CN114216749A - 一种烟气采样气体分流阀的应用系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种烟气采样气体分流阀，其包括内部开设有连通腔的阀体，还包括第一气管、第二气管、阀杆和第三气管；第一气管，将气体沿阀体轴向导入连通腔；第二气管，将气体沿阀体径向导入连通腔；阀杆，沿阀体轴向设置，用于同时反向调节通过第一气管和第二气管的气流速；第三气管，将连通腔内部的气体导出。该烟气采样气体分流阀，通过阀体上的阀杆对第一气管和第二气管流入阀体的气流阻力进行同步反向调节，避免第二气管的气流阻力小于第一气管的气流阻力而导致气流全部从第二气管流入阀体的情况发生，进而达到分流份目的。
Description
技术领域
本发明涉及烟尘取样技术领域，尤其涉及一种烟气采样气体分流阀的应系统及其控制方法。
背景技术
各类燃煤、燃油、燃气锅炉、工业窑炉以及其它固定污染源在排放前均需要对废气中硫酸雾、氯化氢、氟化氢等因子进行测定，测定固定污染源中废气一般采用吸收液吸收方法，现有废气采样系统对废气取样一般通过将采样管安装于烟道内，采样管末端连接主路管道和旁路管道，最后通过烟尘采样器和烟气采样器分别对主路管道和旁路管道上的废气进行采集，如图1所示，由于主路管道上吸收瓶对烟气的阻力较大，旁路管道对废气阻力较小，导致大部分废气不经过主路管道而从旁路管道导出，实际取样过程中一般直接采用烟尘采样器的气流速等同烟道的气流速，而采样管的出气端的气流速等于主路管道和旁路管道的气流速之和，导致实际采样的流速大于烟道废气流速造成取样真实性差，而且在实际取样过程中不易精准控制主路管道和旁路管道的气流速之比，故而提出一种烟气采样气体分流阀的应用系统及其控制方法来解决上述问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种烟气采样气体分流阀的应用系统及其控制方法。
本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种烟气采样气体分流阀，其包括内部开设有连通腔的阀体，还包括第一气管、第二气管、阀杆和第三气管；
第一气管，将气体沿阀体轴向导入连通腔；
第二气管，将气体沿阀体径向导入连通腔；
阀杆，沿阀体轴向设置，用于同时反向调节通过第一气管和第二气管的气流速；
第三气管，将连通腔内部的气体导出。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述阀杆包括针尖部、针锥部和连接部；针尖部、针锥部和连接部相对于第一气管轴向依次远离设置，针尖部用于调节第一气管与连通腔的连通横截面；针锥部用于调节第二气管的与连通腔的连通横截面，连接部用于封堵连通腔远离第一气管的一端。
更进一步优选的，针尖部靠近第一气管方向上的直径逐次减小，针尖部靠近第一气管一端的直径小于连通腔和第一气管的内径，针锥部远离第一气管方向上的直径逐次减小，针锥部靠近第一气管的一端将连通腔隔断为两个空腔，连接部的外径与连通腔的内径相适配。
在以上技术方案的基础上，优选的，还包括导通组件和驱动组件，导通组件用于将阀杆对第一气管、第二气管调节后的气体连通，驱动组件用于带动阀杆轴向运动。
更进一步优选的，导通组件包括第四气管、第五气管和软管；第四气管沿阀体径向设置并与连通腔贯通且正对针尖部；第五气管沿阀体径向设置并与连通腔贯通且正对针锥部，软管连通第四气管和第五气管。
更进一步优选的，驱动组件包括电机、销轴和阀座；电机设置于阀体远离第一气管一端，销轴相对于电机输出轴垂直设置并与阀杆轴向滑动连接，阀座与阀杆同轴设置且螺纹啮合，电机用于配合阀座和销轴对阀杆进行轴向调节。
更进一步优选的，连接部的轴向开设有与电机输出轴相适配的安装孔，连接部的径向开设有与销轴相适配的腰型孔。
本技术方案还包括一种烟气采样气体分流阀的应用系统，其包括上述分流阀以及与烟道连通的采样管，采样管上携带有皮托管，皮托管用于测量气流动压和静压以确定气流速度，还包括：
主路管道，一端与分流阀上第一气管连通，另一端与采样管出气口连通，用于将采样管中部分气体沿分流阀轴向导入；
旁路管道，一端与分流阀上第二气管连通，另一端与采样管出气口连通，用于将采样管中部分气体沿分流阀径向导入；
烟尘采样器，与分流阀上第三气管连通，用于等速取样。
本技术方案还包括一种烟气采样气体分流阀的应用系统的控制方法，包括以下步骤：
