CN103487294A - 动压平衡型等速烟尘采样管 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动压平衡型等速烟尘采样管，包括采样管本体，所述采样管本体包括采样嘴、弯管，滤筒套管，孔板联接管、主套管和皮托管，主套管内设有孔板、主导气管、前测压管和后测压管，孔板的两侧分别设有前气室和后气室，所述皮托管穿过主套管且与主套管焊接成一体。本发明通过更换多种直径的采样嘴，适应不同流速的等速烟尘采样，从而大大提高了烟尘等速采样的准确度和效率。本发明将皮托管与采样管本体集于一体，操作者握持方便，而且还能利于密封，防止烟道有毒有害气体的溢出，提高监测数据的准确性。

Description

动压平衡型等速烟尘采样管

技术领域

本发明属于环保监测设备领域，涉及烟尘采样管，具体涉及一种动压平衡型等速烟尘采样管。

背景技术

在环保、冶金、建材、化工、电力等行业中，为了进行环境评价、设备设计和改造、工况技术分析，常常需要对固定污染源工业燃煤锅炉烟囱的烟尘烟气排放情况进行监测，测量烟道烟尘浓度、烟气排放量、烟尘排放量及相关管道的热工参数。在烟尘测试技术中，有三种烟尘采样方法的仪器：①预测流速法；②平行采样法；③等速管法，在等速管法种又分动压平衡型和静压平衡型，由于静压平衡型采样管的测静压孔易被烟尘堵塞，现已不太使用，用等速管法的仪器通常用动压平衡型烟尘采样仪。

在烟尘采样过程中，为了从烟道中采集到有代表性的烟尘样品，要求等速采样，即气体进入采样嘴的流速应与采样点的烟气流速相等。三种烟尘采样方法，各有其特点，前期手动仪器，当工况不稳、变化大、频率高时，很难实现等速跟踪采样。等速管法动压平衡型烟尘采样仪器，是用特制动压平衡型等速采样管采样，利用装置在采样管上的孔板的差压与皮托管指示的采样点气体动压相平衡来实现等速采样，这种方法不需事先测量测点的温度、压力、流速及烟气含湿量便可采样，等速响应快，适应烟尘浓度范围广，深受使用者欢迎。随着电子技术、计算机技术发展，动压平衡型烟尘采样仪也就进行了半自动、全自动升级，该方法烟尘采样仪在性能上有了很大提高，但是该方法仪器有一个最大的弱点，就是一种直径的采样嘴对应一个孔板，即要配备多只采样管才能适应不同烟气流速的烟尘测试，通常配Φ6mm、Φ8mm采样嘴的带孔板的采样管，这对烟尘测试工作者带来不便，烟尘测试现场条件通常较差，还需带上多只采样管，不同的流速段用不同的采样管，增加了烟尘测试工作者的劳动强度。

发明内容

本发明的目的是针对上述缺陷，提供一种带有固定孔径孔板的动压平衡型等速烟尘采样管，从而完成不同流速的等速烟尘采样。

上述目的是通过以下技术方案实现的：

一种动压平衡型等速烟尘采样管，包括采样管本体，所述采样管本体包括采样嘴、弯管，滤筒套管，孔板联接管和主套管，所述采样嘴设在弯管的顶端，所述滤筒套管内设有滤筒托，所述滤筒托的进气端设有滤筒盖，所述滤筒盖通过压紧旋盖固定在滤筒套管上，所述滤筒盖上设有通孔，所述弯管的另一端穿过通孔与滤筒托连通，所述滤筒套管的出气端与孔板联接管连通，所述主套管内设有孔板、主导气管、前测压管和后测压管，所述孔板的两侧分别设有前气室和后气室，所述孔板联接管、前气室、后气室、主导气管依次连通，所述前气室与前测压管连通，所述后气室与后测压管连通，还包括皮托管，所述皮托管穿过主套管。

所述皮托管与主套管焊接成一体。

所述采样嘴与弯管螺纹连接。

所述压紧旋盖的内侧与滤筒套管的外侧螺纹连接。

本发明通过自由更换多种直径的采样嘴，适应不同流速的等速烟尘采样，从而大大提高了烟尘等速采样准确度和效率。而原有动压平衡型等速烟尘采样管只能对应使用一个采样嘴，通常需要多套采样管采样，很难适应宽流速范围的等速采样，在采集不同流速的烟尘样品时，换管需重新联接管路，操作麻烦，而本发明通过加装皮托管，从而只需更换前端采样嘴即可实现不同流速的烟尘采样，大大简化了管路联接操作。本发明将皮托管与采样管本体寓于一体，整体上重量减轻，操作者握持方便，而且还有利于密封，防止烟道有毒有害气体的溢出，提高监测数据的准确性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的B-B剖面图；

图3是本发明中孔板及其组件的局部放大示意图；

图4是图1的A-A剖面图；

图5是本发明的使用状态示意图。

图中：1-采样管本体，2-采样嘴，3-弯管，4-滤筒套管，5-孔板联接管，6-主套管，7-滤筒托，8-滤筒盖，9-压紧旋盖，10-孔板，11-主导气管，12-前测压管，13-后测压管，14-前气室，15-后气室，16-皮托管，17-温度传感器。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明进行详细说明。

