專利名稱：自動(dòng)跟蹤動(dòng)壓平衡型煙塵采樣儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種煙塵采樣的測量儀表，尤其是一種由電磁閥自動(dòng)控制采樣流速，實(shí)現(xiàn)等速跟蹤煙氣流速的測量儀表，屬于測量裝置技術(shù)領(lǐng)域。
在我國70％的能源取自于燃煤，燃煤排放的污染物是造成大氣污染的主要原因。因此，對(duì)于取暖、工業(yè)生產(chǎn)過程中燃煤排放的煙塵必須例行進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)測。目前使用的煙塵采樣儀由采樣管、除二氧化硫、除濕裝置、流量測量與控制裝置及抽氣泵組成。當(dāng)采集煙塵時(shí)，將裝有濾筒的采樣管插入煙道，開啟抽氣泵，調(diào)節(jié)抽氣流量控制閥，使通過采樣管前端采樣嘴進(jìn)入采樣管的煙氣流速等于煙道該測量點(diǎn)的煙氣流速。按規(guī)定完成煙道內(nèi)多個(gè)測點(diǎn)量測后，從采樣管內(nèi)取出濾筒，經(jīng)烘干、衡重稱量，再依據(jù)采集煙氣的體積，計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙塵排放濃度，以及煙道內(nèi)氣流量，計(jì)算出煙塵排放量。
鑒于當(dāng)前煙塵采樣器采用手動(dòng)方法實(shí)現(xiàn)等速跟蹤采樣，而煙道中排氣的流速是變化的，煙塵在濾筒上累積也會(huì)引起抽氣流速的變化，因此，要頻繁地調(diào)節(jié)流量控制閥。即使如此，靠手動(dòng)操作還是很難跟蹤上煙氣流速的變化。因而量測精度差，造成較大的測量誤差。而從國外進(jìn)口的自動(dòng)跟蹤煙塵采樣儀，則價(jià)格昂貴。
本實(shí)用新型的目的提供一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，利用微處理器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、自動(dòng)化程度高又售價(jià)低廉的自動(dòng)跟蹤動(dòng)壓平衡型煙塵采樣儀。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的包括有由S型皮托管、溫度傳感器，帶有孔板采樣管頭構(gòu)成的組合式采樣管，除二氧化硫裝置，除濕裝置、機(jī)箱、抽氣泵，以及安裝在機(jī)箱內(nèi)的由積分運(yùn)算放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、微處理器以及微型打印機(jī)、LCD顯示器構(gòu)成的測量與控制裝置，其特征在于在S型皮托管尾部的兩個(gè)接頭和帶有孔板采樣管的進(jìn)、出氣口的兩個(gè)接頭分別與一個(gè)差壓式傳感器連接，這兩個(gè)差壓式傳感器的輸出端分別經(jīng)兩個(gè)電壓放大器而接入一個(gè)運(yùn)算放大器的兩個(gè)輸入端，該運(yùn)算放大器的輸出端分別與控制抽氣流量的電磁閥的控制端和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端相連接，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端還分別接有上述溫度傳感器經(jīng)電壓放大器后輸出的信號(hào)，上述S型皮托管和采樣管的孔板進(jìn)、出氣口接頭之后連接的兩個(gè)差壓式傳感器分別經(jīng)各自電壓放大器放大后的兩個(gè)信號(hào)，以及量測煙氣靜壓和氣路負(fù)壓的差壓式傳感器輸出的電壓放大信號(hào)；該模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端則與微處理器的輸入端相連接。
上述S型皮托管和孔板進(jìn)、出氣口接頭之后分別連接的兩個(gè)差壓式傳感器的測壓范圍為O～2000pa。
上述受運(yùn)算放大器輸出直流電壓控制的電磁閥的流量控制范圍應(yīng)在5～45L/分，可選用國產(chǎn)型號(hào)為LMV-C產(chǎn)品。
