CN106595781A - 分节叠加式多支路管及非接触式流量精确测控装置 - Google Patents

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师建中
钟宇驰
徐华辉
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Abstract

本发明公开了一种分节叠加式多支路管及非接触式流量精确测控装置，包括分节叠加式多支路管，通过分节叠加式多支路管连接大孔径微差压文丘里管及抽气泵，在分节叠加式多支路管前有加热管道，在分节叠加式多支路管与大孔径微差压文丘里管之间管道安装温度、湿度传感器；分节叠加式多支路管各节管道之间能完全分离，各节管道中部有气管接头，每节管道两端与相邻分节管道密封紧固对接；大孔径微差压文丘里管的差压传输到差压计转换为电信号传输给采样总管测控模块。本发明解决了由于直接流通样气使多支路管脏污后无法澈底清洗，以及接触式流量测量器容易积尘阻塞等难题，并且易于加工制造、安装，拆卸操作简便。

Description

分节叠加式多支路管及非接触式流量精确测控装置
技术领域
本发明属于环境空气(大气)监测技术领域，具体涉及一种分节叠加式多支路管，以及与样气流量非接触式的流量精确测控装置。
背景技术
为了防治环境空气污染，我国已建有现今世界上自动监测站点最多的空气污染物监测网络。这些站点所用空气采样总管的现有技术方案是：其多支路管是在一段管道上按国家技术规范(以下简称技术规范)要求的距离开孔插入固定气管接头(供各气体污染物监测仪器抽取样气)；其抽气动力是排气扇(作用是确保样气流量满足技术规范要求)。如此制成的多支路管，存在长度较长，各接头均须插入到管内中心，以及需要具备较大管内直径以适合排气扇动力特性等缺点与限制，因而在长期使用被空气中烟尘所脏污后是无法用洗刷工具(或用超声波清洗器)澈底清洁的，且很易损坏接头及造成漏气。再者，用排气扇为抽气动力是无法精确测量样气流量——尤其是在线连续测量。
显然，原有多支路管脏污后不能澈底清洁，是其作为一个整体时内部构件相互阻挡，且体形较大，无法使用洗刷工具或浸泡到超声波清洗器中。而排气扇提供的抽气动力仅能适合管道气流阻力很小的情况，不足以驱动现有计量用流量计精确测量样气流量。
由此可见，为了普遍提高环境空气监测数据质量控制水平，避免采样总管性能缺陷造成样气污染物浓度不等同于实际环境空气，使监测数据的准确性、可靠性对巨大的人力物力资源开销的回报是划算的(至少是不浪费)，就迫切需要研创出能解决上述难题，且能普遍推广的新技术。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种分节叠加式多支路管及非接触式流量精确测控装置，解决了由于直接流通样气使多支路管脏污后无法澈底清洗，以及接触式流量测量器容易积尘阻塞等难题。
本发明的技术方案：一种分节叠加式多支路管，所述分节叠加式多支路管由至少两节管道叠加而成，其中每一节管道的中部有一个气管接头，其进气口伸入到管道中心；每一节管道的两端与相邻各节管道密封紧固对接。
上述气管接头的进气口延伸至管道中心，管道内径大于15mm。所述管道的两端通过连接构件与相邻各节管道密封紧固对接。
上述分节叠加式多支路管的材质为聚四氟乙烯，各节的管道内径为19mm，长度为100mm；两端有外螺纹，旋进连接构件的内螺纹与相邻分节管道密封紧固对接。所述气管接头连接直径为6mm的聚四氟乙烯管向监测仪器输送样气。
本发明所述一种非接触式流量精确测控装置，包括如上所述的分节叠加式多支路管，通过分节叠加式多支路管连接大孔径微差压文丘里管及抽气泵，在分节叠加式多支路管前有加热管道，在分节叠加式多支路管与大孔径微差压文丘里管之间管道安装温度、湿度传感器；分节叠加式多支路管各节管道之间能完全分离，各节管道中部有气管接头，每节管道两端与相邻分节管道密封紧固对接；大孔径微差压文丘里管的差压传输到差压计转换为电信号传输给采样总管测控模块。
