CN108051285A - 一种袋子法voc前处理装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及VOC处理监测技术领域，具体涉及一种袋子法VOC前处理装置及其使用方法，包括处理装置、控制装置、进气通道和排气通道，处理装置包括加热箱、采样袋，采样袋不小于2个；采样袋放置在加热箱中并通过气路装置分别与压力传感器、进气通道与排气通道连接；所述进气通道依次包括气体源接口、气体净化器、MFC1、电磁阀，所述排气通道依次包括真空泵、缓冲器，电磁阀、与电磁阀并联连接的VOC检测器和MFC2以及电磁阀；控制装置包括PLC控制器、继电器、触摸屏、无线通讯装置，解决现有技术问题中存在的袋子法监测装置自动化程度低、采样袋容易破裂、无法计算样品死体积以及无法同时处理多个样件的技术缺陷。提供了一种具有全自动化控制、远程通信报警以及同时监测多个样件的发明。
Description
技术领域
本发明涉及VOC前处理监测领域，具体涉及一种袋子法VOC前处理装置及其使用方法。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高，日常生活中有毒有害污染物质的危害已引起人们的普遍关注，其中汽车零部件散发的醛酮物质、VOC等是汽车室内空气污染的主要来源，污染物超标已成为影响人们健康的一个重要因素。现阶段汽车零部件VOC检测主要采用袋子法检测，国家有关部门在拟定零部件VOC的检测标准。其工作原理如下：是将待测的样品放入一定规格的TEDLAR采样袋中,该采样袋本身要求不含有VOC，将密封的采样袋准确填充一定量的氮气，将其放入烘箱中在规定的温度和时间下加热，用Tenax管和DNPH管进行采样，Tenax管用热脱附-气质谱联用仪进行测定,DNPH管用乙腈进行洗脱后用液相色谱仪对洗脱液进行测试。
目前市场上的测试装置主要存在以下缺陷：一、需要人工监测和控制，耗费了大量的人力和物力；二、充入气体的体积控制精度不高，不符合实验的要求；三、实验舱的加热设备也较简单，升温程序不能有效的控制温度均匀性和稳定性，采样袋容易在清洗以及充气过程中破裂；四、无法同时监测多个样件的VOC含量。五、无法计算样件的死体积。
发明内容
针对现有技术问题中存在的袋子法监测装置自动化程度低、采样袋容易破裂、无法计算样件的死体积以及无法同时处理多个样件的技术缺陷。本发明提供一种新的袋子法VOC前处理装置及其使用方法，该袋子法VOC前处理装置及其使用方法具有全自动化控制、远程通信报警以及同时处理多个样件的性能。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种袋子法VOC前处理装置，包括处理装置、控制装置、进气通道和排气通道，
所述处理装置包括加热箱、采样袋，所述采样袋大于等于2个，所述采样袋放置在加热箱中并通过气路装置分别与压力传感器、进气通道与排气通道连接；
所述进气通道依次包括气体源接口、气体净化器、MFC1、电磁阀，所述排气通道依次包括真空泵、缓冲器，电磁阀、与电磁阀并联连接的VOC检测器和MFC2以及电磁阀；
所述控制装置包括PLC控制器、继电器、触摸屏、无线通讯装置。
作为进一步的改进，所述采样袋上设置有多个气路装置接口。
作为进一步的改进，所述PLC的输出端与触摸屏、通讯装置输入端电连接，PLC的输入端与压力传感器、电磁阀、加热箱、气体源接口、气体净化器和MFC相连接，所述PLC控制器还连接有蜂鸣器报警装置。
作为进一步的改进，所述无线通讯装置包括与外部终端设备连接传输的AIR200短信装置。
一种袋子法VOC前处理使用方法，包括以下步骤：
S1袋子老化方法：打开加热箱进行采样袋加热烘烤，PLC控制器按照设定的体积开启“采样袋充气”程序。加热到设定时间后，开启“采样袋的VOC检测”程序。当VOC检测值未达到实验要求值时，循环开启“采样袋A（B）的抽气”和“采样袋A（B）充气”直到VOC检测值达到要求，自动完成采样袋A（B）的老化；
S2检漏方法：
（1）负压查漏：PLC开启“采样袋负压检漏模式”，把待检的采样袋抽到设定的负压值，真空泵停止工作，PLC读取压力传感器数值并开始计时，当计时器到达预设的时间后，读取泄漏率侧后完成后的压力值，通过计算得出袋子泄漏率，从而判定袋子是否漏气；
（2）正压查漏：PLC开启“采样袋正压检漏模式”，充入气体于采样袋内，当达到设定压力时，关闭缓冲器并开始计时，当计时器到达设定的时间后，PLC读取压力传感器数值（P2），通过计算得出袋子泄漏率，从而判定袋子是否漏气；
