專利名稱：自動跟蹤動壓平衡型煙塵采樣儀的制作方法
技術領域：
本實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控制采樣流速，實現等速跟蹤煙氣流速的測量儀表，屬于測量裝置技術領域。
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，對于取暖、工業生產過程中燃煤排放的煙塵必須例行進行嚴格的監測。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。當采集煙塵時，將裝有濾筒的采樣管插入煙道，開啟抽氣泵，調節抽氣流量控制閥，使通過采樣管前端采樣嘴進入采樣管的煙氣流速等于煙道該測量點的煙氣流速。按規定完成煙道內多個測點量測后，從采樣管內取出濾筒，經烘干、衡重稱量，再依據采集煙氣的體積，計算出標準狀態下煙塵排放濃度，以及煙道內氣流量，計算出煙塵排放量。
鑒于當前煙塵采樣器采用手動方法實現等速跟蹤采樣，而煙道中排氣的流速是變化的，煙塵在濾筒上累積也會引起抽氣流速的變化，因此，要頻繁地調節流量控制閥。即使如此，靠手動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。而從國外進口的自動跟蹤煙塵采樣儀，則價格昂貴。
本實用新型的目的提供一種結構簡單、使用方便，利用微處理器實現數據處理、自動化程度高又售價低廉的自動跟蹤動壓平衡型煙塵采樣儀。
本實用新型是這樣實現的包括有由S型皮托管、溫度傳感器，帶有孔板采樣管頭構成的組合式采樣管，除二氧化硫裝置，除濕裝置、機箱、抽氣泵，以及安裝在機箱內的由積分運算放大器、模數轉換器、微處理器以及微型打印機、LCD顯示器構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接頭和帶有孔板采樣管的進、出氣口的兩個接頭分別與一個差壓式傳感器連接，這兩個差壓式傳感器的輸出端分別經兩個電壓放大器而接入一個運算放大器的兩個輸入端，該運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轉換器的輸入端相連接，該模數轉換器的輸入端還分別接有上述溫度傳感器經電壓放大器后輸出的信號，上述S型皮托管和采樣管的孔板進、出氣口接頭之后連接的兩個差壓式傳感器分別經各自電壓放大器放大后的兩個信號，以及量測煙氣靜壓和氣路負壓的差壓式傳感器輸出的電壓放大信號；該模數轉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、出氣口接頭之后分別連接的兩個差壓式傳感器的測壓范圍為O～2000pa。
上述受運算放大器輸出直流電壓控制的電磁閥的流量控制范圍應在5～45L/分，可選用國產型號為LMV-C產品。
上述氣路應保證嚴密不漏氣，其真空度應不低于6.7kpa。
本實用新型是在由S型皮托管、溫度傳感器、帶有孔板采樣管頭構成的組合式采樣管的尾部，即S型皮托管尾部的兩個接頭和孔板進、出氣口的兩個接頭分別與一個差壓式傳感器連接。采樣時，由S型皮托管測出煙道氣動壓變化時，受誤差電壓控制的電磁閥能自動調節其張開度，改變抽氣流量，使連接孔板差壓式傳感器的壓差與動壓相等，其跟蹤響應時間僅為幾十毫秒，從而真正實現等速跟蹤采樣而提高量測精度。由于本實用新型的設計原理為動壓平衡型，又達到等速，所以可直接由微處理器從采樣體積推算出煙道內排氣流量并進行數據處理而計算得出煙氣的含濕量及有關參數，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算。此外，因本實用新型配有微處理器能進行鍵盤操作，數字顯示和打印測量結果，自動化程度高，實現了煙塵采樣的自動等速跟蹤。該裝置小型輕便，結構簡單，售價低廉。
現結合附圖和實施例，進一步敘述本實用新型。


圖1為本實用新型的結構組成示意圖。
圖2為本實用新型的控制面板圖。
參見圖1，本實用新型包括有測定煙氣溫度的溫度傳感器1，測定煙氣動壓的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；以及在采樣儀機箱6內設置的控制抽氣流量的電磁閥7，計量抽氣流量的流量計8，量測煙氣動壓的差壓式傳感器9，量測氣流通過采樣管孔板時產生壓差的差壓式傳感器10和量測煙氣靜壓和采樣系統中氣路負壓的差壓式傳感器11；機箱6內還設置有由積分運算放大器16、模數轉換器17、微處理器18與微型打印機19、LCD顯示器20構成的測量與控制裝置。在S型皮托管2尾部的兩個接頭和帶有孔板采樣管3的進、出氣口的兩個接頭分別與一個差壓式傳感器9、10連接，這兩個差壓式傳感器9、10的輸出端分別經兩個電壓放大器13、14而接入一個運算放大器16的兩個輸入端，該運算放大器16的輸出端分別與控制抽氣流量的電磁閥7的控制端和模數轉換器17的輸入端相連接，該模數轉換器17的輸入端還分別接有上述溫度傳感器1經電壓放大器12后輸出的信號，上述S型皮托管2和采樣管3的孔板進、出氣口接頭之后連接的兩個差壓式傳感器9、10分別經各自電壓放大器13、14放大后的兩個信號，以及量測煙氣靜壓和氣路負壓的差壓式傳感器11輸出的電壓放大信號；該模數轉換器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，其真空度應不低于6.7kpa。
