CN103439161B - 在位式激光气体分析仪 - Google Patents

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Abstract

本发明属于在线监测设备的技术领域，具体是一种在位式激光气体分析仪，解决了抽取式的组分丢失、响应慢、样气预处理要求高以及原位式的环境干扰、污染堵塞问题。其抽取过滤装置和反吹装置组成采样探头；气室单元与采样装置连接，采样装置与气体预处理连接，气体分析单元中的气体检测单元与数据处理单元连接，数据处理单元还分别与人机显示单元、数据输出接口连接；采样探头与伴热管连接，伴热管与分析柜中的气体预处理连接。本发明有效避免堵塞问题，组分丢失问题，具有响应速度快、测量值波动小、测量准确、可靠性高、投资成本低、设备维护简单等优点。

Description

在位式激光气体分析仪
技术领域
本发明属于在线监测设备的技术领域，具体是一种在位式激光气体分析仪。
背景技术
在线监测技术是在被测设备处于运行的条件下，对设备的状况进行连续或定时的监测。由于现场检测仪表所处的特殊环境，往往是高压、高湿、高粉尘、高污染物浓度等，目前市场多有原位式和抽取式方法，抽取式方法为样气经伴热、预处理后再进入分析单元，样气比较洁净，对分析污染较小，系统稳定性较好，但由于分析仪对样品气体的洁净程度要求很高，必须有一套完整的烟气加热、冷却、除水系统，样品气经过的管道较长、接头较多，容易造成组分丢失；原位式方法为测量光直接穿过被测介质进行测量，没有采样处理装置，测量精度高，但该方法直接接触被测介质，存在水分和振动等因素干扰，且容易被介质腐蚀和堵塞。
发明内容
本发明针对抽取式的组分丢失、响应慢、样气预处理要求高以及原位式的环境干扰、污染堵塞问题，提供了一种在位式激光气体分析仪。
本发明采取以下技术方案：一种在位式激光气体分析仪，包括抽取过滤装置、加热装置、伴热管、气体预处理、采样装置、反吹装置、光学单元、气室单元、气体检测单元、温度压力补偿单元、数据处理单元、人机显示单元、数据输出接口、系统校准装置；
所述的光学单元、气室单元、气体检测单元、温度压力补偿单元依次连接组成气体分析单元；
所述的抽取过滤装置和反吹装置组成采样探头；
气体分析单元中的气室单元与采样装置连接，采样装置与气体预处理连接，气体分析单元中的气体检测单元与数据处理单元连接，数据处理单元还分别与人机显示单元、数据输出接口连接，由气体预处理、采样装置、气体分析单元、数据处理单元、人机显示单元以及数据输出接口组成分析柜；
所述的采样探头与伴热管连接，伴热管与分析柜中的气体预处理连接。
所述的抽取过滤装置包括与样品气体连通的初级过滤和与伴热管连接的二级过滤，初级过滤外加保护套筒，二级过滤包括滤芯、座杆环组合及套于其外的加热筒体，反吹装置包括两路，一路为自二级过滤滤芯内部将沉积物吹出滤芯的反吹气路，一路为滤芯外部的加热筒体内腔上开设的循环螺旋状槽反吹气路，前者为脉冲式反吹，后者为持续性反吹。第二路可在第一路吹起的集聚在滤芯表面的沉积物更有效的卷出至探头外。
所述的座杆环组合顶部设置三个气体入口，一个气体入口Ⅰ将反吹气来源和二级过滤滤芯内部连通，一个气体入口Ⅰ将反吹气来源和加热筒体内部连通，另一个气体接头Ⅱ将二级过滤中样品气体出口与采样管路连通。
在位式激光气体分析仪还包括系统校准装置包括校准气来源，校准气比例压力调节阀以及伺服控制器，校准气来源连接校准气比例压力调节阀，校准气比例压力调节阀位于分析柜中，同时其出口通过聚四氟管、三通管连接至用于连通采样探头的二级滤芯内部的反吹进口，校准时，校准气从反吹气路进入采样探头，再沿采样管路进入分析柜，由于校准功能和采样功能不同时进行，所以互不干扰。校准气比例压力调节阀由伺服控制器控制，伺服控制器的控制端连接数据处理单元。
该在位式激光气体分析仪与现有原位式和抽取式相比，抽取管路短，不易造成组分丢失，响应速度快、测量值波动小，同时在探头的堵塞方面进行了高效反吹的结构设计，支持在线校准。
本发明所述的在位式激光气体分析仪，样气经过管路短，在过滤反吹保护方面、系统自动在线校准方面、提供了较好的解决方案，有效避免堵塞问题，组分丢失问题，具有响应速度快、测量值波动小、测量准确、可靠性高、投资成本低、设备维护简单等优点。