S3清洗方法：把样件放入采样袋中，PLC开启“采样袋抽气”程序。当抽到设定压力时，PLC开启“采样袋充气”程序。通过多次循环抽气和充气置换袋子中的气体，当循环次数达到设定次数后，自动完成清洗；
S4充气方法：将样件放入采样袋中，PLC开启“采样充气”程序。当充气体积达到设定体积时，自动完成充气；
S5监测死体积方法：把待测样品放入采样袋中密封，PLC开启“采样袋死体积检测”程序，当真空泵把袋子抽到设定的真空压力时，真空泵停止工作。打开MFC1，按照设定的充气体积向袋子里进行充气，完成后记录真空压力值，PLC将接收到的信息进行处理计算后得出样件死体积。
作为进一步的改进，所述S2检漏方法的负压查漏计算公式为：
Q=（P2-P1）÷P0×V÷t，
所述S2检漏方法的负压查漏计算公式为：
Q=（P1-P2）÷101325pa×V÷t×1000，
其中，Q-泄漏率(ml/min)、P1-检漏开始压力设定值(pa)、P2-检漏结束压力设定值(pa)、P0-标准大气压（101325pa），V-缓冲器体积（ml），t-检漏时间（min）。
作为进一步的改进，所述S5监测死体积方法的计算公式为：
V0=V1÷（P1-P2）×P0，
其中，V0-样件死体积（L）、P1-检测开始压力设定值（pa）、P2-检测结束压力设定值（pa）、P0-标准大气压（101325pa）、V1-充气体积（L）。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
效果一，本发明的处理装置包括加热箱、采样袋，采样袋的数量不小于2个，并通过气路装置分别与压力传感器、进气通道与排气通道连接。处理装置设置多个通道数量，可同时处理2个及以上的样品，大大的节省了处理时间；
效果二，本发明在采样袋上设置有多个气路装置接口，除了可以与外部的进气装置与排气装置联通，还可以与连接压力传感器，同时压力传感器的输出端与PLC连接在一起，当采样袋里的压力过大时，可以自动完成检测，防止采样袋因为压力过大而发生损坏；
效果三，本发明利用PLC控制器来控制压力传感器、电磁阀、加热箱、气体源接口、气体净化器以及触摸屏，实现了处理装置的全自动化控制，减少了传统检测过程中人工成本，大大的缩短了时间、节省了成本；
效果四，本发明设置有无线通讯装置，可以远程控制袋子法前处理装置，实时的监管装置的异常，与外部终端设备连接传输的AIR200短信装置将异常短息传输给制定的移动终端；
效果五，本发明可以自动检测样件死体积。传统的袋子法VOC检测原理是将样件放入一定规格的采样袋中，用真空泵抽完残留的气体，再准确充入一定量的气体，因为不规则的样件存在一定的死角，所以无法完全抽完残留部分的气体，就会导致在实验中袋子中的气体总体积的控制精度有误差从而影响样品的浓度，进而影响检测结果的准确性。所以在监测体积之前监测出样件的死体积尤为重要；
效果六，本发明设置了报警装置，包括蜂鸣器故障报警，可以同时对采样袋压力过大、泄露以及充气流量偏差进行报警，方便工作人员及时对异常情况进行调整。
附图说明
图1为本发明整体结构框图；
图2为实施例的采样袋A与采样袋B工作关系的表格；
图中，1-加热箱，2-采样袋A，3-采样袋B，4-气路装置，5-电磁阀1，6-电磁阀2，7-电磁阀3，8-电磁阀4，9-电磁阀5，10-电磁阀6，11-电磁阀7，12-压力传感器，13-VOC检测器，14-MFC2，15-缓冲器，16-真空泵，17-MFC1，18-气体净化器，19-气体源接口，20-PLC控制器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新 型实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述 的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述 和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在 附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范 围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在 没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖 直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定 的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
