CN114739758B - 一种静压平衡法的可调速取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种静压平衡法的可调速取样装置，属于烟气取样检测技术领域。一种静压平衡法的可调速取样装置，包括烟道以及设置在烟道内的采样管，采样管远离烟道的一端连接有烟气检测系统，烟道的底端连接有排烟管道，排烟管道上设置有L形支管，L形支管远离排烟管道的一端设置在采样管内，采样管内设置有刮料环，刮料环内设置有脱离组件，刮料环与采样管的内壁和L形支管的外壁活动相抵，采样管内设置有用于驱动刮料环位移的驱动机构；本发明通过对采样管内采集的样品气进行加热升温，使样品气内蕴含的水汽被去除，去除水分的干扰，有效避免烟尘测量时带来很大的误差，提高检测结果的准确性，且可避免检测设备被腐蚀，提高装置的使用寿命。

Description

一种静压平衡法的可调速取样装置

技术领域

本发明涉及烟气取样检测技术领域，尤其涉及一种静压平衡法的可调速取样装置。

背景技术

在工业生产中所需能源，如电能、热能等，主要来自于燃料的燃烧所释放的能源。其中，燃料燃烧所造成的大气污染，以烟囱排放烟气颗粒物污染最为严重。这些燃料燃烧后所排放的烟尘是对大气环境质量造成破坏的主要固定污染源。需要对排放烟气进行净化处理，净化后的烟气温度下降，容易在管路中冷却形成达到饱和湿度、低温的液滴状态，且易附着在管壁。

烟气取样器是目前市场上一种常见的装置，它是通过一种插入烟道内的探头，再配以动力装置，将烟道内的烟气抽取出来进行颗粒物测量的装置。由于现在烟道中的烟气湿度有些非常大，不仅易对设备进行腐蚀，影响装置的使用寿命，使其维修效率高；同时烟气中的水珠易粘附颗粒物并附着在采样管的管壁上，导致烟尘测量带来很大的误差。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的问题，而提出的一种静压平衡法的可调速取样装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种静压平衡法的可调速取样装置，包括烟道以及设置在烟道内的采样管，所述采样管远离烟道的一端连接有烟气检测系统，所述烟道的底端连接有排烟管道，所述排烟管道上设置有L形支管，所述L形支管远离排烟管道的一端设置在采样管内，所述采样管内设置有刮料环，所述刮料环内设置有脱离组件，所述刮料环与采样管的内壁和L形支管的外壁活动相抵，所述采样管内设置有用于驱动刮料环位移的驱动机构，所述驱动机构上连接有用于破碎块状粉尘的破碎机构，且所述破碎机构用于驱动脱离组件工作。

优选的，所述刮料环包括大圆环和小圆环，所述大圆环和小圆环之间设置有连接板，所述大圆环与采样管的内壁活动相抵，所述小圆环与L形支管的外壁活动相抵。

优选的，所述驱动机构包括转动连接在采样管内的转动杆，所述转动杆外壁连接有旋转叶片，所述采样管内还设置有用于对烟气移动方向进行导向的导流块，所述采样管外壁设置有外壳，所述外壳内壁转动连接有半齿轮，所述半齿轮与转动杆固定相连，所述外壳内壁滑动连接有齿条板，所述齿条板与半齿轮啮合连接，所述齿条板与外壳内壁之间设置有第一弹性元件，所述齿条板上连接有拉绳，所述拉绳远离齿条板的一端依次穿过外壳和采样管并与刮料环固定相连，所述驱动机构还包括固设在外壳内壁的驱动电机，所述驱动电机的输出端与转动杆相连，所述驱动电机与烟气检测系统相连。

优选的，所述破碎机构包括转动连接在导流块内的转动轴，所述转动轴上连接有副锥齿轮，所述转动杆上固设有与副锥齿轮啮合连接的主锥齿轮，所述转动轴远离副锥齿轮的一端穿过导流块并连接有连板，所述连板外壁连接有钢丝绳，所述钢丝绳远离连板的一端与采样管的内壁相连。

优选的，所述刮料环内壁设置有第一凸块，所述钢丝绳与第一凸块活动相抵。

优选的，所述脱离组件包括滑动连接在刮料环内的第二凸块，所述第二凸块与钢丝绳活动相抵，所述第二凸块外壁连接有挤压块，所述刮料环两侧均滑动连接有刮板，所述刮板与挤压块上均设置有斜面，两个所述斜面活动相抵。

