CN112504927A - 一种气体粉尘在线检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种气体粉尘在线检测系统，包括：稀释法总控装置内设变频风机、管路组件以及电气控制组件；电气控制组件通过变频风机控制管路组件的稀释气出口和射流气出口的流量；取样单元内设有检测气路组件、射流风管、稀释气路和文丘里射流器；稀释气路经由稀释气调节阀连接稀释气入口和取样管接口；检测气路组件连接取样管接口与文丘里射流器；射流风管连接射流气入口与文丘里射流器；文丘里射流器的出气口通过排气管连接排气口；取样探杆连接于取样管接口；本发明通过将变频风机、电气控制组件以及管路组件集成于稀释法总控装置内，将各气路集成于取样单元，将伴热管线和采样探杆集成为取样探杆，使得各部件模块化，便于运输安装和维护。

Description

一种气体粉尘在线检测系统

技术领域

本发明涉及一种粉尘检测的技术领域，特别是涉及一种气体粉尘在线检测系统的技术领域。

背景技术

在火力发电厂、水泥制造工艺、垃圾焚烧发电、石油、化工和高铁等行业内，废弃的烟气通过排放管道向空中排放；排放管道也称之为烟道。为了环保的目的，通常需要对排放的烟气进行降害处理，比如对烟气进行降尘处理，使烟气含尘量达标后才能排放；因而，对排放管道内的烟气进行检测就成了必不可少的工作。

为了对排放管道的烟气进行检测，人们在排放管道内设置了样气管，以负压的方式，连续不断地抽取获得烟气。但是由于该取样检测需要采用稀释气风管、传感器以及射流风管等，使得整个气路系统复杂，从而不利于安装和拆卸。

此外，为了对排放管道的烟气进行检测，人们在排放管道内设置了样气管，以负压的方式，连续不断地抽取获得烟气。现有的取样检测会将稀释气风管、传感器以及电气部件等一体化设置，但容易造成电气部件因为烟雾或高温造成损害，从而导致测量结果失真。并且将取样探杆与取样检测装置一体化设置，不利于对取样探杆的及时更换。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种气体粉尘在线检测系统，用于解决现有技术中总控装置、取样单元以及取样探杆不利于拆装的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种气体粉尘在线检测系统，包括：

稀释法总控装置，所述稀释法总控装置的机柜内设变频风机、管路组件以及电气控制组件；所述电气控制组件通过所述变频风机控制所述管路组件的稀释气出口和射流气出口的流量；

取样单元，所述取样单元设有稀释气入口、排气口和射流气入口；所述稀释气入口与所述稀释气出口相连，所述射流气入口与所述射流气出口相连；所述取样单元内设有检测气路组件、射流风管、稀释气路和文丘里射流器；所述稀释气路的一端连接稀释气入口，所述稀释气路的另一端经由稀释气调节阀连接至所述取样管接口；所述检测气路组件的一端与所述取样管接口相连，所述检测气路组件的另一端与所述文丘里射流器相连；所述射流风管的一端与所述射流气入口相连，所述射流风管的另一端与所述文丘里射流器相连；所述文丘里射流器的出气口通过排气管连接所述排气口；

取样探杆，所述取样探杆的后端连接于所述取样管接口；

采样过程中，稀释气由所述变频风机流出经所述稀释气路流至所述取样探杆的汇合部，烟气经所述取样探杆的采样嘴流至所述汇合部，烟气与稀释气混合形成样气；所述样气从所述取样管接口进入所述检测气路组件中的测量腔，所述测量腔中的粉尘传感器对样气进行检测，检测后的样气进入所述文丘里射流器中与从射流气入口进入的射流气混合，经由所述排气路从所述排气口排出。

优选地，所述取样探杆包括伴热管线和采样探杆；所述采样探杆的后端通过探杆连接所述伴热管线，所述伴热管线的后端连接所述取样管接口；所述采样探杆包括内管、外管、所述汇合部和采样嘴；所述外管内设置有用于流通样气的所述内管，所述外管和所述内管的前端连接至所述汇合部，所述汇合部的前端设置有吸取烟气的所述采样嘴；所述内管内设置第一温度传感器，所述内管外螺旋地缠绕有加热丝。

