CN106546646A - 一种低浓度磷化氢浓度在线监测方法 - Google Patents

一种低浓度磷化氢浓度在线监测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及磷化氢浓度在线测量。一种低浓度磷化氢浓度在线监测方法，该方法采用的装置包括采样输送单元、采样罐、磷化氢传感器、抽气泵、采样排气单元、吹扫单元、PLC控制器单元，人机界面单元以及远程监控系统。本发明在线循环检测各采样支路的磷化氢浓度，还对监测装置控制柜内有可能泄露的磷化氢气体浓度检测并报警，实现检测的安全性。采用了吹扫单元，避免了遗留在采样罐中的气体对测量精度的干扰。另外，本发明具备触摸屏人机界面，记录采样数值用于分析报警，具备操作直观方便的特点，并具备工业以太网通讯接口，具备信息集成方便的特点。本发明具有结构简单，易于操作及使用非常安全的特点。

Description

一种低浓度磷化氢浓度在线监测方法
技术领域
本发明涉及磷化氢浓度在线测量。
背景技术
目前，在杀虫过程中，测量磷化氢浓度通常根据浓度范围分为高浓度和低浓度检测。通常环境中的低浓度(0-5ppm)磷化氢气体采用便携式监测仪。缺点是需要人工根据监测地点流动测量，并且一般需要人工记录数据。不能电子连续保留记录测量结果。将信号传输到配套安全区域放置的专用控制器，浓度数据可以在传感器上现场显示，也可以在控制器上显示。数据传输采用的是有线方式。其缺点是由于磷化氢气体对金属铜有腐蚀作用，长期使用导致信号线损坏，而且目前市场上生产厂家配套的控制器通常没有通讯接口，或者只有MODBUS协议，或由于协议的非标准性，不容易集成到上位计算机系统。
发明内容
本发明的目的在于克服上述背景技术的不足，从而提供一种结构简单，易于操作及使用非常安全的磷化氢气体浓度监测方法。
为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：
一种低浓度磷化氢浓度在线监测方法，该方法采用的装置包括采样输送单元、采样罐、采样传感器、抽气泵、采样排气单元、吹扫单元、PLC控制器单元，人机界面单元以及远程监控系统，所述的采样输送单元设置有多路连接支路分别连接至仓库的各个位置，采样输送单元通过连接管路连接至采样罐，采样罐上设置所述的采样传感器，采样传感器电连接至PLC控制器单元，PLC控制器单元分别通过连接人机界面单元以及远程监控系统；在采样罐上通过连接管路连接所述的吹扫单元，吹扫单元连接大气，并在采样罐还通过连接管路连接所述的抽气泵，抽气泵通过连接管路连接采样排气单元；所述的PLC控制器单元分别连接控制采样输送单元、抽气泵、采样排气单元和吹扫单元工作；所述的连接支路上分别设置有进气电磁阀，进气电磁阀均连接PLC控制器单元，，所述的吹扫单元包括吹扫管路和吹扫电磁阀，吹扫电磁阀连接PLC控制器单元；
该方法包括以下的步骤：
1)工作前，所有的设备处于关闭或停止状态；
2)首先进行采样前的吹扫；打开吹扫电磁阀和排气电磁阀，开启吸气泵，定时运行1分钟对采样罐使用大气吹扫；
3)采样的时候，打开该连接支路进气电磁阀和排气电磁阀，并启动吸气泵，将采样气抽到采样罐，定时运行1分钟，通过采样罐上安装的采样传感器进行浓度监测；
4)检测完成后，将该连接支路的进电磁气阀关闭，通过吸气泵排出采样气到大气排出管；然后进行下一路的采样监测；
上述的采样传感器外送信号到PLC控制器单元，进行记录，用户可以通过以太网，传送到远程监控系统；该装置的控制柜上带触摸屏显示；用户可以在触摸屏上方便的进行操作；整个控制过程PLC根据设定的逻辑控制，以便如果超出范围向操作人员报警。
作为优选，所述的采样罐上设置有磷化氢检测罐，磷化氢检测罐的一端通过第一连接管路连接至采样罐，在第一连接管路上设置第一电磁阀，所述的和磷化氢传感器设置在磷化氢检测罐内，磷化氢检测罐的另一端通过第二连接管路连接至采样排气单元，所述的平衡微循环泵设置在第二连接管路上，并在平衡微循环泵后端设置有第二电磁阀。采用双罐检测，一方面大罐体采用大泵，能快速的将现场的样本气体抽过来，另一方面又能小泵循环进行快速检测，这样既能保护传感器，又能提高采样效率。