S1、根据上述分流阀应用系统，通过采样管上的皮托管测量烟道内部气流动压和静压并确定烟道内部气流速度；
S2、再通过烟尘采样器根据皮托管测量的烟道内部气流速算出抽气流量并进行等速采样，烟道内部气流在烟尘采样器的作用下依次通过采样管、主路管道和分流阀或者采样管、旁路管道和分流阀流入烟尘采样器，分流阀将主路管道和旁路管道的气流速进行混合并导入烟尘采样器，保证进入采样管的进气嘴的气流速和烟道气流速相等，实现等速采样的效果；
S3、最后通过分流阀同时相反控制主路管道和旁路管道的气流速，进而改变通过主路管道和旁路管道的气流速之比；
①若需增大通过主路管道与旁路管道的气流速之比；
则通过反向启动分流阀，调小通过主路管道的气流阻力同时增大通过旁路管道的气流阻力，进入烟尘采样器内部气流速不变，从而将主路管道气流速调大和旁路管道的气流速调小，进而增大通过主路管道和旁路管道的气流速之比；
②若需减小通过主路管道与旁路管道的气流速之比；
则反之，通过正向启动分流阀，调大通过主路管道的气流阻力同时减小通过旁路管道的气流阻力，进入烟尘采样器内部气流速不变，从而将主路管道气流速调小和旁路管道的气流速调大，进而减小通过主路管道和旁路管道的气流速之比。
本发明的相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)通过阀体上的阀杆对第一气管和第二气管流入阀体的气流阻力进行同步反向调节，避免第二气管与第一气管的气流阻力不平衡而导致第二气管与第一气管的气流不易控制而影响取样真实性的情况发生；
(2)通过分流阀将主路管道和旁路管道的气流量进行混合并导入烟尘采样器，使得进入采样管和烟尘采样器的气流速与烟道内部的气流速相等，实现等速取样的效果；
(3)通过烟尘采样器对分流阀定速吸气，从而控制主路管道与旁路管道的气流速之和不变，再通过分流阀对通过主路管道的气流速与通过旁路管道的气流速之比进行调节，从而实现精准控制取样的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有废气处理系统的结构示意图；
图2为本发明一种烟气采样气体分流阀的应用系统的结构示意图；
图3为本发明一种烟气采样气体分流阀的正视剖面图；
图4为本发明一种烟气采样气体分流阀的正视局部剖面图；
图5为本发明阀杆的结构正视图；
图6为本发明一种烟气采样气体分流阀的后视剖面图；
图7为本发明一种烟气采样气体分流阀的正视图；
图8为本发明一种烟气采样气体分流阀的仰视剖面图；
图9为本发明阀杆的结构立体图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
如图3所示，本发明的一种烟气采样气体分流阀，其包括阀体1，阀体1的内部开设有连通腔11，还包括第一气管2、第二气管3、阀杆4和第三气管5，阀体1的轴向活动安装有与连通腔11连通的第一气管2，第一气管2用于阀体1的轴向进气，阀体1的径向活动安装有与连通腔11连通的第二气管3，第二气管3用于阀体1的径向进气，阀杆4沿阀体1的轴向活动安装，阀杆4用于同时反向调节第一气管2和第二气管3的气流速，第三气管5设置于阀体1的径向并与连通腔11连通，第三气管5用于阀体1出气；通过阀杆4同步相反调节第一气管2和第二气管3的气流速，避免阀体1上通过第一气管2的气流阻力与通过第二气管3的气力阻力不平衡造成第一气管2的气流速与第二气管3的气流速不易控制而导致取样真实性差的情况发生。
为了进一步提高该气体分流阀的取样真实性；具体的，如图4所示，阀杆4包括针尖部41、针锥部42和连接部43，针尖部41、针锥部42和连接部43相对于第一气管2的轴向依次远离设置，针尖部41用于调节第一气管2与连通腔11的连通横截面，进而调节第一气管2流入阀体1内部的气流速，针锥部42用于调节第二气管3与连通腔11的连通横截面，进而调节第二气管3流入阀体1内部的气流速，连接部43用于封堵连通腔11远离第一气管2的一端，避免气体通过阀杆4与阀体1的安装间隙泄漏而影响该分流阀的取样真实性的情况发生。
为了更进一步提高该气体分流阀的防堵性能；具体的，针尖部41靠近第一气管2方向上直径的逐次减小，针锥部42远离第一气管2方向上直径的逐次减小，且针锥部42靠近第一气管2的一端将连通腔11隔断为两个腔体，连接部43的外径与连通腔11的内径相适配，如图4和5所示；通过针尖部41靠近第一气管2方向上直径的逐次减小，针锥部42远离第一气管2方向上直径的逐次减小，使得针尖部41和针锥部42具备一定的导流功能，避免气体中的颗粒物在通过第一气管2和第二气管3流入连通腔11的过程中堵塞的情况发生。
