CN111537411A - 粒子数量浓度的溯源装置及其溯源方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粒子数量浓度的溯源装置以及溯源方法，该装置利用粉尘模拟腔分别连接空气动力学粉尘浓度检测仪和滤膜采样装置，滤膜采采样装置包括可拆卸安装于第一采样比对口的无损采样管，无损采样管包括烧结内管和外套管，烧结内管的上端伸入到第一采样比对口内，外套管套装固定于烧结内管的外部并形成独立的零气腔室，外套管上设置有用于与洁净空气连通的零气接头；无损采样管的下端可拆卸安装有滤膜装置，滤膜装置的底部的出气口与主采样管道的一端可拆卸连接，主采样管道的另一端连接采样泵，主采样管道上设置有主流量计，这样管壁上也不容易附着上粉尘，滤膜采样装置的结果非常准确，具有溯源效果。

Description

粒子数量浓度的溯源装置及其溯源方法

技术领域

本发明涉及一种粒子数量浓度的溯源装置，同时还涉及使用该溯源装置的溯源方法，用于粉尘浓度检测领域。

背景技术

空气动力学粉尘浓度检测仪是一种用于检测粉尘浓度的设备，其工作原理是将粉尘采样后，含尘空气的粉尘的流动路径上射入两束光线，粉尘颗粒逐个的通过两束光线，光线照射在颗粒上会散射，然后接收器接收到散射的光线信号，通过信号接收的先后顺序来计算出粉尘的飞行的时间，这样就根据采样的流速、飞行时间和飞行距离来计算出粉尘颗粒的粒径和重量，最终可以换算成粉尘浓度。然这种空气动力学粉尘浓度检测仪直接检测的数据是粉尘颗粒的数量，而这个粉尘颗粒的数量的准确性直接影响空气动力学粉尘浓度检测仪的准确性。但是这个粉尘颗粒数量的检测结果目前并没有一个专门的设备进行结果验证，也就是说这个颗粒数量是无法溯源的，因此检测结果的权威性会受到质疑，导致一些环保部门的粉尘监测工作开展受阻。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种粒子数量浓度的溯源装置，该溯源装置可以对空气动力学粉尘浓度检测仪的粉尘颗粒数量结果进行准确验证，使检测的结果权威性更高。

本发明所要解决的另一个技术问题是：提供一种空气动力学粉尘浓度检测仪的溯源方法，该溯源方法可以对空气动力学粉尘浓度检测仪的粉尘颗粒数量结果进行准确验证，使检测的结果权威性更高。

为解决上述第一个技术问题，本发明的技术方案是：一种粒子数量浓度的溯源装置，包括用于单分散粉尘模拟的粉尘模拟腔室，所述粉尘模拟腔室上设置有第一采样比对口和第二采样比对口，第一采样比对口上可拆卸安装有滤膜采样装置，第二采样比对口上用于可拆卸连接待溯源的颗粒数量的空气动力学粉尘浓度检测仪，所述滤膜采采样装置包括可拆卸安装于第一采样比对口的无损采样管，所述无损采样管包括烧结内管和外套管，所述烧结内管的上端伸入到第一采样比对口内，所述外套管套装固定于烧结内管的外部并形成独立的零气腔室，所述零气腔室通过烧结内管上的微孔与烧结内管的内腔连通，所述外套管上设置有用于与洁净空气连通的零气接头；所述无损采样管的下端可拆卸安装有滤膜装置，所述滤膜装置的底部的出气口与主采样管道的一端可拆卸连接，所述主采样管道的另一端连接采样泵，主采样管道上设置有主流量计。

作为一种优选的方案，所述外套管的上端设置有管端板部，该管段板部上设置有安装插孔，所述烧结内管插入所述安装插孔，所述安装插孔的孔沿上设置有上密封圈，所述外套管的下端设置有扩口的外锥管部和直管连接部，所述滤膜装置与直管连接部连接，所述烧结内管的下端设置成扩口的内锥管部，所述内锥管部的底部设置有定位法兰部，所述内锥管部设置于外锥管部内且定位法兰部与外锥管部的内部定位配合，所述定位法兰部和外锥管部之间设置有下密封圈，所述内锥管部与外锥管部之间的间隙组成了零气腔室的一部分。

作为一种优选的方案，所述滤膜装置包括滤膜安装座，所述滤膜安装座与直管连接部之间螺纹连接，所述滤膜安装座上设置有放置台阶，所述滤膜安装座与定位法兰部之间设置有密封圈，所述滤膜安装座的底部设置有所述出气口。