为了能让电化学传感器工作稳定和测量精准，就必须让电化学传感器工作在一个恒温的环境下。为了实现恒温控制，从经济和设计复杂度考虑，就需要设计一套高效率的恒温控制器。作为优选，所述的采样罐上设置有恒温控制装置，恒温控制装置包括上温度传感器、下温度传感器、第一单片机和半导体制冷片；所述的上温度传感器和下温度传感器分部设置在采样罐的上、下部，上温度传感器和下温度传感器方便连接至第一单片机；所述的半导体制冷片紧贴设置在采样罐的外侧；PLC控制器单元内设置第一变送器，第一变送器包括第二单片机、制冷或加热控制单元和报警单元，第二单片机与第一单片机通过RS485通信接口相连接，第二单片机连接制冷或加热控制单元，制冷或加热控制单元控制连接半导体制冷片工作，所述的报警单元连接第二单片机。采用了上述的技术方案，设计中充分考虑到不同维度地区的环境温度的差异，产品设计中预留了RS485通信接口，可以通过它调整加热温度阀值和制冷温度阀值。该装置结构简单，易于操作，使用非常高效率。具有体积小、重量轻、可通过改变电流方向来方便地控制制冷和制热，并且温度响应好、可进行局部温度控制，控制精度高等特点。
作为优选，所述的半导体制冷片上设置有散热片，散热片外部设置风扇；所述的变送器包括风扇控制单元，风扇控制单元连接控制风扇工作。半导体制冷片工作时会发热，所以配套安装了金属散热片和风扇。
作为优选，所述的采样罐包括尼龙外壳和散热铝壳，散热铝壳设置在尼龙外壳的外圈，尼龙外壳上设置有进气口和出气口。
作为优选，所述的磷化氢传感器连接有恒压电路，恒压电路连接供电电路，磷化氢传感器的输出端连接有信号采集电路，信号采集电路包括电流电压转换电路、ADC电路和第三单片机，电流电压转换电路、ADC电路和第三单片机依次连接；PLC控制器单元内设置第二变送器，第二变送器包括第四单片机、报警单元和DA模块，报警单元和DA模块分别连接至第四单片机，第四单片机与第三单片机通过RS485通信接口相连接。
作为优选，所述的第四单片机还设置有程序升级接口。
作为优选，所述的采样管采用聚四氟乙烯管，采样罐采用不锈钢罐，采样泵采用防腐采样泵。
作为优选，所述的采样输送单元设置有16路连接支路分别连接至仓库的各个位置，16路连接支路上分别设置有进气电磁阀，进气电磁阀均连接PLC控制器单元，16路连接支路的端部分别连接设置有进气穿板接头。
设计中充分考虑到《中华人民共和国国家职业卫生标准》中的“工作场所有害因素职业接触限制”第1部分：化学有害因素4.1中表1的第160号磷化氢工作场所允许浓度为0.3ppm,采样传感器采用(0-5ppm，考虑到磷化氢的具有腐蚀，毒性的理化性质，电磁阀组采用PP或PVDF材料，考虑到磷化氢的吸附性，采样管采用聚四氟乙烯管，采样罐采用不锈钢罐，采样泵也采用专业的进口防腐采样泵。
本发明的低浓度检测装置主要是用来检测环境的磷化氢浓度的，通过在仓库的各个指定的位置，布置相应的采样点，对采样点的磷化氢浓度进行采样分析，以到达环境浓度监控的目的。考虑到环境中含有的磷化氢浓度较低，一般采用现场采样的气体不再进行回传，而是直接排掉。
本发明在线循环检测各采样支路的磷化氢浓度，还对监测方法控制柜内有可能泄露的磷化氢气体浓度检测并报警，实现检测的安全性。本发明采用了吹扫单元，避免了遗留在采样罐中的气体对测量精度的干扰。另外，本发明具备触摸屏人机界面，记录采样数值用于分析报警，具备操作直观方便的特点，并具备工业以太网通讯接口，具备信息集成方便的特点。本发明具有结构简单，易于操作及使用非常安全的特点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。