为了更进一步提高该气体分流阀的防堵性能；具体的，还包括导通组件6和驱动组件7，导通组件6用于将阀杆4对第一气管2调节后的气流与阀杆4对第二气管3调节后的气体连通，驱动组件7用于带动阀杆4沿阀体1的轴向运动，如图6所示；通过导通组件6将阀杆4对第一气管2调节后的气流进行导流并与阀杆4对第二气管3调节后的气体混合，使得第一气管2和第二气管3导入连通腔11内部的气体混合更加均匀，避免第一气管2和第二气管3流入阀体1内部气体混合不均导致颗粒物聚集堵塞阀体1的情况发生。
为了更进一步提高该气体分流阀的使用便利性；具体的，导通组件6还包括第四气管61、第五气管62和软管63，第四气管61沿阀体1的径向活动安装，且与阀杆4对第一气管2调节后的气体连通，第五气管62沿阀体1的径向活动安装，且与阀杆4对第二气管3调节后的气体连通，软管63连通第四气管61的出气口和第五气管62的进气口，如图6和7所示；通过挤压软管63，从而改变软管63的气流横向截面，便于对第一气管2流入阀体1的气流进行多级调节。
为了更进一步提高该气体分流阀的使用便利性；具体的，驱动组件7包括电机71、销轴72和阀座73，电机71固定安装于阀体1远离第一气管2的一端，电机71输出轴的垂直方向上固定安装有销轴72，销轴72相对于阀杆4轴向滑动连接，阀座73固定安装于阀体1的内部且与阀杆4同轴设置，阀座73与阀杆4通过螺纹啮合，如图8所示；通过控制电机71正转或反转，电机71通过销轴72带动阀杆4旋转，阀杆4在旋转的同时与阀座73相互作用并沿阀体1轴向运动，从而调节阀杆4在阀体1轴向上的位置，进而调节第一气管2和第二气管3的气流速，实现自动调节的效果。
为了更进一步提高该气体分流阀的取样真实性；具体的，如图9所示，连接部43的轴向开设有与电机71输出轴相适配的安装孔a，连接部43的径向开设有与销轴72相适配的腰型孔b，如图8和9所示；通过安装孔a便于对阀杆4和电机71进行初步定位，再通过腰型孔b对销轴72于阀杆4进行二次定位，避免电机71在对阀杆4进行驱动的过程中发生相对偏转误差而影响取样真实性的情况发生，进而提高了该气体分流阀的取样真实性。
本技术方案的工作原理：
通过控制电机71反转，电机71通过销轴72带动阀杆4逆时针旋转，阀杆4在旋转的同时与阀座73相互作用并远离第一气管2，阀杆4上的针尖部41增大第一气管2与连通腔11的气流导通横截面，阀杆4上的针锥部42减小第二气管3与连通腔11的气流导通横截面，使得通过第一气管2的气流阻力减小、通过第二气管3的气流阻力增大，从而将第一气管2气流速调大、第二气管3的气流速调小，通过第一气管2和第二气管3的气流速之和不变，进而增大通过第一气管2和第二气管3的气流速之比；
反之，通过控制电机71正转，电机71通过销轴72带动阀杆4顺时针旋转，阀杆4在旋转的同时与阀座73相互作用并靠近第一气管2，阀杆4上的针尖部41减小第一气管2与连通腔11的气流导通横截面，同时阀杆4上的针锥部42增大第二气管3与连通腔11的气流导通横截面，使得通过第一气管2的气流阻力增大、通过第二气管3的气流阻力减小，从而将第一气管2气流速调小、第二气管3的气流速调大，通过第一气管2和第二气管3的气流速之和不变，进而减小通过第一气管2和第二气管3的气流速之比，实现取样过程中同步反向调节的效果。
本技术方案还包括一种烟气采样气体分流阀的应用系统，其包括上述分流阀100以及与烟道连通的采样管200，采样管200上携带有皮托管，皮托管用于测量气流动压和静压以确定气流速度，还包括主路管道400、旁路管道500和烟尘采样器600，如图2所示，主路管道400一端与分流阀100上的第一气管2连通，主路管道400远离第一气管2的一端与采样管200的出气口连通，主路管道400用于将采样管200内部的部分气体导入分流阀100，旁路管道500一端与分流阀100上的第二气管3连通，旁路管道500远离第二气管3的一端与采样管200的出气口连通，旁路管道500用于将采样管200内部的部分气体导入分流阀100，烟尘采样器600与分流阀100上的第三气管5连通，烟尘采样器600用于等速取样。