上述采样总管测控模块能提供流量测量数据，按空气监测任务需求控制单向阀抽气泵，并且连接温度、湿度传感器和加热管道，提供样气温度、湿度数据及根据温度、湿度控制适度加热样气；单向阀抽气泵克服样气气流阻力波动提供所需流量。
本发明具有以下显著特点：
本发明通过在广东省环境监测中心，以及深圳市、中山市等地环境监测中心站指定的站点使用，安装有本发明提供的分节叠加式多支路管，及配套大孔径微差压文丘里管非接触式流量计(变送器)。使用情况表明：分节叠加式多支路管易于加工制造、安装，且拆卸操作简便；分离后每节均可澈底洗刷(或直接放入小超声波清洗器中清洗)。样气流量、温度、湿度测量，及单向阀抽气泵、加热管道等功能器械，能够以市售规格化通用器件集成，数据精确、可靠，测控完全自动化、智能化，性能稳定、耐用。
附图说明
图1是本发明实施例所述分节叠加式多支路管的其中一节的结构示意图；
图2是本发明实施例所述分节叠加式多支路管与样气流量非接触式精确测控装置的总装结构示意图。图中：
1、分节叠加式多支路管；2、连接构件；3、大孔径微差压文丘里管；4、差压计(变送器)；5、单向阀抽气泵；6、采样总管测控模块；7、延伸管道；8、空气采样口；9、加热管道；10、温度、湿度传感器。
具体实施方式
如图1所示，本发明实施例所述分节叠加式多支路管是将多支路管结构设计为分节叠加式结构，每一节管道的中部有一个气管接头，其进气口伸入到管道中心；每一节管道的两端能够与相邻各节密封紧固对接，每一节管道的长度能使对接后气管接头之间距离满足技术规范要求，节数可按站点现场实际所需样气分流数变动。
通常，按照技术规范要求，气管接头的进气口延伸至管道中心，管道内径略大于技术规范要求(大于15mm)，管道两端有通过管道连接构件与相邻各节管道密封紧固对接的结构。
如图2所示，本发明实施例所述非接触式流量精确测控装置是将抽气动力设计为具有单向阀的抽气泵，并使用文丘里管进行流量测量。上述分节叠加式多支路管1后连接一个大孔径(可抗积尘阻塞)微差压文丘里管3的入口，该文丘里管的差压端口连接差压计4(变送器)实现非接触式精确测控样气流量；该文丘里管出口连接到单向阀抽气泵5，该单向阀抽气泵以接近空载运行。由此，分节叠加式多支路管1的内径(即其到空气采样入口的延伸管道的内径)仅需达到技术规范要求的最小内径即可(即容积应尽可能小)，以在保证样气通过时间满足技术规范要求(小于20秒)的条件下，可选用空载流量尽量小的单向阀抽气泵，并使分节叠加式多支路管的每一节管道体积最小(便于清洁)。
为防止样气湿度超过露点产生的凝结水加剧脏污作用和引起监测仪器运行不良，还特别设计一种湿度测控功能。在分节叠加式多支路管1前对接有一段外面缠绕电热材料的内径与其相同的管道，在分节叠加式多支路管1与大孔径微差压文丘里管3之间的管道内安放温度、湿度传感器10，由采样总管测控模块根据该温度、湿度传感器数据控制电热材料进行适度的样气加热，使样气湿度低于其露点，确保干燥无结露。
从而能够使用洗刷工具或小超声波清洗器“分节”澈底清洁该分节叠加式多支路管，能够(以最小抽气动力功耗)保证样气通过时间满足技术规范要求及精确测量样气流量，能够测控样气温度、湿度防止样气结露。
其工作原理为：单向阀抽气泵5提供的动力，使样气从空气采样口8进入，流经延伸管道7、加热管道9、分节叠加式多支路管1、大孔径微差压文丘里管3；差压计4(变送器)检测到大孔径微差压文丘里管3输出的差压并转换为电信号传输到采样总管测控模块6；采样总管测控模块6提供流量测量数据，按空气监测任务需求控制抽气泵，并且连接温度、湿度传感器10和加热管道9，提供样气温度、湿度数据及根据温度、湿度控制适度加热样气，防止样气结露。
其中：