优选地，所述粉尘传感器上设有吹扫口，所述吹扫口通过吹风管与所述射流风管相连通。

优选地，所述取样单元还包括加热组件，所述加热组件包括包裹于所述测量腔的外壳的导热块和加热所述导热块用的加热棒。

优选地，所述检测气路组件包括第一测量气路和第二测量气路，所述第一测量气路连通所述取样管接口与所述测量腔，所述第二测量气路连通所述测量腔与所述文丘里射流器，所述第一测量气路设置有第二温度传感器。

优选地，所述第一测量气路上设置有样气压差采集组件，所述稀释气路上设置有稀释气压差采集组件。

优选地，所述取样单元还包括：反吹管路，所述反吹管路的一端与所述射流风管流通，所述反吹管路的另一端与控制阀相连，所述控制阀与所述取样管接口相通。

优选地，所述管路组件包括出气管、稀释气管、射流气管和泄压管；所述出气管的进气端连接所述变频风机；所述出气管的出口端分别连接所述稀释气管、所述射流气管和所述泄压管；所述射流气管上设射流气调节阀，所述泄压管上设泄压阀；所述射流气管的末端设所述射流气出口，所述稀释气管的末端设所述稀释气出口。

优选地，所述变频风机的进气口连接过滤筒。

优选地，所述机柜的可闭合门体上设有触控式工控显示屏，所述触控式工控显示屏通讯连接于所述电气控制组件的控制器；所述控制器通讯连接于所述射流气调节阀和所述变频风机。

如上所述，本发明的一种气体粉尘在线检测系统，具有以下有益效果：

本发明通过将变频风机、电气控制组件以及管路组件集成于稀释法总控装置内，将各气路以及检测气路组件集成于取样单元，将伴热管线和采样探杆集成为取样探杆，使得各部件模块化，便于运输安装和维护。

附图说明

图1显示为本发明的一种气体粉尘在线检测系统的取样单元的示意图；

图2显示为本发明的一种气体粉尘在线检测系统的粉尘传感器的示意图；

图3显示为本发明的一种气体粉尘在线检测系统的取样单元的测量腔、导热块和加热棒的示意图；

图4显示为本发明的一种气体粉尘在线检测系统的取样单元的吹扫过程的示意图；

图5显示为本发明的一种气体粉尘在线检测系统的取样单元的反吹过程的示意图；

图6显示为本发明的一种气体粉尘在线检测系统的取样单元的若干模块以及样气压差采集模块的示意图；

图7显示为本发明的一种气体粉尘在线检测系统的取样单元的稀释气压差采集模块的示意图；

图8显示为本发明的一种气体粉尘在线检测系统的稀释法总控装置示意图；

图9显示为本发明的一种气体粉尘在线检测系统的稀释法总控装置的机柜前侧的示意图；

图10显示为本发明的一种气体粉尘在线检测系统的取样探杆的示意图；

图11显示为本发明的一种气体粉尘在线检测系统的示意图。

元件标号说明

1 稀释法总控装置

11 机柜

111 门体

112 触控式工控显示屏

12 变频风机

131 出气管

132 稀释气管

133 射流气管

1331 射流气调节阀

134 泄压管

1341 泄压阀

14 电气控制组件

15 稀释气出口

16 射流气出口

17 过滤筒

2 取样单元

20 取样管接口

201 散热孔

202 散热风扇

21 稀释气入口

22 排气口

221 排气管

23 射流气入口

231 第二温度传感器

24 检测气路组件

241 测量腔

2411 导热块

2412 加热棒

242 粉尘传感器

2421 测量探杆

2422 管道部

24221 吹扫进口

2423 光学传感器控制部

243 第一测量气路

244 第二测量气路

25 射流风管

251 三通接头

26 稀释气路

261 稀释气调节阀

27 文丘里射流器

28 吹扫风管

29 反吹管路

3 取样探杆

31 伴热管线

32 采样探杆

321 内管

3211 第一温度传感器

3212 加热丝

322 外管

323 汇合部

324 采样嘴

4 控制阀

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图11须知，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1至图11所示，本发明提供一种气体粉尘在线检测系统，其中，包括：

