CN112033916A - 轨道车辆车内材料与零部件释放的甲醛与总挥发性有机化合物的检测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种轨道车辆车内材料与零部件释放的甲醛与总挥发性有机化合物的检测系统及方法，其特征在于：包括采样袋、测试袋、恒温箱、电动压缩装置、甲醛测试传感器、一体式便携TVOC测试仪、氮气流量计、氮气瓶、气阀、三通管、真空泵、硅胶软管，所述采样袋和电动压缩装置位于恒温箱内，电动压缩装置位于采样袋的正上方，本发明采用上述方案产生的积极效果如下：能对轨道车辆车内材料与零部件的甲醛与TVOC进行较为精确地快速检测，使用精度较高的便携式甲醛与TVOC测试仪采购成本较低，且测试操作简单，人员经过简单培训就可以上手操作，可方便地在轨道车辆零部件供应商处搭建测试平台，便于供应商对每批次产品进行实时跟踪检测，且整个检测系统搭建成本也较低。

Description

轨道车辆车内材料与零部件释放的甲醛与总挥发性有机化合 物的检测系统及方法
技术领域
本发明涉及轨道车辆领域，具体涉及一种用于对轨道车辆车内材料与零部件的甲醛与总挥发性有机化合物(TVOC)的检测系统及方法。
背景技术
目前轨道车辆车内材料与零部件的甲醛与TVOC的测试方法执行TB/T 3139-2006《机车车辆内装材料及室内空气有害物质限量》。该标准对车内不同材料与零部件的测试方法并不统一，且各测试方法又与整车室内空气(甲醛含量≤0.1mg/m3、TVOC含量≤0.6mg/m3)要求不一致，造成不同材料与零部件的挥发物测试结果与整车空气中挥发物总量无法量化溯源分析。为此，轨道车辆制造企业参考于ISO 12219-2:2012《道路车辆车内空气第2部分：汽车内饰件和材料的挥发性有机物释放量的测试方法——袋子法》制订了适用于轨道车辆车内材料与零部件甲醛与TVOC的袋式筛选法，即《轨道车辆内装件及材料释放挥发性物质的袋式筛选法》。该袋式筛选法将测试样品放入测试袋中，恒温25℃保持16h，之后用Tenax-TA与DNPH采样管分别对TVOC和甲醛进行采样，并使用热脱附/气相色谱/质谱联用技术(TDS/GC-MS)进行最终分析。袋式筛选法可对不同材料与零部件进行检测并在检测条件和分析方法上与整车测试一致。但是对于轨道车辆零部件供应商来说，每个批次的产品按袋式筛选法进行TDS/GC-MS技术分析，需要送检于第三方测试机构，检测周期不仅长，且测试费用昂贵。普通供应商又无资金能力建立TDS/GC-MS分析实验室，因而亟需一个简易、快速且低成本的轨道车辆车内材料与零部件的甲醛与TVOC检测系统和检测方法。
发明内容
本发明的目的是研发一种与《轨道车辆内装零部件及材料释放挥发性有机化合物的袋式筛选法》的检测条件相匹配的简易、快速且成本低的材料与零部件的甲醛与TVOC检测方法，方便轨道车辆产品供应商对下线产品环保性能进行检测跟踪。
为达到上述目的，本发明提供一种轨道车辆车内材料与零部件释放的甲醛与总挥发性有机化合物的检测系统，其特征在于：包括采样袋、测试袋、恒温箱、电动压缩装置、甲醛测试传感器、一体式便携TVOC测试仪、氮气流量计、氮气瓶、气阀、三通管、真空泵、硅胶软管，所述采样袋和电动压缩装置位于恒温箱内，电动压缩装置位于采样袋的正上方，所述的氮气瓶通过硅胶软管与恒温箱相连并延伸至恒温箱内与采样袋的一侧通过硅胶软管相连，氮气瓶和恒温箱之间设有气阀和氮气流量计，采样袋的另一侧通过硅胶软管与同一侧的恒温箱相连并延伸至恒温箱外与三通管通过硅胶软管相连，恒温箱与三通管的其中一端之间设有气阀，三通管的另两端分别通过硅胶软管与真空泵和测试袋的一侧相连，三通管与真空泵之间设有气阀，三通管与测试袋之间设有气阀和氮气流量计，测试袋的另一侧与一体式便携TVOC测试仪通过硅胶软管相连，测试袋与一体式便携TVOC测试仪中间设有气阀。
