻系數(shù)的計(jì)算，使用Churchill關(guān)聯(lián)公式:

B＝(37530/Re)¹⁶

Re＝mD/μ

其中：Re為雷諾數(shù)；ε為粗糙度；μ為動(dòng)力粘度；m為質(zhì)量流速

Re＝mD/μ

其中：Re為雷諾數(shù)；ε為粗糙度；μ為動(dòng)力粘度；m為質(zhì)量流速。

圖2為本發(fā)明的如圖2所示，本實(shí)施例的總碳?xì)浞治鰞x，包括檢測器18、用于向所述檢測器18的樣品進(jìn)氣端輸送樣品氣的樣品氣體供應(yīng)管路2以及用于控制樣品氣體供應(yīng)流量的控制管路15；所述樣品氣體供應(yīng)管路2中設(shè)置有氣體阻尼器Ⅰ3，所述控制管路15中從上游至下游依次設(shè)有穩(wěn)壓閥Ⅰ14和氣體阻尼器II；所述穩(wěn)壓閥Ⅰ14與氣體阻尼器II10之間的管路通過連接管9連通于所述氣體供應(yīng)管路中位于氣體阻尼器Ⅰ3下游的管路，本發(fā)明的總碳?xì)浞治鰞x還包括用于檢測所述穩(wěn)壓閥Ⅰ14出口端壓力的壓力傳感器Ⅰ12，所述氣體供應(yīng)管路中還設(shè)有氣體阻尼器III4；所述氣體阻尼器III4位于樣品氣體供應(yīng)管路2中與控制管路15連接位置的下游；圖中穩(wěn)壓器Ⅰ為普通的穩(wěn)壓閥，其下游設(shè)置有常溫的壓力傳感器Ⅰ12，用于測量穩(wěn)壓閥Ⅰ14后端的壓力，樣品氣從開關(guān)閥1進(jìn)入，通過氣體阻尼器Ⅰ3后，由于氣體阻尼器內(nèi)徑較小，管線較長，較大的阻力減弱了采集到的樣品氣壓力的波動(dòng)，一部分樣品氣從氣體阻尼器II10流出，另外一部分從氣體阻尼器III4流入檢測器18，a節(jié)點(diǎn)處有兩種氣體流過，即一部分樣品氣和從穩(wěn)壓閥Ⅰ14流過的空氣，由于a和b處為等壓力，所以b節(jié)點(diǎn)的壓力可以由穩(wěn)壓閥Ⅰ14控制，而且在氣體阻尼器Ⅰ3的后端到a結(jié)點(diǎn)處的區(qū)域，在穩(wěn)壓器Ⅰ的作用下，壓力也是穩(wěn)定的，兩方面的原因?qū)е耣處的壓力很穩(wěn)定，樣品氣的壓力穩(wěn)定后，再經(jīng)過一個(gè)較大的氣體阻尼器III4，即可保證進(jìn)入檢測器18的樣品氣流的穩(wěn)定性。

本實(shí)施例的總碳?xì)浞治鰞x還包括用于向所述檢測器18輸送助燃?xì)怏w的助燃?xì)怏w供應(yīng)管路17；所述助燃?xì)怏w供應(yīng)管路17內(nèi)從上游至下游依次設(shè)置有穩(wěn)壓閥II16、壓力傳感器II13和氣體阻尼器IV11；所述控制管路15的進(jìn)氣端連通于所述助燃?xì)怏w供應(yīng)管路17中位于穩(wěn)壓器II上游的管路，助燃?xì)怏w一部分依次通過穩(wěn)壓閥II16、壓力傳感器II13和氣體阻尼器IV11，進(jìn)入到檢測器18的助燃?xì)怏w進(jìn)氣端，另一部分助燃?xì)怏w作為控制氣體流入控制管路15，本實(shí)施例的總碳?xì)浞治鰞x還包括用于向檢測器18供應(yīng)可燃?xì)怏w(如氫氣)的可燃?xì)怏w供應(yīng)管路6，可燃?xì)怏w供應(yīng)管路6從上游向下游依次設(shè)置有電磁閥，穩(wěn)壓閥III8、壓力傳感器III7、氣體阻尼器V5。

本實(shí)施例中，所述氣體阻尼器Ⅰ3、氣體阻尼器II10、氣體阻尼器III4和/或氣體阻尼器IV11為彈性石英毛細(xì)管；氣體阻尼器Ⅰ3、氣體阻尼器II10、氣體阻尼器III4、氣體阻尼器IV11和氣體阻尼器V5的規(guī)格(孔徑*長度)分別為0.1×15mm；0.2×10mm；0.075×15mm；0.1×20mm；0.1×30mm。經(jīng)過此參數(shù)的氣阻配比，進(jìn)入檢測器18的氣體燃燒充分，信號(hào)信噪比較高，滿量程和零點(diǎn)氣的漂移指標(biāo)小，得到的檢測限較低。

本實(shí)施例中的總碳?xì)浞治鰞x還包括高溫恒溫箱19和低溫恒溫箱20；所述氣體阻尼器I、氣體阻尼器II、氣體阻尼器III4和氣體阻尼器IV11位于所述高溫恒溫箱19內(nèi)；所述穩(wěn)壓閥I、穩(wěn)壓閥II16、壓力傳感器Ⅰ12、壓力傳感器II13均位于所述低溫恒溫箱20內(nèi)，本總碳?xì)浞治鰞x在常溫區(qū)域即可對高溫處的樣品氣進(jìn)行壓力和流量調(diào)節(jié)，安全可靠、操作簡單。

最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。