CN101424618A - 红外co2检测器残余碳分析系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种红外CO2检测器残余碳分析系统，其系统连接为空气气源、稳压阀、压力表、四通阀依次连接在一起，四通阀连接电磁阀AF，电磁阀AF连接气缸，四通阀连接电磁阀BF，电磁阀BF连接气缸，四通阀连接在质量流量计的进口端，质量流量计的出口端与模拟四通阀相连，模拟四通阀与气缸上的进样杆相连，模拟四通阀与红外CO2检测单元相连，经模拟四通阀排空，氧化炉与红外CO2检测单元相连，红外CO2检测单元与计算机主机相连。特点是便于维护、灵敏度高、噪声低，只需一路空气气源，增加了反吹功能，避免了炉体污染给分析结果带来的误差，提高了系统使用寿命和抗疲劳程度；检测速度非常快，可以连续进行分析，缩短了分析周期。
Description
技术领域
本发明涉及一种残余碳分析系统，特别涉及一种红外CO2检测器残余碳分析系统。
背景技术
目前用于测定生油岩的总有机碳含量进而对生油岩的有机质类型进行评价。均采用TCD热导池检测器对CO2气体进行检测并计算出样品中的总有机碳含量。其检测过程是样品经氧化炉进行600℃高温氧化后，经过捕集阱50℃被吸附，而后在260℃时被释放，释放的样品气再经过TCD热导池检测器进行检测，微机进行处理。系统增加了捕集阱和热导池等价格相对较高的部件的使用，且不能使用空气作为载气，需要使用相对稳定的氮气气源、增加辅助设备，速度慢、分析周期长一个周期的分析时间一般在15分钟左右，价格贵，灵敏度低。
发明内容
鉴于以上存在的问题，本发明提供一种红外CO2检测器残余碳分析系统，采用红外CO2检测器对CO2气体进行检测并计算出样品中的总有机碳含量。具体技术方案是一种红外CO2检测器残余碳分析系统，其特征在于：由空气气源、稳压阀、压力表、四通阀、电磁阀、电磁阀、气缸、模拟四通阀、质量流量计、氧化炉、红外CO2检测单元、计算机主机组成，其系统连接为，空气气源、稳压阀、压力表、四通阀的1端依次连接在一起，四通阀的2端连接在电磁阀的P端，电磁阀的A端连接在气缸的1端，四通阀的3端连接在电磁阀P端，电磁阀A端连接在气缸的2端，四通阀的4端连接在质量流量计的进口端，质量流量计的出口端与模拟四通阀相连，模拟四通阀与气缸上的进样杆相连，模拟四通阀与红外CO2检测单元的2端相连，经模拟四通阀排空，氧化炉与红外CO2检测单元的1端相连，红外CO2检测单元的3端与计算机主机相连；所述的模拟四通阀由电磁阀、电磁阀、三通阀、三通阀组成，三通阀的1、2、3端分别连接质量流量计的出口端、电磁阀的P端和电磁阀的R端，三通阀的1、2端分别连接电磁阀的R端、电磁阀的P端，3端排空，电磁阀的A端与红外CO2检测单元的2端相连，电磁阀的A端与气缸上的进样杆相连。
本发明的特点是，红外CO2检测器结构简单，在减少了捕集阱和热导池的同时，还大大减少了阀、三通等元件的使用，便于维护；灵敏度、噪声等有了很大的提高和改善；只需一路空气气源，且独特的模拟四通阀的利用，使气路增加了反吹功能，避免了炉体污染给分析结果带来的误差，同时提高了系统的使用寿命和抗疲劳程度；速度快，仅用10分钟即可完成一个分析周期，可以连续进行分析，在氧化的同时进行采集分析。
附图说明
图1是本发明的系统连接图并作为摘要附图。
图2是本发明的模拟四通阀连接图。
图3是本发明的电路原理图。
图4是本发明的工作流程图。
具体实施方式
下面以采用武汉四方光电科技有限公司生产的红外CO2传感器Gasboard-2000，北京七星华创电子股份有限公司D07-7B质量流量控制器，杭州西子固体继电器有限公司DTY-220D10H调压模块，12位D/A转换电路和W77E58单片机为例作具体说明。
