CN107367566A

CN107367566A - 防爆火焰光度fpd检测器

Info

Publication number: CN107367566A
Application number: CN201710629729.9A
Authority: CN
Inventors: 王斌
Original assignee: Chengdu Kai Sheng Jie Technology Co Ltd
Current assignee: Chengdu Kai Sheng Jie Technology Co Ltd
Priority date: 2017-07-28
Filing date: 2017-07-28
Publication date: 2017-11-21

Abstract

本发明实现了防爆和非防爆行业的研发、实验、生产、质检的仪器、仪表中的防爆火焰光度FPD检测器的高灵敏度核心技术部件。该检测器通过高频脉冲放电点燃氢气产生化学反应形成激化光斑，发出一定波长，穿透滤光片到达光电池或光电倍增管，信号经运算放大器后准确分析气体、汽化液体中的硫、磷类的含量，含量的大小与光的强度有关。检测器达到国家防爆标准或国际标准。检测器体具有防爆、隔爆、正压吹扫、火焰探测、电子高频脉冲、高压供电、发射、收集、加热、温度检测、阻火、正压吹扫等功能。

Description

防爆火焰光度FPD检测器

技术领域

本发明是分析仪器、仪表中的核心部件运用于国防、石油、化工、气体、焦炉煤气、炼化、核能、航天、医用、沼气、冶炼、制氧、半导体、印染等领域。

技术背景

当前在许多分析行仪表中的检测器采用的是手动点火，火焰熄灭不能自动点火，无法实现火焰连续监测，仪器自身无法识别不能自动关闭可燃氢气，检测器自身不防爆，于是轻轻就无孔不钻，工作人员一时疏忽或未来得急处理，仪器运行中在一定时间内就在某一空间内集聚、达到一定浓度、由于仪器在运行工作会产生火花、静电或其它原因瞬间引起爆炸，给企业带来巨大的损失，家毁人亡给社会带来严重无法挽回的灾难和后果直接造成负面影响。在当今社会有多少工厂、部门的爆炸、有多少人知道是由于仪器的传感器所造成的呢.还有就是其它类似的这种检测器的灵敏度低于本防爆火焰光度FPD检测器。本发明的防爆火焰光度FPD检测器成功解决了这一重重困了给社会带来了安全、可靠、准确的质量保证。

发明内容

本检测器实现了防爆和非防爆行业的研发、实验、生产、质检的仪器、仪表中的防爆火焰光度FPD检测器的高灵敏度核心技术部件。该检测器的燃烧室通过高频脉冲放电点燃氢气产生化学反应形成激化光斑，当含硫或磷的有机化合物通过在富氢中燃烧产生化学反应，带硫或磷有机化合物瞬间被激发产生光子，光子形成波长的光，穿透滤光片到达光电池或光电倍增管，光电倍增管在一定100V到2000V的高压电源的极化下，把微电流不断递增发射，加速电子运功产生出有效信号、电子电路经运算放大器接收再次放大后就准确分析出气体、汽化液体固体中的硫、磷有机化合物类的含量,含量的大小与光的强度有关。

在密闭的的条件下，在高温300℃，在10Mpa的空气保压下，泄漏小于0.1mL每天,100个工作日无变形；本检测器标准参考：《化工用在线气相色谱仪》HG/T4095-2009、GB3836.1-2000 /GB 3836.1-2010爆炸气体环境用电气设备第一部分：通用要求、GB3836.5-2004 爆炸气体环境用电气设备第五部分：正压外壳型“P”、GB 9669.1-1998 工业产品说明书总则。GB/T 11606 分析仪器试验方法而设计。

本发明的检测器按照国家防爆标准或国际标准设计、加工、生产、使用。检测器具有火焰探测、电子高频脉冲、高压供电、发射、收集、加热、温度检测、阻火、切止、防爆、隔爆、正压吹扫等一体化功能。