稀释法总控装置1，稀释法总控装置1的机柜11内设变频风机12、管路组件以及电气控制组件14；电气控制组件14通过变频风机12以及射流气调节阀1331控制管路组件的稀释气出口15和射流气出口16的流量。

取样单元2，取样单元2的前侧设有取样管接口20，取样单元2底部设有稀释气入口21、排气口22和射流气入口23；稀释气入口21与稀释气出口15相连，射流气入口23与射流气出口16相连；取样单元2内设有检测气路组件24、射流风管25、稀释气路26和文丘里射流器27；稀释气路26的一端连接稀释气入口21，稀释气路26的另一端经由稀释气调节阀261 连接至取样管接口20。

检测气路组件24的一端与取样管接口20相连，检测气路组件24的另一端与文丘里射流器27相连；射流风管25的一端与射流气入口23相连，射流风管25的另一端与文丘里射流器27相连；文丘里射流器27的出气口通过排气管221连接排气口22。

取样探杆3，取样探杆3的后端连接于取样管接口20；

采样过程：

如图1、8、10和11所示，稀释气由变频风机12流出经稀释气路26流至取样探杆3的汇合部323，烟气经取样探杆3的采样嘴324流至汇合部323，稀释气和烟气经混合形成样气；样气从取样管接口20进入检测气路组件24中的测量腔241，测量腔241中的粉尘传感器242对样气进行检测，检测后的样气进入文丘里射流器27中与从射流气入口23进入的射流气(同样由变频风机12提供，并且经过射流气调节阀1331调节)混合，经由排气管221从排气口22排出。本实施例将变频风机12、电气控制组件14以及管路组件集成于稀释法总控装置1的机柜11内，将各气路以及检测气路组件24集成于取样单元2，将伴热管线31和采样探杆32集成为取样探杆3，使得各部件模块化，便于运输安装和维护。

本实施例中，取样探杆3包括伴热管线31和采样探杆32；采样探杆32的后端通过探杆连接伴热管线31，伴热管线31的后端连接取样管接口20。具体的，本实例的采样探杆32包括内管321、外管322、汇合部323和采样嘴324；外管322内设置有用于流通样气的内管321，外管322和内管321的前端连接至汇合部323，汇合部323的前端设置有吸取烟气的采样嘴324；内管321内设置第一温度传感器3211，内管321外螺旋地缠绕有加热丝3212。如此，通过加热丝3212可以实时的对样气进行加热，并且第一温度传感器3211可以监控样气的实际温度，避免样气的过热以及过冷，尽量贴近烟气的温度，避免了样气因稀释气导致的温度下降。

如图4所示，本实施例中的取样单元2中的的检测气路组件24包括第一测量气路243和第二测量气路244，第一测量气路243连通取样管接口20与测量腔241，第二测量气路244 连通测量腔241与文丘里射流器27。由第一测量气路243将取样探杆3中的样气流动至测量腔241内，在该测量腔241处设置有粉尘检测器242，用于检测测量腔241内的样气；随后完成测量的样气由测量腔241经第二测量气路244流动至文丘里射流器27，由文丘里射流器27通过射流气将该样气排出。

由于粉尘传感器242伸入测量腔241内，当样气进入测量腔241时，粉尘传感器242可检测样气中的粉尘情况；粉尘传感器242可以是一种光学传感器，该光学传感器可通过散射光前向散射光强，从而推算出粉尘的浓度；优选的，可采用额定电压24VDC，额定功率20w的光学传感器。

