CN109100207A - 一种气体连续自动混样装置及其混样方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种气体连续自动混样装置及其混样方法，混样装置包括被测气源、至少两个混样单元、真空系统，所述每个混样单元包括储气罐，与储气罐通过管路连通的抽真空阀、进气阀和出气阀，所述每个混样单元的抽真空阀通过管路与真空系统连通，所述每个混样单元的进气阀通过管路与被测气源连通，所述每个混样单元的出气阀通过管路与分析仪器连通，所述每个混样单元的储气罐都具有压力传感器。实现被测气体的连续采集和储存，分析仪器不再分析某一时间点通入的被测气体，而是分析某时间段内混合气体的数据，而且测量是连续的，使得测量数据具有更好的连续性，更能反映出被测气体的实际分析数据。
Description
技术领域
本发明属于气体监测技术领域，具体涉及一种气体连续自动混样装置及其混样方法。
背景技术
目前，石油化工、生物制药、冶金矿业等行业产生的工业废气通常经减压、降温、除湿、除尘、限流等处理后通过泵吸方式进入监测分析仪器进行分析，现有的监测分析仪器都是“点”式采样，也就是每隔一定的时间周期采集一定量的气体进行分析，比如每隔10分钟采集一次废气进行分析，鉴于仪器采样分析处理周期不连续的局限性，这种“点”式测量方式容易使测量数据波动较大，难以真实反映出被测气体的实际分析数据。
发明内容
本发明提供了一种气体连续自动混样装置及其混样方法，解决现有监测分析仪器采样周期不连续，影响被测气体分析结果的问题。
本发明提供的一种气体连续自动混样装置，包括被测气源、至少两个混样单元、真空系统，所述每个混样单元包括储气罐，与储气罐通过管路连通的抽真空阀、进气阀和出气阀，所述每个混样单元的抽真空阀通过管路与真空系统连通，所述每个混样单元的进气阀通过管路与被测气源连通，所述每个混样单元的出气阀通过管路与分析仪器连通，所述每个混样单元的储气罐都具有压力传感器。
优选的，所述混样装置还包括洁净气源，所述每个混样单元还包括置换阀，所述每个混样单元的置换阀通过管路与洁净气源连通。
优选的，所述混样装置还包括恒温箱，所述每个混样单元的储气罐、抽真空阀、进气阀、出气阀、置换阀均设置在恒温箱的内部，每个储气罐的压力传感器设置在恒温箱的外部。
优选的，所述洁净气源与每个置换阀连通的管路上设有气体过滤器，所述气体过滤器也设置在恒温箱的内部。
优选的，所述被测气源与每个出气阀连通的管路上设有气体过滤器，所述气体过滤器也设置在恒温箱的内部。
优选的，所述混样装置还具有反吹气源，所述反吹气源通过管路连接在气体过滤器与被测气源之间的管路上。
本发明还提供了一种采用所述气体连续自动混样装置对被测气体进行混样的方法，所述方法依次包括如下步骤：
S1、打开与第N个储气罐连通的抽真空阀，启动真空系统，对第N个储气罐抽真空，第N个储气罐负压到设定值后关闭抽真空阀；
S2、打开与第N个储气罐连通的置换阀，启动洁净气源，向第N个储气罐输送洁净气体，第N个储气罐进气至常压后关闭置换阀；
S3、再次打开与第N个储气罐连通的抽真空阀ZK-1，对第N个储气罐抽真空，第N个储气罐负压到设定值后关闭抽真空阀；
S4、打开与第N个储气罐连通的进气阀，启动被测气源，按预设占空比向第N个储气罐输送被测气体，第N个储气罐进气至常压后关闭进气阀；
每当方法执行到步骤4，在步骤4执行的同时，N的取值加1，且重复步骤1-3所述的方法；若N的取值已取到最大值，则第1个储气罐开始从步骤1循环；