技术原理

本检测器的原理是载气含有含磷或硫的有机化合物在检测器燃烧室中由高频脉冲的事件下、在富氢火焰中燃烧，当氧含量与氢气的比例从1：1小到1：30之间的最佳混合，实现氢气远大于氧气的燃烧比例富氢化时,就能最大化激化含硫或磷的有机化合物在富氢中产生最佳的化学反应。当带硫或磷有机化合物瞬间被激发产生光子，光的强度达到最佳亮光点，光子产生波长达到最佳波段，形成光谱。

当硫化物进入高频氢火焰的过程中，形成激发态的S_*2分子，此分子回到基准时，光子发射的光在300到450纳米左右波长之间；当磷化物进高频氢火焰的过程中，形成激发态的HPO*分子，它回到基准时，光子发射出480到580纳米左右的波长；科学实验证明光强度与测量的硫或磷的有机化合物的含量均成正比。含硫或磷的有机化合物在脉冲中，使得含硫或磷的有机化合物在富氢中燃烧，产生化学反应形成光子。

同一含量的硫或磷有机化合物的光子在高频氢火焰的过程中越亮，检测器的灵敏度就越高，分析含硫或磷的有机化合物的含量检测限值就越小，精度就越高。前提是带硫或磷有机化合物瞬间被激发产生光子在未受到其它光源在的干扰下，正常接收，光子穿透滤光片，过滤后、过滤光被光电倍增管的光电池经高压电源进行光电转换、信号倍增后，产生电流，经放大器再次放大后输出电信号由采集器记录下变化电信号形成一幅完整的色谱图。

本检测器的（47）电子区、（46）光电倍增区、（45）隔离散热区采用正压吹扫防爆，吹扫气从（1）吹扫气入口流向→（2）止回阀→（47）电子区→（46）光电倍增区→（45）隔离散热区→（44）阻火器→（14）吹扫气出口；吹扫气为纯净空气，吹扫气出口与用户的安全排放管道相连。其目的就是在吹扫气的作用下具有快速吹出腔体空隙中可能存在的可燃气体或有害气体在一定流量下快速吹出腔体，避免造成可能性的爆炸，同时又起到加快散热，保护光电倍增管的增长寿命的作用。本检测器的电子区、光电倍增区、隔离散热区符合1区防爆场合应用，防爆型式设计采用py型吹扫。

本检测器的（18）FPD底座和（19）FPD燃烧室防爆型式设计采用二类T1防爆标准设计，入气口采用独特设计、特殊材料、特殊工艺、体积小的（2）止回阀，出口采用（44）阻火器器，其作用就是防止检测器燃烧室的火焰外延点燃下游和上游的可燃气体的防爆措施。止回阀实现了只进不出，自然密封的功能。

本检测器的燃烧室中的空间体积可小至0.2Ml，空气喷气管（30）内口管径小至0.2mm,（16）辅助氢与（17）载气的喷气口直径小于0.7mm与喷气管（30）外口管径0.5mm之间。内部的气管采用石英管，目的就是减小死体积、含硫、磷有机化合物不会与管壁气化学反应，增强检测器的灵敏度。

本检测器的燃烧室中燃烧方式有四种方式：一、内燃烧式，原理是载气、氢气从喷气管（30）处燃烧，周边为空气或氧气；二、外燃烧式，原理是载气、氢气从喷气管（16）与（17）的喷气口直径与喷气管（30）外口管径0.5mm之间处燃烧，周边为空气或氧气；三、复合燃烧式，原理是氢气、载气、空气或氧气喷气管复合后直接燃烧；四、随意燃烧式空气或氧气与氢气与载气，自由两种气组合在一起从同一口经喷出燃烧，另一种起从另一管径喷出，同步燃烧；

本检测器采用图三中的燃烧室第（34）高频脉冲连续放电，频率达到100兆同时保证在氢气燃烧的状态。目的就是可以使空气中的氧含量与氢气的比例小到1：20，保证氢气远大于氧气的燃烧比例富氢化,最大化激化含硫或磷的有机化合物在富氢中产生化学反应，带硫或磷有机化合物发射光强度达到最佳亮点使光子最大波长达到最佳波段。