如图1所示的一种磷化氢浓度在线监测装置，其特征在于：该装置包括采样输送单元1、采样罐2、磷化氢传感器3、抽气泵4、采样排气单元5、吹扫单元6、PLC控制器单元7、人机界面单元8以及远程监控系统9，所述的采样输送单元1设置有16路连接支路分别连接至仓库的各个位置，16路连接支路上分别设置有进气电磁阀，进气电磁阀均连接PLC控制器单元7，16路连接支路的端部分别连接设置有进气穿板接头。采样输送单元1通过连接管路连接至采样罐2，采样罐2上设置所述的磷化氢传感器3，磷化氢传感器3电连接至PLC控制器单元7，PLC控制器单元7分别通过连接人机界面单元8以及远程监控系统9；在采样罐2上通过连接管路连接所述的吹扫单元6，吹扫单元6连接大气，吹扫单元6包括吹扫管路和吹扫电磁阀，吹扫电磁阀连接PLC控制器单元7。采样罐2还通过连接管路连接所述的抽气泵4，抽气泵4通过连接管路连接采样排气单元5；所述的PLC控制器单元7分别连接控制采样输送单元1、抽气泵4、采样排气单元5和吹扫单元6工作。上述的采样管采用聚四氟乙烯管，采样罐2采用不锈钢罐，采样泵采用防腐采样泵。
采样罐2上设置有磷化氢检测罐，磷化氢检测罐的一端通过第一连接管路连接至第一采样罐，在第一连接管路上设置第一电磁阀，所述的磷化氢传感器3设置在磷化氢检测罐内，磷化氢检测罐的另一端通过第二连接管路连接至采样排气单元5，所述的平衡微循环泵设置在第二连接管路上，并在平衡微循环泵后端设置有第二电磁阀。
采样罐2上设置有恒温控制装置，恒温控制装置包括上温度传感器、下温度传感器、第一单片机和半导体制冷片；所述的上温度传感器和下温度传感器分部设置在采样罐2的上、下部，上温度传感器和下温度传感器方便连接至第一单片机；所述的半导体制冷片紧贴设置在采样罐2的外侧；PLC控制器单元7内设置第一变送器，第一变送器包括第二单片机、制冷或加热控制单元和报警单元，第二单片机与第一单片机通过RS485通信接口相连接，第二单片机连接制冷或加热控制单元，制冷或加热控制单元控制连接半导体制冷片工作，所述的报警单元连接第二单片机。半导体制冷片上设置有散热片，散热片外部设置风扇；所述的变送器包括风扇控制单元，风扇控制单元连接控制风扇工作。
采样罐2包括尼龙外壳和散热铝壳，散热铝壳设置在尼龙外壳的外圈，尼龙外壳上设置有进气口和出气口。磷化氢传感器3连接有恒压电路，恒压电路连接供电电路，磷化氢传感器3的输出端连接有信号采集电路，信号采集电路包括电流电压转换电路、ADC电路和第三单片机，电流电压转换电路、ADC电路和第三单片机依次连接；PLC控制器单元7内设置第二变送器，第二变送器包括第四单片机、报警单元和DA模块，报警单元和DA模块分别连接至第四单片机，第四单片机与第三单片机通过RS485通信接口相连接。第四单片机还设置有程序升级接口。
一种低浓度磷化氢浓度在线监测方法，该方法采用上述的装置，该方法包括以下的步骤：
1工作前，所有的设备处于关闭或停止状态；
2首先进行采样前的吹扫；打开吹扫电磁阀和排气电磁阀，开启吸气泵，定时运行1分钟对采样罐2使用大气吹扫；
3采样的时候，打开该连接支路进气电磁阀和排气电磁阀，并启动吸气泵，将采样气抽到采样罐2，定时运行1分钟，通过采样罐2上安装的磷化氢传感器3进行浓度监测；
4检测完成后，将该连接支路的进电磁气阀关闭，通过吸气泵排出采样气到大气排出管；然后进行下一路的采样监测；
上述的磷化氢传感器3外送信号到PLC控制器单元7，进行记录，用户可以通过以太网，传送到远程监控系统9；该装置的控制柜上带触摸屏显示；用户可以在触摸屏上方便的进行操作；整个控制过程PLC根据设定的逻辑控制，以便如果超出范围向操作人员报警。

Claims (10)

1.一种磷化氢浓度在线监测方法，其特征在于：该方法采用的装置包括采样输送单元（1）、采样罐（2）、磷化氢传感器（3）、抽气泵（4）、采样排气单元（5）、吹扫单元（6）、PLC控制器单元（7），人机界面单元（8）以及远程监控系统（9），所述的采样输送单元（1）设置有多路连接支路分别连接至仓库的各个位置，采样输送单元（1）通过连接管路连接至采样罐（2），采样罐（2）上设置所述的磷化氢传感器（3），磷化氢传感器（3）电连接至PLC控制器单元（7），PLC控制器单元（7）分别通过连接人机界面单元（8）以及远程监控系统（9）；在采样罐（2）上通过连接管路连接所述的吹扫单元（6），吹扫单元（6）连接大气，并在采样罐（2）还通过连接管路连接所述的抽气泵（4），抽气泵（4）通过连接管路连接采样排气单元（5）；所述的PLC控制器单元（7）分别连接控制采样输送单元（1）、抽气泵（4）、采样排气单元（5）和吹扫单元（6）工作；所述的连接支路上分别设置有进气电磁阀，进气电磁阀均连接PLC控制器单元（7），吹扫单元（6）包括吹扫管路和吹扫电磁阀，吹扫电磁阀连接PLC控制器单元（7）；
