專利名稱：自動跟蹤動壓平衡型煙塵采樣儀的新結構和新使用方法
技術領域：
本發明涉及煙塵測量技術領域，尤其涉及一種自動跟蹤動壓平衡型煙塵采樣儀的新結構和新使用方法。
在我國70％的能源取于燃煤，燃煤排放的污染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所排放的煙塵必須進行嚴格的監測。
現有的自動跟蹤動壓平衡型煙塵采樣儀為本發明人的專利技術，專利號為95229007.3，該技術(參見圖1)由S型皮托管2′、差壓傳感器9′及電壓放大器13′12′、模數轉換器17′、計算機18′組成的測煙塵動壓和溫度的測量裝置，和由平行設置于S型皮托管附近的帶有孔板、孔板導壓管和采樣嘴的組合式采樣管3′和除二氧化硫裝置4′、除濕裝置5′、電磁閥7′、抽氣泵21′，連接軟管22′組成的氣路通道裝置，和設于孔板、氣路通道中的差壓傳感器10′、11′、電壓放大器14′、15′、流量計8′以及比較放大器16′、電磁閥7′模數轉換器17′、計算機18′所組成測量和控制裝置所組成，并由顯示器19′、打印機20′顯示和打印。
這種煙塵采樣儀采樣時，在S型皮托管測出煙道氣動壓變化時，受比較器16′差壓值之差值控制的電磁閥能自動調節其張開度來改變抽氣流量，使氣路通道裝置中孔板壓差與煙道氣動壓(S型皮托管測出)相等，從而實現等速跟蹤煙道內氣體流速變化。這種等速跟蹤動壓平衡法，因采用模擬量的閉環控制，因此跟蹤精度高，時間響應快。
另外，為了簡化設備可將控制流量的電磁閥和抽氣泵兩者合一而用交流調速泵來代替，并將比較放大器的電壓差值信號經校正放大器、功率放大器放大后，直接輸給交流調速泵。
上述采樣儀在測量時，為了能跟蹤較大煙氣流速范圍，目前國內外均采用更換采樣嘴并同時更換其相應的孔板來進行測量，但因孔板設置于組合式采樣管的中間，目前的組合式采樣管為了防止漏氣，將孔板的兩根導壓管直接焊接于采樣管上，測量使用中，當煙氣流速范圍變更時，現國內外均用更換整支采樣管(連同導壓管)的辦法來使用，因此造成整個測試裝置存在成本高，攜帶、使用不便等弊病。
本發明的目的在于提供一種結構簡單的新型結構自動跟蹤動壓平衡型煙塵采樣儀，以能在只更換采樣嘴不更換孔板的情況下就能在較大煙氣流速范圍內對煙氣進行自動跟蹤采樣測量，而且成本低和易于制作。
本發明的目的是這樣實現的，一種新結構的自動跟蹤動壓平衡型煙塵采樣儀，包括有S型皮托管，由帶有孔板、采樣嘴的組合采樣管，由除二氧化硫裝置、除濕裝置、交流調速泵、體積流量計組成的氣路通道裝置，煙塵、氣路通道的溫度傳感器，皮托管、孔板、氣路通道負壓的差壓傳感器和機箱，以及機箱內設置的由煙塵、氣路通道溫度傳感器的電壓放大器和皮托管、孔板、氣路差壓傳感器的電壓放大器，以及比較放大器、校正放大器、功率放大器、模擬開關、模數轉換器、單片機、鍵盤、微型打印機、LCD顯示器所組成的測量與控制裝置，其中，三個差壓傳感器的電壓放大器的輸出和二個溫度傳感器的電壓放大器的輸出均經模擬開關后直接輸至模數轉換器的輸入端，模數轉換器的輸出端與單片機的一輸入端相聯接，單片機的另二輸入端其一與體積流量計的輸出端相聯接，另一與鍵盤相聯接，單片機的二輸出端分別與微型打印機、LCD顯示器的輸入端相聯接，比較放大器的輸出端與校正放大器的輸入端相聯接，校正放大器的輸出端與功率放大器的輸入端相聯接，功率放大器的輸出端與交流調速泵的控制部分的輸入端相聯接，其特征在于在皮托管差壓傳感器的電壓放大器的輸出端、孔板差壓傳感器的電壓放大器的輸出端與比較放大器的輸入端之間設置一比例式調整裝置。
上述采樣儀的工作原理是在自動等速跟蹤的動壓平衡型煙塵采樣儀中，通過氣路通道裝置的采樣嘴的煙塵的流速V2應與煙道中煙塵流速V1相等；同時在模擬煙道的氣路通道裝置中，其不同截面上在同一時刻的煙塵流量必然相等。根據這二點基理和實際的試驗和測量，我們得到了皮托管動壓值P1與模擬氣路通道中孔板的差壓值P2之間的關系為P1=K0P2其中K0為一系數。在采樣嘴直徑為8mm、孔板直徑為8mm時，其K0值為1；采樣嘴直徑為12mm、孔板直徑仍為8mm時，其K0值＞1；當采樣嘴直徑為6mm，孔板直徑仍為8mm時，其K0＜1。