附图说明
图1是本发明结构原理图，
图2为本发明抽取过滤装置二级过滤结构示意图，
图中：1-抽取过滤装置，2-加热装置，3-伴热管，4-气体预处理，5-采样装置，6-反吹装置，7-光学单元，8-气室单元，9-气体检测单元，10-温度压力补偿单元，11-数据处理单元，12-人机显示单元，13-数据输出接口，14-系统校准装置，15-气体分析单元，16-采样探头，17-分析柜，
1.1-二级过滤滤芯，1.2-座杆环组合，1.3-加热筒体，1.4-气体入口Ⅰ，1.5-气体入口Ⅱ，1.6-气体入口Ⅲ。
具体实施方式
结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
如图1所示，一种在位式激光气体分析仪，包括抽取过滤装置1、加热装置2、伴热管3、气体预处理4、采样装置5、反吹装置6、光学单元7、气室单元8、气体检测单元9、温度压力补偿单元10、数据处理单元11、人机显示单元12、数据输出接口13、系统校准装置14；
所述的光学单元7、气室单元8、气体检测单元9、温度压力补偿单元10依次连接组成气体分析单元15；
所述的抽取过滤装置1和反吹装置6组成采样探头16；
气体分析单元15中的气室单元8与采样装置5连接，采样装置5与气体预处理4连接，气体分析单元15中的气体检测单元9与数据处理单元11连接，数据处理单元11还分别与人机显示单元12、数据输出接口13连接，由气体预处理4、采样装置5、气体分析单元15、数据处理单元11、人机显示单元12以及数据输出接口13组成分析柜17；
所述的采样探头15与伴热管3连接，伴热管3与分析柜17中的气体预处理4连接。
所述的抽取过滤装置1包括与样品气体连通的初级过滤和与伴热管连接的二级过滤，初级过滤外加保护套筒，二级过滤包括滤芯1.1、座杆环组合1.2及套于其外的加热筒体1.3，反吹装置6包括两路，一路为自二级过滤滤芯1.1内部将沉积物吹出滤芯的反吹气路，一路为固定滤芯的座杆环组合1.2内腔上开设的循环螺旋状槽反吹气路，前者为脉冲式反吹，后者为持续性反吹。可在第一路吹起的集聚在滤芯表面的沉积物更有效的卷出至探头外。
所述的座杆环组合1.2顶部设置三个气体入口，一个气体入口Ⅰ1.4将反吹气来源和二级过滤滤芯1.1内部连通，一个气体入口Ⅱ1.5将反吹气来源和座杆环组合1.2内部连通，另一个气体接头Ⅲ1.6将二级过滤中样品气体出口与采样管路连通。
所述的系统校准装置14包括校准气来源，校准气比例压力调节阀以及伺服控制器，校准气来源连接校准气比例压力调节阀，校准气比例压力调节阀位于分析柜17中，同时其出口通过聚四氟管、三通管连接至用于连通采样探头的二级滤芯内部的反吹进口，校准气与此路反吹气进口为同一进口，反吹功能与校准功能由于不会同时进行，所以互不干扰。校准气比例压力调节阀由伺服控制器控制，伺服控制器的控制端连接数据处理单元11。校准时，校准气定期从校准气比例压力调节阀进入，通过抽取过滤装置，贯穿整个采样、预处理、分析单元。当校准时间到，数据处理单元通过接收到的氧气浓度信号计算控制伺服控制器，使得校准气比例压力调节阀合理控制校准气压力或流量，再通过相关气路控制单元即可进行全系统在线自动校准系统误差，真正做到自动全系统校准。该压力或流量要能完全抵抗所测环境样品气压力，太小导致样品气汇入校准气，校准失误；太大导致校准气浪费太多。
气体分析单元采用高品质可调谐二极管激光光源，可靠电源驱动技术，使得寿命长，稳定性好，通过精细调谐技术，控制激光器的输出测量波长更窄，实现仅对测量气体的响应来避免背景气体的干扰问题，使得测量准确，精度高。通过利用传感器对温度和压力的实时测量，测量信号反馈后，电路控制激光器的工作状态，以此抵消干扰带来的测量影响；通过调谐半导体激光器的波长到不同的频段，扫描选择出不同气体的吸收波长，实现对多种气体的同时测量。
本发明分析单元安装在分析机柜中，不直接安装在检测点位置，现场恶劣环境不易受损及干扰影响，同时数据处理技术进行温度压力补偿、信号抗干扰及背景气体成分干扰处理，使得测量准确，精度高。