本實用新型工作原理是由差壓式傳感器10測出采樣管3上氣流流過孔板產生的壓差，并轉換成直流毫伏信號，經電壓放大器14放大，輸入積分運算放大器16；差壓式傳感器9則將S型皮托管2測出的煙道測點煙氣動壓轉換成直流毫伏信號，經電壓放大器13放大，也輸入積分運算放大器16。兩個電壓信號比較放大后輸出的直流電壓將控制電磁閥7的開度。當后者電壓信號高于前者時，電磁閥7開度增加，通過孔板的氣流量增大，至孔板壓差轉換的電壓信號與后者相等為止；當后者電壓信號低于前者時，電磁閥7開度減小，通過孔板的氣流量減小，至孔板壓差轉換的電壓信號與后者相等為止；若兩者電壓信號相等，電磁閥7開度不變，由此調節采樣流量，達到等速跟蹤采樣的閉環自動控制的目的。本裝置等速跟蹤響應時間僅幾十毫秒，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8計量，經模數轉換器17和微處理器18處理，利用“氣路中任一截面積上同一時間流量相等”的原理，直接計算出在標準狀態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算出煙氣的含濕量。
本實用新型配設有模數轉換器17，可將有關電壓信號轉換成數字信號，并將相關數據送至微處理器18處理后，由微型打印機19打印出與測量有關的參數及測定結果，由LCD顯示器20顯示上述有關參數和測定結果。
參見圖2，本實用新型的控制面板23上安裝有下列元器件LCD顯示器20，外接微型打印機19的接口24，光標移位鍵25，輸入數字遞增鍵26、遞減鍵27，啟動儀器運行鍵28，結束運行的停止鍵29，輸入數字的輸入鍵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40。
本實用新型已試制出樣機，并進行了實施試驗，實現了發明目的，其主要技術指標如下等速跟蹤精度±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時為3.5～26.5m/s采樣嘴直徑8mm時為2.0～14.9m/s流量指示精度±2.5％累計流量精度±2.5％電源電壓220±10％V、頻率50HZ抽氣泵空載流量大于110L/min密封性主機內真空度≥6.7kpa時，關閉抽氣泵，1分鐘內真空度下降不大于0.2kpa
本實用新型實施例中使用的主要元器件為電磁閥國產LMV-C型，流量計國產MTC-G型，差壓式傳感器瑞士產AM5302DV和AM5302GV型，微處理器美國產80C31型，模數轉換器美國產ICL7135型。其主要計算參數為煙氣全壓煙氣流速煙道排氣量和標準狀態下排氣量煙氣含濕量等速跟蹤百分率本實用新型最終計算和打印報告結果為日期環境大氣壓采樣點數采樣時間煙道測定斷面面積采樣嘴直徑皮托管系數煙氣靜壓煙氣平均動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準狀態下采樣體積煙氣排放量標準狀態下煙氣排放量
權利要求1.一種自動跟蹤動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成的組合式采樣管，除二氧化硫裝置，除濕裝置、機箱、抽氣泵，以及安裝在機箱內的由積分運算放大器、模數轉換器、微處理器以及微型打印機、LCD顯示器構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接頭和帶有孔板采樣管的進、出氣口的兩個接頭分別與一個差壓式傳感器連接，這兩個差壓式傳感器的輸出端分別經兩個電壓放大器而接入一個運算放大器的兩個輸入端，該運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轉換器的輸入端相連接，該模數轉換器的輸入端還分別接有上述溫度傳感器經電壓放大器后輸出的信號，上述S型皮托管和采樣管的孔板進、出氣口接頭之后連接的兩個差壓式傳感器分別經各自電壓放大器放大后的兩個信號，以及量測煙氣靜壓和氣路負壓的差壓式傳感器輸出的電壓放大信號；該模數轉換器的輸出端則與微處理器的輸入端相連接。
2.如權利要求所述的自動跟蹤動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、出氣口接頭之后分別連接的兩個差壓式傳感器的測壓范圍為0～2000pa。
3.如權利要求1所述的自動跟蹤動壓平衡型煙塵采樣儀，其特征在于上述受運算放大器輸出直流電壓控制的電磁閥的流量控制范圍應在5～45L/分，可選用國產型號為LMV-C產品。
4.如權利要求1所述的自動跟蹤動壓平衡型煙塵采樣儀，其特征在于上述氣路應保證嚴密不漏氣，其真空度應不低于6.7kpa。
專利摘要一種自動跟蹤動壓平衡型煙塵采樣儀，是在S型皮托管尾部和孔板進出氣口的兩個接頭分別連接差壓式傳感器，將兩者測出的煙道氣動壓和氣流壓差分別轉化為電壓信號進行比較而控制電磁閥自動調節其張開度，藉此調節采樣流量達到等速跟蹤采樣的閉環自動控制。裝置還配設有模數轉換器、微處理器和打印機、顯示器，可以數字顯示和打印測定結果和煙氣狀態參數，等速跟蹤精度高，結構簡單，小型便攜、適于推廣應用。
文檔編號G01N1/22GK2254183SQ9522900
公開日1997年5月14日 申請日期1995年12月25日 優先權日1995年12月25日
發明者蔣德珍, 易江 申請人:中國環境監測總站