因此在原已有技術中，只要在皮托管差壓傳感器的電壓放大器和孔板差壓傳感器的電壓放大器之間設置一比例式調整裝置，再將此調整裝置的輸出與原有的比較放大器的輸入端相聯接，就能達到與更換孔板相同效果。而通過實踐和許多次測試驗證，其測量誤差均在所要求的精度范圍內，其中流量指示精度為±2.5％，跟蹤精度Ef≤±5％，跟蹤響應時間小于1秒，吸收誤差Ck≤±10％，尤其是吸收誤差，在采樣嘴直徑變動為12mm、6mm時，幾乎與8mm時沒有什么差別，從而使本發明較理想地達到了預期目的。
本發明的優點為測量精度高，跟蹤響應快，自動化程度高，結構簡單，制作、攜帶、操作方便，成本低。
下面以附圖、實施例予以進一步說明。


圖1為已有的自動跟蹤動壓平衡型煙塵采樣儀。
圖2為本發明的一實施例的結構原理圖。
圖2中的標注為1、鍵盤；2、顯示器；3、打印機；4、單片機；5、采樣嘴；6、孔板；7、差壓傳感器；8、皮托管；9、溫度傳感器；10、差壓傳感器；11、放大器；12、放大器；13、放大器；14、模擬開關；15、模數轉換器；16、比較放大器；17、校正放大器；18、功率放大器；19、放大器；20、放大器；21、差壓傳感器；22、溫度傳感器；23、渦街流量計；24、交流調速泵；25、作吸濕裝置用的干燥瓶；26、緩沖瓶；27、吸收瓶，作除二氧化硫裝置用；28、二刀三擲開關；29、連接軟管；由圖2所示可見，在本實施例中， 比例式調整裝置為由一個二刀三擲開關28與二個可調電阻R1、R2所組成，其中，皮托管差壓傳感器的電壓放大器的輸出端與可調電阻R1的一端相連接，并與二刀三擲開關的兩接點(C)、(D)相連接，孔板差壓傳感器的電壓放大器的輸出端與可調電阻R2的一端相連接，并與二刀三擲開關的兩接點(A)、(B)相連接，可調電阻R1、R2的另一端與地線相連接，可調電阻R1、R2的中間抽頭分別與二刀三擲開關的接點(E)、(F)相連接，二刀三擲開關的二刀的接點為(G)、(H)分別與比較放大器的二輸入端相連接，且接點(A)、(B)、(F)和接點(E)、(D)、(C)相對應地各自與二刀的接點(H)、(G)相聯接。
上述的S型皮托管和孔板上連接的差壓式傳感器的測壓范圍為0～2000Pa。
上述交流調速泵的流量控制范圍為15-50L/分。
上述模擬煙塵氣路通道應保證嚴密不漏氣，其真空度應不低于6.7Kpa。
上述的體積流量計為一渦街流量計。
采用上述結構的煙塵采樣儀，其技術指標為1、等速跟蹤精度優于±5％2、響應時間小于1秒3、采樣流量范圍15L-50L/min，精度±2.5％4、流速跟蹤范圍采樣嘴直徑Ф6mm9.0～29.5m/s采樣嘴直徑Ф8mm5.0～～16.5m/s采樣嘴直徑Ф12mm2.2～7.3m/s5、采樣體積精度優于2.5％6、傳感器測量范圍0～2000Pa，精度±2.0％7、靜壓傳感器測量范圍+20Pa～-20Pa，精度±4％8、煙道溫度測量范圍0～500℃，精度±3％9、環境溫度＜50℃10、煙氣排放量準確度優于±10％11、采樣時間最大99分鐘12、電源電壓220V±10％，交流，單相。
由上述可見，本發明用一個極為簡單的由二刀三擲開關(波段開關)和二個可調電阻R1、R2組成的比例式調整裝置，就可實現不需更換孔板的簡便操作和高精確度的自動跟蹤動壓平衡型煙塵采樣測量，從而解決了煙塵自動跟蹤測量中一直沒有解決的不需更換孔板的問題。
本發明的自動跟蹤動壓平衡型采樣儀，其用于煙塵采樣測量時其調整裝置的系數K0選擇為1.煙速為常規范圍比例式調整裝置的系數K0＝12.煙速增大 比例式調整裝置的系數K0＜1