优选的，所述刮料环内开设有滑槽，所述滑槽内壁滑动连接有滑块，所述滑块与滑槽内壁之间设置有第二弹性元件，所述滑块与刮板固定相连。

优选的，所述烟气检测系统包括控制模块，所述控制模块还电性连接有差压计、抽取装置、抽取动力源、烟气静压传感器、样品气静压传感器以及颗粒物监测仪，所述抽取装置的两端通过管路分别与抽取动力源和烟道相连，所述烟气静压传感器设置在烟道内部，所述抽取动力源设置在采样管的末端，所述样品气静压传感器、差压计和颗粒物监测仪依次设置在烟气静压传感器与抽取动力源之间。

优选的，所述差压计的差压传感信号输入端口与控制模块的差压传感信号控制端口相连，所述颗粒物监测仪的测量信号输入端口与控制模块的测量信号控制端口相连。

优选的，所述控制模块还电性连接有速度控制装置，所述抽取动力源的风量调节信号输入端口与速度控制装置的风量调节信号控制端口相连，所述速度控制装置的调速信号输入端口与控制模块的调速信号控制端口相连，通过对速度控制装置的控制，用于实现样品气取样流速大于、小于或等于烟气流速的控制。

与现有技术相比，本发明提供了一种静压平衡法的可调速取样装置，具备以下有益效果：

1、该静压平衡法的可调速取样装置，通过对采样管内采集的样品气进行加热升温，使样品气内蕴含的水汽被去除，去除水分的干扰，有效避免烟尘测量时带来很大的误差，且可避免检测设备被腐蚀，提高装置的使用寿命。

3、该静压平衡法的可调速取样装置，通过驱动机构带动刮料环在采样管内往复移动，使刮料环对粘附在采样管内壁的颗粒物进行刮除，使其可以被烟气检测系统充分检测，进而提高对烟道内烟气颗粒物的检测准确性，降低检测误差。

4、该静压平衡法的可调速取样装置，通过破碎机构对刮料环因刮除时堆积的块状颗粒物进行破碎，使颗粒物浓度可以被充分检测，提高对烟道内烟气颗粒物的检测准确性。

5、该静压平衡法的可调速取样装置，通过控制样品气的静压与烟道内烟气的静压保持一致，实现等速采样，相比较于传统的等速取样方式，所需采集的数据更少，能够更加便捷的实现等速取样的目的，可极大的方便相关工作人员进行操作。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的烟道的剖面结构示意图；

图3为本发明的采样管的结构示意图一；

图4为本发明的采样管的结构示意图二；

图5为本发明的采样管的剖面结构示意图；

图6为本发明的图5中A部局部放大示意图；

图7为本发明的刮料环的结构示意图；

图8为本发明的刮料环的横截面结构示意图；

图9为本发明的半齿轮与齿条板的结构示意图；

图10为本发明的转动杆的外部结构示意图；

图11为本发明的烟气检测系统的工作原理框图。

图中：1、烟道；2、采样管；3、排烟管道；4、L形支管；5、刮料环；501、大圆环；502、小圆环；503、连接板；6、转动杆；601、旋转叶片；602、主锥齿轮；7、导流块；8、外壳；801、半齿轮；802、齿条板；803、第一弹性元件；804、拉绳；9、转动轴；901、副锥齿轮；902、连板；903、钢丝绳；10、第一凸块；11、第二凸块；111、挤压块；12、刮板；13、滑槽；131、滑块；132、第二弹性元件；14、控制模块；15、差压计；16、抽取装置；17、抽取动力源；18、烟气静压传感器；19、样品气静压传感器；20、颗粒物监测仪；21、速度控制装置；22、驱动电机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1：

参照图1、图2、图3、图4、图5和图11，一种静压平衡法的可调速取样装置，包括烟道1以及设置在烟道1内的采样管2，采样管2远离烟道1的一端连接有烟气检测系统，烟道1的底端连接有排烟管道3，排烟管道3上设置有L形支管4，L形支管4远离排烟管道3的一端设置在采样管2内，采样管2内设置有刮料环5，刮料环5内设置有脱离组件，刮料环5与采样管2的内壁和L形支管4的外壁活动相抵，采样管2内设置有用于驱动刮料环5位移的驱动机构，驱动机构上连接有用于破碎块状粉尘的破碎机构，且破碎机构用于驱动脱离组件工作。