该方法包括以下的步骤：
1）工作前，所有的设备处于关闭或停止状态；
2）首先进行采样前的吹扫；打开吹扫电磁阀和排气电磁阀，开启吸气泵，定时运行1分钟对采样罐（2）使用大气吹扫；
3）采样的时候，打开该连接支路进气电磁阀和排气电磁阀，并启动吸气泵，将采样气抽到采样罐（2），定时运行1分钟，通过采样罐（2）上安装的磷化氢传感器（3）进行浓度监测；
4）检测完成后，将该连接支路的进电磁气阀关闭，通过吸气泵排出采样气到大气排出管；然后进行下一路的采样监测；
上述的磷化氢传感器（3）外送信号到PLC控制器单元（7），进行记录，用户可以通过以太网，传送到远程监控系统（9）；该装置的控制柜上带触摸屏显示；用户可以在触摸屏上方便的进行操作；整个控制过程PLC根据设定的逻辑控制，以便如果超出范围向操作人员报警。
2.根据权利要求1所述的一种磷化氢浓度在线监测方法，其特征在于：采样罐（2）上设置有磷化氢检测罐，磷化氢检测罐的一端通过第一连接管路连接至第一采样罐，在第一连接管路上设置第一电磁阀，所述的磷化氢传感器（3）设置在磷化氢检测罐内，磷化氢检测罐的另一端通过第二连接管路连接至采样排气单元（5），所述的平衡微循环泵设置在第二连接管路上，并在平衡微循环泵后端设置有第二电磁阀。
3.根据权利要求1所述的一种磷化氢浓度在线监测方法，其特征在于：采样罐（2）上设置有恒温控制装置，恒温控制装置包括上温度传感器、下温度传感器、第一单片机和半导体制冷片；所述的上温度传感器和下温度传感器分部设置在采样罐（2）的上、下部，上温度传感器和下温度传感器方便连接至第一单片机；所述的半导体制冷片紧贴设置在采样罐（2）的外侧；PLC控制器单元（7）内设置第一变送器，第一变送器包括第二单片机、制冷或加热控制单元和报警单元，第二单片机与第一单片机通过RS485通信接口相连接，第二单片机连接制冷或加热控制单元，制冷或加热控制单元控制连接半导体制冷片工作，所述的报警单元连接第二单片机。
4.根据权利要求3所述的一种磷化氢浓度在线监测方法，其特征在于：半导体制冷片上设置有散热片，散热片外部设置风扇；所述的变送器包括风扇控制单元，风扇控制单元连接控制风扇工作。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种磷化氢浓度在线监测方法，其特征在于：采样罐（2）包括尼龙外壳和散热铝壳，散热铝壳设置在尼龙外壳的外圈，尼龙外壳上设置有进气口和出气口。
6.根据权利要求1所述的一种磷化氢浓度在线监测方法，其特征在于：磷化氢传感器（3）连接有恒压电路，恒压电路连接供电电路，磷化氢传感器（3）的输出端连接有信号采集电路，信号采集电路包括电流电压转换电路、ADC电路和第三单片机，电流电压转换电路、ADC电路和第三单片机依次连接；PLC控制器单元（7）内设置第二变送器，第二变送器包括第四单片机、报警单元和DA模块，报警单元和DA模块分别连接至第四单片机，第四单片机与第三单片机通过RS485通信接口相连接。
7.根据权利要求6所述的一种磷化氢浓度在线监测方法，其特征在于：第四单片机还设置有程序升级接口。
8.根据权利要求1所述的一种磷化氢浓度在线监测方法，其特征在于：采样管采用聚四氟乙烯管，采样罐（2）采用不锈钢罐，采样泵采用防腐采样泵。
9.根据权利要求1所述的一种磷化氢浓度在线监测方法，其特征在于：所述的采样输送单元（1）设置有16路连接支路分别连接至仓库的各个位置，16路连接支路上分别设置有进气电磁阀，进气电磁阀均连接PLC控制器单元（7），16路连接支路的端部分别连接设置有进气穿板接头。
10.根据权利要求9所述的一种磷化氢浓度在线监测方法，其特征在于：吹扫单元（6）包括吹扫管路和吹扫电磁阀，吹扫电磁阀连接PLC控制器单元（7）。
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