如图2所示，该光学传感器的结构包括测量探杆2421、管道部2422以及光学传感器控制部2423；测量探杆2421通过一线路连接管连接至管道部2422的一端，管道部2422的另一端连接至光学传感器控制部2423。测量探杆2421通信连接光学传感器控制部2423，使得测量探杆2421测得的散射光强度经过管道部2422传输至光学传感器控制部2423，经由光学传感器控制部2423计算出所测的测量腔241的粉尘浓度。同时，光学传感器控制部2423会回传控制信号等至测量探杆2421。为提高采样测量的精准性，如图2和4结合所示，本实施例能够实现对粉尘传感器242以及测量腔241的清扫，避免长期工作情况下所导致的粉尘传感器242或测量腔241的粉尘积累。具体为，在上述管道部2422的一侧设置有吹扫进口24221，从而吹扫气可经过由射流风管25进入该吹扫进口24221，再经由管道部2422喷射出，对测量探杆2421朝向光学传感器控制部2423一侧的传感器镜片进行吹扫。为便于提供吹扫气源，本实施例中还设置有吹扫风管28，吹扫风管28的一端连接至射流风管25的三通接头251，吹扫风管28的另一端连接至吹扫进口24221。

粉尘传感器242和测量腔241的吹扫过程具体可为：如图4所示，射流气(此处为图4中E箭头)经过射流风管25、三通接头251进入至吹扫风管28，并且经由吹扫风管28进入吹扫进口24221，再进入管道部2422对测量探杆2421的传感器镜片吹扫；由于管道部2422 位于测量腔241内，射流气同时实现对测量腔241的吹扫；之后射流气由第二测量气路244 回送至文丘里射流器27，由排气管221至排气口22排出。

本实施例的取样单元2还设有反吹管路29，通过反吹可以实现测量对取样管接口20以及稀释气路26的清扫；反吹管路29的一端与射流风管25流通，反吹管路29的另一端与控制阀4相连，控制阀4与取样管接口20相通。

各气路的反吹过程具体可为：如图5和图11所示，稀释气(图5中D箭头所示)经稀释气路26以及稀释器调节阀261，进入至取样管接口20；与此同时，射流气(图5中C箭头所示)通过射流风管25、三通接头251进入至反吹管路29，再由反吹管路29通过控制阀 4进入至取样管接口20；使得稀释气和射流气在取样管接口20处混合由取样探杆3处排出。

此外，为了驱动控制阀4进行气路切换，设置控制阀复位模块以及复位电池A4(图6)；具体的，当本实施例处于测量时遇非正常断电，为保护第二测量气路244和粉尘传感器242 不被烟气污染，由复位电池驱动控制阀复位模块控制控制阀自动切换至反吹位置，即关闭第二测量气路244。

为及时发现光学传感器控制部2423以及测量探杆2421的正常与否，该光学传感器控制部2423的外壳还设置的指示灯，用于显示是否处于工作状态；并且该外壳是设置有连接其他诸如显示器的电子显示或控制设置的接口，方便工作人员对于该光学传感器控制的数据连接。

由于测量腔241的温度由于不同于烟气实际所在的高温环境，因此为了接近于实际工作环境下烟气的温度；如图2和图3所示，本实施例中测量腔241的外壳上设置有加热组件；具体的，该加热组件包括导热块2411以及两加热棒2412；测量腔241的外壳安装导热块2411，通过控制加热棒2412加热从而使得测量腔241温度上升至目标温度；并且当达到一定设定值后，关闭加热棒2412加热；该加热方式，避免了测量腔241内样气冷凝现象，降低了因为冷凝和温度下降造成的测量发生误差的情况。测量腔241的加热棒电源线接线端子可设置于模块A5处(如图6所示)。

为检测到实时的测量腔241的温度，需要设置第二温度传感器231对样气进行检测；因此，在一种可选实施方式，如图1在第一测量气路243中设置有第二温度传感器231；具体的，该第二温度传感器231通信连接于样气温度采集模块A1。样气温度采集模块A1可把采集温度信号转换成4-20毫安的电流信号，输出至控制器以方便显示样气温度，与上述测量腔 241的加热组件相关联，以实现对测量腔241的温度控制。