具体的，通过排烟管道3向烟道1内排放高温烟气进行净化处理，在此过程中通过L形支管4将未经净化处理的高温烟气对采样管2内进行加热升温，烟道1内部将高温烟气进行净化处理后温度降低，烟气检测系统通过采样管2对处理后的烟气进行吸收，L形支管4可对采集的样本气进行加热升温，有效提高对高温烟气的使用效果，对热能进行回收利用，降低检测成本，随后驱动机构带动刮料环5在采样管2内往复移动，使刮料环5对粘附在采样管2内壁的颗粒物进行刮除，使颗粒物可以被烟气检测系统充分吸收，进而提高对烟道1内烟气颗粒物的检测准确性，降低检测误差，同时驱动机构工作时带动破碎机构工作，使破碎机构对刮料环5因刮除时堆积的块状颗粒物进行破碎，使颗粒物浓度可以被充分检测，进一步提高对烟道1内烟气颗粒物的检测准确性。

实施例2：

参照图3、图5和图7，一种静压平衡法的可调速取样装置，与实施例1相同，更进一步的是，刮料环5包括大圆环501和小圆环502，大圆环501和小圆环502之间设置有连接板503，大圆环501与采样管2的内壁活动相抵，小圆环502与L形支管4的外壁活动相抵。

具体的，刮料环5移动时可以同时对采样管2的内壁和L形支管4外壁上粘附的颗粒物进行刮除，使其易被烟气检测系统吸收，保证对烟气中颗粒物浓度的检测结果。

实施例3：

参照图2、图3、图4、图5、图6、图9和图10，一种静压平衡法的可调速取样装置，与实施例2相同，更进一步的是，驱动机构包括转动连接在采样管2内的转动杆6，转动杆6外壁连接有旋转叶片601，采样管2内还设置有用于对烟气移动方向进行导向的导流块7，采样管2外壁设置有外壳8，外壳8内壁转动连接有半齿轮801，半齿轮801与转动杆6固定相连，外壳8内壁滑动连接有齿条板802，齿条板802与半齿轮801啮合连接，齿条板802与外壳8内壁之间设置有第一弹性元件803，齿条板802上连接有拉绳804，拉绳804远离齿条板802的一端依次穿过外壳8和采样管2并与刮料环5固定相连，驱动机构还包括固设在外壳8内壁的驱动电机22，驱动电机22的输出端与转动杆6相连，驱动电机22与烟气检测系统相连。

具体的，烟气检测系统工作时使采样管2内具备吸力，对烟道1内的烟气进行吸取，烟气在采集的过程中，烟气顺着采样管2移动并在导流块7的作用下对旋转叶片601作用力，使旋转叶片601带动转动杆6转动，若采样管2内的烟气流速较低不足以驱动旋转叶片601转动，可控制驱动电机22运行，使转动杆6转动，转动杆6转动时带动半齿轮801转动，半齿轮801转动时与齿条板802间歇性的啮合，使齿条板802在外壳8内移动，当半齿轮801不与齿条板802啮合时，齿条板802又在第一弹性元件803的弹力作用下复位，使齿条板802往复移动时通过拉绳804带动刮料环5在采样管2内移动，对采样管2内粘附的颗粒物进行刮除。

实施例4：

参照图5和图6，一种静压平衡法的可调速取样装置，与实施例3相同，更进一步的是，破碎机构包括转动连接在导流块7内的转动轴9，转动轴9上连接有副锥齿轮901，转动杆6上固设有与副锥齿轮901啮合连接的主锥齿轮602，转动轴9远离副锥齿轮901的一端穿过导流块7并连接有连板902，连板902外壁连接有钢丝绳903，钢丝绳903远离连板902的一端与采样管2的内壁相连。

具体的，转动杆6在转动过程中外侧的主锥齿轮602与转动轴9上的副锥齿轮901啮合，使转动轴9转动并带动连板902旋转，连板902旋转时带动钢丝绳903在刮料环5内活动，使钢丝绳903对刮料环5刮落的且在刮除颗粒物时因推挤而形成的块状颗粒物进行切割破碎，使块状颗粒物分离后再被烟气检测系统吸收检测，避免影响烟气检测系统的检测结果。

