CN104090067A - 一种可自动标气核查的气体连续监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可自动标气核查的气体连续监测系统，其包括气体分析仪、主阀、采样模块、第一标气源、第二标气源及控制模块，第一标气源和第二标气源中分别设置有用于控制第一标气源和第二标气源通断的第一控制阀和第二控制阀，主阀的进气口与采样模块及第一控制阀和第二控制阀的出气口连接，主阀的出气口与气体分析仪的进气口连接，控制模块与主阀、第一控制阀、第二控制阀的控制端连接以切换进入气体分析仪的气体。该可自动标气核查的气体连续监测系统通过控制模块来自动控制从样气监测状态到系统标气核查状态的切换，并通过控制第一标气源和第二标气源来实现系统的自动标气核查，降低了操作人员的工作量，并使得其监测结果更为可靠。

Description

一种可自动标气核查的气体连续监测系统

技术领域

本发明涉及一种环境监测设备，尤其涉及一种可自动标气核查的气体连续监测系统。

背景技术

气体连续监测系统是通过采样方式或直接测量方式实时、连续地测定火电厂或其他工厂排放的气体（如烟气等气体）中各种污染物浓度的监测系统。气体连续监测系统的分析仪器在长期的运行过程中会产生零点漂移和跨度漂移。当零点漂移和跨度漂移在标准范围值内时，分析仪器测量的数据为有效数据，反之则为无效数据。由于每台分析仪器的漂移各不相同，为了确保数据的有效性，需要对分析仪器的数据进行控制。目前，行业标准只是要求人工对气体连续监测系统定期进行标气核查，以确保数据的有效性。但是，由于工作量的原因，事实上人工不可能做到每天检测零点漂移和跨度漂移，有时候甚至很长时间都没有进行检测，因此无法得知零点漂移和跨度漂移是否超过标准范围，从而造成有些实际为无效数据的监测数据也被也列入到有效数据里，影响了监测效果。

发明内容

基于现有技术的不足，本发明需要解决的技术问题是提供一种可以自动标气核查的气体连续监测系统。

为解决上述技术问题，本发明提供一种可自动标气核查的气体连续监测系统，其包括气体分析仪、主阀、采样模块、第一标气源、第二标气源及控制模块，所述第一标气源和第二标气源中分别设置有用于控制所述第一标气源和第二标气源通断的第一控制阀和第二控制阀，所述主阀的进气口与所述采样模块及所述第一控制阀和第二控制阀的出气口连接，所述主阀的出气口与所述气体分析仪的进气口连接，所述控制模块与所述主阀、第一控制阀、第二控制阀的控制端连接以切换进入所述气体分析仪的气体。

作为本发明一种可自动标气核查的气体连续监测系统在一方面的改进，该气体连续监测系统还包括流量控制器和比例调节阀，所述流量控制器连接在所述主阀的出气口与所述气体分析仪的进气口之间，所述比例调节阀的进气口与所述第一控制阀和第二控制阀的出气口连接，所述比例调节阀的出气口与所述主阀的进气口连接，所述流量控制器与所述比例调节阀的控制端连接以控制所述比例调节阀的流量为预设流量值。

作为本发明一种可自动标气核查的气体连续监测系统在一方面的改进，该气体连续监测系统还包括数据采集模块，所述数据采集模块与所述气体分析仪连接，所述气体分析仪用于在第一状态下检测所述采样模块获得的样气的预定参数以及在第二状态下检测所述第一标气源和第二标气源提供的第一标气及第二标气的零点漂移和跨度漂移，并输出给所述数据采集模块，所述控制模块用于在所述第一标气和/或第二标气的零点漂移和/或跨度漂移超出预定范围时，将所述气体分析仪在后续第一状态下的检测结果标记为无效数据。

作为本发明一种可自动标气核查的气体连续监测系统在一方面的改进，该气体连续监测系统还包括与所述控制模块连接的报警模块，所述控制模块用于在所述第一标气和/或第二标气的零点漂移和/或跨度漂移超出预定范围时向所述报警模块发出报警信号。