此外，如图6所示，取样管接口20所接的取样探头加热器的接线端子A2可设置于壳体 1内。

为检测样气的流量值便于控制，现在通过测量样气压力差的方式进行测量；具体的，如图6所示，在第一测量气路243的两处设置压力测量点；具体的，样气压差采集组件的第一气路连接至图6中压力测量点p1，样气压差采集组件的第二气路连接至图6中压力测量点p2；此外，样气差采集组件还包括有样气压差采集模块，通过样气压差采集模块测量第一气路和第二气路中的样气压差值，并将其转换成4-20毫安电流信号，输出至控制器中方便显示样气流量。样气压差采集组件结构不限于此，只需能检测样气压差值以便控制样气流量即可。

为检测稀释气的流量数值，从而使得经过稀释气调节阀261后得到理想的稀释气气压；具体的，如图6和7所示，在稀释气路26的两处设置压力测量点；具体的，稀释气压差采集组件的第一气路连接至图7中压力测量点p3，稀释气压差采集组件的第二气路连接至图7中压力测量点p4；具体的，稀释气压差采集组件还包括有稀释气压差采集模块，通过稀释气压差采集模块测量计算两个压力测量点的稀释气压差值，并将其转换成4-20毫安电流信号，输出至控制器以方便显示稀释气流量。上述的样气压差采集模块和稀释气压差采集模块均可设置于A3处。稀释气压差采集组件结构不限于此，只需能检测稀释气压差值以便控制稀释气流量即可。

如图1，为了帮助取样单元2的散热，取样单元2的壳体的一侧可设置散热孔201，该壳体的前侧设置有散热风扇202。使得因加热棒2412产生的能量，能够通过散热风扇202较快的进行散热，并且通过散热孔201散热出壳体内。

为阐明稀释阀总控装置1的内部气路结构，如图8所示，稀释阀总控装置1的管路组件包括出气管131、稀释气管132、射流气管133和泄压管134；出气管131的进气端连接变频风机12；出气管131的出口端分别连接稀释气管132、射流气管133和泄压管134；射流气管133上设射流气调节阀1331，泄压管134上设泄压阀1341；射流气管133的末端设射流气出口，稀释气管132的末端设稀释气出口。此时，变频风机12的进气口连接过滤筒17，对变频风机12的进气实现过滤，避免其影响后续的气体粉尘检测；随后进入变频风机12后才分流至稀释气管132、射流气管133，当变频风机12压力过大时候进入泄压管134通过泄压管134进行泄压。

由稀释阀总控装置1可见，如图8和图9所示，机柜11上可设置开闭的门体111，该门体111上设置有触控式工控显示屏112；通过该触控式工控显示屏112通讯连接于电气控制组件14的控制器；控制器通讯连接于射流气调节阀1331和变频风机12，实现通过电气控制组件14的控制器实现对射流气调节阀1331以及变频风机12的控制，从而使得通过调整变频风机12的频率实现调整稀释气管132的流量，并且通过射流气调节阀1331调整改变射流气的流量。

此外，控制器可通讯连接上述的样气温度采集模块A1、取样探头加热器的接线端子A2、样气压差采集模块和稀释气压差采集模块A3、控制阀复位模块以及复位电池A4以及加热棒电源线接线端子A5、稀释气调节阀261和射流调节阀1331；通过控制器实现对样气温度检测，伴热管线31的加热、以及样气和稀释气压差检测以及控制阀4的调整。

综上所述，本发明通过将变频风机12、电气控制组件14以及管路组件集成于稀释法总控装置1内，将各气路以及检测气路组件24集成于取样单元2，将伴热管线31和采样探杆 32集成为取样探杆3，使得各部件模块化，便于运输安装和维护。

