CN105004582B - 根据流量值自调节电机转速的尾气自动收集方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种根据流量值自调节电机转速的尾气自动收集方法及装置。本发明包括尾气收集单元、尾气产生单元、尾气分析单元和尾气计量单元、尾气产生单元经尾气计量单元后进入尾气收集单元，尾气收集单元同时与尾气分析单元连接，在收集尾气过程中，尾气计量单元中流量计控制尾气收集单元，使尾气收集单元中的储气罐的气压值始终趋于设定的中间值。本发明装置所采用的是自动控制收集方式，通过气体流量计显示的数值来控制电机转动量，从而达到收集尾气的同时不影响燃烧池燃烧的效果。

Description

根据流量值自调节电机转速的尾气自动收集方法及装置

技术领域

本发明涉及一种尾气收集装置，尤其是涉及根据流量值自调节电机转速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。针对以上的现状，开始研制开发一套基于燃烧法的高准确度燃气热值测定装置，其中需要对尾气组分进行潜热的分析计算。

发明内容

针对背景技术的不足，本发明的目的在于提供根据流量值自调节电机转速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：

本发明装置中的伺服电机经减速器通过固定在底座的上端钢板上，所述的减速器通过联轴器与滚珠丝杆一端连接，所述的滚珠丝杆端部由轴承支撑，且轴承固定于底座的上端钢板；所述的滚珠丝杆另一端通过与活塞杆内部相连接，且与滚珠丝杆相配合的滚珠螺母固定与活塞杆法兰上；所述的活塞杆法兰通过螺钉与运动块相固定，所述的运动块与安装在底座上的直线导轨相固定；光栅尺的标尺光栅固定在所述的底座一侧，光栅尺的读数头固定在所述的运动块一侧；与所述的活塞杆相配合的活塞缸一端固定于安装在支架上表面的支撑板，活塞缸另一端通过螺钉与缸盖连接。缸盖底部中心与三通阀的一端连接，三通阀另两端分别与第一电磁阀的一端、第二电磁阀的一端连接；所述的第二电磁阀另一端与烟气分析取样容器相连；所述的第一电磁阀的另一端与储气罐出气口相连，燃烧池的输出端通过干燥装置与储气罐进气口相连；在储气罐进气口上还设置有气体流量计；所述的储气罐上端装有第一压力传感器，所述的燃烧池上端装有第二压力传感器；所述的伺服电机转速与气体流量计测得的流量值有关；伺服电机用于调整储气罐中的气压值，使得燃烧池过程中，该气压值始终趋于设定的中间值。

利用上述装置进行尾气收集的方法，打开两个第一电磁阀和第二电磁阀，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，检测储气罐及燃烧池中的压力，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第二电磁阀，燃烧后的尾气将从燃烧池出来，先进入干燥装置中，干燥装置将对尾气中的水蒸气进行吸收；然后将流经气体流量计，使气体流量计显示数值，最后将进入储气罐中，储气罐上的第一压力传感器将检测到储气罐中的压力，此时气压值将高于初始值，由于将压力值反馈到下位机中存在时间差，则不能实时控制伺服电机抽取气体的多少，故设定某个大于初始值的气压值为中间值，根据气体流量计传送出的流量值，来控制伺服电机的转速大小，使储气罐中的气压值始终趋于设定的中间值；当燃烧结束后，气体流量计将会出现数值为0，停留一段时间后，继续转动电机，使装置的中管路的气压值趋向于设定的初始值；然后充一定量的惰性气体洗涤装置后，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，能够测量出尾气收集的体积，且测量体积精度较高，其扩展不确定为0.1%（k=2）。

2. 装置所采用的是自动控制收集方式，通过气体流量计显示的数值来控制电机转动量，从而达到收集尾气的同时不影响燃烧池燃烧的效果。

3. 装置所采用的是气体流量计是高精度的微小流量气体流量计，能够实时精确检测出流经气体流量计的气体流量值。

4. 整个装置以活塞缸体积为计量标准，利用光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。

5.干燥装置中的干燥罐采用水平放置方式，便于气体的流动，且采用三道吸收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；

图中：1、伺服电机；2、减速器；3、固定套；4、光栅尺；5、活塞杆；6、接近开关；7、不锈钢卡套；8、温度传感器；9、压力传感器；10、储气罐；11、不锈钢管；12、支杆；13、干燥罐；14、不锈钢管；15、压力传感器；16、燃烧池；17、不锈钢管；18、底板；19、气体流量计；20、电磁阀；21、固定架；22、三通阀；23、烟气分析取样容器；24、电磁阀；25、缸盖；26、活塞缸；27、支架；28、支撑板；29、运动块；30、支撑杆；31、直线导轨；32、底座；33、滚珠丝杆。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，本发明中的伺服电机1经减速器2通过固定套3固定在底座32的上端钢板上，所述的减速器2通过联轴器与滚珠丝杆33一端进行连接，所述的滚珠丝杆33端部由轴承支撑，且轴承固定于底座32的上端钢板；所述的滚珠丝杆33另一端通过卡套与活塞杆5内部相连接，且与滚珠丝杆33相配合的滚珠螺母固定与活塞杆5法兰上。所述的活塞杆5法兰通过螺钉与运动块29相固定，所述的运动块29与安装在底座32上的直线导轨31相固定。光栅尺4的标尺光栅固定在所述的底座32一侧，光栅尺4的读数头固定在所述的运动块29一侧。与所述的活塞杆5相配合的活塞缸26一端固定于安装在支架27上表面的支撑板28，活塞缸26另一端通过螺钉与缸盖25连接。其特征在于：缸盖25底部两侧分别装有温度传感器8和压力传感器15，缸盖25底部中心通过不锈钢卡套7与不锈钢管11一端连接，且不锈钢管11另一端与三通阀22的一端连接，三通阀22另两端分别通过不锈钢管11与电磁阀20、24连接；所述的电磁阀24一端通过不锈钢管11与烟气分析取样容器23相连；与所述的电磁阀20一侧相连的不锈钢管11为入气端，储气罐10一端通过不锈钢管11与电磁阀20相连的，储气罐10另一端通过不锈钢管11与气体流量计19一侧相连接；干燥装置的输出端通过不锈钢管11与所述的气体流量计19的另一侧相连接；燃烧池16的输出端通过不锈钢管14与设置在干燥装置的输入端的不锈钢卡套7相连接，燃烧池16的另一端设有燃气输入的不锈钢管17。