作为本发明一种可自动标气核查的气体连续监测系统在一方面的改进，所述控制模块间隔预设时间开启所述第一控制阀和第二控制阀并切换所述主阀。

作为本发明一种可自动标气核查的气体连续监测系统在一方面的改进，所述第一标气源包括第一储气罐和用于检测所述第一储气罐的气压的第一压力检测装置，所述第二标气源包括第二储气罐和用于检测所述第二储气罐的气压的第二压力检测装置，所述数据采集模块与所述第一压力检测装置和第二压力检测装置连接，用于采集所述第一压力检测装置、第二压力检测装置的压力信号并输出给控制模块。

作为本发明一种可自动标气核查的气体连续监测系统在一方面的改进，所述第一标气源还包括第一减压阀，所述第一减压阀的进气口与所述第一储气罐连接，所述第一减压阀的出气口与所述第一控制阀的进气口连接，所述第二标气源还包括第二减压阀，所述第二减压阀的进气口与所述第二储气罐连接，所述第二减压阀的出气口与所述第二控制阀的进气口连接。

作为本发明一种可自动标气核查的气体连续监测系统在一方面的改进，所述第一减压阀和所述第一控制阀之间及所述第二减压阀和所述第二控制阀之间均通过密封接头连接，所述密封接头的两端具有圆锥面，所述第一减压阀、第一控制阀、第二减压阀和第二控制阀中均设置有与所述密封接头连接的连接部，所述连接部的内壁上具有与所述圆锥面相配合的槽面。

作为本发明一种可自动标气核查的气体连续监测系统在一方面的改进，所述第一压力检测装置和第二压力检测装置分别与所述第一减压阀和第二减压阀连接。

作为本发明一种可自动标气核查的气体连续监测系统在一方面的改进，所述第一控制阀和第二控制阀均为电动球阀。

本发明实施例提供的可自动标气核查的气体连续监测系统，通过控制模块来自动控制从样气监测状态到系统标气核查状态的切换，并通过控制第一标气源和第二标气源来实现系统的自动标气核查，无需人工定期进行标气核查，降低了操作人员的工作量，并使得其监测结果更为可靠。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明实施例提供的可自动标气核查的气体连续监测系统的结构示意图。

图2是图1中的第一标气源的结构示意图。

图3是图2中的密封接头的结构示意图。

图4是图2中的密封接头与第一控制阀和第一减压阀连接的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

请参考图1和图2，本发明实施例提供一种可自动标气核查的气体连续监测系统，其包括气体分析仪11、主阀13、采样模块（图未示）、第一标气源、第二标气源及控制模块21。

采样模块用于对火电厂等工厂排放的气体（如烟气等气体）进行采样，并通过主阀13输出到气体分析仪11进行分析，以判断排放的气体是否符合排放标准。具体来说，气体分析仪11可以检测气体中的颗粒物或气体污染物（例如二氧化硫、一氧化氮）的浓度，当浓度超过预设值时，则不符合排放标准。

第一标气源和第二标气源用于为气体分析仪11提供用于进行标气核查的标气。具体来说，第一标气源用于提供第一标气，第二标气源用于提供第二标气，在本实施例中，第一标气和第二标气分别为一氧化氮和二氧化硫。第一标气源和第二标气源中分别设置有用于控制第一标气源和第二标气源通断的第一控制阀16和第二控制阀18。在一优选实施例中，第一控制阀16和第二控制阀18均为电动球阀。由于一氧化氮和二氧化硫均为腐蚀性气体，且气压较大，因此选择电动球阀来作为控制阀，其耐高压及耐强腐蚀性能均较好。

主阀13的进气口与采样模块及第一控制阀16和第二控制阀18的出气口连接，主阀13的出气口则与气体分析仪11的进气口连接。控制模块21与主阀13、第一控制阀16、第二控制阀18的控制端连接以切换进入气体分析仪11的气体。具体地，在本实施例中，主阀13为两位三通电磁阀，其第一进气口与采样模块的出气口连接，第二进气口与第一控制阀16和第二控制阀18的出气口连接。

当该气体连续监测系统处于第一状态（即样气检测状态）时，控制模块21向主阀13的控制端发出控制信号，使主阀13的第一进气口与出气口连通，采样模块采集到的样气进入气体分析仪11，气体分析仪11对样气的预定参数进行分析。该预定参数可以是样气中所含有的第一标气和第二标气的浓度。