如图1、2所示，空气气源、稳压阀、压力表、四通阀SF的1端依次连接在一起，四通阀SF的2端连接在电磁阀AF的P端，电磁阀AF的A端连接在气缸的1端，四通阀SF的3端连接在电磁阀BF的P端，电磁阀BF的A端连接在气缸的2端，四通阀SF的4端连接在质量流量计的进口端，质量流量计的出口端与模拟四通阀MSF相连，模拟四通阀MSF与气缸上的进样杆相连，模拟四通阀MSF与红外CO2检测单元的2端相连，经模拟四通阀MSF排空，氧化炉与红外CO2检测单元的1端相连，红外CO2检测单元的3端与计算机主机相连；所述的模拟四通阀MSF由电磁阀F1、电磁阀F2、三通阀DF1、三通阀DF2组成，三通阀DF2的1、2、3端分别连接质量流量计的出口端、电磁阀F2的P端和电磁阀F1的R端，三通阀DF1的1、2端分别连接电磁阀F2的R端、电磁阀F1的P端，3端排空，电磁阀F1的A端与红外CO2检测单元的2端相连，电磁阀F2的A端与气缸上的进样杆相连。
如图3所示，氧化炉通过热电偶及热电偶测温电路与单片机相连，氧化炉的CO2出口连接红外CO2检测器，红外CO2检测器经RS232电路与单片机相连，单片机经D/A转换电路、调压模块加热元件与氧化炉的加热炉丝相连，单片机经RS232电路与计算机主机相连，单片机的P2.4、P2.5端口经隔离及驱动电路分别与电磁阀AF、电磁阀BF相连，P2.6端口经隔离及驱动电路与由电磁阀F1、电磁阀F2相连。
如图4所示，计算机主机的工作流程包括如下步骤，
(1)参数设定步骤
开机后，在计算机主机中进行相关参数的设定，包括氧化炉温度和空气流量，设定以后，系统等待温度和流量达到设定数值及等待样品进行分析；
(2)状态检控步骤
计算机主机通过RS232进行通讯，将命令发送到单片机W77E58，单片机W77E58P通过12位D/A控制调压模块，控制加热元件给氧化炉进行加热，热电偶同时检测氧化炉温度并将信号送入单片机W77E58；同时单片机W77E58检测并控制质量流量计对气路流量进行调节；
(3)样品进样、氧化及数据采集、分析步骤
当温度和流量达到设定值并且稳定、进样完成以后，点击计算机主机“开始分析”进行进样操作。氧化炉对样品进行氧化10min，同时红外CO2检测器进行样品气分析，数据上传、采集，采集、分析结束后，系统进行管路反吹，清洗管路；
(4)进入下一个样品流程步骤
返回参数及状态检控步骤。
其工作流程及原理为，热解综合评价仪检测后的残余样品，经氧化炉进行600℃的高温氧化处理，使残余碳C和一氧化碳CO氧化生成二氧化碳CO2气体，由载气空气从氧化炉中将其携带出来，CO2样品气通过气路管线被送入红外CO2检测器的1端，经过红外CO2检测器的检测，红外CO2检测器送出模拟检测信号经过RS232将采集的检测信号送入W77E58单片机进行处理、运算，再经RS232通讯系统与计算机主机进行通讯，经通讯软件将数据被送入计算机主机进行分析等。空气由稳压阀进行稳压后，经四通阀SF的1端流入并分出三个支路，其中空气从四通阀SF的2端流出后，经电磁阀AF控制气缸带动进样杆的上升；空气从四通阀SF的3端流出后，经电磁阀BF控制气缸带动进样杆的下降，电磁阀AF、电磁阀BF的动作由W77E58单片机来控制，当W77E58的P2.4口为低电平，电磁阀AF常开端闭合，空气通过，经气缸带动进样杆向上运动，即将样品送入氧化炉进行氧化；当W77E58的P2.5口为低电平，电磁阀BF常开端闭合，空气通过，经气缸带动进样杆向下运动，即将样品退出氧化炉。另外空气从四通阀MSF的4端输出作为载气进入质量流量计，对空气流量进行自动跟踪控制。