实施例5：

参照图5和图7，一种静压平衡法的可调速取样装置，与实施例4相同，更进一步的是，刮料环5内壁设置有第一凸块10，钢丝绳903与第一凸块10活动相抵。

具体的，当钢丝绳903随连板902转动而活动时，钢丝绳903会与刮料环5相接触，在此过程中，钢丝绳903与第一凸块10相抵，对钢丝绳903的切割破碎方向及范围进行改变，进一步提高钢丝绳903对烟气检测系统吸收过程中的块状颗粒物进行破碎切割效果。

实施例6：

参照图5、图7和图8，一种静压平衡法的可调速取样装置，与实施例5相同，更进一步的是，脱离组件包括滑动连接在刮料环5内的第二凸块11，第二凸块11与钢丝绳903活动相抵，第二凸块11外壁连接有挤压块111，刮料环5两侧均滑动连接有刮板12，刮板12与挤压块111上均设置有斜面，两个斜面活动相抵。

进一步的，刮料环5内开设有滑槽13，滑槽13内壁滑动连接有滑块131，滑块131与滑槽13内壁之间设置有第二弹性元件132，滑块131与刮板12固定相连。

具体的，钢丝绳903在刮料环5内活动时会与第二凸块11相抵，第二凸块11受力会相对向刮料环5内收缩，第二凸块11移动时对刮板12进行斜面抵压，使刮板12相对刮料环5滑动，使刮板12在对采样管2和L形支管4壁面上粘附的颗粒物进行刮除时抖动，使刮板12可以快速使颗粒物与壁面分离，便于被烟气检测系统所吸收。

实施例7：

参照图1和图11，一种静压平衡法的可调速取样装置，与实施例1相同，更进一步的是，烟气检测系统包括控制模块14，控制模块14还电性连接有差压计15、抽取装置16、抽取动力源17、烟气静压传感器18、样品气静压传感器19以及颗粒物监测仪20，抽取装置16的两端通过管路分别与抽取动力源17和烟道1相连，烟气静压传感器18设置在烟道1内部，抽取动力源17设置在采样管2的末端，样品气静压传感器19、差压计15和颗粒物监测仪20依次设置在烟气静压传感器18与抽取动力源17之间。

进一步的，差压计15的差压传感信号输入端口与控制模块14的差压传感信号控制端口相连，颗粒物监测仪20的测量信号输入端口与控制模块14的测量信号控制端口相连。

进一步的，控制模块14还电性连接有速度控制装置21，抽取动力源17的风量调节信号输入端口与速度控制装置21的风量调节信号控制端口相连，速度控制装置21的调速信号输入端口与控制模块14的调速信号控制端口相连，通过对速度控制装置21的控制，用于实现样品气取样流速大于、小于或等于烟气流速的控制。

具体的，烟气静压传感器18和样品气静压传感器19分别对烟气压力和样品气压力进行测量，差压计15可将检测到的烟气压力与样品气压力进行比较，并将压力差值上传至控制模块14，控制模块14接收差压计15上传的数值，对比烟气压力和样品气压力是否相等，若不相等，控制模块14传递信号至速度控制装置21，速度控制装置21控制抽取动力源17的动作调节，抽取动力源17可以为鼓风机但不限于此设备，继而调整采样管2的吸气流速，从而改变样品气的压力，若烟气压力和样品气压力相等，即可实现烟气压力和样品气压力的静压平衡，可实现等速取样，检测完毕后的废气通过抽取装置16泵出，抽取装置16可以为射流泵但不限于此设备，并与抽取动力源17鼓入的部分空气混合后经由管路送入烟道1中，相比较于传统的等速取样方式，所需采集的数据更少，能够更加便捷的实现等速取样的目的，可极大的方便相关工作人员进行操作。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种静压平衡法的可调速取样装置，包括烟道（1）以及设置在烟道（1）内的采样管（2），其特征在于，所述采样管（2）远离烟道（1）的一端连接有烟气检测系统，所述烟道（1）的底端连接有排烟管道（3），所述排烟管道（3）上设置有L形支管（4），所述L形支管（4）远离排烟管道（3）的一端设置在采样管（2）内，所述采样管（2）内设置有刮料环（5），所述刮料环（5）内设置有脱离组件，所述刮料环（5）与采样管（2）的内壁和L形支管（4）的外壁活动相抵，所述采样管（2）内设置有用于驱动刮料环（5）位移的驱动机构，所述驱动机构上连接有用于破碎块状粉尘的破碎机构，且所述破碎机构用于驱动脱离组件工作；所述驱动机构包括转动连接在采样管（2）内的转动杆（6），所述转动杆（6）外壁连接有旋转叶片（601），所述采样管（2）内还设置有用于对烟气移动方向进行导向的导流块（7），所述采样管（2）外壁设置有外壳（8），所述外壳（8）内壁转动连接有半齿轮（801），所述半齿轮（801）与转动杆（6）固定相连，所述外壳（8）内壁滑动连接有齿条板（802），所述齿条板（802）与半齿轮（801）啮合连接，所述齿条板（802）与外壳（8）内壁之间设置有第一弹性元件（803），所述齿条板（802）上连接有拉绳（804），所述拉绳（804）远离齿条板（802）的一端依次穿过外壳（8）和采样管（2）并与刮料环（5）固定相连，所述驱动机构还包括固设在外壳（8）内壁的驱动电机（22），所述驱动电机（22）的输出端与转动杆（6）相连，所述驱动电机（22）与烟气检测系统相连。

