CN104458361B - 一种恒压式闭环控制的尾气自动收集方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种恒压式闭环控制的尾气自动收集方法及装置。本发明中的缸盖底部两侧分别装有温度传感器和压力传感器，缸盖底部中心与毛细钢管一端连接，毛细钢管另一端与三通阀第一端连接，三通阀另两端分别与电磁阀连接；三通阀第二端通过毛细钢管与烟气分析取样容器相连；与三通阀第三端相连的毛细钢管为入气端，且与毛细钢管相连的缓冲盒上端装有压力传感器；干燥装置的输出端通过毛细钢管与缓冲盒的一侧相连接。燃烧池的输出端的毛细钢管通过快速接头与干燥装置的输入端的毛细钢管相连接。本发明收集尾气所采用的是自动控制收集，通过缓冲盒的压力传感器自行检测到管路中的压力大小来控制电机转动量，从而达到收集尾气的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种尾气收集装置及其对应的收集方法，尤其是涉及一种恒压式闭环控制的尾气自动收集方法及装置。
背景技术
近年来，天然气热值测量方面的研究工作在很多的科研院所进行，能量计量反映的是天然气的热能，作为最能反映其燃料特点的一种合理和科学的计量方式，在天然气贸易中被广泛采用。
然而，我国目前尚普遍采用以体积计量作为天然气贸易结算的依据。我国在包括天然气在内的燃气热值计量基标准方面还比较落后，现有燃气热值计量体系不能满足气体能源的快速发展。
发明内容
针对背景技术的不足，本发明的目的在于提供一种恒压式闭环控制的尾气自动收集装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
本发明中的活塞缸上端通过螺钉固定在支架的平面，支架的平面上端通过螺钉固定套筒；安装在活塞缸内的活塞杆一端与活塞相连接，另一端焊接在连接板上；连接板两端装有导向杆，磁栅尺读数头通过支座固定在连接板的一侧，且对应的磁条贴在套筒内壁上；滚珠丝杆的下端跟活塞杆相连接，另一端穿过套筒通过联轴器与伺服电机相连接，且滚珠丝杆的滚珠螺母固定在连接板上；伺服电机通过轴盖固定在套筒上，活塞缸下端通过螺钉与缸盖连接，缸盖底部两侧分别装有温度传感器和压力传感器，缸盖底部中心通过毛细管接头与毛细钢管一端连接，且毛细钢管另一端与三通阀第一端连接，三通阀另两端分别通过毛细钢管与电磁阀连接；三通阀第二端通过毛细钢管与烟气分析取样容器相连；与三通阀第三端相连的毛细钢管为入气端，且与毛细钢管相连的缓冲盒上端装有压力传感器；干燥装置的输出端通过毛细钢管与缓冲盒的一侧相连接。燃烧池的输出端的毛细钢管通过快速接头与干燥装置的输入端的毛细钢管相连接。其中干燥装置采用三道吸收方式，干燥罐套在底座上，且其上下端通过毛细管接头与毛细管相连接，干燥罐之间通过快速接头相连接。所采用的吸收剂为无水氯化钙。
利用上述装置进行尾气收集的方法，打开两个电磁阀，由小型真空泵吸收装置中管路的空气，当管路中的空气吸收完毕时，使用惰性气体对装置管路进行清洗，清洗结束后，检测缓冲盒中的压力，设定初始值。当燃气进入燃烧池时，关闭跟烟气分析取样容器相连的电磁阀，尾气将从燃烧池出来后将先进入干燥装置中，对尾气中的水蒸气进行吸收。然后将进入缓冲盒中，缓冲盒上的压力传感器将检测到缓冲盒中的压力，此时气压值将高于初始值，且连续输出带有一定的波动，则将压力值反馈到下位机中，控制伺服电机抽取气体的多少，从而维持管路中压强始终趋于初始值；当燃烧结束且充一定量的惰性气体洗净装置后，伺服电机将停止转动，进行活塞缸收集气体体积计算。装置收集完尾气后，关闭跟入气管相连的电磁阀，打开跟烟气分析取样容器相连的电磁阀，反向转动伺服电机，排出一定量的尾气进入烟气分析取样容器中，选用红外气体分析仪，进行气体组分跟浓度分析。
与背景技术相比，本发明的有益效果是：
1. 本发明中的一种尾气收集装置是一套比较智能的自动控制收集尾气装置，能够检测出尾气收集的体积，其扩展不确定为0.3%（k=2）。