质量流量计输出稳定流量的空气作为载气进入模拟四通阀MSF的三通阀DF2的1端，W77E58控制模拟四通阀MSF的电磁阀F1，电磁阀F2的切换，平时两个电磁阀常闭A、R端导通，空气经过模拟四通阀MSF的三通阀DF2的1端、电磁阀F1的A端再经红外CO2检测器将氧化炉中的残余样品气进行反吹，系统始终处于管路清洗状态；当计算机主机发出“开始”命令，需要进样时，W77E58片机的P2.6口输出低电平，电磁阀F1、电磁阀F2进行切换，常开A、P端导通，空气经过模拟四通阀MSF的三通阀DF2的1端、电磁阀F2的A端进入进样杆，携带CO2样品气通过氧化炉、进入红外CO2检测器，红外CO2检测器检测后，空气携带残余样品气经模拟四通阀MSF的电磁阀F1的A端、三通阀DF1的3端进行排空，同时红外CO2检测器的检测信号上传计算机主机进行处理、分析等工作。分析结束，电磁阀F1、电磁阀F2回到初始状态，系统进行管路清洗，等待下一样品分析。
Claims (3)
1、一种红外CO2检测器残余碳分析系统，其特征在于：由空气气源、稳压阀、压力表、四通阀(SF)、电磁阀(AF)、电磁阀(BF)、气缸、模拟四通阀(MSF)、质量流量计、氧化炉、红外CO2检测单元、计算机主机组成，其系统连接为，空气气源、稳压阀、压力表、四通阀(SF)的1端依次连接在一起，四通阀(SF)的2端连接在电磁阀(AF)的P端，电磁阀(AF)的A端连接在气缸的1端，四通阀(SF)的3端连接在电磁阀(BF)P端，电磁阀(BF)A端连接在气缸的2端，四通阀(SF)的4端连接在质量流量计的进口端，质量流量计的出口端与模拟四通阀(MSF)相连，模拟四通阀(MSF)与气缸上的进样杆相连，模拟四通阀(MSF)与红外CO2检测单元的2端相连，经模拟四通阀(MSF)排空，氧化炉与红外CO2检测单元的1端相连，红外CO2检测单元的3端与计算机主机相连；所述的模拟四通阀(MSF)由电磁阀(F1)、电磁阀(F2)、三通阀(DF1)、三通阀(DF2)组成，三通阀(DF2)的1、2、3端分别连接质量流量计的出口端、电磁阀(F2)的P端和电磁阀(F1)的R端，三通阀(DF1)的1、2端分别连接电磁阀(F2)的R端、电磁阀(F1)的P端，3端排空，电磁阀(F1)的A端与红外CO2检测单元的2端相连，电磁阀(F2)的A端与气缸上的进样杆相连。
2、如权利要求1所述的红外CO2检测器残余碳分析系统，其特征在于：电路连接为氧化炉通过热电偶及热电偶测温电路与单片机相连，氧化炉的CO2出口连接红外CO2检测器，红外CO2检测器经RS232电路与单片机相连，单片机经D/A转换电路、调压模块加热元件与氧化炉的加热炉丝相连，单片机经RS232电路与计算机主机相连，单片机的P2.4、P2.5端口经隔离及驱动电路分别与电磁阀(AF)、电磁阀(BF)相连，P2.6端口经隔离及驱动电路与由电磁阀(F1)、电磁阀(F2)相连。
3、如权利要求1所述的红外CO2检测器残余碳分析系统，其特征在于：计算机主机的工作流程包括如下步骤；
(1)参数设定步骤
开机后，在计算机主机中进行相关参数的设定，包括氧化炉温度和空气流量，设定以后，系统等待温度和流量达到设定数值及等待样品进行分析；
(2)状态检控步骤
计算机主机通过RS232进行通讯，将命令发送到单片机W77E58，单片机W77E58通过12位D/A控制调压模块，控制加热元件给氧化装置进行加热，热电偶同时检测氧化炉10温度并将信号送入单片机W77E58；同时单片机W77E58检测并控制质量流量计对气路流量进行调节；
(3)样品进样、氧化及数据采集、分析步骤
当温度和流量达到设定值并且稳定和进样完成以后，点击计算机主机“开始分析”氧化炉对样品进行氧化10min，同时红外CO2检测器进行样品气分析，数据上传、采集，采集、分析结束后，系统进行管路反吹，清洗管路；
(4)进入下一个样品流程步骤
返回参数及状态检控步骤。
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