本检测器采用图三中的燃烧室第（33）火焰探测器，目的就是可以使空气保证灾区、氢与氧气的燃烧是否在正常燃烧，保证激化含硫或磷的元素在富氢中产生化学反应，不受到熄火的影响。

本检测器采用图二中的（21）测温元件、（22）加热器，其主要目的就是加热、恒温控制与控制器形成闭环电路，精准控温保证检测器正常工作。

本检测器实现了防爆、隔爆、正压吹扫、火焰探测、电子高频脉冲、高压供电、发射、收集、加热、温度检测、阻火、正压吹扫等功能。全达到或满足0或1和2区防爆场合的要求，符合GB 3836.1，GB 3836.2，GB 3836.5的规定。

实施方案

附图说明：

图1为摘要图

图2为FPD结构图

图3为止回阀原理结构图

图4为喷气原理结构图

图5为五孔石英管

本检测器设计完全采用本检测器标准参考：《化工用在线气相色谱仪》HG/T4095-2009、GB 3836.1-2000 /GB 3836.1-2010爆炸气体环境用电气设备第一部分：通用要求、GB3836.5-2004 爆炸气体环境用电气设备第五部分：正压外壳型“P”、GB 9669.1-1998 工业产品说明书总则。GB/T 11606 分析仪器试验方法为标准。

图中（47）电子区、（46）光电倍增区、（45）隔离散热区由：→信号输出接口（3）→高压电源入口（4）→光电倍增管端盖（5）→光电倍增管电路连接板（7）→光电倍增管安装座（8）→光电倍增管（9）→滤光片（10）→挡圈1（11）→散热器（38）构成。

喷嘴由：止回阀（2）→气体入口（15-1）/补偿氢气入口/载气入口→FPD底座（18）→五孔石英管（29）→入气口(28)→毛细石英管（30）→密封层（48）→火焰探测器（33）→高频脉冲（34）组成。

燃烧室装置由：FPD燃烧室（19）→加热器（22）→测温原件（21）→加热器盖板（20）→固定套（32）→透明隔离石英管（31）→不锈刚管（35）→阻火器（36）→放空管（37）→采光片（13）→挡圈2（12）→光电倍增管外壳（6）构成。

止回阀由：阀体（23）→活塞密封套（24）→活塞（25）→阀门端盖（26）构成。

发明的关键点

1、本检测器工作原理简单，体积小、灵敏度高；

2、本检测器耐高气压压力，在1.5Mpa的气压正常工作；

3、本检测器在400℃同的条件环境下保压10小时无泄漏；

4、本检测器的（47）电子区、（46）光电倍增区、（45）隔离散热区采用防爆型式设计采用py型正压吹扫；

5、本检测器采用py型正压吹扫，加快了电子区、光电倍增区、隔离散热区的散热的重要作用；

6、本检测器的（18）FPD底座和（19）FPD燃烧室防爆型式设计采用二类T1防爆标准设计；

7、本检测器的入气口采处的（2）采用止回阀，出口采用阻火器防止检测器燃烧室的火焰外延点燃下游和上游的可燃气体的防爆措施，见图二FPD结构图；

8、本检测器中的（2）止回阀采用了独特设计、特殊的活塞密封材料、特殊活塞的加工工艺、腔体体积小、死角小，做到了只进不回流的特点；

9、本检测器的（19）FPD燃烧室采用高频脉冲100兆频率可使空气中的氧含量与氢气的比例小到1：20，保证氢气远大于氧气的燃烧比例富氢化,最大化激化S₂的激化光斑增加光子最大波长随时激化燃烧室内的硫、磷的光子，增大检测器的灵敏度，保证最佳化分析；

10、本检测器采用图二中的（21）测温元件、（22）加热器就是加热、恒温控制与控制器形成闭环电路，精准控温保证检测器正常工作检测器温度可加热至500℃，避免了硫、磷有机化合物的粘连。