进一步的，所述的采样袋、测试袋、恒温箱、电动压缩装置、甲醛测试传感器、一体式便携TVOC测试仪、氮气流量计、氮气瓶、气阀、三通管、真空泵都设有插接接口，各结构之间通过插接的方式相连。
进一步的，所述的恒温箱的插接接口位于恒温箱两侧箱体上，恒温箱通过插接接口内外相通。
本发明的另一个目的：提供一种轨道车辆车内材料与零部件释放的甲醛与总挥发性有机化合物简便检测方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
(1)预温准备：开启恒温箱1，温度设置为25℃，并将测试样品10放入恒温箱1中保温，待恒温箱1温度达到要求后，再进行下一步操作。
(2)清洗袋子：将采样袋3与测试袋5接入检测系统中，打开测试袋5与三通管6之间的气阀7，打开氮气瓶2与恒温箱1之间的气阀7，打开恒温箱1与三通管6之间的气阀7，并同时关闭三通管6与真空泵4之间的气阀7、关闭测试袋5与一体式便携TVOC测试仪12之间的气阀7，然后通过氮气瓶2进行充氮气，待充入测试袋5体积30～40％氮气(测试袋5充气体积可通过氮气流量计9读出)后，关闭氮气瓶2与恒温箱1之间的气阀7，打开三通管6与真空泵4之间的气阀7，启动真空泵4进行抽真空。完成抽真空操作后，关闭三通管6与真空泵4之间的气阀7，打开氮气瓶2与恒温箱1之间的气阀7，再进行充气操作，如此反复清洗采样袋3与测试袋5三次。
(3)放样充气：采样袋3有可以开的封口，将测试样品10放入采样袋3中，关闭测试袋5与三通管6之间的气阀7，打开氮气瓶2与恒温箱1之间的气阀7，打开恒温箱1与三通管6之间的气阀7，并同时关闭三通管6与真空泵4之间的气阀7、关闭测试袋5与一体式便携TVOC测试仪12之间的气阀7，然后通过氮气瓶2进行充氮气，然后关闭氮气瓶2与恒温箱1之间的气阀7，打开三通管6与真空泵4之间的气阀7，启动真空泵4进行抽真空，把测试样品10放入采样袋5只进行一次充气抽真空后，再充入采样袋体积50％的氮气，测试袋仍然保持真空状态，操作完成后关闭所有气阀7。
(4)恒温释放：测试样品10在采样袋3中恒温25℃保持16h。
(5)气体采集：恒温释放完成后，测试袋5有可以开的封口，将甲醛测试传感器11放入测试袋5中，开启三通管6与真空泵4之间的气阀7与测试袋5与三通管6之间的气阀7后，进行抽真空，抽真空结束后，关闭三通管6与真空泵4之间的气阀7，保持测试袋5与三通管6之间的气阀7开启，同时打开恒温箱1与三通管6之间的气阀7，通过启动电动压缩装置8缓慢的将采样袋3中的气体压入测试袋5，观察氮气流量计9，待进入测试袋5气体体积达到大于2.5L后，停止压入气体，并关闭测试袋5与三通管6之间的气阀7。
(6)测试：便携式甲醛测试仪包括甲醛测试传感器11(收集甲醛气体装置)与主机(检测气体的装置)，将甲醛测试传感器11保存在测试袋5中一定时间，待甲醛测试传感器11采集结束的前2min时，开启测试袋5与一体式便携TVOC测试仪12之间的气阀7，启动一体式便携TVOC测试仪12(TVOC测试仪在接入检测系统前已经较准)进行TVOC采样测试，采样测试时间为2min，TVOC测试结束，打开测试袋5并取出甲醛测试传感器11，将其放入便携式甲醛测试仪主机进行读取甲醛数据。