S5、打开与第N个储气罐连通的出气阀，启动分析仪器，第N个储气罐内的经过混样的被测气体输送至分析仪器进行实时分析；
每当方法执行到步骤5，在步骤5执行的同时，N的取值加1，且从步骤4开始重复步骤4-5的方法；若N的取值已取到最大值，则第1个储气罐从步骤4循环；
所述N的取值为从1开始的正整数，若混样单元的数量为n,则N的取值为1、2、……、n。
进一步的，所述步骤2和步骤3是可选的，如果用户需要洁净气源清洗储气罐，则依次执行步骤2、3，如果用户不需要洁净气源清洗储气罐，则所述方法执行完步骤1后执行步骤4。
本发明的有益效果：本发明混样装置能实现被测气体的连续采集和储存，采用本发明的混样方法可使被测气体在混样储气罐内混合一段时间，连续为监测分析仪器供气，监测分析仪器不再分析某一时间点通入的被测气体，而是分析某时间段内混合气体的数据，而且测量是连续的，使得测量数据具有更好的连续性，更能反映出被测气体的实际分析数据；装置的结构简单，而且根据实际工况可以增加混样单元和真空系统，灵活性强。
附图说明
图1为本发明混样装置一个实施例的结构示意图，
图2为本发明混样装置另一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，不能理解为对本发明具体保护范围的限定。
实施例一
参照图1，本实施例的气体连续自动混样装置包括被测气源、两个混样单元、真空系统，所述第一混样单元包括储气罐G1，与储气罐G1通过管路连通的抽真空阀ZK-1、进气阀JQ-1和出气阀CQ-1，所述第二混样单元包括储气罐G2，与储气罐G2通过管路连通的抽真空阀ZK-2、进气阀JQ-2和出气阀CQ-2，所述两个混样单元的抽真空阀ZK-1、ZK-2分别通过管路与真空系统连通，所述两个混样单元的的进气阀JQ-1、JQ-2分别通过管路与被测气源连通，所述两个混样单元的出气阀CQ-1、CQ-2分别通过管路与分析仪器连通，所述储气罐G1具有压力传感器P1，所述储气罐G2具有压力传感器P2。
在向两个储气罐G1、G2通被测气体之前，为了排除其他气体的干扰，作为本实施例的一个优选实施方式，所述混样装置还包括洁净气源，所述第一混样单元还包括置换阀ZH-1，所述第二混样单元还包括置换阀ZH-2，所述两个混样单元的置换阀ZH-1、ZH-2通过管路与洁净气源连通。所述洁净气源输送的气体可以是洁净的空气或者氮气。
为了确保被测气体进入混样单元的温度和在被测气源的温度保持一致，避免被测气体随温度的变化而改变，作为本实施例的一个优选实施方式，所述混样装置还包括恒温箱，所述两个混样单元的储气罐G1、G2、抽真空阀ZK-1、ZK-2、进气阀JQ-1、JQ-2、出气阀CQ-1、CQ-2、置换阀ZH-1、ZH-2均设置在恒温箱的内部，两个储气罐G1、G2的压力传感器P1、P2设置在恒温箱的外部。需要说明的是，如果被测气体是常温气体，本实施例装置可以不使用恒温箱。
为了去除洁净气体内的一些杂质，作为本实施例的一个优选实施方式，所述洁净气源与两个置换阀ZH-1、ZH-2连通的管路上设有气体过滤器F2，所述气体过滤器F2也设置在恒温箱的内部。
为了去除被测气体内的一些杂质，作为本实施例的一个优选实施方式，所述被测气源与两个出气阀CQ-1、CQ-2连通的管路上设有气体过滤器F1，所述气体过滤器F1也设置在恒温箱的内部。
为了吹扫被测气源和气体过滤器F1之间的管路，所述混样装置还具有反吹气源，所述反吹气源通过管路连接在气体过滤器F1与被测气源之间的管路上。反吹气源用来吹扫的气体也是洁净的空气或者氮气。