当将该气体连续监测系统切换到第二状态（即系统标气核查状态）时，控制模块21向主阀13、第一控制阀16、第二控制阀18的控制端发出控制信号，使主阀13的第二进气口与出气口连通，并先开启第二控制阀18，使第二标气（即二氧化硫）进入气体分析仪11，检测得到第一标气的零点漂移和第二标气的跨度漂移，然后关闭第二控制阀18并打开第一控制阀16，使第一标气（即一氧化氮）进入气体分析仪11，检测得到第一标气的跨度漂移和第二标气的零点漂移。在将第二标气和第一标气通入到气体分析仪11时，一般持续通3至5分钟，使气体分析仪11获得较为稳定的测量结果。计算零点漂移和跨度漂移的具体方法可以为：

零点漂移：

ΔZ=Zi-Z0

Zd=ΔZmax/R×100%

式中，Z0为零点读数初始值；Zi为第i次零点读数值；Zd为零点漂移；ΔZ为零点漂移绝对误差；ΔZmax为零点漂移绝对误差最大值；R为仪器满量程值。

跨度漂移：

ΔS=Si-S0

Sd=ΔSmax/R×100%

式中，S0为跨度读数初始值；Si为第i次跨度读数值；Sd为跨度漂移；ΔS为跨度漂移绝对误差；ΔSmax为跨度漂移绝对误差最大值。

在一优选实施例中，控制模块21间隔预设时间开启第一控制阀16和第二控制阀18并切换主阀13，也即控制模块21定期将该气体连续监测系统切换到系统标气核查状态，进行系统标气核查。该预设时间可以为半天、一天、一周等。分别获得第一标气和第二标气的零点漂移和跨度漂移后，控制模块21再发出控制信号，将该气体连续监测系统切换到样气监测状态。当从样气监测状态切换到系统标气核查状态时，切换主阀13后应延时几秒再开启第二控制阀18，以使样气放完。而从系统标气核查状态切换到样气检测状态时，则在关闭第一控制阀16后应延时几秒再切换主阀13，以使标气放完。样气和标气在经过气体分析仪11检测后均变为废气，从废弃通道排出。

在一优选实施例中，该可自动标气核查的气体连续监测系统还包括流量控制器12和比例调节阀14。流量控制器12连接在主阀13的出气口与气体分析仪11的进气口之间。比例调节阀14的进气口与第一控制阀16和第二控制阀18的出气口连接，比例调节阀的出气口14则与主阀13的进气口连接。流量控制器12与比例调节阀14的控制端连接，用于将比例调节阀14的流量控制为预设流量值。在本实施例中，该预设流量值为1.0L/min。具体来说，流量控制器12还具有流量计的功能，用于测量进入气体分析仪11的气体的流量。流量控制器12具体通过控制施加在比例调节阀的控制端的电压大小来控制比例调节阀的流量。通过设置该流量控制器12和比例调节阀14，可以精确控制进入气体分析仪11的标气的流量，从而使得在系统标气核查状态中获得的零点漂移和跨度漂移较为精确。

在一优选实施例中，该可自动标气核查的气体连续监测系统还包括数据采集模块20。数据采集模块20与气体分析仪11连接，用于获取气体分析仪11的检测结果。具体来说，气体分析仪11将在样气监测状态下检测样气的预定参数所得到的结果以及在系统标气核查状态下检测第一标气及第二标气的零点漂移和跨度漂移所得到的结果输出给数据采集模块20，数据采集模块20进一步将上述结果提供给控制模块21，控制模块21在判断第一标气和/或第二标气的零点漂移和/或跨度漂移超出预定范围时，将气体分析仪11在样气监测状态下的检测结果标记为无效数据。也即当第一标气和/或第二标气的零点漂移和/或跨度漂移超出预定范围时，那么在后续的样气检测状态下气体分析仪11的检测结果是无效数据，因此标记为无效数据，直至在检修后第一标气和第二标气的零点漂移及跨度漂移在预定范围内后，才将后续气体分析仪11的检测结果标记为有效数据。

进一步地，该可自动标气核查的气体连续监测系统还可以包括与控制模块21连接的报警模块（图未示），当控制模块21发现第一标气和/或第二标气的零点漂移和/或跨度漂移超出预定范围时，向报警模块发出报警信号，使该气体连续监测系统的操作者了解到该系统存在问题，以便及时维修。报警模块具体可以为蜂鸣器，也可以为报警灯，还可以为显示屏，也即控制模块21在显示屏上显示报警信息。

