CN114137155B - 多气体动态校准仪流路设计 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多气体动态校准仪流路设计，包括：标气瓶、标气输送管路、用于控制标气输送管路通断的第一开关阀组、用于控制标气输送管路流量的标气流量控制器、及用于使标准气体直接向外排出的排气控制组。标气输送管路的两端分别连接标气瓶和气体检测分析仪器。第一开关阀组和标气流量控制器分别连接于标气输送管路中，且标气流量控制器位于第一开关阀组的下游。排气控制组与第一开关阀组和标气流量控制器之间的标气输送管路连通。本发明的设计方式可大大缩短标准气体在标气流量控制器前端部件的吸附时间，使标气输送管路内的标准气体的浓度尽快达到输出要求，进而大大减少气体检测分析仪器的响应时间，提高气体检测分析仪器的运维效率。
Description
技术领域
本发明涉及多气体动态校准仪技术领域，特别地，涉及一种多气体动态校准仪流路设计。
背景技术
在气体检测分析仪器中，需要用到配气仪通过稀释标准气体来获取不同浓度的气体，用于对分析仪器进行运维(质控及校准)，以保证分析仪的准确度。所谓稀释，即是对高浓度标准气体，按一定比例和稀释气进行混合，以输出低浓度的目标气体，在空气监测领域，通常稀释比率会高达1/1000(国标中要求的稀释比率为1/100～1/1000)。
基于该稀释比例，当输出流量为5000ml时，标准气体的流量为5-50ml之间，鉴于此，当对易吸附的气体(如二氧化硫、一氧化氮、氨气等)进行稀释时，标准气体从钢瓶出来后，需要经过减压阀、管路及阀组等部件，从而到达流量控制器，而钢瓶与流量控制器之间的这些部件均会吸附标准气体，且流量越低，部件吸附饱和所需的时间就越长，从而使得仪器的响应时间大大延长，仪器的维护效率大大降低。
从现有的运行维护情况来看，通常的做法：
1、先不切换检测分析仪器的进样通道至校准通道，让配气仪的标气流量控制器满量程(通常为100ml)输出标气，待一定时间后，再将配气仪恢复到目标浓度的配置，再切换检测分析仪器的进样通道至校准通道；该操作输出流量依然较低，维护时间缩短不明显；
2、将配气仪中的输出流量提高，间接的提高标气流量控制器的输出流量，该操作标气输出流量提高不明显，且会加大稀释气体滤料等相关耗材及部件的更换频率
3、正常配气，不进行特殊操作；仪器响应时间长、维护效率低。
发明内容
本发明提供了一种多气体动态校准仪流路设计，以解决对易发生吸附的气体进行标准气体配气时，存在的仪器响应时间长、运维效率低的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种多气体动态校准仪流路设计，包括：用于供给高浓度标准气体的标气瓶、用于输送标准气体的标气输送管路、用于控制标气输送管路通断的第一开关阀组、用于控制标气输送管路流量的标气流量控制器、及用于使标准气体直接向外排出的排气控制组；标气输送管路的两端分别连接标气瓶和气体检测分析仪器；第一开关阀组和标气流量控制器分别连接于标气输送管路中，且标气流量控制器位于第一开关阀组的下游；排气控制组与第一开关阀组和标气流量控制器之间的标气输送管路连通。
进一步地，排气控制组包括三通接头、用于将标准气体向外排出的排气管、用于控制排气管通断的第二开关阀、用于控制排气管流量的流量控制单元；三通接头的其中两个接头分别连接于标气输送管路中，三通接头的第三个接头连接排气管；第二开关阀和流量控制单元分别连接于排气管中。
进一步地，排气控制组包括用于将标准气体向外排出的排气管、用于控制排气管通断的第二开关阀、用于控制排气管流量的流量控制单元；排气管的进气管连接标气输送管路；第二开关阀和流量控制单元分别连接于排气管中。
进一步地，流量控制单元为流量计或气阻或流量控制器；排气管的排气端向外延伸至室外大气中。