根据用户需要的真空度和流量配置，一般高真空度，真空系统需要两个或三个真空泵串级使用，低真空度用一个真空泵即可。
采用本实施例具有两个混样单元的气体连续自动混样装置对被测气体进行混样的方法如下：
S1、打开与储气罐G1连通的抽真空阀ZK-1，启动真空系统，对储气罐G1抽真空，储气罐G1负压到设定值后关闭抽真空阀ZK-1；
S2、打开与储气罐G1连通的置换阀ZH-1，启动洁净气源，向储气罐G1输送洁净气体，储气罐G1进气至常压后关闭置换阀ZH-1；
S3、再次打开与储气罐G1连通的抽真空阀ZK-1，对储气罐G1抽真空，储气罐G1负压到设定值后关闭抽真空阀ZK-1；
S4、打开与储气罐G1连通的进气阀JQ-1，启动被测气源，按预设占空比向储气罐G1输送被测气体，所述占空比是指所设定的进气阀JQ-1的开启和关闭的时长，储气罐G1进气至常压后关闭进气阀JQ-1；
S5、在步骤4执行的过程中，打开与储气罐G2连通的抽真空阀ZK-2，并依次按照步骤S1-S3的方法对储气罐G2进行抽真空、输送洁净气体、二次抽真空的步骤，具体的步骤如下：
S5.1、打开与储气罐G2连通的抽真空阀ZK-2，对储气罐G2抽真空，储气罐G2负压到设定值后关闭抽真空阀ZK-2；
S5.2、打开与储气罐G2连通的置换阀ZH-2，向储气罐G2输送洁净气体，储气罐G2进气至常压后关闭置换阀ZH-2；
S5.3、再次打开与储气罐G2连通的抽真空阀ZK-2，对储气罐G2抽真空，储气罐G2负压到设定值后关闭抽真空阀ZK-2；
S6、打开与储气罐G1连通的出气阀CQ-1，启动分析仪器，储气罐G1内的经过混样的被测气体输送至分析仪器进行实时分析；所述分析仪器一般三个月或者半年需要进行标定，因此，分析仪器连通一个标定气源用于分析仪器的校准；
S7、在步骤6执行的过程中，打开与储气罐G2连通的进气阀JQ-2，启动被测气源，按预设占空比向储气罐G2输送被测气体；
S8、打开与储气罐G2连通的出气阀CQ-2，启动分析仪器，储气罐G2内的经过混样的被测气体输送至分析仪器进行实时分析；
S9、在步骤7执行的过程中，打开与储气罐G1连通的抽真空阀ZK-1，并依次按照步骤S1-S3的方法对储气罐G1进行抽真空、输送洁净气体、二次抽真空的步骤，如此，储气罐G1与储气罐G2交替混样，往返循环，有效保证进气混样和供气的连续性。
上述方法是用户需要洁净气源清洗储气罐G1、G2，如果用户不需要清洗储气罐G1、G2，则抽完真空，可以直接进被测气体，所述步骤如下：
S1、打开与储气罐G1连通的抽真空阀ZK-1，启动真空系统，对储气罐G1抽真空，储气罐G1负压到设定值后关闭抽真空阀ZK-1；
S2、打开与储气罐G1连通的进气阀JQ-1，启动被测气源，按预设占空比向储气罐G1输送被测气体，所述占空比是指所设定的进气阀JQ-1的开启和关闭的时长，储气罐G1进气至常压后关闭进气阀JQ-1；
S3、在步骤2执行的过程中，打开与储气罐G2连通的抽真空阀ZK-2，并按照步骤S1的方法对储气罐G2进行抽真空，
S4、打开与储气罐G1连通的出气阀CQ-1，启动分析仪器，储气罐G1内的经过混样的被测气体输送至分析仪器进行实时分析；
S5、在步骤4执行的过程中，打开与储气罐G2连通的进气阀JQ-2，启动被测气源，按预设占空比向储气罐G2输送被测气体；
S6、打开与储气罐G2连通的出气阀CQ-2，启动分析仪器，储气罐G2内的经过混样的被测气体输送至分析仪器进行实时分析；