请参考图2，在一优选实施例中，第一标气源包括第一储气罐15和用于检测第一储气罐15的气压的第一压力检测装置23。第二标气源包括第二储气罐17和用于检测第二储气罐17的气压的第二压力检测装置26。第一储气罐15中储存第一标气（一氧化氮），第二储气罐17中储存第二标气（二氧化硫）。数据采集模块20与第一压力检测装置23和第二压力检测装置26连接，用于采集第一压力检测装置23、第二压力检测装置26的压力信号并输出给控制模块21。具体来说，第一压力检测装置23和第二压力检测装置26均为压力传感器，其将检测到的气压值输出给数据采集模块20，控制模块21从数据采集模块20获取到第一储气罐15和第二储气罐17的气压值后，可以判断第一储气罐15和第二储气罐17是否存在漏气现象，如果有漏气现象，则发出报警信号，使操作人员可以及时更换储气罐或者拧紧阀门。

进一步地，第一标气源还可以包括第一减压阀24，第一减压阀24的进气口与第一储气罐15连接，第一减压阀24的出气口与第一控制阀16的进气口连接。第二标气源还可以包括第二减压阀27，第二减压阀27的进气口与第二储气罐17连接，第二减压阀27的出气口与第二控制阀18的进气口连接。由于储气罐满瓶时气压一般比较高，达到10MPa，因此通过减压阀把压力减压到0.5MPa左右。作为进一步优选的实施例，第一压力检测装置23和第二压力检测装置26分别与第一减压阀24和第二减压阀27连接。

请参考图3和图4，进一步地，在一优选实施例中，第一减压阀24和第一控制阀16之间及第二减压阀27和第二控制阀18之间均通过密封接头连接，密封接头的两端具有圆锥面，第一减压阀24、第一控制阀16、第二减压阀27和第二控制阀18中均设置有与密封接头连接的连接部，连接部的内壁上具有与圆锥面相配合的槽面。由于一氧化氮和二氧化硫具有腐蚀性，且气压较高，因此传统的采用O型圈密封的接头容易被腐蚀而导致密封性被破坏，因此本实施例中在密封接头的两端设置圆锥面，而在连接部上设置相配合的槽面，使得密封接头与被连接部件之间形成刚性紧密接触的密封面，该密封面不易被腐蚀，其密封效果较好。在一优选实施例中，密封接头由钢、铜及其合金或其他金属材料制成。

下面以第一减压阀24、第一控制阀16以及连接第一减压阀24和第一控制阀16的第一密封接头40为例来介绍三者的连接关系。本领域技术人员可以明白，第二减压阀27和第二控制阀18也可以采用类似的连接方式。

请参考图3，第一密封接头40包括转动部41、第一接头42和第二接头43，第一接头42和第二接头43分别连接在转动部41的两端。第一接头42上形成有第一螺纹部421，且第一接头42的外侧设置有第一密封部44。第二接头43上形成有第二螺纹部431，且第二接头43的外侧设置有第二密封部45。该第一密封接头40中沿轴向开设有连接通孔46，该连接通孔46依次贯穿第一密封部44、第一接头42、第二接头43及第二密封部45。第一密封部44和第二密封部45的外端部上分别形成有第一圆锥面441和第二圆锥面451。在一优选实施例中，第一圆锥面441和第二圆锥面451与连接通孔46的中轴线之间的夹角θ为锐角。

请参考图4，第一控制阀16内具有用于通气的第一管孔162，第一控制阀16与第一密封接头40连接的一端还形成有与第一管孔162连通的第一连接部161，第一连接部161的内壁上形成有螺纹，该第一连接部161通过该螺纹与第一密封接头40的第一螺纹部421螺纹连接。类似地，第一减压阀24内具有用于通气的第二管孔242，第一减压阀24与第一密封接头40连接的一端还形成有与第二管孔242连通的第二连接部241，第二连接部241的内壁上形成有螺纹，该第二连接部241通过该螺纹与第一密封接头40的第二螺纹部431螺纹连接。

第一连接部161的内侧形成有环绕第一管孔162且与第一密封部44上的第一圆锥面441相配合的第一槽面163，第二连接部241的内侧形成有环绕第二管孔242且与第二密封部45上的第二圆锥面451相配合的第二槽面243。第一密封部44和第二密封部45分别抵接在第一槽面163和第二槽面243上，使第一圆锥面441和第二圆锥面451分别与第一槽面163和第二槽面243紧密配合，起到密封作用。连接通孔46则连通第一管孔162和第二管孔242，以使气体可以流过。

