CN106526209B - 一种全自动气体分析检测装置和应用 - Google Patents

一种全自动气体分析检测装置和应用 Download PDF

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Abstract

一种全自动气体分析检测装置它包括一号步进推杆(1)，一号活塞(2)；一号活塞腔(3)，进气阀(7)和排气阀(8)，一号活塞腔(3)内有一号活塞(2)，顶端有进气阀(7)，排气阀(8)和压力传感器(6)，一号活塞(2)下端固定有一号步进推杆(1)，反应器(10)内有瓷环(13)，顶端有注液口(11)，顶部内有液封传感器(12)，顶部通过进样气阀(9)与一号活塞腔(3)顶端相通，底端与二号活塞腔(16)底端相通，二号活塞腔(16)内有二号活塞(17)，二号活塞(17)上端固定有二号步进推杆(18)。本发明具有全自动、检测费用低、测定准确的优点。

Description

一种全自动气体分析检测装置和应用
技术领域
本发明属于气体分析检测技术，具体涉及一种全自动气体分析检测装置和应用。
背景技术
目前国内外测定气体的主要装置为气相色谱仪，但应用于工业及农业时，色谱分析需要操作人员较高的专业技术水平并且设备购买及维护费用昂贵。利用化学分析方法测定气体仍是许多工厂的首选，化学分析原理简单易懂，对操作人员专业技术要求不高；化学分析所需费用低，也适合工业应用。但目前利用化学反应分析气体，都是采用手动人工操作，如氧和二氧化碳的主要方法是使用奥氏气体分析仪。即使有较高级的测氧和二氧化碳仪器，也要用奥氏气体分析仪作较正，以便减少或消除仪器的误差。作为一种经典的化学气体分析器，奥氏仪具有价格便宜、操作方便、维修容易等优点，所以至今该仪器仍在化工行业及其它领域中广泛应用着，如氮肥厂、煤气公司等，奥氏仪常用来测定混合气中的CO2、O2、不饱和烃气体的总含量(以CnHm表示)、CO等。但传统奥式仪购置成本虽低，运行成本高，除去人员工资，单每年买试剂和玻璃器皿一项就要一万多；因为是人工操作，分析人员的操作技能和态度，对分析的精确度有很大的影响。
发明内容
本发明的目的是针对现有人工分析技术中存在的手动操作误差大、效率慢及气体分析检测后维护麻烦等问题，提供一种全自动、检测费用低、测定准确的气体分析检测装置及应用。
为了准确及时地控制气体质量，为准确指导生产，降低消耗提供依据，本发明通过利用程序控制实现全自动化学分析混合气体各组分含量，极大的提高了准确度及效率，并且具有设备费用低、检测周期短、测量精度高、适用范围广及对周围环境要求较低的优点，非常适合工业工厂检测。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种全自动快速气体分析检测装置，它包括进样部件、反应部件二部分，其特征在于进样部件包括一号步进推杆1，一号活塞2；一号活塞腔3，进气阀7和排气阀8，一号活塞腔3内有一号活塞2，一号活塞2下端固定有一号步进推杆1，在一号活塞腔3顶端有进气阀7，排气阀8和压力传感器6；反应部件包括反应器10，注液口11，液封传感器12，二号活塞腔16，二号活塞17和二号步进推杆18，反应器10内有瓷环13，反应器10的顶端有注液口11，反应器10顶部内有液封传感器12，反应器10顶部通过进样气阀9与一号活塞腔3顶端相通，反应器10的底端与二号活塞腔16底端相通，二号活塞腔16内有二号活塞17，二号活塞17上端固定有二号步进推杆18。
本发明全自动快速气体分析检测装置还包括有控制系统，控制系统由单片机和程序组成，控制整个装置的运作；数据显示即显示检测结果及过程中各项参数。
所述的全自动快速气体分析检测装置的进样部件是自动进样，一号步进推杆1速度精准可调，进气阀7连接被检测气体，进气阀7与排气阀8配合使用，保证排空进样部件中的死体积，使一号活塞腔内被测气体稳定准确；一号活塞2采用真空脂与一号活塞腔3紧密贴合，保证腔内气密性；压力传感器6、进气阀7、排气阀8、进样气阀9与一号活塞腔3的连接采用丝扣快速接头软管连接。
所述的全自动气体分析检测装置的反应部件是进样气阀9与反应器10采用丝扣快速接头软管连接，内装瓷环增大气液接触面积，注液口11用于更换反应完全的液体，液封传感器12用于防止二号步进推杆18将反应液体14推入一号活塞腔3内。