Claims (3)

1.一种在位式激光气体分析仪，其特征在于：包括抽取过滤装置（1）、加热装置（2）、伴热管（3）、气体预处理（4）、采样装置（5）、反吹装置（6）、光学单元（7）、气室单元（8）、气体检测单元（9）、温度压力补偿单元（10）、数据处理单元（11）、人机显示单元（12）、数据输出接口（13）、系统校准装置（14）；所述的光学单元（7）、气室单元（8）、气体检测单元（9）、温度压力补偿单元（10）依次连接组成气体分析单元（15）；所述的抽取过滤装置（1）和反吹装置（6）组成采样探头（16）；气体分析单元（15）中的气室单元（8）与采样装置（5）连接，采样装置（5）与气体预处理（4）连接，气体分析单元（15）中的气体检测单元（9）与数据处理单元（11）连接，数据处理单元（11）还分别与人机显示单元（12）、数据输出接口（13）连接，由气体预处理（4）、采样装置（5）、气体分析单元（15）、数据处理单元（11）、人机显示单元（12）以及数据输出接口（13）组成分析柜（17）；所述的采样探头（16）与伴热管（3）连接，伴热管（3）与分析柜（17）中的气体预处理（4）连接；所述的抽取过滤装置（1）包括与样品气体连通的初级过滤和与伴热管连接的二级过滤，初级过滤外加保护套筒，二级过滤包括二级过滤滤芯（1.1）、固定滤芯的座杆环组合（1.2）及套于其外的加热筒体（1.3），反吹装置（6）包括两路，一路为自二级过滤滤芯（1.1）内部将沉积物吹出滤芯的反吹气路，另一路为座杆环组合（1.2）内腔上开设的循环螺旋状槽形成的反吹气路，前者为脉冲式反吹，后者为持续性反吹。
2.根据权利要求1所述的在位式激光气体分析仪，其特征在于所述的座杆环组合（1.2）顶部设置三个气体入口，一个气体入口Ⅰ（1.4）将反吹气来源和二级过滤滤芯（1.1）内部连通，一个气体入口Ⅱ（1.5）将反吹气来源和座杆环组合（1.2）内部连通，另一个气体入口Ⅲ（1.6）将二级过滤中样品气体出口与采样管路连通。
3.根据权利要求1或2所述的在位式激光气体分析仪，其特征在于其系统校准装置（14）包括校准气来源，校准气比例压力调节阀以及伺服控制器，校准气来源连接校准气比例压力调节阀，校准气比例压力调节阀位于分析柜中，其出口通过聚四氟管、三通管连接至用于连通采样探头的二级滤芯内部的反吹进口，校准气与此路反吹气进口为同一进口，校准气比例压力调节阀由伺服控制器控制，伺服控制器的控制端连接数据处理单元（11）。
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