分节叠加式多支路管1：材质为聚四氟乙烯；各节的管道内径为19mm，长度为100mm；两端有外螺纹，旋进连接构件2的内螺纹即可与相邻分节管道密封紧固对接；气管接头连接直径为6mm(或1/4英寸)聚四氟乙烯管向监测仪器输送样气；延伸管7内径及两端外螺纹与各节管道相同。
大孔径微差压文丘里管3：选用市售规格化产品，孔径约4mm，对应样气流量约为10L/m的差压约为200Pa。
差压计(变送器)4：选用市售规格化产品，量程为0～500Pa。
单向阀抽气泵5：选用市售规格化产品，空载流量约15L/m，电机功率约10W，在延伸管7长度达5m时样气通过时间仍小于10秒。
加热管道9：缠绕100W 220V电热带。
温度、湿度传感器10：温度范围-40～60摄氏度，湿度0～100％。
综上所述，本发明实施例所述一种环境空气监测站点用分节叠加式多支路管及非接触式流量精确测控装置，通过分节叠加式多支路管连接大孔径微差压文丘里管及抽气泵，在分节叠加式多支路管前有加热管道，在分节叠加式多支路管与大孔径微差压文丘里管之间管道安装温度、湿度传感器；分节叠加式多支路管各节管道之间能完全分离，能单独洗刷或用小超声波清洗气清洁，节数能根据实际所需样气分流数改变；各节管道中部有气管接头，各节管道内径及长度尽量取所执行技术规范要求之最小值，每节管道两端有能够与相邻分节管道密封紧固对接的结构；大孔径微差压文丘里管的差压传输到差压计(变送器)转换为电信号传输给采样总管测控模块；采样总管测控模块能提供流量测量数据，能按空气监测任务需求控制单向阀抽气泵，并且连接温度、湿度传感器和加热管道，提供样气温度、湿度数据及根据温度、湿度控制适度加热样气，防止样气结露；单向阀抽气泵能克服样气气流阻力波动提供所需流量以保证样气通过时间符合所执行技术规范要求。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和修饰，这些改进和修饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种分节叠加式多支路管，其特征在于：所述分节叠加式多支路管由至少两节管道叠加而成，其中每一节管道的中部有一个气管接头，其进气口伸入到管道中心；每一节管道的两端与相邻各节管道密封紧固对接。
2.根据权利要求1所述分节叠加式多支路管，其特征在于：所述气管接头的进气口延伸至管道中心，管道内径大于15mm。
3.根据权利要求2所述分节叠加式多支路管，其特征在于：所述管道的两端通过连接构件与相邻各节管道密封紧固对接。
4.根据权利要求1-3中任一权利要求所述分节叠加式多支路管，其特征在于：所述分节叠加式多支路管的材质为聚四氟乙烯，各节的管道内径为19mm，长度为100mm；两端有外螺纹，旋进连接构件的内螺纹与相邻分节管道密封紧固对接。
5.根据权利要求1-3中任一权利要求所述分节叠加式多支路管，其特征在于：所述气管接头连接直径为6mm的聚四氟乙烯管向监测仪器输送样气。
6.一种非接触式流量精确测控装置，其特征在于：包括如上权利要求1-5中任一项所述的分节叠加式多支路管，通过分节叠加式多支路管连接大孔径微差压文丘里管及抽气泵，在分节叠加式多支路管前有加热管道，在分节叠加式多支路管与大孔径微差压文丘里管之间管道安装温度、湿度传感器；分节叠加式多支路管各节管道之间能完全分离，各节管道中部有气管接头，每节管道两端与相邻分节管道密封紧固对接；大孔径微差压文丘里管的差压传输到差压计转换为电信号传输给采样总管测控模块。
7.根据权利要求6所述非接触式流量精确测控装置，其特征在于：所述采样总管测控模块能提供流量测量数据，按空气监测任务需求控制单向阀抽气泵，并且连接温度、湿度传感器和加热管道，提供样气温度、湿度数据及根据温度、湿度控制适度加热样气；单向阀抽气泵克服样气气流阻力波动提供所需流量。
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