所述的全自动快速气体分析检测装置的反应部件中的反应器10是检测不同的气体，反应器10中吸收液不同，反应器10的材质可根据要求采用有机玻璃或其他材质。
本发明提供了所述的全自动快速气体分析检测装置的应用，包括如下步骤：
(1)默认状态下，进气阀7、排气阀8、进样气阀9处于关闭状态，一号活塞2处于一号活塞终端位置4，记录一号活塞终端位置L终端，二号活塞17处于二号活塞起始位置15；
(2)打开排气阀8，打开进样气阀9，打开注液口11，向里面注满反应液体14，直到液封传感器12有信号发出，停止注液，关闭注液口11，关闭进样气阀9，启动一号步进推杆1正转，推动一号活塞2动作到一号活塞起始位置5，停止一号步进推杆1，关闭排气阀8；
(3)打开进气阀7，启动一号步进推杆1反转，使一号活塞2动作到一号活塞终端位置4，此时，待测气体已经进入一号活塞腔3，关闭进气阀7，打开排气阀8，直到压力传感器6测得一号活塞腔3为常压，关闭排气阀8；
(4)打开进样气阀9，启动一号步进推杆1正转，使一号活塞2动作到一号活塞起始位置5，同时启动二号步进推杆18反转，使二号活塞17动作，使待测气体完全进入反应器10，待测气体完全进入反应器10后，启动二号步进推杆18正转，使二号活塞17将气体推入一号活塞腔3，同时启动一号步进推杆1反转，直到液封传感器12有信号发出，停止二号步进推杆18动作，待压力传感器6检测到一号活塞腔内为常压，停止一号步进推杆1动作，关闭样气阀9，此时记录一号活塞位置L结束；
(5)重复第(4)步，直到检测到两次一号活塞位置L结束偏差不超过L终端的±0.1％，结束测量；
(6)反应完毕后，进行如下计算得到被测气体体积含量：
计算公式：待测气体含量V％＝(1-L结束/L终端)*100％。
本发明可以快速测定二氧化碳，氧，一氧化碳等其他可以用吸收法化学分析的气体组分。
本发明实现了全自动气体分析检测，与现有技术相比具有如下特色及优点：准确及时地控制气体质量，为准确指导生产，降低消耗提供依据；本发明通过利用程序控制与分析装置配合实现全自动化学分析混合气体各组分含量，极大的提高了准确度及效率，针对低浓度的气体含量也可以准确测定；并且具有设备费用低、检测周期短、测量精度高、适用范围广及对周围环境要求较低的优点，非常适合工业工厂试验。
附图说明
图1为本发明装置结构示意图。
如图所示：1为一号步进推杆；2为一号活塞；3为一号活塞腔；4为一号活塞终端位置；5为一号活塞起始位置；6为压力传感器；7为进气阀；8为排气阀；其中7连接被检测气体，9为进样气阀；10为反应器皿；11为注液口；12为液封传感器；13为瓷环；14为反应液体；15为二号活塞起始位置；16为二号活塞腔；17为二号活塞；18为二号步进推杆。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。
实施例1：
一种全自动快速气体分析检测装置，它包括进样部件、反应部件二部分，其特征在于进样部件包括一号步进推杆1，一号活塞2；一号活塞腔3，进气阀7和排气阀8，一号活塞腔3内有一号活塞2，一号活塞2下端固定有一号步进推杆1，在一号活塞腔3顶端有进气阀7，排气阀8和压力传感器6；反应部件包括反应器10，注液口11，液封传感器12，二号活塞腔16，二号活塞17和二号步进推杆18，反应器10内有瓷环13，反应器10的顶端有注液口11，反应器10顶部内有液封传感器12，反应器10顶部通过样气阀9与一号活塞腔3顶端相通，反应器10的底端与二号活塞腔16底端相通，二号活塞腔16内有二号活塞17，二号活塞17上端固定有二号步进推杆18。
所述控制系统由单片机和程序组成，控制整个装置的运作；数据显示即显示检测结果及过程中各项参数。
一号活塞2采用真空脂与一号活塞腔3紧密贴合，保证腔内气密性；压力传感器6、进气阀7、排气阀8、样气阀9与一号活塞腔3的连接采用丝扣快速接头软管连接。
样气阀9与反应器10采用丝扣快速接头软管连接，内装瓷环13增大气液接触面积，注液口11用于更换反应完全的液体，液封传感器12用于防止二号步进推杆18将反应液体14推入一号活塞腔3内。
反应器10的材质可根据要求采用有机玻璃。