进一步地，第一开关阀组包括依次并联设置的多个第一开关阀，多个第一开关阀分别连接于标气输送管路中。
进一步地，标气输送管路包括对应多个第一开关阀设置的多条标气输送支管、标气输送干管、标气输出管；标气输送支管的两端分别连接对应的标气瓶和第一开关阀的入口；标气输送干管的进气端分别连接多个第一开关阀的出口，标气输送干管的出气端连接标气流量控制器，且排气控制组与标气输送干管连通；标气输出管的两端分别连接标气流量控制器和气体检测分析仪器的入口。
进一步地，多气体动态校准仪流路设计还包括稀释气输送回路，稀释气输送回路包括：用于供给稀释气的稀释气瓶、用于输送稀释气的稀释气输送管路、用于控制稀释气输送管路通断的第四开关阀、用于控制稀释气输送管路流量的稀释气流量控制器；稀释气输送管路的两端分别连接稀释气瓶和气体检测分析仪器；第四开关阀和稀释气流量控制器分别连接于稀释气输送管路中，且稀释气流量控制器位于第四开关阀的下游。
进一步地，稀释气输送管路包括稀释气第一输送管、稀释气第二输送管及稀释气输出管；稀释气第一输送管的两端分别连接稀释气瓶和第四开关阀的入口；稀释气第二输送管的两端分别连接第四开关阀的出口和稀释气流量控制器；稀释气输出管的两端分别连接稀释气流量控制器和气体检测分析仪器的入口。
进一步地，多气体动态校准仪流路设计还包括第三开关阀，第三开关阀连接于第一开关阀组和第四开关阀之间。
进一步地，第一开关阀组、第三开关阀、第四开关阀依次并排设置。
本发明具有以下有益效果：
实际操作时，通过控制标气瓶上减压阀的输出压力(一般不高于0.05MPa)，即可控制排气控制组的输出流量(输出流量可设置为通过标气流量控制器的标气流量的20～200倍)，且通过控制排气控制组的开启时间控制排气时间(通常为3分钟左右)，该设计方式的优点为通过排气控制组的引入，将标准气体的释放速度提高到仅通过标气输送管路输气时的20～200倍，从而大大缩短标准气体在标气流量控制器前端部件的吸附时间，使标气输送管路内的标准气体的浓度尽快达到输出要求，进而大大减少气体检测分析仪器的响应时间，提高气体检测分析仪器的运维效率；值得说明的是，通过验算，本发明的流路设计并没有增加标气的成本，验算方式如下：一瓶标气瓶内标气的体积一般为8L，填充压力不小于8Mpa，按标气瓶气流量输出速度为1.0L/min(标气输送管路+排气控制组的流量)，输出压力最高为0.05Mpa计算，该标气瓶的标气的使用时间约为1280分钟(8L*8MPa/(0.05Mpa*1.0L/min)，按最高排气时间3分钟进行计算，可进行420多次的排气操作，按一天一次的频率(通常为一周一次)，可进行远超一年的排气操作，而标气瓶的标气的有效期为一年，故而该流路设计并未增加标气使用成本；本发明的流路设计中，第一开关阀组、标气流量控制器及排气控制组可连接控制器实现自动化控制，自动化程度高、无需人工干预、且方案的可操作性强，省时省力。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的多气体动态校准仪流路设计结构示意图。
图例说明
10、标气输送管路；11、标气输送干管；12、标气输出管；20、第一开关阀组；21、第一开关阀；30、标气流量控制器；40、排气控制组；50、第三开关阀；60、稀释气输送管路；61、稀释气第二输送管；62、稀释气输出管；70、第四开关阀；80、稀释气流量控制器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。
参照图1，本发明的优选实施例提供了一种多气体动态校准仪流路设计，包括：用于供给高浓度标准气体的标气瓶、用于输送标准气体的标气输送管路10、用于控制标气输送管路10通断的第一开关阀组20、用于控制标气输送管路10流量的标气流量控制器30、及用于使标准气体直接向外排出的排气控制组40。标气输送管路10的两端分别连接标气瓶和气体检测分析仪器。第一开关阀组20和标气流量控制器30分别连接于标气输送管路10中，且标气流量控制器30位于第一开关阀组20的下游。排气控制组40与第一开关阀组20和标气流量控制器30之间的标气输送管路10连通。