进一步的，所述的气体采集过程中，电动压缩装置将采样袋中的气体压入测试袋的气体体积为3L。
进一步的，所述的测试袋用于短暂存储材料与零部件释放的挥发性有机物与放置甲醛测试传感器，测试袋体积选取按可放入甲醛测试传感器最小测试袋体积为准，同时又能保证有足够的气体容量来满足TVOC测试的抽气量要求，测试袋体积选取为3.5L。
进一步的，所述的便携式甲醛测试仪选取以光电光度法原理的测试仪，此原理的测试仪可满足轨道车辆车内空气检测的精度范围，此种甲醛测试仪的甲醛测试传感器与主机为分离式。
进一步的，所述的一体式便携式TVOC测试仪选取以光电离化学法原理的测试仪，此原理的测试仪可满足轨道车辆车内空气检测的精度范围。
进一步的，所述的电动压缩装置满足恒定速度下压缩采样袋。
进一步的，所述的恒温箱尺寸不易过小，空间允许进入操作员来进行样品装袋，同时还可以放入电动压缩装置，恒温箱尺寸选取为10m3。
进一步的，本发明中建立的车内材料与零部件甲醛与TVOC检测系统可将其整体放入恒温室中，同时取消恒温箱。
本发明采用上述方案产生的积极效果如下：
(1)本发明与《轨道车辆内装零部件及材料释放挥发性有机化合物的袋式筛选法》的检测条件保持了一致，但却能对轨道车辆车内材料与零部件的甲醛与TVOC进行较为精确地快速检测。
(2)使用精度较高的便携式甲醛与TVOC测试仪采购成本较低，且测试操作简单，人员经过简单培训就可以上手操作。
(3)本发明的检测系统，可方便地在轨道车辆零部件供应商处搭建测试平台，便于供应商对每批次产品进行实时跟踪检测，且整个检测系统搭建成本也较低。
(4)本发明的检测方法不仅适用于轨道车辆领域，还可应用于汽车领域的材料与零部件的常温快速检测。
附图说明
图1为本发明检测系统结构示意图。
图中，1-恒温箱，2-氮气瓶，3-采样袋，4-真空泵，5-测试袋，6-三通管，7-气阀，8-电动压缩装置，9-氮气流量计，10-测试样品，11-甲醛测试传感器，12-一体式便携TVOC测试仪，13-硅胶软管。
具体实施方式
参照图1，本发明包括恒温箱1、氮气瓶2、采样袋3、真空泵4、测试袋5、三通管6、气阀7、电动压缩装置8、氮气流量计9、测试样品10、甲醛测试传感器11、一体式便携TVOC测试仪12，硅胶软管13；所述的恒温箱1的插接接口位于恒温箱1两侧箱体上，恒温箱1通过插接接口内外相通，所述采样袋3和电动压缩装置8位于恒温箱1内，电动压缩装置8位于采样袋5的正上方，所述的氮气瓶2通过硅胶软管13与恒温箱1相连并延伸至恒温箱1内与采样袋3的一侧通过硅胶软管13相连，氮气瓶2和恒温箱1之间设有气阀7和氮气流量计9，采样袋3的另一侧通过硅胶软管13与同一侧的恒温箱1相连并延伸至恒温箱1外与三通管6通过硅胶软管13相连，恒温箱1与三通管6的其中一端之间设有气阀7，三通管6的另两端分别通过硅胶软管13与真空泵4和测试袋5的一侧相连，三通管6与真空泵4之间设有气阀7，三通管6与测试袋5之间设有气阀7和氮气流量计9，测试袋5的另一侧与一体式便携TVOC测试仪12通过硅胶软管13相连，测试袋5与一体式便携TVOC测试仪12中间设有气阀7。
其中恒温箱1、氮气瓶2、采样袋3、真空泵4、测试袋5、三通管6、气阀7、电动压缩装置8、氮气流量计9、甲醛测试传感器11、一体式便携TVOC测试仪12，都设有插接接口，各结构之间通过插接的方式相连。