11、本检测器采用图三中的（29）五孔石英管的中心喷气口小至0.6毫米，（30）毛细石英管喷气口小至0.2毫米（31）燃烧室石英管内孔小至2毫米，燃烧室实现小体积，高灵敏度。

12、本检测器燃烧氢气量小，特别是空气或氧气每分钟小至2毫升，检测器体具有防爆、隔爆、正压吹扫、火焰探测、电子高频脉冲、高压供电、发射、收集、加热、温度检测、阻火、正压吹扫等功能。

Claims

1.本防爆火焰光度FPD检测器的发明实现了防爆和非防爆行业的研发、实验、生产、质检的仪器、仪表中的防爆火焰光度FPD检测器的高灵敏度核心技术部件；通过高频脉冲放电点燃氢气产生化学反应形成激化光子，发出波长，穿透滤光片到达光电池或光电倍增管，信号经运算放大器后准确分析气体、汽化液体或固体中的硫、磷类的含量，含量的大小与光的强度有关，提高了分析仪表的灵敏度、精度及可靠性，请求保护如下：

请求保护防爆火焰光度FPD检测器如图中所示由：FPD结构图、喷气原理结构图、止回阀压力结构图中的防爆、隔爆、正压吹扫、火焰探测、电子高频脉冲、高压供电、发射、收集、加热、温度检测、阻火、正压吹扫等功能。

2.请求保护防爆火焰光度FPD检测器设计架构：如图中所示由：FPD结构图、喷气原理结构图、止回阀压力结构图的设计、逻辑、装配、方法、原理、功能等方式方法。

3.请求保护防爆火焰光度FPD检测器的喷气原理结构图中第（30）毛细石英管或其它金属管、非金属管的内孔孔径：从0.2毫米到5毫米之间的任意尺寸，长度：从0.1毫米到200毫米之间的任意尺寸；喷气原理结构图中第（29）五孔石英管或其它金属管、非金属管的孔的个数1-5个，内孔孔径：从0.3毫米到5毫米之间的任意尺寸，长度：从0.1毫米到200毫米之间的任意尺寸；喷气原理结构图中第（19）FPD燃烧室及（31）透明隔离石英管或其它金属管、非金属管的内孔孔径：从0.3毫米到100毫米之间的任意尺寸，长度（深度、高度）：从0.5毫米到200毫米之间的任意尺寸。

4.请求保护防爆火焰光度FPD检测器的FPD结构图中第（19）FPD燃烧室、（31）透明隔离石英管内（39）火焰在（31）透明隔离石英管内氧气与氢气的燃烧比例从1：1到1：30之间的任意流量；燃烧方式：一、内燃烧式，原理是载气、氢气从喷气管（30）处燃烧，周边为空气或氧气；二、外燃烧式，原理是载气、氢气从喷气管（16）与（17）的喷气口直径与喷气管（30）外口管径0.5mm之间处燃烧，周边为空气或氧气；三、复合燃烧式，原理是氢气、载气、空气或氧气喷气管复合后直接燃烧；四、随意燃烧式空气或氧气与氢气与载气，自由两种气组合在一起从同一口经喷出燃烧，另一种起从另一管径喷出，同步燃烧。

5.请求保护防爆火焰光度FPD检测器的FPD结构图与喷气原理结构图第（34）高频脉冲连续放电，频率从0.1到100兆的频率、电压从0.5V到3000V的范围、固定在腔体中的任意位置；FPD结构图与喷气原理结构图第（33）火焰探测器，采用测温元件、火焰探头对火焰实时监测向外传输信号的方法，固定在腔体中的任意位置。

6.请求保护防爆火焰光度FPD检测器入气口中图（2）止回阀，如图止回阀原理图（24）活塞密封套采用氟橡胶或其它耐高温、耐腐蚀、抗氧化的弹性材料合成在（23）阀体的内表面上，腔体体积在10到100μL；FPD检测器出入采用5微米的过滤不锈钢网叠加边缘与壳体内表面紧密相接，在止回阀内腔体的空间直径大于20毫米，叠装5微米的过滤不锈钢网叠片不低于50层。