CN104535515A - 气体监测探头和气体监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及气体监测探头和气体监测系统。该气体监测探头包括一个采样内腔，采样内腔上有吹扫进气口和抽气出气口，吹扫进气口用于对采样内腔进行吹扫清理，抽气出气口用于抽走采样内腔中的气体。该气体监测系统，包括气体监测探头，吹扫进气口连接一个吹扫管路，抽气出气口连接一个抽气管路。通过吹扫进气口对采样内腔进行吹扫清理，然后通过抽气出气口对采样内腔中的气体及时进行抽走排出，有效地清扫了采样内腔中由于长时间积累产生的灰尘杂质，并彻底排出，保证了采样内腔的清洁，避免了对检测结果造成的影响和误差。

Description

气体监测探头和气体监测系统

技术领域

本发明涉及气体监测探头和气体监测系统，属于气体监测技术领域。

背景技术

大气污染越来越严重，国家对电厂的的环保要求越来越高，对电厂的NOx排放检测也越来越严格，电厂为了降低NOx的排放量，需要在用氨气来化学反应NOx，减少环境的污染，为了保证加入的氨气适量，需要监测烟道内反应后的氨气浓度。

现有技术中，申请号为201310548045.8，发明名称为“六氟化硫开关在线监测系统”，公开了一种气体监测系统，包括采样装置和取气管，气体采样装置通过光纤与激光气体分析仪连接，能够通过激光监测分析出六氟化硫的浓度。但是上述监测系统在日常使用时会有以下问题：采集装置上没有设置专门的清扫装置，在长时间进行气体检测后，采集装置内难免会产生灰尘等杂质，若不进行及时清理，会影响气体检测结果，对结果产生很大的误差；日常使用中，待测气体不可能是纯净的气体，里边既有可能混入微小的灰尘杂质，所以，上述监测系统在利用激光进行监测时，杂质会一定程度上吸收或者散射激光，可能会造成气体检测结果出现很大的误差。

发明内容

本发明的目的是提供一种气体监测探头，用以解决现有技术中在长时间检测后，不及时清理采集装置内部的灰尘杂质，会造成检测结果的误差的问题；本发明同时提供一种气体监测系统。

为实现上述目的，本发明的方案包括一种气体监测探头，包括采样内腔，采样内腔上设有用于向采样内腔输入清理气体以对其进行吹扫清理的吹扫进气口，采样内腔上还设有用于抽吸采样内腔中的清理气体的抽气出气口。

气体监测探头还包括用于对输入采样内腔的待测气体进行过滤的过滤装置，该过滤装置通过连通气道与采样内腔连通。

过滤装置具有用于向采样内腔输入待测气体的采样进气口，该采样进气口为用于在经吹扫进气口进入采样内腔中的清理气体通过连通气道进入过滤装置中以对过滤装置进行反向清扫时排气的排尘口。

本发明还提供一种气体监测系统，包括气体监测探头，该气体监测探头包括采样内腔，采样内腔上设有用于向采样内腔输入清理气体以对其进行吹扫清理的吹扫进气口，采样内腔上还设有用于抽吸采样内腔中的清理气体的抽气出气口；吹扫进气口连接一个吹扫管路，抽气出气口连接一个抽气管路。

气体监测探头还包括用于对输入采样内腔的待测气体进行过滤的过滤装置，该过滤装置通过连通气道与采样内腔连通。

过滤装置具有用于向采样内腔输入待测气体的采样进气口，该采样进气口为用于在经吹扫进气口进入采样内腔中的清理气体通过连通气道进入过滤装置中以对过滤装置进行反向清扫时排气的排尘口。

监测系统还包括吹扫控制模块和抽气控制模块，吹扫控制模块包括一个设置在吹扫管路上的吹扫气泵，抽气控制模块包括一个设置在抽气管路上的抽气气泵，吹扫控制模块和抽气控制模块设置在一个控制柜内。

本发明具有以下有益效果：在本发明提供的气体监测探头和气体监测系统中，采样内腔上设有吹扫进气口和抽气出气口，通过吹扫进气口对采样内腔进行吹扫清理，然后通过抽气出气口将采样内腔中的清理气体及时抽走排出，有效地清扫了采样内腔中由于长时间积累产生的灰尘杂质，保证了采样内腔的清洁，避免了对检测结果造成影响，消除了误差。

另外，吹扫进气口还能够对过滤装置滤出的杂质进行吹扫清理，并由作为排尘口的采样进气口反向排出，避免了灰尘杂质长久地粘在过滤装置上，降低过滤装置的过滤效果。

抽气出气口还能够在本次气体检测后对采样内腔中的已检测气体及时排出，避免了前后两次检测的气体的混合造成的检测误差，并为下次气体检测腾出空间，能够连续进行气体检测。

附图说明

图1是气体监测探头实施方式的结构示意图；

图2是包括该气体监测探头的气体监测系统的结构示意图；

图3是该气体监测系统整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

一种气体监测探头，包括采样内腔，该采样内腔上设有用于向采样内腔输入清理气体以对其进行吹扫清理的吹扫进气口，采样内腔上还设有用于抽吸采样内腔中的清理气体的抽气出气口。