该检测装置在检测过程中包括如下步骤：
(1)预温准备：开启恒温箱1，温度设置为25℃，并将测试样件10放入恒温箱1中保温，待恒温箱1温度达到要求后，再进行下一步操作。
(2)清洗袋子：将采样袋3与测试袋5接入检测系统中，打开测试袋5与三通管6之间的气阀7，打开氮气瓶2与恒温箱1之间的气阀7，打开恒温箱1与三通管6之间的气阀7，并同时关闭三通管6与真空泵4之间的气阀7、关闭测试袋5与一体式便携TVOC测试仪12之间的气阀7，然后通过氮气瓶2进行充氮气，待充入测试袋5体积30～40％氮气(测试袋5充气体积可通过氮气流量计9读出)后，关闭氮气瓶2与恒温箱1之间的气阀7，打开三通管6与真空泵4之间的气阀7，启动真空泵4进行抽真空。完成抽真空操作后，关闭三通管6与真空泵4之间的气阀7，打开氮气瓶2与恒温箱1之间的气阀7，再进行充气操作，如此反复清洗采样袋3与测试袋5三次。
(3)放样充气：采样袋3有可以开的封口，将测试样品10放入采样袋3中，关闭测试袋5与三通管6之间的气阀7，打开氮气瓶2与恒温箱1之间的气阀7，打开恒温箱1与三通管6之间的气阀7，并同时关闭三通管6与真空泵4之间的气阀7、关闭测试袋5与一体式便携TVOC测试仪12之间的气阀7，然后通过氮气瓶2进行充氮气，然后关闭氮气瓶2与恒温箱1之间的气阀7，打开三通管6与真空泵4之间的气阀7，启动真空泵4进行抽真空，把测试样品10放入采样袋5只进行一次充气抽真空后，再充入采样袋体积50％的氮气，测试袋仍然保持真空状态，操作完成后关闭所有气阀7。
(4)恒温释放：测试样品10在采样袋3中恒温25℃保持16h。
(5)气体采集：恒温释放完成后，测试袋5有可以开的封口，将甲醛测试传感器11放入测试袋5中，开启三通管6与真空泵4之间的气阀7与测试袋5与三通管6之间的气阀7后，进行抽真空，抽真空结束后，关闭三通管6与真空泵4之间的气阀7，保持测试袋5与三通管6之间的气阀7开启，同时打开恒温箱1与三通管6之间的气阀7，通过启动电动压缩装置8缓慢的将采样袋3中的气体压入测试袋5，观察氮气流量计9，待进入测试袋5气体体积达到大于2.5L后，停止压入气体，并关闭测试袋5与三通管6之间的气阀7。
(6)测试：便携式甲醛测试仪包括甲醛测试传感器11(收集甲醛气体装置)与主机(检测气体的装置)，将甲醛测试传感器11保存在测试袋5中一定时间，待甲醛测试传感器11采集结束的前2min时，开启测试袋5与一体式便携TVOC测试仪12之间的气阀7，启动一体式便携TVOC测试仪12(TVOC测试仪在接入检测系统前已经较准)进行TVOC采样测试，采样测试时间为2min，TVOC测试结束，打开测试袋5并取出甲醛测试传感器11，将其放入便携式甲醛测试仪主机进行读取甲醛数据。
为了保证有足够量的气体与测试样品10进行反应，且该体积的气体也足够一体式便携TVOC测试仪12测试抽气用量，所述的气体采集过程中，电动压缩装置8将采样袋3中的气体压入测试袋5的气体体积要大于2.5L，而满足最好的状态即同时达到气体测试量够用又不产生过充现象的体积为3L。
所述的测试袋5用于短暂存储材料与零部件释放的挥发性有机物与放置甲醛测试传感器11，测试袋5体积选取按可放入甲醛测试传感器11最小测试袋5体积为准，同时又能保证有足够的气体容量来满足TVOC测试的抽气量要求，测试袋5体积选取为3.5L。
所述的便携式甲醛测试仪选取以光电光度法原理的测试仪，此原理的测试仪可满足轨道车辆车内空气检测的精度范围，此种甲醛测试仪的甲醛测试传感器11与主机为分离式。