一号活塞位L终端为一号步进电机活塞从起始位置5运动到终端位置4的步数23064。
所述的全自动快速气体分析检测装置的控制系统是一套控制各部件动作的硬件和程序，用于自动控制进样及反应过程的监测。
本实施例中用于检测的1#标准气体的浓度为N230.00％、CO230.00％、平衡气H240％，本实例中所用反应溶液为：30％的氢氧化钾(或氢氧化钠)溶液，取30g化学纯的氢氧化钾溶于70ml水中。在30％的氢氧化钾(或氢氧化钠)溶液灌入反应器皿10后，通大气的液面上加液体石蜡油使其隔绝空气。
本发明还提供了所述的全自动快速气体分析检测装置的分析方法，包括如下步骤：
(1)默认状态下，进气阀7、排气阀8、样气阀9处于关闭状态，一号活塞2处于一号活塞终端位置4，二号活塞17处于二号活塞起始位置15；
(2)打开排气阀8，打开样气阀9，打开注液口11，向里面注满反应液体14(30％氢氧化钾溶液)，直到液封传感器12有信号发出，停止注液，关闭注液口11，关闭样气阀9，启动一号步进推杆1正转，推动一号活塞2动作到一号活塞起始位置5，停止一号步进推杆1，关闭排气阀8；
(3)打开进气阀7，启动一号步进推杆1反转，使一号活塞2动作到一号活塞终端位置4，此时，待测气体为1#标准气体(浓度为N230.00％、CO230.00％、平衡气H240％)已经进入一号活塞腔3，关闭进气阀7，打开排气阀8，直到压力传感器6测得一号活塞腔3为常压，关闭排气阀8；
(4)打开样气阀9，启动一号步进推杆1正转，使一号活塞2动作到一号活塞起始位置5，同时启动二号步进推杆18反转，使二号活塞17动作，使待测气体完全进入反应器10，反应器10内有大量瓷环13，可以与待测气体有更大的接触面积，待测气体完全进入反应器10后，启动二号步进推杆18正转，使二号活塞17将气体推入一号活塞腔3，同时启动一号步进推杆1反转，直到液封传感器12有信号发出，停止二号步进推杆18动作，待压力传感器6检测到一号活塞腔内为常压，停止一号步进推杆1动作，关闭样气阀9，此时记录一号活塞位置L步数为16610；
(5)重复第4步，直到检测到两次一号活塞位置L结束偏差不超过L终端的±0.1％，结束测量，此时L结束步数为16122；
(6)反应完毕后，被测气体含量直接显示。
计算公式：待测气体含量V％＝(1-L结束/L终端)*100％＝30.10％。
通过五次分析测定CO2结果如表1所示，结果显示比手动测定提高准确度10倍，另外手动测定一个样品大约需要10min，而自动测定一个样品则需要2min，极大的缩短了检测分析时间。
表1
实施例2
本实施例中用于检测的2#标准气体的浓度为N260.00％、CO21.00％、平衡气H239.00％，本实例中所用反应溶液为：30％的氢氧化钾(或氢氧化钠)溶液，取30g化学纯的氢氧化钾溶于70ml水中。在30％的氢氧化钾(或氢氧化钠)溶液灌入反应器皿10后，通大气的液面上加液体石蜡油使其隔绝空气。
给出反应液体14(发烟硫酸溶液)待测气体为2#标准气体(浓度为N260.00％、CO21.00％、平衡气H239.00％)，待测气体含量V％＝(1-L结束/L终端)*100％。
通过五次分析测定CO2结果如表2所示，结果显示常规手动化学分析无法分析浓度较低的CO2人为操作，误差太大，而自动测定仪则可以轻松测定低浓度的气体。
表2
实施例3
本实施例中用于检测的3#标准气体的浓度为N230.00％、O230.00％、平衡气H240％，本实例中所用反应溶液为焦性没食子酸的碱性溶液，取10g化学纯的焦性没食子酸溶于100ml 30％的氢氧化钾溶液中。在焦性没食子酸的碱性溶液灌入反应器皿10后，通大气的液面上加液体石蜡油使其隔绝空气。
反应液体14为焦性没食子酸的碱性溶液，待测气体为3#标准气体(浓度为N230.00％、O230.00％、平衡气H240％)其余操作步骤同实施例1，待测气体含量V％＝(1-L结束/L终端)*100％。
通过五次分析测定O2结果如表3所示，误差减小，检测效率提高。
表3
以上详细说明仅为本发明的较佳实施例，不能以此限定本发明的范围。即凡是依据本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属于本发明专利涵盖的范围之内。