作为一种优选的方案，所述主采样管道上还设置有用于检测主采样管道内是否有粉尘的粉尘检测装置。

作为一种优选的方案，所述粉尘检测装置包括分采样管，所述分采样管一端通过三通接头与主采样管道连通，所述主采样管道上位于三通接头的下游设置有节流阀，所述分采样管上设置有粒子计数器、流量调节阀、分流量计，所述分采样管的另一端连接节流阀和主流量计之间。

作为一种优选的方案，所述主采样管道为柔性管道，所述主采样管道与所述出气口之间通过卡箍连接。

作为一种优选的方案，所述烧结内管为聚四氟乙烯烧结内管。

采用了上述技术方案后，本发明的效果是：该溯源装置利用最准确的滤膜采样装置进行溯源，将滤膜采样装置和空气动力学粉尘浓度检测仪分别连接在第一采样比对口和第二采样比对口，然后滤膜采样装置采样的含尘气体经过无损采样管，由于无损采样管的外套管有零气腔室，因此采样时会通入零气，零气通过烧结内管而在内壁处形成一层气幕，这样尽可能的减少粉尘粘附在管壁上，保证结果的准确性，采样的粉尘会被滤膜隔离，最终称量滤膜得到滤膜的增重，而同时，粉尘模拟腔室内发出的是单分散已知颗粒重量的粉尘，这样就可以得到粉尘的颗粒数量，这个颗粒数量可以与空气动力学粉尘浓度检测仪检测的颗粒数量进行直接比对，直接溯源粉尘颗粒的数量，这样就无需空气动力学粉尘浓度检测仪再将粉尘颗粒进行浓度转换，比对的结果更直接，溯源更好。

又由于所述外套管的上端设置有管端板部，该管段板部上设置有安装插孔，所述烧结内管插入所述安装插孔，所述安装插孔的孔沿上设置有上密封圈，所述外套管的下端设置有扩口的外锥管部和直管连接部，所述滤膜装置与直管连接部连接，所述烧结内管的下端设置成扩口的内锥管部，所述内锥管部的底部设置有定位法兰部，所述内锥管部设置于外锥管部内且定位法兰部与外锥管部的内部定位配合，所述定位法兰部和外锥管部之间设置有下密封圈，所述内锥管部与外锥管部之间的间隙组成了零气腔室的一部分，该外套管和烧结内管的连接更加合理，烧结内管直接插入到外套管内以后，然后将滤膜装置直接安装在直管连接部上，这样滤膜装置会挤压烧结内管，最终时烧结内管固定牢固，而内锥管部与外锥管部之间也有间隙，这样零气也会从内锥管部进入，进一步减少粉尘粘附在内锥管部，进一步提高粉尘检测结果的准确性。

又由于所述粉尘检测装置包括分采样管，所述分采样管一端通过三通接头与主采样管道连通，所述主采样管道上位于三通接头的下游设置有节流阀，所述分采样管上设置有粒子计数器、流量调节阀、分流量计，所述分采样管的另一端连接节流阀和主流量计之间，因此，利用分采样管可以对通过滤膜装置后的气体进行再次采样，利用粒子计数器的检测结果来判断滤膜装置是否会出现漏粉的现象，进一步确保结果的准确性。

为解决上述第二个技术问题，本发明的技术方案是：一种粒子数量浓度的溯源方法，该溯源方法使用了上述的溯源装置，包括以下步骤：

S1、提供一个粉尘模拟腔室，粉尘模拟腔室内持续均匀的发散已知颗粒重量m₀的单分散颗粒；

S2、将无损采样管连接在第一采样比对口，并将滤膜采样装置连接在无损采样管的底部；将空气动力学粉尘浓度检测仪安装在第二采样比对口上并连接溯源管路系统，无损采样管的零气接头连接零气供应系统；

S3、同时启动采样泵、零气供应系统和溯源管路系统持续设定的时间T，主采样管道的流量和溯源管路系统的体积流量相同且定义为Q；

S4、T时间后停止采样泵、零气供应系统和溯源管路系统；

S5、读取空气动力学粉尘浓度检测仪的颗粒数量N₁，并将滤膜采样装置上的滤膜取下放置到天平上称重，得到时间T内总采样体积下的粉尘颗粒重量M；计算颗粒数量N₂，N₂＝M/m₀，该N₂作为N₁的颗粒数量的溯源值。