上述氣路應(yīng)保證嚴(yán)密不漏氣，其真空度應(yīng)不低于6.7kpa。
本實(shí)用新型是在由S型皮托管、溫度傳感器、帶有孔板采樣管頭構(gòu)成的組合式采樣管的尾部，即S型皮托管尾部的兩個(gè)接頭和孔板進(jìn)、出氣口的兩個(gè)接頭分別與一個(gè)差壓式傳感器連接。采樣時(shí)，由S型皮托管測出煙道氣動(dòng)壓變化時(shí)，受誤差電壓控制的電磁閥能自動(dòng)調(diào)節(jié)其張開度，改變抽氣流量，使連接孔板差壓式傳感器的壓差與動(dòng)壓相等，其跟蹤響應(yīng)時(shí)間僅為幾十毫秒，從而真正實(shí)現(xiàn)等速跟蹤采樣而提高量測精度。由于本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)原理為動(dòng)壓平衡型，又達(dá)到等速，所以可直接由微處理器從采樣體積推算出煙道內(nèi)排氣流量并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理而計(jì)算得出煙氣的含濕量及有關(guān)參數(shù)，省去了手工采樣法需事先測定煙氣壓力、溫度、含濕量的操作及繁瑣的手工計(jì)算。此外，因本實(shí)用新型配有微處理器能進(jìn)行鍵盤操作，數(shù)字顯示和打印測量結(jié)果，自動(dòng)化程度高，實(shí)現(xiàn)了煙塵采樣的自動(dòng)等速跟蹤。該裝置小型輕便，結(jié)構(gòu)簡單，售價(jià)低廉。
現(xiàn)結(jié)合附圖和實(shí)施例，進(jìn)一步敘述本實(shí)用新型。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)組成示意圖。
圖2為本實(shí)用新型的控制面板圖。
參見圖1，本實(shí)用新型包括有測定煙氣溫度的溫度傳感器1，測定煙氣動(dòng)壓的S型皮托管2，采集煙塵帶有孔板的采樣管3，用于除去煙氣中二氧化硫裝置4，用于除去煙氣中水分的除濕干燥器裝置5；以及在采樣儀機(jī)箱6內(nèi)設(shè)置的控制抽氣流量的電磁閥7，計(jì)量抽氣流量的流量計(jì)8，量測煙氣動(dòng)壓的差壓式傳感器9，量測氣流通過采樣管孔板時(shí)產(chǎn)生壓差的差壓式傳感器10和量測煙氣靜壓和采樣系統(tǒng)中氣路負(fù)壓的差壓式傳感器11；機(jī)箱6內(nèi)還設(shè)置有由積分運(yùn)算放大器16、模數(shù)轉(zhuǎn)換器17、微處理器18與微型打印機(jī)19、LCD顯示器20構(gòu)成的測量與控制裝置。在S型皮托管2尾部的兩個(gè)接頭和帶有孔板采樣管3的進(jìn)、出氣口的兩個(gè)接頭分別與一個(gè)差壓式傳感器9、10連接，這兩個(gè)差壓式傳感器9、10的輸出端分別經(jīng)兩個(gè)電壓放大器13、14而接入一個(gè)運(yùn)算放大器16的兩個(gè)輸入端，該運(yùn)算放大器16的輸出端分別與控制抽氣流量的電磁閥7的控制端和模數(shù)轉(zhuǎn)換器17的輸入端相連接，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器17的輸入端還分別接有上述溫度傳感器1經(jīng)電壓放大器12后輸出的信號(hào)，上述S型皮托管2和采樣管3的孔板進(jìn)、出氣口接頭之后連接的兩個(gè)差壓式傳感器9、10分別經(jīng)各自電壓放大器13、14放大后的兩個(gè)信號(hào)，以及量測煙氣靜壓和氣路負(fù)壓的差壓式傳感器11輸出的電壓放大信號(hào)；該模數(shù)轉(zhuǎn)換器17的輸出端則與微處理器18的輸入端相連接。此外，裝置采用軟管22將S型皮托管2、帶孔板的采樣管3、除二氧化硫裝置4、除濕裝置5、電磁閥7、流量計(jì)8和抽氣泵連成一體，氣路要求有良好的氣密性，其真空度應(yīng)不低于6.7kpa。