S7、在步骤5执行的过程中，打开与储气罐G1连通的抽真空阀ZK-1，并依次按照步骤S1的方法对储气罐G1进行抽真空，如此，储气罐G1与储气罐G2交替混样，往返循环，有效保证进气混样和供气的连续性。
实施例二
参照图2，本实施例与实施例一的不同之处在于，本实施例的混样单元为三个，第三混样单元包括储气罐G3，与储气罐G3通过管路连通的抽真空阀ZK-3、进气阀JQ-3、置换阀ZH-3和出气阀CQ-3，所述抽真空阀ZK-3通过管路与真空系统连通，所述进气阀JQ-3通过管路与被测气源连通，所述置换阀ZH-3通过管路与洁净气源连通，所述出气阀CQ-3通过管路与分析仪器连通，所述储气罐G3具有压力传感器P3。所述储气罐G3、抽真空阀ZK-3、进气阀JQ-3、出气阀CQ-3、置换阀ZH-3均设置在恒温箱的内部，储气罐G3的压力传感器P3设置在恒温箱的外部。
采用本实施例具有三个混样单元的气体连续自动混样装置对被测气体进行混样的方法如下：
S1、打开与储气罐G1连通的抽真空阀ZK-1，启动真空系统，对储气罐G1抽真空，储气罐G1负压到设定值后关闭抽真空阀ZK-1；
S2、打开与储气罐G1连通的置换阀ZH-1，启动洁净气源，向储气罐G1输送洁净气体，储气罐G1进气至常压后关闭置换阀ZH-1；
S3、再次打开与储气罐G1连通的抽真空阀ZK-1，对储气罐G1抽真空，储气罐G1负压到设定值后关闭抽真空阀ZK-1；
S4、打开与储气罐G1连通的进气阀JQ-1，启动被测气源，按预设占空比向储气罐G1输送被测气体，所述占空比是指所设定的进气阀JQ-1的开启和关闭的时长，储气罐G1进气至常压后关闭进气阀JQ-1；
S5、在步骤4执行的过程中，打开与储气罐G2连通的抽真空阀ZK-2，并依次按照步骤S1-S3的方法对储气罐G2进行抽真空、输送洁净气体、二次抽真空的步骤，具体的步骤如下：
S5.1、打开与储气罐G2连通的抽真空阀ZK-2，对储气罐G2抽真空，储气罐G2负压到设定值后关闭抽真空阀ZK-2；
S5.2、打开与储气罐G2连通的置换阀ZH-2，向储气罐G2输送洁净气体，储气罐G2进气至常压后关闭置换阀ZH-2；
S5.3、再次打开与储气罐G2连通的抽真空阀ZK-2，对储气罐G2抽真空，储气罐G2负压到设定值后关闭抽真空阀ZK-2；
S6、打开与储气罐G1连通的出气阀CQ-1，启动分析仪器，储气罐G1内的经过混样的被测气体输送至分析仪器进行实时分析；所述分析仪器一般三个月或者半年需要进行标定，因此，分析仪器连通一个标定气源用于分析仪器的校准；
S7、在步骤6执行的过程中，打开与储气罐G2连通的进气阀JQ-2，启动被测气源，按预设占空比向储气罐G2输送被测气体；
S8、在步骤7执行的过程中，打开与储气罐G3连通的抽真空阀ZK-3，并依次按照步骤S1-S3的方法对储气罐G3进行抽真空、输送洁净气体、二次抽真空的步骤，具体的步骤如下：
S8.1、打开与储气罐G3连通的抽真空阀ZK-3，对储气罐G3抽真空，储气罐G3负压到设定值后关闭抽真空阀ZK-3；
S8.2、打开与储气罐G3连通的置换阀ZH-3，向储气罐G3输送洁净气体，储气罐G3进气至常压后关闭置换阀ZH-3；
S8.3、再次打开与储气罐G3连通的抽真空阀ZK-3，对储气罐G3抽真空，储气罐G3负压到设定值后关闭抽真空阀ZK-3；
S9、打开与储气罐G2连通的出气阀CQ-2，启动分析仪器，储气罐G2内的经过混样的被测气体输送至分析仪器进行实时分析；
S10、在步骤9执行的过程中，打开与储气罐G3连通的进气阀JQ-3，启动被测气源，按预设占空比向储气罐G3输送被测气体；