作为一种优选的方案，所述溯源方法还包括用于检测滤膜是否破裂的检测方法，该检测方法在主采样管道上连接一分采样管道，分采样管道上设置粒子计数器用来检测分采样管道中是否有粉尘颗粒，若检测出分采样管道中有粉尘颗粒，则表明滤膜有泄漏情况，需要更换滤膜。

采用了上述技术方案后，本发明的效果是：该溯源方法基于了上述的溯源装置，利用无损的滤膜采样装置来无损采样，通过称重法来准确的得出采样气体的粉尘总重量，然后利用粉尘总重量处于单个粉尘颗粒的重量就能计算出粉尘颗粒数量，而这个粉尘颗粒数量与空气动力学粉尘浓度检测仪的检测数据进行比对，从而直接验证空气动力学粉尘浓度检测仪的颗粒数量数值，溯源方法更直接合理，结果验证更准确。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明实施例的结构示意图；

附图中：1.粉尘模拟腔室；2.第一采样比对口；3.第二采样比对口；4.烧结内管；5.外套管；6.连接螺套；7.零气腔室；8.零气接头；9.外锥管部；10.内锥管部；11.定位法兰部；12.直管连接部；13.滤膜安装座；14.放置台阶；15.三通接头；16.粒子计数器；17.流量调节阀；18.分流量计；19.节流阀；20.主流量计；21.采样泵。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

如图1所示，一种粒子数量浓度的溯源装置，包括用于单分散粉尘模拟的粉尘模拟腔室1，该粉尘模拟腔室1发尘是单一粒径的粉尘，单颗粉尘的重量是已知。

所述粉尘模拟腔室1上设置有第一采样比对口2和第二采样比对口3，第一采样比对口2上可拆卸安装有滤膜采样装置，第二采样比对口3上用于可拆卸连接待溯源的颗粒数量的空气动力学粉尘浓度检测仪，所述滤膜采采样装置包括可拆卸安装于第一采样比对口2的无损采样管，所述无损采样管包括烧结内管4和外套管5，所述烧结内管4的上端伸入到第一采样比对口2内，所述外套管5套装固定于烧结内管4的外部并形成独立的零气腔室7，本实施例中，外套管5与第一采样比对口2上的连接螺套6螺纹连接，方便拆卸。

所述零气腔室7通过烧结内管4上的微孔与烧结内管4的内腔连通，所述烧结内管4为聚四氟乙烯烧结内管4。当然，也可以采用其他的烧结管，而之所以采用烧结管是因为烧结管具有非常多的微孔，从而方便零气的进入。所述外套管5上设置有用于与洁净空气连通的零气接头8；零气接头8连接零气供应系统，零气的供入量可以根据零气供应系统控制，零气供应系统是粉尘检测行业中常用的系统，可以控制流量和流速。零气进入到烧结内管4后会形成一层气幕，从而减少粉尘的粘附。

而所述无损采样管的下端可拆卸安装有滤膜装置，所述滤膜装置的底部的出气口与主采样管道的一端可拆卸连接，所述主采样管道的另一端连接采样泵21，主采样管道上设置有主流量计20，主流量计20的流量包括了烧结内管4的流量和零气供入的量，此时只需将主流量计20中的结果减去零气供入量即可得到采样气体的流量。

而所述外套管5的上端设置有管端板部，该管段板部上设置有安装插孔，所述烧结内管4插入所述安装插孔，所述安装插孔的孔沿上设置有上密封圈，所述外套管5的下端设置有扩口的外锥管部9和直管连接部12，所述滤膜装置与直管连接部12连接，所述烧结内管4的下端设置成扩口的内锥管部10，所述内锥管部10的底部设置有定位法兰部11，所述内锥管部10设置于外锥管部9内且定位法兰部11与外锥管部9的内部定位配合，所述定位法兰部11和外锥管部9之间设置有下密封圈，所述内锥管部10与外锥管部9之间的间隙组成了零气腔室7的一部分。该无损采样管的结构非常合理，首先，烧结内管4插入到外套管5后定位法兰部11就处于入外锥管部9内，由下而上挤压烧结内管4就可以使上密封圈和下密封圈都很好的涨紧密封，同时也起到一定的固定作用，可以防止烧结内管4滑落，同时安装了滤膜装置后，滤膜安装座13会挤压内锥管部10的定位法兰部11，固定更牢固。