本實(shí)用新型工作原理是由差壓式傳感器10測出采樣管3上氣流流過孔板產(chǎn)生的壓差，并轉(zhuǎn)換成直流毫伏信號(hào)，經(jīng)電壓放大器14放大，輸入積分運(yùn)算放大器16；差壓式傳感器9則將S型皮托管2測出的煙道測點(diǎn)煙氣動(dòng)壓轉(zhuǎn)換成直流毫伏信號(hào)，經(jīng)電壓放大器13放大，也輸入積分運(yùn)算放大器16。兩個(gè)電壓信號(hào)比較放大后輸出的直流電壓將控制電磁閥7的開度。當(dāng)后者電壓信號(hào)高于前者時(shí)，電磁閥7開度增加，通過孔板的氣流量增大，至孔板壓差轉(zhuǎn)換的電壓信號(hào)與后者相等為止；當(dāng)后者電壓信號(hào)低于前者時(shí)，電磁閥7開度減小，通過孔板的氣流量減小，至孔板壓差轉(zhuǎn)換的電壓信號(hào)與后者相等為止；若兩者電壓信號(hào)相等，電磁閥7開度不變，由此調(diào)節(jié)采樣流量，達(dá)到等速跟蹤采樣的閉環(huán)自動(dòng)控制的目的。本裝置等速跟蹤響應(yīng)時(shí)間僅幾十毫秒，跟蹤精度≤±5％。差壓傳感器9、10的測壓范圍為0～2000pa。
通過電磁閥7氣體的體積由流量計(jì)8計(jì)量，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器17和微處理器18處理，利用“氣路中任一截面積上同一時(shí)間流量相等”的原理，直接計(jì)算出在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙道排干煙氣的流速、流量；以及由溫度傳感器1測量的煙氣溫度、差壓式傳感器11測量的煙氣靜壓可直接計(jì)算出煙氣的含濕量。
本實(shí)用新型配設(shè)有模數(shù)轉(zhuǎn)換器17，可將有關(guān)電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并將相關(guān)數(shù)據(jù)送至微處理器18處理后，由微型打印機(jī)19打印出與測量有關(guān)的參數(shù)及測定結(jié)果，由LCD顯示器20顯示上述有關(guān)參數(shù)和測定結(jié)果。
參見圖2，本實(shí)用新型的控制面板23上安裝有下列元器件LCD顯示器20，外接微型打印機(jī)19的接口24，光標(biāo)移位鍵25，輸入數(shù)字遞增鍵26、遞減鍵27，啟動(dòng)儀器運(yùn)行鍵28，結(jié)束運(yùn)行的停止鍵29，輸入數(shù)字的輸入鍵30，與干燥器裝置5和電磁閥7相連的管接頭31，與流量計(jì)8和抽氣泵21相連的管接頭32，與差壓式傳感器11和軟管22相連的管接頭33，與皮托管2和差壓式傳感器9相連的管接頭34、35，與帶有孔板采樣管3上的孔板和差壓式傳感器10相連的管接頭的36、37，連接溫度傳感器1插頭的插座38，泵電源插座39，主電源插座40，電源開關(guān)40。
本實(shí)用新型已試制出樣機(jī)，并進(jìn)行了實(shí)施試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了發(fā)明目的，其主要技術(shù)指標(biāo)如下等速跟蹤精度±5％等速跟蹤流量范圍5～45L/min流速跟蹤測量范圍采樣嘴直徑6mm時(shí)為3.5～26.5m/s采樣嘴直徑8mm時(shí)為2.0～14.9m/s流量指示精度±2.5％累計(jì)流量精度±2.5％電源電壓220±10％V、頻率50HZ抽氣泵空載流量大于110L/min密封性主機(jī)內(nèi)真空度≥6.7kpa時(shí)，關(guān)閉抽氣泵，1分鐘內(nèi)真空度下降不大于0.2kpa
本實(shí)用新型實(shí)施例中使用的主要元器件為電磁閥國產(chǎn)LMV-C型，流量計(jì)國產(chǎn)MTC-G型，差壓式傳感器瑞士產(chǎn)AM5302DV和AM5302GV型，微處理器美國產(chǎn)80C31型，模數(shù)轉(zhuǎn)換器美國產(chǎn)ICL7135型。其主要計(jì)算參數(shù)為煙氣全壓煙氣流速煙道排氣量和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下排氣量煙氣含濕量等速跟蹤百分率本實(shí)用新型最終計(jì)算和打印報(bào)告結(jié)果為日期環(huán)境大氣壓采樣點(diǎn)數(shù)采樣時(shí)間煙道測定斷面面積采樣嘴直徑皮托管系數(shù)煙氣靜壓煙氣平均動(dòng)壓煙氣全壓煙氣平均溫度煙氣含濕量煙氣平均流速等速跟蹤百分率標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下采樣體積煙氣排放量標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣排放量