一种气体监测系统，包括气体监测探头，该气体监测探头包括采样内腔，该采样内腔上设有用于向采样内腔输入清理气体以对其进行吹扫清理的吹扫进气口，采样内腔上还设有用于抽吸采样内腔中的清理气体的抽气出气口；吹扫进气口连接一个吹扫管路，抽气出气口连接一个抽气管路。

基于以上技术方案，结合附图，给出以下几个具体实施方式。

大气污染越来越严重，国家对电厂的的环保要求越来越高，对电厂的NOx排放检测也越来越严格，电厂为了降低NOx的排放量，需要在用氨气来化学反应NOx，减少环境的污染，为了保证加入的氨气适量，需要监测烟道内反应后的氨气浓度。

本发明提供的气体监测探头和气体监测系统用于连续监测烟道内部氨气的浓度，保证注入的氨气适量。同时，本发明也能适用于检测其他气体浓度，也可以应用于其他场合。

实施例1

如图1所示，为气体监测探头的结构示意图。该气体监测探头包括采样内腔1，采样内腔1通过连通气道与过滤装置2连通，过滤装置2有一个进气口5；过滤装置2能够对通过进气口5输入采样内腔1中的待测气体进行过滤，防止灰尘杂质进行采样内腔1，造成检测结果的误差。

采样内腔1上有吹扫进气口3和抽气出气口4。

在长时间检测后，采样内腔1中难免会积累一定的微小灰尘杂质，当对采样内腔1进行吹扫清理时，吹扫进气口3向采样内腔1中吹清扫气体，清扫气体吹起采样内腔1中的灰尘杂质，并通过抽气出气口4将吹扫进气口3吹进采样内腔1中的清扫气体抽走，保证了采样内腔1的清洁。

另外，吹扫进气口3还能够对过滤装置2滤出的杂质进行吹扫清理，这时进气口5作为过滤装置的排尘口，能够将灰尘杂质反向排出，避免了灰尘杂质长久地粘在过滤装置2上而降低过滤装置2的过滤效果；抽气出气口4还能够在本次检测后抽走采样内腔1中的待测气体，此时吹扫进气口3没有气体流动，烟道中的待测气体通过过滤装置2进入采样内腔1中，进行下一轮的气体检测。

实施例2

如图1所示，为气体监测探头的结构示意图。该气体监测探头包括采样内腔1，采样内腔1通过连通气道与过滤装置2连通，过滤装置2有一个进气口5；过滤装置2能够对通过进气口5输入采样内腔1中的待测气体进行过滤，防止灰尘杂质进行采样内腔1，造成检测结果的误差。

采样内腔1上有吹扫进气口3和抽气出气口4。

在长时间检测后，采样内腔1中难免会积累一定的微小灰尘杂质，当对采样内腔1进行吹扫清理时，吹扫进气口3向采样内腔1中吹清扫气体，清扫气体吹起采样内腔1中的灰尘杂质，并通过抽气出气口4将吹扫进气口3吹进采样内腔1中的清扫气体抽走，保证了采样内腔1的清洁。

另外，吹扫进气口3还能够对过滤装置2滤出的杂质进行吹扫清理，这时进气口5作为过滤装置的排尘口，能够将灰尘杂质反向排出，避免了灰尘杂质长久地粘在过滤装置2上而降低过滤装置2的过滤效果；抽气出气口4还能够在本次检测后抽走采样内腔1中的待测气体，此时吹扫进气口3没有气体流动，烟道中的待测气体通过过滤装置2进入采样内腔1中，进行下一轮的气体检测。

如图2所示，吹扫进气口3与一个吹扫管路的一端连通，抽气出气口4与一个抽气管路的一端连通。

吹扫管路上设置有一个吹扫控制模块8，抽气管路上设置有一个抽气控制模块9。吹扫控制模块8和抽气控制模块9设置在一个控制柜内，方便统一进行控制管理。吹扫控制模块8包括一个设置在吹扫气路上的气泵，抽气控制模块9也包括一个设置在抽气管路上的气泵，吹扫控制模块和抽气控制模块中的控制部分分别控制气泵的运行状态。

将该气体监测探头放在烟道内部，抽气控制模块9控制气泵对采样内腔1进行抽气，吹扫气泵不工作，烟道内的待测气体依次通过进气口5和过滤装置2，经过过滤后的待测气体进入采样内腔1。采样内腔1上还有激光发射端6和激光接收端7，监测主机10将激光通过光纤经激光发射端6向采样内腔1中发射激光，激光在采样内腔1内进行吸收光谱的过程，激光接收端7把经光谱吸收后的激光信号通过光纤传输给监测主机10，经过监测主机10处理，待测气体中的氨气浓度可以计算出来，然后通过电缆传输到远程监控系统11。