实施例
本实施例提供一种袋子法VOC前处理装置，如图1所示，为本发明整体结构框图，包括处理装置、控制装置、进气通道和排气通道，
所述处理装置包括加热箱1、采样袋，本实施例的采样袋数量为2个，分别为采样袋A2和采样袋B3，所述采样袋A2和采样袋B3放置在加热箱1中并通过气路装置4分别与压力传感器12、进气通道与排气通道连接；采样袋A2上设置有两个气路装置接口，一个通过电磁阀6-10与压力传感器12连接，另外一个通过电磁阀1-5电磁阀4-8分别与进气通道和排气通道连接；采样袋B3也设置有两个气路装置接口，一个通过电磁阀5-9与压力传感器12连接，另外一个通过电磁阀2-6和电磁阀3-7分别与进气通道和排气通道连接；所述电磁阀1-5和电磁阀2-6共同接入气路装置与MFC1-17、气体净化器18、气体源接口19相连接，所述电磁阀7-11上并联接入VOC检测器13和MFC214。
所述进气通道依次包括气体源接口19、气体净化器18、MFC117、电磁阀，所述排气通道依次包括真空泵16、缓冲器15，电磁阀、与电磁阀并联连接的VOC检测器13和MFC2-14以及电磁阀；
所述控制装置包括PLC控制器20、继电器、触摸屏、无线通讯装置。
作为进一步的改进，所述采样袋上设置有多个气路装置4接口。
作为进一步的改进，所述PLC控制器20的输出端与触摸屏、通讯装置输入端电连接，PLC控制器20的输入端与压力传感器12、电磁阀、加热箱1、气体源接口19、气体净化器18和MFC相连接，所述PLC控制器20还连接有蜂鸣器报警装置。
作为进一步的改进，所述无线通讯装置包括与外部终端设备连接传输的AIR200短信装置。
本实施例还提供了一种袋子法VOC前处理使用方法，包括以下步骤：
S1袋子老化方法：打开加热箱进行采样袋加热烘烤，PLC控制器按照设定的体积开启“采样袋A（B）充气”程序。加热到设定时间后，开启“采样袋A（B）的VOC检测”程序。当VOC检测值未达到实验要求值时，循环开启“采样袋A（B）的抽气”和“采样袋A（B）充气”直到VOC检测值达到要求，自动完成采样袋A（B）的老化；
S2检漏方法：
（1）负压查漏：PLC开启“采样袋A（B）负压检漏模式”，把待检的采样袋A（B）抽到设定的负压值，真空泵停止工作，PLC读取压力传感器数值并开始计时，当计时器到达预设的时间后，读取泄漏率侧后完成后的压力值，通过计算得出袋子泄漏率，从而判定袋子是否漏气；
（2）正压查漏：PLC开启“采样袋A（B）正压检漏模式”，充入气体于采样袋内，当达到设定压力时，关闭缓冲器并开始计时，当计时器到达设定的时间后，PLC读取压力传感器数值（P2），通过计算得出袋子泄漏率，从而判定袋子是否漏气；
S3清洗方法：把样件放入采样袋A（B）中，PLC开启“采样袋抽气”程序。当抽到设定压力时，PLC开启“采样袋充气”程序。通过多次循环抽气和充气置换袋子中的气体，当循环次数达到设定次数后，自动完成清洗；
S4充气方法：将样件放入采样袋A（B）中，PLC开启“采样充气”程序。当充气体积达到设定体积时，自动完成充气；
S5检测死体积方法：把待测样品放入采样袋A（B）中密封，PLC开启“采样袋死体积检测”程序，当真空泵把袋子抽到设定的真空压力时，真空泵停止工作。打开MFC1，按照设定的充气体积向袋子里进行充气，完成后记录真空压力值，PLC将接收到的信息进行处理计算后得出样件死体积。袋子法VOC检测原理是将样件放入一定规格的采样袋中，用真空泵抽完残留的气体。准确充入一定量的气体。传统的袋子法VOC检测原理是将样件放入一定规格的采样袋中，用真空泵抽完残留的气体，再准确充入一定量的气体，因为不规则的样件存在一定的死角，所以无法完全抽完残留部分的气体，就会导致在实验中袋子中的气体总体积的控制精度有误差从而影响样品的浓度，进而影响检测结果的准确性。所以在监测体积之前监测出样件的死体积尤为重要。
作为进一步的改进，所述S2检漏方法的负压查漏计算公式为：
Q=（P2-P1）÷P0×V÷t，
所述S2检漏方法的负压查漏计算公式为：
Q=（P1-P2）÷101325pa×V÷t×1000，
其中，Q-泄漏率(ml/min)、P1-检漏开始压力设定值(pa)、P2-检漏结束压力设定值(pa)、P0-标准大气压（101325pa），V-缓冲器体积（ml），t-检漏时间（min）。