实施例：如图1-4所示，一种动压平衡型等速烟尘采样管，包括采样管本体1，所述采样管本体1包括采样嘴2、弯管3，滤筒套管4，孔板联接管5和主套管6，所述采样嘴2设在弯管3的顶端且与弯管3螺纹连接，所述滤筒套管4内设有滤筒托7，所述滤筒托7的进气端设有滤筒盖8，所述滤筒盖8通过压紧旋盖9固定在滤筒套管4上，所述压紧旋盖9的内侧与滤筒套管4的外侧螺纹连接。所述滤筒盖8上设有通孔，所述弯管3的另一端穿过通孔与滤筒托7连通，所述滤筒套管4的出气端与孔板联接管5连通，所述主套管6内设有孔板10、主导气管11、前测压管12和后测压管13，所述孔板10的两侧分别设有前气室14和后气室15，所述孔板联接管5、前气室14、后气室15、主导气管11依次连通，所述前气室14与前测压管12连通，所述后气室15与后测压管13连通，还包括皮托管16，所述皮托管16穿过主套管6且与主套管6焊接成一体。

实施采样时，将玻璃纤维滤筒放入滤筒托7内，将滤筒盖8的锥面插入滤筒内压紧，旋紧压紧旋盖9，可保证密封不旁路漏气。

在设定的烟气流速范围内，采用直径为D的孔板10，装上直径为dD的采样嘴2，配上动压平衡型烟尘采样仪就可直接进行烟尘等速采样了。若烟气流速不在直径为dD的采样嘴2的使用范围内，要实现烟尘等速采样，就需更换采样嘴2的直径为d，使采样流量在仪器的抽气泵、流量传感器的有效工作范围内，这就需要修正孔板差压P_n与烟气动压P_d的比例系数k，实现P_n=kP_d。

在不同的流速段，用直径为D的孔板采样管，变更采样嘴直径来完成不同流速的等速烟尘采样，需要确定不同流速段，选不同直径d的采样嘴2，同时确立不同的孔板差压P_n与烟气动压P_d的比例系数k值，经理论计算：

$k=\frac{d^4}{{d_D}^4}$

k…………孔板差压P_n与烟气动压P_d的比例系数

d_D…………直径为D的孔板10对应的采样嘴2直径

d…………采样时的采样嘴2直径

采样管等速原理：

利用采样管上孔板10的差压与平行放置的皮托管16指示的气体动压相平衡来实现等速采样，其原理可用下列关系式表示。当用皮托管16测定气体流速时，流速与动压的关系式如下：

$v_s=K\sqrt{\frac{2P_d}{{\mathrm{\ρ}}_s}}$ …………①

式中：

v_s------气体流速，m/s；

K------皮托管校正系数；

P_d------气体动压；Pa;

ρ_s------气体密度，kg/m³。

用孔板10测定采样流速时，孔板10前后差压与流速的关系式如下：

$v_n=\mathrm{\α\ϵ}\sqrt{\frac{{2P}_n}{{\mathrm{\ρ}}_n}}$ …………②

式中：

v_n------采样速度，m/s；

α------流量系数；

ε------膨胀系数；

P_n------孔板差压；Pa;

ρ_n------气体密度，kg/m³。

由于通过采样嘴2进入孔板10的气体和采样点处的气体是同一气体，如滤筒阻力不大，可以认为他们的密度是一致的，及ρ_s=ρ_n，设

则上述两式可写成如下形式：

$v_s=C\·K\sqrt{P_d}$ …………③

$v_n=\mathrm{\α}\·\mathrm{\ϵ}\·C\·\sqrt{P_n}$ …………④

如果制作孔板10时，使孔板系数α·ε=K，当孔板差压Pn等于采样点处气体动压P_d时，采样流速v_n就等于采样点处的气体流速v_s，即实现了等速采样v_n=v_s。

动压平衡型等速烟尘采样仪的系统构成如图5所示。

开机对各压力传感器自动校零，为采样后自动计算结果，设置和测量相关参数；根据测量动压大小，确定采样嘴2的直径，以利于在合适的采样流量范围，调整孔板10前后差压，自动跟踪烟气动压完成等速采样。

Claims (4)

1.一种动压平衡型等速烟尘采样管，包括采样管本体（1），其特征在于：所述采样管本体（1）包括采样嘴（2）、弯管（3），滤筒套管（4），孔板联接管（5）和主套管（6），所述采样嘴（2）设在弯管（3）的顶端，所述滤筒套管（4）内设有滤筒托（7），所述滤筒托（7）的进气端设有滤筒盖（8），所述滤筒盖（8）通过压紧旋盖（9）固定在滤筒套管（4）上，所述滤筒盖（8）上设有通孔，所述弯管（3）的另一端穿过通孔与滤筒托（7）连通，所述滤筒套管（4）的出气端与孔板联接管（5）连通，所述主套管（6）内设有孔板（10）、主导气管（11）、前测压管（12）和后测压管（13），所述孔板（10）的两侧分别设有前气室（14）和后气室（15），所述孔板联接管（5）、前气室（14）、后气室（15）、主导气管（11）依次连通，所述前气室（14）与前测压管（12）连通，所述后气室（15）与后测压管（13）连通，还包括皮托管（16），所述皮托管（16）穿过主套管（6）。

2.根据权利要求1所述的动压平衡型等速烟尘采样管，其特征在于：所述皮托管（16）与主套管（6）焊接成一体。

3.根据权利要求1所述的动压平衡型等速烟尘采样管，其特征在于：所述采样嘴（2）与弯管（3）螺纹连接。

4.根据权利要求1所述的动压平衡型等速烟尘采样管，其特征在于：所述压紧旋盖（9）的内侧与滤筒套管（4）的外侧螺纹连接。

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