如图3所示，为该气体监测系统的整体结构图，监测主机10包括激光发射装置和激光处理装置；激光发射端6通过光纤连接激光发射装置，激光接收端7通过光纤连接激光处理装置；激光发射装置包括依次连接的激光控制电路和半导体激光器；激光处理装置包括依次连接的光电探测器、锁相放大器和控制模块。半导体激光器作为待测气体的检测激光光源，利用激光控制电路将激光器输出中心波长调谐到待测气体的吸收线中心，在工作时首先选择激光器的温度工作点，把激光器管芯温度控制在该工作点上，然后给激光施加恒定电流，激光器会发射出一束光强恒定的被调制的激光，通过光纤传输到采样内腔1中。

监测主机根据监测点数量不同，分时发出一路或多路激光至各个气体监测探头，并接收从各个探头返回的信号。监测主机具有模拟信号、数字信号输出功能，可将各个监测点的测量数据上传至远程监控系统。

半导体激光器的输出端连接一个光纤分路器，光纤分路器的多个输出端通过输入光纤连接到各对应的气体监测探头，各气体监测探头通过输出光纤连接至1*N光电探测器对应的输入端，1*N光电探测器的输出端与锁相放大器相连，该主机中还设置有用于控制光纤分路器和1*N光电探测器选通设定气体监测探头对应光路的控制模块。

控制模块对光纤分路器的N通道采用设定时间的扫描周期进行扫描，实现激光的N路分时检测。在激光进入对应的气体监测探头后，激光波长扫过待测气体吸收线形成信号光，从气体监测探头穿过的经待测气体吸收过的N路返回信号光通过输出光纤传输回主机中设置的1*N光电探测器的对应输入端，光纤分路器和1*N光电探测器通道选择同步。从1*N光电探测器的输出端输出的信号光由锁相放大器实现二次谐波检测(二次谐波幅度与被测气体的浓度成线性关系，气体浓度越高，激光被吸收的程度越大)，采用已知浓度的待测气体进行标定，即可实现对待测气体浓度的测量。

主机内的控制模块采用FPGA芯片实现，具有结构紧凑，性能可靠的优点，主机根据出厂前不同成分气体的参数标定值，分析各气体监测探头中气体成分参数，并通过显示模块显示出来。使用键盘可以对已知用于参照的数据进行标定。

光纤有两个作用：一是将激光器发出的窄线宽激光从主机传输至分布式气体监测探头；二是将经气体监测探头吸收后的激光传输至监测主机。采用光纤代替电缆传输信号，有利用提高产品的本安性，有效降低成本。

采样内腔1完成本次检测后，通过抽气气泵排空采样内腔1中的气体，烟道中的待测气体就会再次通过过滤装置2进入该采样内腔1中，保证了实时监测烟道内的氨气浓度。

根据烟道内不同情况和对监测结果的要求程度决定清扫频率。通过吹扫控制模块8的控制，吹扫气泵将清洁的气体通过吹扫管路和吹扫进气口3吹进采样内腔1中，吹扫采样内腔1和过滤装置2；抽气控制模块9控制抽气气泵，将采样内腔1中的气体排出。

以上给出了具体的实施方式，但是本发明并不局限于上述应用，本发明也可以应用在其他领域。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种气体监测探头，包括采样内腔，其特征在于，所述采样内腔上设有用于向采样内腔输入清理气体以对其进行吹扫清理的吹扫进气口，所述采样内腔上还设有用于抽吸采样内腔中的清理气体的抽气出气口。

2.根据权利要求1所述的气体监测探头，其特征在于，所述气体监测探头还包括用于对输入采样内腔的待测气体进行过滤的过滤装置，该过滤装置通过连通气道与所述采样内腔连通。

3.根据权利要求2所述的气体监测探头，其特征在于，所述过滤装置具有用于向采样内腔输入待测气体的采样进气口，该采样进气口为用于在经吹扫进气口进入采样内腔中的清理气体通过所述连通气道进入过滤装置中以对过滤装置进行反向清扫时排气的排尘口。

4.一种气体监测系统，包括气体监测探头，该气体监测探头包括采样内腔，其特征在于，所述采样内腔上设有用于向采样内腔输入清理气体以对其进行吹扫清理的吹扫进气口，所述采样内腔上还设有用于抽吸采样内腔中的清理气体的抽气出气口；所述吹扫进气口连接一个吹扫管路，所述抽气出气口连接一个抽气管路。

5.根据权利要求4所述的气体监测系统，其特征在于，所述气体监测探头还包括用于对输入采样内腔的待测气体进行过滤的过滤装置，该过滤装置通过连通气道与所述采样内腔连通。

6.根据权利要求5所述的气体监测系统，其特征在于，所述过滤装置具有用于向采样内腔输入待测气体的采样进气口，该采样进气口为用于在经吹扫进气口进入采样内腔中的清理气体通过所述连通气道进入过滤装置中以对过滤装置进行反向清扫时排气的排尘口。

7.根据权利要求6所述的气体监测系统，其特征在于，所述监测系统还包括吹扫控制模块和抽气控制模块，吹扫控制模块包括一个设置在吹扫管路上的吹扫气泵，抽气控制模块包括一个设置在抽气管路上的抽气气泵，所述吹扫控制模块和抽气控制模块设置在一个控制柜内。