所述的储气罐10上端装有压力传感器9。所述的燃烧池16上端装有压力传感器15。所述的干燥装置采用三道吸收方式，干燥罐13通过支杆12套在底板18上，且所述的干燥罐13两端设有不锈钢卡套7，干燥罐13之间通过不锈钢管11相连接；所采用的吸收剂为无水氯化钙。所述的底座32的上端钢板和支撑板28上分别装有接近开关6，且两侧设有支撑杆30。所述的电磁阀20、24两侧分别由固定架21固定在支架27底板上。

装置缸盖25底部两侧分别装有温度传感器8和压力传感器15，根据活塞缸26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。光栅尺4将活塞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，检测储气罐及燃烧池中的压力，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，燃烧后的尾气将从燃烧池出来，先进入干燥装置中，干燥装置将对尾气中的水蒸气进行吸收；然后将流经气体流量计，使气体流量计显示数值，最后将进入储气罐中，储气罐上的压力传感器将检测到储气罐中的压力，此时气压值将高于初始值，由于将压力值反馈到下位机中存在时间差，则不能实时控制伺服电机抽取气体的多少，故设定某个大于初始值的气压值为中间值，根据气体流量计传送出的流量值，来控制伺服电机的转速大小，使储气罐中的气压值始终趋于设定的中间值；当燃烧结束后，气体流量计将会出现数值为0，停留一段时间后，继续转动电机，使装置的中管路的气压值趋向于设定的初始值。然后充一定量的惰性气体洗涤装置后，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。通过这种根据管路中的压力值及实测气体流量计的流量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，同时也避免了根据管路中单设一个气压初始值来转动伺服电机控制气体收集所带来的技术困难：转动速度过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。且管路中单设一个气压初始值来转动伺服电机控制气体收集，容易出现在收集过程中，使管路中的压强略低于初始值的状况，而导致引起带动燃烧池和管路的气流加速。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (4)

1.根据流量值自调节电机转速的尾气自动收集装置，伺服电机经减速器固定在底座的上端钢板上，所述的减速器通过联轴器与滚珠丝杆一端连接，所述的滚珠丝杆端部由轴承支撑，且轴承固定于底座的上端钢板；所述的滚珠丝杆另一端与活塞杆内部相连接，且与滚珠丝杆相配合的滚珠螺母固定于活塞杆法兰上；所述的活塞杆法兰通过螺钉与运动块相固定，所述的运动块与安装在底座上的直线导轨相固定；光栅尺的标尺光栅固定在所述的底座一侧，光栅尺的读数头固定在所述的运动块一侧；与所述的活塞杆相配合的活塞缸一端固定于安装在支架上表面的支撑板，活塞缸另一端通过螺钉与缸盖连接；其特征在于：缸盖底部中心与三通阀的一端连接，三通阀另两端分别与第一电磁阀的一端、第二电磁阀的一端连接；所述的第二电磁阀另一端与烟气分析取样容器相连；所述的第一电磁阀的另一端与储气罐出气口相连，燃烧池的输出端通过干燥装置与储气罐进气口相连；在储气罐进气口上还设置有气体流量计；所述的储气罐上端装有第一压力传感器，所述的燃烧池上端装有第二压力传感器；所述的伺服电机转速与气体流量计测得的流量值有关；伺服电机用于调整储气罐中的气压值，使得燃烧过程中，该气压值始终趋于设定的中间值。

2.根据权利要求1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，吸收剂为无水氯化钙。

3.根据权利要求1所述的尾气自动收集装置，其特征在于：所述的底座的上端钢板和支撑板上分别装有接近开关。

4.根据流量值自调节电机转速的尾气自动收集方法，使用如权利要求1所述的尾气自动收集装置，其特征在于该方法具体是：

打开第一电磁阀和第二电磁阀，由小型真空泵吸收尾气自动收集装置中管路的空气，当管路中的空气吸收完毕时，使用惰性气体对尾气自动收集装置管路进行清洗，清洗结束后，检测储气罐及燃烧池中的压力，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第二电磁阀，燃烧后的尾气将从燃烧池出来，先进入干燥装置中，干燥装置将对尾气中的水蒸气进行吸收；然后将流经气体流量计，使气体流量计显示数值，最后将进入储气罐中，储气罐上的第一压力传感器将检测到储气罐中的压力，此时气压值将高于初始值，由于将压力值反馈到下位机中存在时间差，则不能实时控制伺服电机抽取气体的多少，故设定某个大于初始值的气压值为中间值，根据气体流量计传送出的流量值，来控制伺服电机的转速大小，使储气罐中的气压值始终趋于设定的中间值；当燃烧结束后，气体流量计将会出现数值为0，停留一段时间后，继续转动电机，使尾气自动收集装置的中管路的气压值趋向于设定的初始值；然后充一定量的惰性气体洗涤尾气自动收集装置后，伺服电机将停止转动，进行活塞缸收集气体体积计算；尾气自动收集装置收集完尾气后，关闭跟入气管相连的第一电磁阀，打开跟烟气分析取样容器相连的第二电磁阀，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。