所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种气体粉尘在线检测系统，其特征在于，包括：

稀释法总控装置，所述稀释法总控装置的机柜内设变频风机、管路组件以及电气控制组件；所述电气控制组件通过所述变频风机控制所述管路组件的稀释气出口和射流气出口的流量；

取样单元，所述取样单元设有稀释气入口、排气口和射流气入口；所述稀释气入口与所述稀释气出口相连，所述射流气入口与所述射流气出口相连；所述取样单元内设有检测气路组件、射流风管、稀释气路和文丘里射流器；所述稀释气路的一端连接稀释气入口，所述稀释气路的另一端经由稀释气调节阀连接至所述取样管接口；所述检测气路组件的一端与所述取样管接口相连，所述检测气路组件的另一端与所述文丘里射流器相连；所述射流风管的一端与所述射流气入口相连，所述射流风管的另一端与所述文丘里射流器相连；所述文丘里射流器的出气口通过排气管连接所述排气口；

取样探杆，所述取样探杆的后端连接于所述取样管接口；

采样过程中，稀释气由所述变频风机流出经所述稀释气路流至所述取样探杆的汇合部，烟气经所述取样探杆的采样嘴流至所述汇合部，烟气与稀释气混合形成样气；所述样气从所述取样管接口进入所述检测气路组件中的测量腔，所述测量腔中的粉尘传感器对样气进行检测，检测后的样气进入所述文丘里射流器中与从射流气入口进入的射流气混合，经由所述排气路从所述排气口排出。

2.根据权利要求1所述的一种气体粉尘在线检测系统，其特征在于：所述取样探杆包括伴热管线和采样探杆；所述采样探杆的后端通过探杆连接所述伴热管线，所述伴热管线的后端连接所述取样管接口；

所述采样探杆包括内管、外管、所述汇合部和采样嘴；所述外管内设置有用于流通样气的所述内管，所述外管和所述内管的前端连接至所述汇合部，所述汇合部的前端设置有吸取烟气的所述采样嘴；所述内管内设置第一温度传感器，所述内管外螺旋地缠绕有加热丝。

3.根据权利要求1所述的一种气体粉尘在线检测系统，其特征在于：所述粉尘传感器上设有吹扫口，所述吹扫口通过吹风管与所述射流风管相连通。

4.根据权利要求1所述的一种气体粉尘在线检测系统，其特征在于：所述取样单元还包括加热组件，所述加热组件包括包裹于所述测量腔的外壳的导热块和加热所述导热块用的加热棒。

5.根据权利要求1所述的一种气体粉尘在线检测系统，其特征在于：所述检测气路组件包括第一测量气路和第二测量气路，所述第一测量气路连通所述取样管接口与所述测量腔，所述第二测量气路连通所述测量腔与所述文丘里射流器，所述第一测量气路设置有第二温度传感器。

6.根据权利要求5所述的一种气体粉尘在线检测系统，其特征在于：所述第一测量气路上设置有样气压差采集组件，所述稀释气路上设置有稀释气压差采集组件。

7.根据权利要求1所述的一种气体粉尘在线检测系统，其特征在于，所述取样单元还包括：反吹管路，所述反吹管路的一端与所述射流风管流通，所述反吹管路的另一端与控制阀相连，所述控制阀与所述取样管接口相通。

8.根据权利要求1所述的一种气体粉尘在线检测系统，其特征在于，所述管路组件包括出气管、稀释气管、射流气管和泄压管；所述出气管的进气端连接所述变频风机；所述出气管的出口端分别连接所述稀释气管、所述射流气管和所述泄压管；所述射流气管上设射流气调节阀，所述泄压管上设泄压阀；所述射流气管的末端设所述射流气出口，所述稀释气管的末端设所述稀释气出口。

9.根据权利要求1所述的一种气体粉尘在线检测系统，其特征在于，所述变频风机的进气口连接过滤筒。

10.根据权利要求8所述的一种气体粉尘在线检测系统，其特征在于，所述机柜的可闭合门体上设有触控式工控显示屏，所述触控式工控显示屏通讯连接于所述电气控制组件的控制器；所述控制器通讯连接于所述射流气调节阀和所述变频风机。

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