本发明的多气体动态校准仪工作时，标气瓶和第一开关阀组20打开，标气瓶内盛装的高浓度标准气体进入标气输送管路10，标气输送管路10内的标准气体经过第一开关阀组20后继续向前运行中分成两路，一路标准气体在标气输送管路10的作用下经过标气流量控制器30后，到达气体检测分析仪器的入口前，另一路标准气体则进入排气控制组40，当排气控制组40开启后，该路标准气体则直接向外排出。
实际操作时，通过控制标气瓶上减压阀的输出压力(一般不高于0.05MPa)，即可控制排气控制组40的输出流量(输出流量可设置为通过标气流量控制器30的标气流量的20～200倍)，且通过控制排气控制组40的开启时间控制排气时间(通常为3分钟左右，另外，可根据气体的配气间隔，由程序自动控制排气时间，使排气时间动态变化)，该设计方式的优点为通过排气控制组40的引入，将标准气体的释放速度提高到仅通过标气输送管路10输气时的20～200倍，从而大大缩短标准气体在标气流量控制器30前端部件的吸附时间，使标气输送管路10内的标准气体的浓度尽快达到输出要求，进而大大减少气体检测分析仪器的响应时间，提高气体检测分析仪器的运维效率；值得说明的是，通过验算，本发明的流路设计并没有增加标气的成本，验算方式如下：一瓶标气瓶内标气的体积一般为8L，填充压力不小于8Mpa，按标气瓶气流量输出速度为1.0L/min(标气输送管路+排气控制组的流量)，输出压力最高为0.05Mpa计算，该标气瓶的标气的使用时间约为1280分钟(8L*8MPa/(0.05Mpa*1.0L/min)，按最高排气时间3分钟进行计算，按一天一次的频率(通常为一周一次)，可进行远超一年的排气操作(400次左右)，而标气瓶的标气的有效期为一年，故而该流路设计并未增加标气使用成本；本发明的流路设计中，第一开关阀组20、标气流量控制器30及排气控制组40可连接控制器实现自动化控制，自动化程度高、无需人工干预、且方案的可操作性强，省时省力。
可选地，排气控制组40的第一实施例，如图1所示，排气控制组40包括三通接头、用于将标准气体向外排出的排气管、用于控制排气管通断的第二开关阀、用于控制排气管流量的流量控制单元。三通接头的其中两个接头分别连接于标气输送管路10中，三通接头的第三个接头连接排气管。第二开关阀和流量控制单元分别连接于排气管中。本可选方案中，第二开关阀为电磁阀；排气控制组40结构简单，与标气输送管路10的连接简单，可操作性强，工作时可大大缩短标准气体在标气流量控制器30前端部件的吸附时间，使标气输送管路10内的标准气体的浓度尽快达到输出要求，进而大大减少气体检测分析仪器的响应时间，提高气体检测分析仪器的运维效率。
可选地，排气控制组40的第二实施例，图未示，排气控制组40包括用于将标准气体向外排出的排气管、用于控制排气管通断的第二开关阀、用于控制排气管流量的流量控制单元。排气管的进气管连接标气输送管路10。第二开关阀和流量控制器分别连接于排气管中。本可选方案中，第二开关阀为电磁阀；排气控制组40的结构更简单，与标气输送管路10的连接简单，可操作性强，工作时可大大缩短标准气体在标气流量控制器30前端部件的吸附时间，使标气输送管路10内的标准气体的浓度尽快达到输出要求，进而大大减少气体检测分析仪器的响应时间，提高气体检测分析仪器的运维效率。
排气控制组40的第一和第二实施例中，流量控制单元为流量计、气阻或流量控制器。本可选方案的具体实施例中，流量计为浮子流量计；流量计和气阻取材简单，可有效控制排气管的流量大小。排气管的排气端向外延伸至室外大气中或对排气端排出的气体集中进行废气处理，有效防止有毒或危险气体室内排放对人员产生的伤害。