權(quán)利要求1.一種自動(dòng)跟蹤動(dòng)壓平衡型煙塵采樣儀，包括有由S型皮托管、溫度傳感器，帶有氣孔板采樣管頭構(gòu)成的組合式采樣管，除二氧化硫裝置，除濕裝置、機(jī)箱、抽氣泵，以及安裝在機(jī)箱內(nèi)的由積分運(yùn)算放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、微處理器以及微型打印機(jī)、LCD顯示器構(gòu)成的測量與控制裝置，其特征在于在S型皮托管尾部的兩個(gè)接頭和帶有孔板采樣管的進(jìn)、出氣口的兩個(gè)接頭分別與一個(gè)差壓式傳感器連接，這兩個(gè)差壓式傳感器的輸出端分別經(jīng)兩個(gè)電壓放大器而接入一個(gè)運(yùn)算放大器的兩個(gè)輸入端，該運(yùn)算放大器的輸出端分別與控制抽氣流量的電磁閥的控制端和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端相連接，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端還分別接有上述溫度傳感器經(jīng)電壓放大器后輸出的信號(hào)，上述S型皮托管和采樣管的孔板進(jìn)、出氣口接頭之后連接的兩個(gè)差壓式傳感器分別經(jīng)各自電壓放大器放大后的兩個(gè)信號(hào)，以及量測煙氣靜壓和氣路負(fù)壓的差壓式傳感器輸出的電壓放大信號(hào)；該模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端則與微處理器的輸入端相連接。
2.如權(quán)利要求所述的自動(dòng)跟蹤動(dòng)壓平衡型煙塵采樣儀，其特征在于上述S型皮托管和孔板進(jìn)、出氣口接頭之后分別連接的兩個(gè)差壓式傳感器的測壓范圍為0～2000pa。
3.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)跟蹤動(dòng)壓平衡型煙塵采樣儀，其特征在于上述受運(yùn)算放大器輸出直流電壓控制的電磁閥的流量控制范圍應(yīng)在5～45L/分，可選用國產(chǎn)型號(hào)為LMV-C產(chǎn)品。
4.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)跟蹤動(dòng)壓平衡型煙塵采樣儀，其特征在于上述氣路應(yīng)保證嚴(yán)密不漏氣，其真空度應(yīng)不低于6.7kpa。
專利摘要一種自動(dòng)跟蹤動(dòng)壓平衡型煙塵采樣儀，是在S型皮托管尾部和孔板進(jìn)出氣口的兩個(gè)接頭分別連接差壓式傳感器，將兩者測出的煙道氣動(dòng)壓和氣流壓差分別轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)進(jìn)行比較而控制電磁閥自動(dòng)調(diào)節(jié)其張開度，藉此調(diào)節(jié)采樣流量達(dá)到等速跟蹤采樣的閉環(huán)自動(dòng)控制。裝置還配設(shè)有模數(shù)轉(zhuǎn)換器、微處理器和打印機(jī)、顯示器，可以數(shù)字顯示和打印測定結(jié)果和煙氣狀態(tài)參數(shù)，等速跟蹤精度高，結(jié)構(gòu)簡單，小型便攜、適于推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)G01N1/22GK2254183SQ9522900
公開日1997年5月14日 申請(qǐng)日期1995年12月25日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月25日
發(fā)明者蔣德珍, 易江 申請(qǐng)人:中國環(huán)境監(jiān)測總站