本发明实施例提供的可自动标气核查的气体连续监测系统，通过控制模块来自动控制从样气监测状态到系统标气核查状态的切换，并通过控制第一标气源和第二标气源来实现系统的自动标气核查，无需人工定期进行标气核查，降低了操作人员的工作量，并使得其监测结果更为可靠。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可自动标气核查的气体连续监测系统，其包括气体分析仪、主阀、采样模块、第一标气源、第二标气源及控制模块，其特征在于，所述第一标气源和第二标气源中分别设置有用于控制所述第一标气源和第二标气源通断的第一控制阀和第二控制阀，所述主阀的进气口与所述采样模块及所述第一控制阀和第二控制阀的出气口连接，所述主阀的出气口与所述气体分析仪的进气口连接，所述控制模块与所述主阀、第一控制阀、第二控制阀的控制端连接以切换进入所述气体分析仪的气体。

2.根据权利要求1所述的可自动标气核查的气体连续监测系统，其特征在于，还包括流量控制器和比例调节阀，所述流量控制器连接在所述主阀的出气口与所述气体分析仪的进气口之间，所述比例调节阀的进气口与所述第一控制阀和第二控制阀的出气口连接，所述比例调节阀的出气口与所述主阀的进气口连接，所述流量控制器与所述比例调节阀的控制端连接以控制所述比例调节阀的流量为预设流量值。

3.根据权利要求1或2所述的可自动标气核查的气体连续监测系统，其特征在于，还包括数据采集模块，所述数据采集模块与所述气体分析仪连接，所述气体分析仪用于在第一状态下检测所述采样模块获得的样气的预定参数以及在第二状态下检测所述第一标气源和第二标气源提供的第一标气及第二标气的零点漂移和跨度漂移，并输出给所述数据采集模块，所述控制模块用于在所述第一标气和/或第二标气的零点漂移和/或跨度漂移超出预定范围时，将所述气体分析仪在后续第一状态下的检测结果标记为无效数据。

4.根据权利要求3所述的可自动标气核查的气体连续监测系统，其特征在于，还包括与所述控制模块连接的报警模块，所述控制模块用于在所述第一标气和/或第二标气的零点漂移和/或跨度漂移超出预定范围时向所述报警模块发出报警信号。

5.根据权利要求3所述的可自动标气核查的气体连续监测系统，其特征在于，所述控制模块间隔预设时间开启所述第一控制阀和第二控制阀并切换所述主阀。

6.根据权利要求1至5任一项所述的可自动标气核查的气体连续监测系统，其特征在于，所述第一标气源包括第一储气罐和用于检测所述第一储气罐的气压的第一压力检测装置，所述第二标气源包括第二储气罐和用于检测所述第二储气罐的气压的第二压力检测装置，所述数据采集模块与所述第一压力检测装置和第二压力检测装置连接，用于采集所述第一压力检测装置、第二压力检测装置的压力信号并输出给控制模块。

7.根据权利要求6所述的可自动标气核查的气体连续监测系统，其特征在于，所述第一标气源还包括第一减压阀，所述第一减压阀的进气口与所述第一储气罐连接，所述第一减压阀的出气口与所述第一控制阀的进气口连接，所述第二标气源还包括第二减压阀，所述第二减压阀的进气口与所述第二储气罐连接，所述第二减压阀的出气口与所述第二控制阀的进气口连接。

8.根据权利要求7所述的可自动标气核查的气体连续监测系统，其特征在于，所述第一减压阀和所述第一控制阀之间及所述第二减压阀和所述第二控制阀之间均通过密封接头连接，所述密封接头的两端具有圆锥面，所述第一减压阀、第一控制阀、第二减压阀和第二控制阀中均设置有与所述密封接头连接的连接部，所述连接部的内壁上具有与所述圆锥面相配合的槽面。

9.根据权利要求6所述的可自动标气核查的气体连续监测系统，其特征在于，所述第一压力检测装置和第二压力检测装置分别与所述第一减压阀和第二减压阀连接。

10.根据权利要求1所述的可自动标气核查的气体连续监测系统，其特征在于，所述第一控制阀和第二控制阀均为电动球阀。