Claims (7)

1.一种全自动气体分析检测装置的应用，其特征在于包括如下步骤：
(1)默认状态下，进气阀(7)、排气阀(8)、进样气阀(9)处于关闭状态，一号活塞(2)处于一号活塞终端位置(4)，记录一号活塞终端位置 L终端，二号活塞(17)处于二号活塞起始位置(15)；
(2)打开排气阀(8)，打开进样气阀(9)，打开注液口(11)，向里面注满反应液体(14)，直到液封传感器(12)有信号发出，停止注液，关闭注液口(11)，关闭进样气阀(9)，启动一号步进推杆(1)正转，推动一号活塞(2)动作到一号活塞起始位置(5)，停止一号步进推杆(1)，关闭排气阀(8)；
(3)打开进气阀(7)，启动一号步进推杆(1)反转，使一号活塞(2)动作到一号活塞终端位置(4)，此时，待测气体已经进入一号活塞腔(3)，关闭进气阀(7)，打开排气阀(8)，直到压力传感器(6)测得一号活塞腔(3)为常压，关闭排气阀(8)；
(4)打开进样气阀(9)，启动一号步进推杆(1)正转，使一号活塞(2)动作到一号活塞起始位置(5)，同时启动二号步进推杆(18)反转，使二号活塞(17)动作，使待测气体完全进入反应器(10)，待测气体完全进入反应器(10)后，启动二号步进推杆(18)正转，使二号活塞(17)将气体推入一号活塞腔(3)，同时启动一号步进推杆(1)反转，直到液封传感器(12)有信号发出，停止二号步进推杆(18)动作，待压力传感器(6)检测到一号活塞腔内为常压，停止一号步进推杆(1)动作，关闭样气阀(9)，此时记录一号活塞位置L结束；
(5)重复第（4）步，直到检测到两次一号活塞位置L结束偏差不超过L终端的±0.1%，结束测量；
(6)反应完毕后，进行如下计算得到被测气体体积含量：
计算公式：待测气体含量V%=（1-L结束/L终端）*100%；
所述的全自动气体分析检测装置，它包括进样部件、反应部件二部分，进样部件包括一号步进推杆(1)，一号活塞(2)；一号活塞腔(3)，进气阀(7)和排气阀(8)，一号活塞腔(3)内有一号活塞(2)，一号活塞(2)下端固定有一号步进推杆(1)，在一号活塞腔(3)顶端有进气阀(7)，排气阀(8)和压力传感器(6)；反应部件包括反应器(10)，注液口(11)，液封传感器(12)，二号活塞腔(16)，二号活塞(17)和二号步进推杆(18)，反应器(10)内有瓷环(13)，反应器(10)的顶端有注液口(11)，反应器(10)顶部内有液封传感器(12)，反应器(10)顶部通过进样气阀(9)与一号活塞腔(3)顶端相通，反应器(10)的底端与二号活塞腔(16)底端相通，二号活塞腔(16)内有二号活塞(17)，二号活塞(17)上端固定有二号步进推杆(18)。
2.如权利要求1所述的一种全自动气体分析检测装置的应用，其特征在于还包括有控制系统，控制系统由单片机和程序组成。
3.如权利要求1所述的一种全自动气体分析检测装置的应用，其特征在于一号活塞(2)采用真空脂与一号活塞腔(3)紧密贴合。
4.如权利要求1所述的一种全自动气体分析检测装置的应用，其特征在于压力传感器(6)、进气阀(7)、排气阀(8)、进样气阀(9)与一号活塞腔(3)的连接采用丝扣快速接头软管连接。
5.如权利要求1所述的一种全自动气体分析检测装置的应用，其特征在于所述的进样气阀(9)与反应器(10)采用丝扣快速接头软管连接。
6.如权利要求1所述的一种全自动气体分析检测装置的应用，其特征在于所述反应器(10)的材质采用有机玻璃。
7.如权利要求1所述的一种全自动气体分析检测装置的应用，其特征在于被测气体为二氧化碳，氧或一氧化碳。
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