3.煙速減小比例式調整裝置的系數K0＞1對于實施例來說，當煙速增大時，二刀三擲開關28設置于A、E位置此時調整裝置的系數＜1；煙速正常時，二刀三擲開關28設置于B、D位置此時調整裝置的系數K0＝1；當煙速減小時，二刀三擲開關28設置于F、C位置，此時調整裝置的系數K0＞1。
本發明的煙塵采樣儀的用途為對煙塵的采樣和測量，其特征是在較大煙塵流速范圍內使用時只需更換采樣嘴，不需要換孔板。
權利要求
1.一種新結構的自動跟蹤動壓平衡型煙塵采樣儀，包括有S型皮托管，由帶有孔板、采樣嘴的組合采樣管，由除二氧化硫裝置、除濕裝置、交流調速泵、體積流量計組成的氣路通道裝置，煙塵和氣路通道的溫度傳感器、皮托管、孔板、氣路通道負壓的差壓傳感器和機箱，以及機箱內設置的由煙塵、氣路通道溫度傳感器的電壓放大器和皮托管、孔板、氣路通道差壓傳感器的電壓放大器，以及比較放大器、校正放大器、功率放大器、模擬開關、模數轉換器、單片機、鍵盤、微型打印機、LCD顯示器所組成的測量與控制裝置，其中，三個差壓傳感器的電壓放大器的輸出和二個溫度傳感器的電壓放大器的輸出均經模擬開關后直接輸至模數轉換器的輸入端，模數轉換器的輸出端與單片機的一輸入端相聯接，單片機的另二輸入端一與體積流量計輸出端相聯接，另一與鍵盤相聯接，單片機的二輸出端分別與微型打印機、LCD顯示器的輸入端相聯接，比較放大器的輸出端與校正放大器的輸入端相聯接，校正放大器的輸出端與功率放大器的輸入端相聯接，功率放大器的輸出端與交流調速泵的控制部分的輸入端相聯接，其特征在于在皮托管差壓傳感器的電壓放大器的輸出端、孔板差壓傳感器的電壓放大器的輸出端與比較放大器的輸入端之間設置一比例式調整裝置。
2.按權利要求1所述的自動跟蹤動壓平衡型煙塵采樣儀，其特征在于所述的調整裝置為由一個二刀三擲開關28與二個可調電阻R1、R2所組成，其中，皮托管差壓傳感器的電壓放大器的輸出端與可調電阻R1的一端相連接，并與二刀三擲開關的兩接點(C)、(D)相連接，孔板差壓傳感器的電壓放大器的輸出端與可調電阻R2的一端相連接，并與二刀三擲開關的兩接點(A)、(B)相連接，可調電阻R1、R2的另一端與地線相連接，可調電阻R1、R2的中間抽頭分別與二刀三擲開關的接點(E)、(F)相連接，二刀三擲開關的二刀的接點為(H)、(G)分別與比較放大器的二輸入端相連接，且接點(A)、(B)、(F)和接點(E)、(D)、(C)相對應地各自與二刀的接點(H)、(G)相聯接。
3.按權利要求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的S型皮托管和孔板上連接的差壓傳感器的測壓范圍為0～2000Pa。
4.按權利要求1所述的自動跟蹤動壓平衡型煙塵采樣儀其特征在于交流調速泵的流量控制范圍為15～50L/分。
5.按權利要求1所述的自動跟蹤動壓平衡型煙塵采樣儀其特征在于路通道的真空度應不低于6.7KPa。
6.按權利要求1所述的自動跟蹤動壓平衡型煙塵采樣儀，其特征在于氣路通道裝置中的體積流量計為一渦街流量計。
7.按權利要求′1或′2或′3或′4或′5所述的自動跟蹤壓平衡型煙塵采校儀的新用法為，使用時只需更換采樣嘴，不需更換孔板。
全文摘要
本發明為一種新型結構的自動跟蹤動壓平衡型煙塵采樣儀及其新用法,采樣儀包括有S型皮托管,組合采樣管,模擬氣路通道裝置,溫度、差壓傳感器,和機箱,以及設于機箱中的電壓放大器、比較放大器、校正放大器、功率放大器、模數轉換器、計算機等測量、控制裝置。本采樣儀采用在皮托管、孔板兩差壓傳感器的電壓放大器輸出端與比較放大器輸入端之間設置一比例式調整裝置,來達到拓寬煙速范圍的測量目的,且不需更換孔板,攜帶、操作方便，成本低。
文檔編號G01N1/22GK1189615SQ9810051
公開日1998年8月5日 申請日期1998年2月12日 優先權日1998年2月12日
發明者蔣德珍, 易江, 劉硯華 申請人:中國環境監測總站