S11、打开与储气罐G3连通的出气阀CQ-3，启动分析仪器，储气罐G3内的经过混样的被测气体输送至分析仪器进行实时分析；
S12、在步骤10执行的过程中，打开与储气罐G1连通的抽真空阀ZK-1，并依次按照步骤S1-S3的方法对储气罐G1进行抽真空、输送洁净气体、二次抽真空的步骤，如此，储气罐G1、储气罐G2、储气罐G3交替混样，往返循环，有效保证进气混样和供气的连续性。
Claims (8)
1.一种气体连续自动混样装置，其特征在于：包括被测气源、至少两个混样单元、真空系统，所述每个混样单元包括储气罐，与储气罐通过管路连通的抽真空阀、进气阀和出气阀，所述每个混样单元的抽真空阀通过管路与真空系统连通，所述每个混样单元的进气阀通过管路与被测气源连通，所述每个混样单元的出气阀通过管路与分析仪器连通，所述每个混样单元的储气罐都具有压力传感器。
2.根据权利要求1所述的气体连续自动混样装置，其特征在于：所述混样装置还包括洁净气源，所述每个混样单元还包括置换阀，所述每个混样单元的置换阀通过管路与洁净气源连通。
3.根据权利要求2所述的气体连续自动混样装置，其特征在于：所述混样装置还包括恒温箱，所述每个混样单元的储气罐、抽真空阀、进气阀、出气阀、置换阀均设置在恒温箱的内部，每个储气罐的压力传感器设置在恒温箱的外部。
4.根据权利要求3所述的气体连续自动混样装置，其特征在于：所述洁净气源与每个置换阀连通的管路上设有气体过滤器，所述气体过滤器也设置在恒温箱的内部。
5.根据权利要求3所述的气体连续自动混样装置，其特征在于：所述被测气源与每个出气阀连通的管路上设有气体过滤器，所述气体过滤器也设置在恒温箱的内部。
6.根据权利要求5所述的气体连续自动混样装置，其特征在于：所述混样装置还具有反吹气源，所述反吹气源通过管路连接在气体过滤器与被测气源之间的管路上。
7.一种采用如权利要求2-6任意一项所述气体连续自动混样装置对被测气体进行混样的方法，其特征在于，所述方法依次包括如下步骤：
S1、打开与第N个储气罐连通的抽真空阀，启动真空系统，对第N个储气罐抽真空，第N个储气罐负压到设定值后关闭抽真空阀；
S2、打开与第N个储气罐连通的置换阀，启动洁净气源，向第N个储气罐输送洁净气体，第N个储气罐进气至常压后关闭置换阀；
S3、再次打开与第N个储气罐连通的抽真空阀ZK-1，对第N个储气罐抽真空，第N个储气罐负压到设定值后关闭抽真空阀；
S4、打开与第N个储气罐连通的进气阀，启动被测气源，按预设占空比向第N个储气罐输送被测气体，第N个储气罐进气至常压后关闭进气阀；
每当方法执行到步骤4，在步骤4执行的同时，N的取值加1，且重复步骤1-3所述的方法；若N的取值已取到最大值，则第1个储气罐开始从步骤1循环；
S5、打开与第N个储气罐连通的出气阀，启动分析仪器，第N个储气罐内的经过混样的被测气体输送至分析仪器进行实时分析；
每当方法执行到步骤5，在步骤5执行的同时，N的取值加1，且从步骤4开始重复步骤4-5的方法；若N的取值已取到最大值，则第1个储气罐从步骤4循环；
所述N的取值为从1开始的正整数，若混样单元的数量为n,则N的取值为1、2、……、n。
8.根据权利要求7所述的对被测气体进行混样的方法，其特征在于：所述步骤2和步骤3是可选的，如果用户需要洁净气源清洗储气罐，则依次执行步骤2、3，如果用户不需要洁净气源清洗储气罐，则所述方法执行完步骤1后执行步骤4。
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