所述的一体式便携式TVOC测试仪12选取以光电离化学法原理的测试仪，此原理的测试仪可满足轨道车辆车内空气检测的精度范围。
所述的电动压缩装置满足恒定速度下压缩采样袋。
所述的恒温箱1尺寸不易过小，空间允许进入操作员来进行测试样品10装袋，同时还可以放入电动压缩装置8，恒温箱1尺寸选取为10m3。
本发明中建立的车内材料与零部件甲醛与TVOC检测系统可将其整体放入恒温室中，同时取消恒温箱1。
恒温装置的选择：检测系统中的恒温装置可以是恒温箱1，也可以是恒温室。但优先选择恒温箱1，原因在于恒温箱温度调节更为精确恒定，购置恒温箱要比建设恒温室成本更低。
样品与测试袋的大小选择：参照《轨道车辆内装零部件及材料释放挥发性有机化合物的袋式筛选法》中的取样尺寸与袋子大小进行选取，同时可根据轨道车辆制造商的要求进行选择。

Claims (9)

1.一种轨道车辆车内材料与零部件释放的甲醛与总挥发性有机化合物的检测系统，其特征在于：包括采样袋、测试袋、恒温箱、电动压缩装置、甲醛测试传感器、一体式便携TVOC测试仪、氮气流量计、氮气瓶、气阀、三通管、真空泵、硅胶软管，所述采样袋和电动压缩装置位于恒温箱内，电动压缩装置位于采样袋的正上方，所述的氮气瓶通过硅胶软管与恒温箱相连并延伸至恒温箱内与采样袋的一侧通过硅胶软管相连，氮气瓶和恒温箱之间设有气阀和氮气流量计，采样袋的另一侧通过硅胶软管与同一侧的恒温箱相连并延伸至恒温箱外与三通管通过硅胶软管相连，恒温箱与三通管的其中一端之间设有气阀，三通管的另两端分别通过硅胶软管与真空泵和测试袋的一侧相连，三通管与真空泵之间设有气阀，三通管与测试袋之间设有气阀和氮气流量计，测试袋的另一侧与一体式便携TVOC测试仪通过硅胶软管相连，测试袋与一体式便携TVOC测试仪中间设有气阀。
2.根据权利要求1所述的一种轨道车辆车内材料与零部件释放的甲醛与总挥发性有机化合物的检测系统，其特征在于：所述的采样袋、测试袋、恒温箱、电动压缩装置、甲醛测试传感器、一体式便携TVOC测试仪、氮气流量计、氮气瓶、气阀、三通管、真空泵都设有插接接口，各结构之间通过插接的方式相连。
3.根据权利要求2所述的一种轨道车辆车内材料与零部件释放的甲醛与总挥发性有机化合物的检测系统，其特征在于：所述的恒温箱的插接接口位于恒温箱两侧箱体上，恒温箱通过插接接口内外相通。
4.一种轨道车辆车内材料与零部件释放的甲醛与总挥发性有机化合物简便检测方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)预温准备：开启恒温箱1，温度设置为25℃，并将测试样品10放入恒温箱1中保温，待恒温箱1温度达到要求后，再进行下一步操作。
(2)清洗袋子：将采样袋3与测试袋5接入测试系统中，打开测试袋5与三通管6之间的气阀7，打开氮气瓶2与恒温箱1之间的气阀7，打开恒温箱1与三通管6之间的气阀7，并同时关闭三通管6与真空泵4之间的气阀7、关闭测试袋5与一体式便携TVOC测试仪12之间的气阀7，然后通过氮气瓶2进行充氮气，待充入测试袋5体积30～40％氮气(测试袋5充气体积可通过氮气流量计9读出)后，关闭氮气瓶2与恒温箱1之间的气阀7，打开三通管6与真空泵4之间的气阀7，启动真空泵4进行抽真空。完成抽真空操作后，关闭三通管6与真空泵4之间的气阀7，打开氮气瓶2与恒温箱1之间的气阀7，再进行充气操作，如此反复清洗采样袋3与测试袋5三次。