2. 装置收集尾气所采用的是自动控制收集，通过缓冲盒的压力传感器自行检测到管路中的压力大小来控制电机转动量，从而达到收集尾气的效果。
3. 整个装置以活塞缸体积为计量标准，利用磁栅尺将活塞位移反馈给控制系统，实现一个闭环测量系统。同时安装了压力传感器和温度传感器可对系统进行温度压力补偿，大大提高了装置的体积测量精度。
4.干燥装置的设计方式，能够使尾气中的水蒸气充分的吸收，且便于拆卸下各个干燥罐进行称量及更换罐内的吸收剂。
附图说明
图1是本发明的结构主视图；
图2是本发明的结构立体图。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明中的活塞缸7上端通过螺钉固定在支架6的平面，支架6的平面上端通过螺钉固定套筒5；安装在活塞缸7内的活塞杆一端与活塞相连接，另一端焊接在连接板4上；连接板4两端装有导向杆3，磁栅尺读数头通过支座固定在连接板4的一侧，且对应的磁条贴在套筒5内壁上；滚珠丝杆24的下端跟活塞杆相连接，另一端穿过套筒5通过联轴器与伺服电机1相连接，且滚珠丝杆的滚珠螺母固定在连接板4上；伺服电机1通过轴盖2固定在套筒5上，活塞缸7下端通过螺钉与缸盖23连接，缸盖23底部两侧分别装有温度传感器22和压力传感器9，缸盖23底部中心通过毛细管接头8与毛细钢管12-3一端连接，且毛细钢管12-3另一端与三通阀13一端连接，三通阀13另两端分别通过毛细钢管12与电磁阀10连接；三通阀13一端通过毛细钢管12-1与烟气分析取样容器11相连；与三通阀13一侧相连的毛细钢管12-2为入气端，且与毛细钢管12-2相连的缓冲盒14上端装有压力传感器21；干燥装置的输出端通过毛细钢管与缓冲盒14的一侧相连接。燃烧池17的输出端的毛细钢管19通过快速接头20与干燥装置的输入端的毛细钢管相连接。气体通过毛细钢管18进入燃烧池17中进行燃烧。其中干燥装置采用三道吸收方式，干燥罐16套在底座15上，且其上下端通过毛细管接头8与毛细管相连接，干燥罐16之间通过快速接头20相连接。所采用的吸收剂为无水氯化钙。
装置缸盖23底部两侧分别装有温度传感器22跟压力传感器9，根据活塞缸7的热膨胀系数和弹性系数将温度与压力引起的形变误差进行修正，通过这种方法对装置作温度和压力补偿。磁栅尺读数头通过支座固定在连接板4的一侧，且对应的磁条贴在套筒5内壁上，将活塞杆的位置反馈给控制系统；控制系统有下位机MSP430单片机和上位机PC组成，其功能为控制活塞运动的速度、位置，采集传感器信号，分析尾气体积。
本发明的工作过程如下：打开两个电磁阀，由小型真空泵吸收装置中管路的空气，当管路中的空气吸收完毕时，使用惰性气体对装置管路进行清洗，清洗结束后，检测缓冲盒中的压力，设定初始值。当燃气进入燃烧池时，关闭跟烟气分析取样容器相连的电磁阀，尾气将从燃烧池出来后将先进入干燥装置中，对尾气中的水蒸气进行吸收。然后将进入缓冲盒中，缓冲盒上的压力传感器将检测到缓冲盒中的压力，此时气压值将高于初始值，且连续输出带有一定的波动，则将压力值反馈到下位机中，控制伺服电机抽取气体的多少，使管路中压力始终趋于初始值，从而在收集气体的过程中，通过闭环控制，保持管路中的压力基本恒定；当燃烧结束且充一定量的惰性气体洗净装置后，电机将停止转动，进行活塞缸收集气体体积计算。通过这种实测管路中的压力值来控制电机传动大小的方式避免了电机呆板式的过快或者过慢收集尾气带来的影响：转动速度快将会带动燃烧池和管路的气流加速，破坏了尾气缓慢进行燃烧池环形管，进行充分释放热量的效果；转动速度过慢将会导致管路中的气流倒流，对燃烧池的燃烧造成影响。装置收集完尾气后，关闭跟入气管相连的电磁阀，打开跟烟气分析取样容器相连的电磁阀，反向转动伺服电机，排出一定量的尾气进入烟气分析取样容器中，选用红外气体分析仪，进行气体组分跟浓度分析。
Claims (3)