如图1所示，所述滤膜装置包括滤膜安装座13，所述滤膜安装座13与直管连接部12之间螺纹连接，所述滤膜安装座13上设置有放置台阶14，滤膜则放置在放置台阶14上，所述滤膜安装座13与定位法兰部11之间设置有密封圈，所述滤膜安装座13的底部设置有所述出气口。

如图1所示，所述主采样管道上还设置有用于检测主采样管道内是否有粉尘的粉尘检测装置。所述粉尘检测装置包括分采样管，所述分采样管一端通过三通接头15与主采样管道连通，所述主采样管道上位于三通接头15的下游设置有节流阀19，所述分采样管上设置有粒子计数器16、流量调节阀17、分流量计18，所述分采样管的另一端连接节流阀19和主流量计20之间。分采样管的采样动力也是由采样泵21提供，利用节流阀19来控制主采样管道和分采样管的流量分配，所述主采样管道为柔性管道，所述主采样管道与所述出气口之间通过卡箍连接。当然主采样管道和出气口的连接方式还可以采用快速连接头连接。

该溯源装置利用最原始也是最准确的滤膜采样装置进行溯源，将滤膜采样装置和空气动力学粉尘浓度检测仪分别连接在第一采样比对口2和第二采样比对口3，同时对粉尘模拟腔室1内的粉尘进行采样，然后滤膜采样装置采样的含尘气体经过无损采样管，由于无损采样管的外套管5有零气腔室7，因此采样时会通入零气，零气通过烧结内管4而在内壁处形成一层气幕，这样尽可能的减少粉尘粘附在管壁上，保证结果的准确性，采样的粉尘会被滤膜隔离，最终称量滤膜得到滤膜的增重，而同时，粉尘模拟腔室1内发出的是单分散已知颗粒重量的粉尘，这样就可以计算得到粉尘的颗粒数量，这个颗粒数量可以与空气动力学粉尘浓度检测仪检测的颗粒数量进行直接比对，直接溯源粉尘颗粒的数量，这样就无需空气动力学粉尘浓度检测仪再将粉尘颗粒进行浓度转换，比对的结果更直接，溯源更好。而空气动力学粉尘浓度检测仪的进气口可以直接连接在第二采样比对口3，可以尽量减少粉尘附着在管道上保证结果的准确性。

另外本发明实施例还公开了一种粒子数量浓度的溯源方法，该溯源方法使用了上述的溯源装置，包括以下步骤：

S1、提供一个粉尘模拟腔室1，粉尘模拟腔室1内持续均匀的发散已知颗粒重量m₀的单分散颗粒；

S2、将无损采样管连接在第一采样比对口2，并将滤膜采样装置连接在无损采样管的底部；将空气动力学粉尘浓度检测仪安装在第二采样比对口3上并连接溯源管路系统，无损采样管的零气接头8连接零气供应系统；

S3、同时启动采样泵21、零气供应系统和溯源管路系统持续设定的时间T，主采样管道的流量和溯源管路系统的体积流量相同且定义为Q；

S4、T时间后停止采样泵21、零气供应系统和溯源管路系统；

S5、读取空气动力学粉尘浓度检测仪的颗粒数量N₁，并将滤膜采样装置上的滤膜取下放置到天平上称重，得到时间T内总采样体积下的粉尘颗粒重量M；计算颗粒数量N₂，N₂＝M/m₀，该N₂作为N₁的颗粒数量的溯源值。当N₂和N₁之间的误差在允许的范围内，则表示空气动力学粉尘浓度检测仪的颗粒数量检测值准确，从而实现了溯源，起到了结果的验证，方便环保部门开展工作。

另外，所述溯源方法还包括用于检测滤膜是否破裂的检测方法，该检测方法在主采样管道上连接一分采样管道，分采样管道上设置粒子计数器16用来检测分采样管道中是否有粉尘颗粒，若检测出分采样管道中有粉尘颗粒，则表明滤膜有泄漏情况，需要更换滤膜，并且该次检测结果不作为溯源结果。