在使用时，通过启动烟尘采样器600，烟尘采样器600通过分流阀100对主路管道400和旁路管道500内部的气体进行抽吸并产生负压，从而使得烟道内部气体在负压的作用下吸入采样管200，并通过主路管道400和旁路管道500分流进入分流阀100，再通过分流阀100将气体进行混合并导入烟尘采样器600，实现等速取样的效果。
相比传统烟气采样，本技术方案通过分流阀100将主路管道400和旁路管道500的气流速进行混合并输入烟尘采样器600中，从而使得进入采样管200的气流速和烟尘采样器600的气流速均与烟道内部气流速一致，避免单一采用旁路管道500的气流速等同烟道的气流速而忽略通过主路管道400的气流速造成实际采样管200的气流速大于烟道的气流速的情况发生，进而提高了该应用系统的取样真实性，同时通过分流阀100便于调节通过主路管道400和旁路管道500的气流阻力，进而调节通过主路管道400和旁路管道500的气流速之比，实现精准调节及取样的效果。
本技术方案还包括一种烟气采样气体分流阀应用系统的控制方法，包括下列步骤：
S1、根据上述分流阀的应用系统，通过采样管200上的皮托管测量烟道内部气流动压和静压并确定烟道内部气流速度；
S2、再通过烟尘采样器600根据皮托管测量的烟道内部气流速算出抽气流量并进行等速采样，烟道内部气流在烟尘采样器600的作用下依次通过采样管200、主路管道400和分流阀100或者采样管200、旁路管道500和分流阀100流入烟尘采样器600，分流阀100将主路管道400和旁路管道500的气流速进行混合并导入烟尘采样器600，保证进入采样管200的进气嘴的气流速和烟道气流速相等，实现等速采样的效果；
S3、最后通过分流阀100同时相反控制主路管道400和旁路管道500的气流速，进而改变通过主路管道400和旁路管道500的气流速之比；
①若需增大通过主路管道400与旁路管道500的气流速之比；
则通过反向调节分流阀100，调小通过主路管道400的气流阻力同时增大通过旁路管道500的气流阻力，进入烟尘采样器600的气流速的不变，即主路管道400的气流与旁路管道500的气流之和不变，从而将主路管道400的气流调大和旁路管道500的气流调小，进而增大主路管道400与旁路管道500的气流速之比；
②若需减小通过主路管道400与旁路管道500的气流速之比；
则反之，通过正向调节分流阀100，调大通过主路管道400的气流阻力同时减小通过旁路管道500的气流阻力，进入烟尘采样器600内部气流速不变，从而将主路管道400气流速调小和旁路管道500的气流速调大，进而减小通过主路管道400和旁路管道500的气流速之比。
本烟气采样的控制方法与传统取样相比：通过单个烟尘采样器600配合分流阀100、主路管道400和旁路管道500及采样管200对烟道废气进行取样，使得流入烟尘采样器600和采样管200气流速与烟道气流速相等且易调节通过主路管道400和旁路管道500的气流速之比，避免采用烟尘采样器和烟气采样器对主路管道400和旁路管道500的气流速之比进行调节的过程中导致流入采样管200的气流速与烟道气流速不一致的情况发生，进而提高了该控制方法的取样真实性。
本技术方案中皮托管如何测量气流动压和静压以确定气流速度为现有技术。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，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 (9)
1.一种烟气采样气体分流阀，其包括内部开设有连通腔(11)的阀体(1)，其特征在于：还包括第一气管(2)、第二气管(3)、阀杆(4)和第三气管(5)；
第一气管(2)，将气体沿阀体(1)轴向导入连通腔(11)；
第二气管(3)，将气体沿阀体(1)径向导入连通腔(11)；
阀杆(4)，沿阀体(1)轴向设置，用于同时反向调节通过第一气管(2)和第二气管(3)的气流速；
第三气管(5)，将连通腔(11)内部的气体导出。
2.如权利要求1所述的一种烟气采样气体分流阀，其特征在于：所述阀杆(4)包括针尖部(41)、针锥部(42)和连接部(43)；针尖部(41)、针锥部(42)和连接部(43)相对于第一气管(2)轴向依次远离设置，针尖部(41)用于调节第一气管(2)与连通腔(11)的连通横截面；针锥部(42)用于调节第二气管(3)与连通腔(11)的连通横截面，连接部(43)用于封堵连通腔(11)远离第一气管(2)的一端。