1.一种恒压式闭环控制的尾气自动收集方法，该方法所利用的装置包括活塞缸（7），其中的活塞缸（7）上端通过螺钉固定在支架（6）的平面，支架（6）的平面上端通过螺钉固定套筒（5）；安装在活塞缸（7）内的活塞杆一端与活塞相连接，另一端焊接在连接板（4）上；连接板（4）两端装有导向杆（3），磁栅尺读数头通过支座固定在连接板（4）的一侧，且对应的磁条贴在套筒（5）内壁上；滚珠丝杆（24）的下端跟活塞杆相连接，另一端穿过套筒（5）通过联轴器与伺服电机（1）相连接，且滚珠丝杆的滚珠螺母固定在连接板（4）上；伺服电机（1）通过轴盖（2）固定在套筒（5）上，活塞缸（7）下端通过螺钉与缸盖（23）连接，缸盖（23）底部两侧分别装有温度传感器（22）和压力传感器（9），缸盖（23）底部中心通过毛细管接头（8）与第三毛细钢管（12-3）一端连接，且第三毛细钢管（12-3）另一端与三通阀（13）的一端连接，三通阀（13）另两端分别通过第一毛细钢管（12-1）、第二毛细钢管（12-2）与对应的电磁阀（10）连接；三通阀（13）一端通过第一毛细钢管（12-1）与烟气分析取样容器（11）相连；与三通阀（13）一侧相连的第二毛细钢管（12-2）为入气端，且与第二毛细钢管（12-2）相连的缓冲盒（14）上端装有压力传感器（21）；干燥装置的输出端通过毛细钢管与缓冲盒（14）的一侧相连接；燃烧池（17）的输出端的毛细钢管（19）通过快速接头（20）与干燥装置的输入端的毛细钢管相连接，其特征在于该方法具体是：
打开两个电磁阀，由小型真空泵吸收装置中管路的空气，当管路中的空气吸收完毕时，使用惰性气体对装置管路进行清洗，清洗结束后，检测缓冲盒中的压力，设定初始值；当燃气进入燃烧池时，关闭跟烟气分析取样容器相连的电磁阀，尾气将从燃烧池出来后将先进入干燥装置中，对尾气中的水蒸气进行吸收；然后将进入缓冲盒中，缓冲盒上的压力传感器将检测到缓冲盒中的压力，此时气压值将高于初始值，且连续输出带有一定的波动，则将压力值反馈到下位机中，控制伺服电机抽取气体的多少，从而维持管路中压力始终趋于初始值；当燃烧结束且充一定量的惰性气体洗净装置后，伺服电机将停止转动，进行活塞缸收集气体体积计算；装置收集完尾气后，关闭跟入气管相连的电磁阀，打开跟烟气分析取样容器相连的电磁阀，反向转动伺服电机，排出一定量的尾气进入烟气分析取样容器中，选用红外气体分析仪，进行气体组分跟浓度分析。
2.一种恒压式闭环控制的尾气自动收集装置，其中的活塞缸（7）上端通过螺钉固定在支架（6）的平面，支架（6）的平面上端通过螺钉固定套筒（5）；安装在活塞缸（7）内的活塞杆一端与活塞相连接，另一端焊接在连接板（4）上；连接板（4）两端装有导向杆（3），磁栅尺读数头通过支座固定在连接板（4）的一侧，且对应的磁条贴在套筒（5）内壁上；滚珠丝杆（24）的下端跟活塞杆相连接，另一端穿过套筒（5）通过联轴器与伺服电机（1）相连接，且滚珠丝杆的滚珠螺母固定在连接板（4）上；伺服电机（1）通过轴盖（2）固定在套筒（5）上，活塞缸（7）下端通过螺钉与缸盖（23）连接，其特征在于：缸盖（23）底部两侧分别装有温度传感器（22）和压力传感器（9），缸盖（23）底部中心通过毛细管接头（8）与第三毛细钢管（12-3）一端连接，且第三毛细钢管（12-3）另一端与三通阀（13）的一端连接，三通阀（13）另两端分别通过第一毛细钢管（12-1）、第二毛细钢管（12-2）与对应的与电磁阀（10）连接；三通阀（13）一端通过第一毛细钢管（12-1）与烟气分析取样容器（11）相连；与三通阀（13）一侧相连的第二毛细钢管（12-2）为入气端，且与第二毛细钢管（12-2）相连的缓冲盒（14）上端装有压力传感器（21）；干燥装置的输出端通过毛细钢管与缓冲盒（14）的一侧相连接；燃烧池（17）的输出端的毛细钢管（19）通过快速接头（20）与干燥装置的输入端的毛细钢管相连接。
3.根据权利要求2所述的尾气自动收集装置，其特征在于：所述的干燥装置采用三道吸收方式，干燥罐（16）套在底座（15）上，且其上下端通过毛细管接头（8）与毛细管相连接，干燥罐（16）之间通过快速接头（20）相连接；所采用的吸收剂为无水氯化钙。
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