可选地，如图1所示，第一开关阀组20包括依次并联设置的多个第一开关阀21，多个第一开关阀21分别连接于标气输送管路10中；多个第一开关阀21并联设置，且分别连接于标气输送管路10中，不仅可使本发明的流路结构紧凑、设计合理，且满足气体检测分析仪器对不同种类标气的配气需求。
可选地，如图1所示，标气输送管路10包括对应多个第一开关阀21设置的多条标气输送支管、标气输送干管11、标气输出管12。标气输送支管的两端分别连接对应的标气瓶和第一开关阀21的入口。标气输送干管11的进气端分别连接多个第一开关阀21的出口，标气输送干管11的出气端连接标气流量控制器30，且排气控制组40与标气输送干管11连通。标气输出管12的两端分别连接标气流量控制器30和气体检测分析仪器的入口。标气输送管路10的该结构设置，不仅可使本发明的流路结构紧凑、设计合理，且满足气体检测分析仪器对不同种类标气的配气需求的同时，有效减少管路和标气流量控制器30的数量，降低使用成本。
可选地，如图1所示，本发明的多气体动态校准仪流路设计还包括稀释气输送回路，稀释气输送回路包括用于供给稀释气的稀释气瓶、用于向前输送稀释气的稀释气输送管路60、用于控制稀释气输送管路60通断的第四开关阀70、用于控制稀释气输送管路60流量的稀释气流量控制器80。稀释气输送管路60的两端分别连接稀释气瓶和气体检测分析仪器。第四开关阀70和稀释气流量控制器80分别连接于稀释气输送管路60中，且稀释气流量控制器80位于第四开关阀70的下游。本可选方案中，稀释气输送回路结构简单、紧凑，可有效满足标气的稀释需求，实现不同浓度的目标气体的配置。
本可选方案中，如图1所示，稀释气输送管路60包括稀释气第一输送管、稀释气第二输送管61及稀释气输出管62。稀释气第一输送管的两端分别连接稀释气瓶和第四开关阀70的入口。稀释气第二输送管61的两端分别连接第四开关阀70的出口和稀释气流量控制器80。稀释气输出管62的两端分别连接稀释气流量控制器80和气体检测分析仪器的入口。
可选地，如图1所示，本发明的多气体动态校准仪流路设计还包括第三开关阀50，第三开关阀50连接于第一开关阀组20和第四开关阀70之间。工作时，当标气瓶打开后，同步开启第三开关阀50(开启2～5秒)，且关闭第四开关阀70时，由标气瓶进入标气输送管路10中的标准气体将部分通过第三开关阀50后进入稀释气输送管路60，而其余部分标准气体则依然分别通过标气流量控制器30和排气控制组40，由于标准气体部分通过第三开关阀50进入稀释气输送管路60，从而可大大缩短标准气体在标气流量控制器30前端部件的吸附时间，使标气输送管路10内的标准气体的浓度尽快达到输出要求的同时，还通过高浓度标气对稀释气输送回路及标气流量控制器30后的标气输送管路10等部件进行冲洗，使稀释气输送回路及标气流量控制器30后的标气输送管路10尽快吸附饱和，从而进一步降低气体检测分析仪器前端气体浓度达到输出要求的时间，进一步减少气体检测分析仪器的响应时间，同时提高气体检测分析仪器的运维效率。另外，在未接入标准气体，仅接入稀释气体时，一部分稀释气体通过稀释气流量控制器80进入后续的回路，剩余部分稀释气体则通过标气流量控制器30进入后续的回路，从而实现可以定期对标气输送管路10和稀释气输送管路60进行清洗，以使得配气仪得到有效的清洁维护。
本可选方案中，如图1所示，第一开关阀组20、第三开关阀50、第四开关阀70依次并排设置，从而不仅使本发明的流路结构紧凑、设计合理，且与稀释气输送回路连接简单，可操作性强。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种多气体动态校准仪流路设计，其特征在于，包括：
用于供给高浓度标准气体的标气瓶、用于输送标准气体的标气输送管路(10)、用于控制所述标气输送管路(10)通断的第一开关阀组(20)、用于控制所述标气输送管路(10)流量的标气流量控制器(30)、及用于使标准气体直接向外排出的排气控制组(40)；