以上所述实施例仅是对本发明的优选实施方式的描述，不作为对本发明范围的限定，在不脱离本发明设计精神的基础上，对本发明技术方案作出的各种变形和改造，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种粒子数量浓度的溯源装置，其特征在于：包括用于单分散粉尘模拟的粉尘模拟腔室，所述粉尘模拟腔室上设置有第一采样比对口和第二采样比对口，第一采样比对口上可拆卸安装有滤膜采样装置，第二采样比对口上用于可拆卸连接待溯源的颗粒数量的空气动力学粉尘浓度检测仪，所述滤膜采采样装置包括可拆卸安装于第一采样比对口的无损采样管，所述无损采样管包括烧结内管和外套管，所述烧结内管的上端伸入到第一采样比对口内，所述外套管套装固定于烧结内管的外部并形成独立的零气腔室，所述零气腔室通过烧结内管上的微孔与烧结内管的内腔连通，所述外套管上设置有用于与洁净空气连通的零气接头；所述无损采样管的下端可拆卸安装有滤膜装置，所述滤膜装置的底部的出气口与主采样管道的一端可拆卸连接，所述主采样管道的另一端连接采样泵，主采样管道上设置有主流量计。

2.如权利要求1所述的一种粒子数量浓度的溯源装置，其特征在于：所述外套管的上端设置有管端板部，该管段板部上设置有安装插孔，所述烧结内管插入所述安装插孔，所述安装插孔的孔沿上设置有上密封圈，所述外套管的下端设置有扩口的外锥管部和直管连接部，所述滤膜装置与直管连接部连接，所述烧结内管的下端设置成扩口的内锥管部，所述内锥管部的底部设置有定位法兰部，所述内锥管部设置于外锥管部内且定位法兰部与外锥管部的内部定位配合，所述定位法兰部和外锥管部之间设置有下密封圈，所述内锥管部与外锥管部之间的间隙组成了零气腔室的一部分。

3.如权利要求2所述的一种粒子数量浓度的溯源装置，其特征在于：所述滤膜装置包括滤膜安装座，所述滤膜安装座与直管连接部之间螺纹连接，所述滤膜安装座上设置有放置台阶，所述滤膜安装座与定位法兰部之间设置有密封圈，所述滤膜安装座的底部设置有所述出气口。

4.如权利要求3所述的一种粒子数量浓度的溯源装置，其特征在于：所述主采样管道上还设置有用于检测主采样管道内是否有粉尘的粉尘检测装置。

5.如权利要求4所述的一种粒子数量浓度的溯源装置，其特征在于：所述粉尘检测装置包括分采样管，所述分采样管一端通过三通接头与主采样管道连通，所述主采样管道上位于三通接头的下游设置有节流阀，所述分采样管上设置有粒子计数器、流量调节阀、分流量计，所述分采样管的另一端连接节流阀和主流量计之间。

6.如权利要求5所述的一种粒子数量浓度的溯源装置，其特征在于：所述主采样管道为柔性管道，所述主采样管道与所述出气口之间通过卡箍连接。

7.如权利要求6所述的一种粒子数量浓度的溯源装置，其特征在于：所述烧结内管为聚四氟乙烯烧结内管。

8.一种粒子数量浓度的溯源方法，该溯源方法使用了权利要求1中的溯源装置，其特征在于：包括以下步骤：

S1、提供一个粉尘模拟腔室，粉尘模拟腔室内持续均匀的发散已知颗粒重量m₀的单分散颗粒；

S2、将无损采样管连接在第一采样比对口，并将滤膜采样装置连接在无损采样管的底部；将空气动力学粉尘浓度检测仪安装在第二采样比对口上并连接溯源管路系统，无损采样管的零气接头连接零气供应系统；

S3、同时启动采样泵、零气供应系统和溯源管路系统持续设定的时间T，主采样管道的流量和溯源管路系统的体积流量相同且定义为Q；

S4、T时间后停止采样泵、零气供应系统和溯源管路系统；

S5、读取空气动力学粉尘浓度检测仪的颗粒数量N₁，并将滤膜采样装置上的滤膜取下放置到天平上称重，得到时间T内总采样体积下的粉尘颗粒重量M；计算颗粒数量N₂，N₂＝M/m₀，该N₂作为N₁的颗粒数量的溯源值。

9.如权利要求8所述一种粒子数量浓度的溯源方法，其特征在于：所述溯源方法还包括用于检测滤膜是否破裂的检测方法，该检测方法在主采样管道上连接一分采样管道，分采样管道上设置粒子计数器用来检测分采样管道中是否有粉尘颗粒，若检测出分采样管道中有粉尘颗粒，则表明滤膜有泄漏情况，需要更换滤膜。

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