3.如权利要求2所述的一种烟气采样气体分流阀，其特征在于：针尖部(41)靠近第一气管(2)方向上的直径逐次减小，针锥部(42)远离第一气管(2)方向上的直径逐次减小，针锥部(42)靠近第一气管(2)的一端将连通腔(11)隔断为两个空腔，连接部(43)的外径与连通腔(11)的内径相适配。
4.如权利要求1所述的一种烟气采样气体分流阀，其特征在于：还包括导通组件(6)和驱动组件(7)，导通组件(6)用于将第一气管(2)、第二气管(3)调节后的气体连通，驱动组件(7)用于带动阀杆(4)轴向运动。
5.如权利要求2或4所述的一种烟气采样气体分流阀，其特征在于：导通组件(6)包括第四气管(61)、第五气管(62)和软管(63)；第四气管(61)沿阀体(1)径向设置并与连通腔(11)贯通且正对针尖部(41)；第五气管(62)沿阀体(1)径向设置并与连通腔(11)贯通且正对针锥部(42)，软管(63)连通第四气管(61)和第五气管(62)。
6.如权利要求4所述的一种烟气采样气体分流阀，其特征在于：驱动组件(7)包括电机(71)、销轴(72)和阀座(73)；电机(71)设置于阀体(1)远离第一气管(2)一端，销轴(72)相对于电机(71)输出轴垂直设置并与阀杆(4)轴向滑动连接，阀座(73)与阀杆(4)同轴设置且螺纹啮合，电机(71)用于配合阀座(73)和销轴(72)对阀杆(4)进行轴向调节。
7.如权利要求3或6所述的一种烟气采样气体分流阀，其特征在于：连接部(43)的轴向开设有与电机(71)输出轴相适配的安装孔(a)，连接部(43)的径向开设有与销轴(72)相适配的腰型孔(b)。
8.一种烟气采样气体分流阀的应用系统，其包括如权利要求1-7任意一项的分流阀(100)以及与烟道连通的采样管(200)，采样管(200)上携带有皮托管，皮托管用于测量气流动压和静压以确定气流速度，其特征在于，还包括：
主路管道(400)，一端与分流阀(100)上第一气管(2)连通，另一端与采样管(200)出气口连通，用于将采样管(200)中部分气体沿分流阀(100)轴向导入；
旁路管道(500)，一端与分流阀(100)上第二气管(3)连通，另一端与采样管(200)出气口连通，用于将采样管(200)中部分气体沿分流阀(100)径向导入；
烟尘采样器(600)，与分流阀(100)上第三气管(5)连通，用于等速取样。
9.一种烟气采样气体分流阀应用系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、根据权利要求8的分流阀的应用系统，通过采样管(200)上的皮托管测量烟道内部气流动压和静压并确定烟道内部气流速度；
S2、再通过烟尘采样器(600)根据皮托管测量的烟道内部气流速算出抽气流量并进行等速采样，烟道内部气流在烟尘采样器(600)的作用下依次通过采样管(200)、主路管道(400)和分流阀(100)或者采样管(200)、旁路管道(500)和分流阀(100)流入烟尘采样器(600)，分流阀(100)将主路管道(400)和旁路管道(500)的气流速进行混合并导入烟尘采样器(600)，保证进入采样管(200)的进气嘴的气流速和烟道气流速相等，实现等速采样的效果；
S3、最后通过分流阀(100)同时相反控制主路管道(400)和旁路管道(500)的气流速，进而改变通过主路管道(400)和旁路管道(500)的气流速之比；
①若需增大通过主路管道(400)与旁路管道(500)的气流速之比；
则通过反向启动分流阀(100)，调小通过主路管道(400)的气流阻力同时增大通过旁路管道(500)的气流阻力，进入烟尘采样器(600)内部气流速不变，从而将主路管道(400)气流速调大和旁路管道(500)的气流速调小，进而增大通过主路管道(400)和旁路管道(500)的气流速之比；
②若需减小通过主路管道(400)与旁路管道(500)的气流速之比；
则反之，通过正向启动分流阀(100)，调大通过主路管道(400)的气流阻力同时减小通过旁路管道(500)的气流阻力，进入烟尘采样器(600)内部气流速不变，从而将主路管道(400)气流速调小和旁路管道(500)的气流速调大，进而减小通过主路管道(400)和旁路管道(500)的气流速之比。
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