所述标气输送管路(10)的两端分别连接所述标气瓶和气体检测分析仪器；
所述第一开关阀组(20)和所述标气流量控制器(30)分别连接于所述标气输送管路(10)中，且所述标气流量控制器(30)位于所述第一开关阀组(20)的下游；
所述排气控制组(40)与所述第一开关阀组(20)和所述标气流量控制器(30)之间的所述标气输送管路(10)连通；
多气体动态校准仪流路设计还包括稀释气输送回路，稀释气输送回路包括用于供给稀释气的稀释气瓶、用于向前输送稀释气的稀释气输送管路(60)、用于控制稀释气输送管路(60)通断的第四开关阀(70)、用于控制稀释气输送管路(60)流量的稀释气流量控制器(80)
多气体动态校准仪流路设计还包括第三开关阀(50)，第三开关阀(50)连接于第一开关阀组(20)和第四开关阀(70)之间；
第一开关阀组(20)、第三开关阀(50)、第四开关阀(70)依次并排设置。
2.根据权利要求1所述的多气体动态校准仪流路设计，其特征在于，
所述排气控制组(40)包括三通接头、用于将标准气体向外排出的排气管、用于控制所述排气管通断的第二开关阀、用于控制所述排气管流量的流量控制单元；
所述三通接头的其中两个接头分别连接于所述标气输送管路(10)中，所述三通接头的第三个接头连接所述排气管；
所述第二开关阀和所述流量控制单元分别连接于所述排气管中。
3.根据权利要求1所述的多气体动态校准仪流路设计，其特征在于，
所述排气控制组(40)包括用于将标准气体向外排出的排气管、用于控制所述排气管通断的第二开关阀、用于控制所述排气管流量的流量控制单元；
所述排气管的进气管连接所述标气输送管路(10)；
所述第二开关阀和所述流量控制单元分别连接于所述排气管中。
4.根据权利要求2或3中任一项所述的多气体动态校准仪流路设计，其特征在于，
所述流量控制单元为流量计或气阻或流量控制器；
所述排气管的排气端向外延伸至室外大气中。
5.根据权利要求1所述的多气体动态校准仪流路设计，其特征在于，
所述第一开关阀组(20)包括依次并联设置的多个第一开关阀(21)，多个所述第一开关阀(21)分别连接于所述标气输送管路(10)中。
6.根据权利要求5所述的多气体动态校准仪流路设计，其特征在于，
所述标气输送管路(10)包括对应多个所述第一开关阀(21)设置的多条标气输送支管、标气输送干管(11)、标气输出管(12)；
所述标气输送支管的两端分别连接对应的所述标气瓶和所述第一开关阀(21)的入口；
所述标气输送干管(11)的进气端分别连接多个所述第一开关阀(21)的出口，所述标气输送干管(11)的出气端连接所述标气流量控制器(30)，且所述排气控制组(40)与所述标气输送干管(11)连通；
所述标气输出管(12)的两端分别连接所述标气流量控制器(30)和所述气体检测分析仪器的入口。
7.根据权利要求1所述的多气体动态校准仪流路设计，其特征在于，
所述稀释气输送管路(60)的两端分别连接所述稀释气瓶和所述气体检测分析仪器；
所述第四开关阀(70)和所述稀释气流量控制器(80)分别连接于所述稀释气输送管路(60)中，且所述稀释气流量控制器(80)位于所述第四开关阀(70)的下游。
8.根据权利要求7所述的多气体动态校准仪流路设计，其特征在于，
所述稀释气输送管路(60)包括稀释气第一输送管、稀释气第二输送管(61)及稀释气输出管(62)；
所述稀释气第一输送管的两端分别连接所述稀释气瓶和所述第四开关阀(70)的入口；
所述稀释气第二输送管(61)的两端分别连接所述第四开关阀(70)的出口和所述稀释气流量控制器(80)；
所述稀释气输出管(62)的两端分别连接所述稀释气流量控制器(80)和所述气体检测分析仪器的入口。
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