作为进一步的改进，所述S5监测死体积方法的计算公式为：
V0=V1÷（P1-P2）×P0，
其中，V0-样件死体积（L）、P1-检测开始压力设定值（pa）、P2-检测结束压力设定值（pa）、P0-标准大气压（101325pa）、V1-充气体积（L）。
如图2所示，为实施例的采样袋A与采样袋B工作关系的表格，分别列出了电磁阀在老化、检漏、清洗、充气以及监测死体积的过程的开关情况。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (7)
1.一种袋子法VOC前处理装置，其特征在于，包括处理装置、控制装置、进气通道和排气通道；
所述处理装置包括加热箱（1）、采样袋，所述采样袋大于等于2个，所述采样袋放置在加热箱（1）中并通过气路装置（4）分别与压力传感器（12）、进气通道与排气通道连接；
所述进气通道依次包括气体源接口（19）、气体净化器（18）、MFC1（17）、电磁阀，所述排气通道依次包括真空泵（16）、缓冲器（15），电磁阀、与电磁阀并联连接的VOC检测器（13）和MFC2（14）以及电磁阀；
所述控制装置包括PLC控制器（20）、继电器、触摸屏、无线通讯装置。
2.根据权利要求1所述的袋子法VOC前处理装置，其特征在于，所述采样袋上设置有多个气路装置（4）接口。
3.根据权利要求1-3任一项所述的袋子法VOC前处理装置，其特征在于，所述PLC控制器（20）的输出端与触摸屏、通讯装置输入端电连接，PLC控制器（20）的输入端与压力传感器（12）、电磁阀、加热箱（1）、气体源接口（19）、气体净化器（18）和MFC相连接，所述PLC控制器（20）还连接有蜂鸣器报警装置。
4.根据权利要求1所述的袋子法VOC前处理装置，其特征在于，所述无线通讯装置包括与外部终端设备连接传输的AIR200短信装置。
5.一种袋子法VOC前处理使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1袋子老化方法：打开加热箱进行采样袋加热烘烤，PLC控制器按照设定的体积开启“采样袋充气”程序；加热到设定时间后，开启“采样袋的VOC检测”程序；当VOC检测值未达到实验要求值时，循环开启“采样袋的抽气”和“采样袋充气”直到VOC检测值达到要求，自动完成采样袋的老化；
S2检漏方法：
（1）负压查漏：PLC开启“采样袋负压检漏模式”，把待检的采样袋抽到设定的负压值，真空泵停止工作，PLC读取压力传感器数值并开始计时，当计时器到达预设的时间后，读取泄漏率侧后完成后的压力值，通过计算得出袋子泄漏率，从而判定袋子是否漏气；
（2）正压查漏：PLC开启“采样袋正压检漏模式”，充入气体于采样袋内，当达到设定压力时，关闭缓冲器并开始计时，当计时器到达设定的时间后，PLC读取压力传感器数值（P2），通过计算得出袋子泄漏率，从而判定袋子是否漏气；
S3清洗方法：把样件放入采样袋中，PLC开启“采样袋抽气”程序；当抽到设定压力时，PLC开启“采样袋充气”程序；通过多次循环抽气和充气置换袋子中的气体，当循环次数达到设定次数后，自动完成清洗；
S4充气方法：将样件放入采样袋中，PLC开启“采样充气”程序；当充气体积达到设定体积时，自动完成充气；
S5监测死体积方法：把待测样品放入采样袋中密封，PLC开启“采样袋死体积检测”程序，当真空泵把袋子抽到设定的真空压力时，真空泵停止工作；打开MFC1，按照设定的充气体积向袋子里进行充气，完成后记录真空压力值，PLC将接收到的信息进行处理计算后得出样件死体积。
6.根据权利要求6所述的袋子法VOC前处理使用方法，其特征在于，所述S2检漏方法的负压查漏计算公式为：
Q=（P2-P1）÷P0×V÷t，
所述S2检漏方法的负压查漏计算公式为：
Q=（P1-P2）÷101325pa×V÷t×1000，
其中，Q-泄漏率(ml/min)、P1-检漏开始压力设定值(pa)、P2-检漏结束压力设定值(pa)、P0-标准大气压（101325pa），V-缓冲器体积（ml），t-检漏时间（min）。
7.根据权利要求6所述的袋子法VOC前处理使用方法，其特征在于，所述S5监测死体积方法的计算公式为：
V0=V1÷（P1-P2）×P0，
其中，V0-样件死体积（L）、P1-检测开始压力设定值（pa）、P2-检测结束压力设定值（pa）、P0-标准大气压（101325pa）、V1-充气体积（L）。
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