(3)放样充气：采样袋3有可以开的封口，将测试样品10放入采样袋3中，关闭测试袋5与三通管6之间的气阀7，打开氮气瓶2与恒温箱1之间的气阀7，打开恒温箱1与三通管6之间的气阀7，并同时关闭三通管6与真空泵4之间的气阀7、关闭测试袋5与一体式便携TVOC测试仪12之间的气阀7，然后通过氮气瓶2进行充氮气，然后关闭氮气瓶2与恒温箱1之间的气阀7，打开三通管6与真空泵4之间的气阀7，启动真空泵4进行抽真空，把测试样品10放入采样袋5只进行一次充气抽真空后，再充入采样袋体积50％的氮气，测试袋仍然保持真空状态，操作完成后关闭所有气阀7。
(4)恒温释放：测试样品10在采样袋3中恒温25℃保持16h。
(5)气体采集：恒温释放完成后，测试袋5有可以开的封口，将甲醛测试传感器11放入测试袋5中，开启三通管6与真空泵4之间的气阀7与测试袋5与三通管6之间的气阀7后，进行抽真空，抽真空结束后，关闭三通管6与真空泵4之间的气阀7，保持测试袋5与三通管6之间的气阀7开启，同时打开恒温箱1与三通管6之间的气阀7，通过启动电动压缩装置8缓慢的将采样袋3中的气体压入测试袋5，观察氮气流量计9，待进入测试袋5气体体积达到大于2.5L后，停止压入气体，并关闭测试袋5与三通管6之间的气阀7。
(6)测试：便携式甲醛测试仪包括甲醛测试传感器11(收集甲醛气体装置)与主机(检测气体的装置)，将甲醛测试传感器11保存在测试袋5中一定时间，待甲醛测试传感器11采集结束的前2min时，开启测试袋5与一体式便携TVOC测试仪12之间的气阀7，启动一体式便携TVOC测试仪12(TVOC测试仪在接入测试系统前已经较准)进行TVOC采样测试，采样测试时间为2min，TVOC测试结束，打开测试袋5并取出甲醛测试传感器11，将其放入便携式甲醛测试仪主机进行读取甲醛数据。
5.根据权利要求4所述的一种轨道车辆车内材料与零部件释放的甲醛与总挥发性有机化合物简便检测方法，其特征在于：所述的气体采集过程中，电动压缩装置将采样袋中的气体压入测试袋的气体体积为3L。
6.根据权利要求4所述的一种轨道车辆车内材料与零部件释放的甲醛与总挥发性有机化合物简便检测方法，其特征在于：所述的测试袋体积选取按可放入甲醛测试传感器最小测试袋体积为准，同时又能保证有足够的气体容量来满足TVOC测试的抽气量要求，测试袋体积选取为3.5L。
7.根据权利要求4所述的一种轨道车辆车内材料与零部件释放的甲醛与总挥发性有机化合物简便检测方法，其特征在于：所述的便携式甲醛测试仪选取以光电光度法原理的测试仪，此原理的测试仪可满足轨道车辆车内空气检测的精度范围，此种甲醛测试仪的甲醛测试传感器与主机为分离式；所述的一体式便携式TVOC测试仪选取以光电离化学法原理的测试仪，此原理的测试仪可满足轨道车辆车内空气检测的精度范围，所述的电动压缩装置满足恒定速度下压缩采样袋。
8.根据权利要求4所述的一种轨道车辆车内材料与零部件释放的甲醛与总挥发性有机化合物简便检测方法，其特征在于：所述的恒温箱尺寸空间允许进入操作员来进行样品装袋，同时还可以放入电动压缩装置，恒温箱尺寸选取为10m3。
9.根据权利要求4所述的一种轨道车辆车内材料与零部件释放的甲醛与总挥发性有机化合物简便检测方法，其特征在于：本发明中建立的车内材料与零部件甲醛与TVOC测试系统可将其整体放入恒温室中，同时取消恒温箱。
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