2.根据权利要求1所述的一种静压平衡法的可调速取样装置，其特征在于，所述刮料环（5）包括大圆环（501）和小圆环（502），所述大圆环（501）和小圆环（502）之间设置有连接板（503），所述大圆环（501）与采样管（2）的内壁活动相抵，所述小圆环（502）与L形支管（4）的外壁活动相抵。

3.根据权利要求2所述的一种静压平衡法的可调速取样装置，其特征在于，所述破碎机构包括转动连接在导流块（7）内的转动轴（9），所述转动轴（9）上连接有副锥齿轮（901），所述转动杆（6）上固设有与副锥齿轮（901）啮合连接的主锥齿轮（602），所述转动轴（9）远离副锥齿轮（901）的一端穿过导流块（7）并连接有连板（902），所述连板（902）外壁连接有钢丝绳（903），所述钢丝绳（903）远离连板（902）的一端与采样管（2）的内壁相连。

4.根据权利要求3所述的一种静压平衡法的可调速取样装置，其特征在于，所述刮料环（5）内壁设置有第一凸块（10），所述钢丝绳（903）与第一凸块（10）活动相抵。

5.根据权利要求3所述的一种静压平衡法的可调速取样装置，其特征在于，所述脱离组件包括滑动连接在刮料环（5）内的第二凸块（11），所述第二凸块（11）与钢丝绳（903）活动相抵，所述第二凸块（11）外壁连接有挤压块（111），所述刮料环（5）两侧均滑动连接有刮板（12），所述刮板（12）与挤压块（111）上均设置有斜面，两个所述斜面活动相抵。

6.根据权利要求5所述的一种静压平衡法的可调速取样装置，其特征在于，所述刮料环（5）内开设有滑槽（13），所述滑槽（13）内壁滑动连接有滑块（131），所述滑块（131）与滑槽（13）内壁之间设置有第二弹性元件（132），所述滑块（131）与刮板（12）固定相连。

7.根据权利要求1所述的一种静压平衡法的可调速取样装置，其特征在于，所述烟气检测系统包括控制模块（14），所述控制模块（14）还电性连接有差压计（15）、抽取装置（16）、抽取动力源（17）、烟气静压传感器（18）、样品气静压传感器（19）以及颗粒物监测仪（20），所述抽取装置（16）的两端通过管路分别与抽取动力源（17）和烟道（1）相连，所述烟气静压传感器（18）设置在烟道（1）内部，所述抽取动力源（17）设置在采样管（2）的末端，所述样品气静压传感器（19）、差压计（15）和颗粒物监测仪（20）依次设置在烟气静压传感器（18）与抽取动力源（17）之间。

8.根据权利要求7 所述的一种静压平衡法的可调速取样装置，其特征在于，所述差压计（15）的差压传感信号输入端口与控制模块（14）的差压传感信号控制端口相连，所述颗粒物监测仪（20）的测量信号输入端口与控制模块（14）的测量信号控制端口相连。

9.根据权利要求8所述的一种静压平衡法的可调速取样装置，其特征在于，所述控制模块（14）还电性连接有速度控制装置（21），所述抽取动力源（17）的风量调节信号输入端口与速度控制装置（21）的风量调节信号控制端口相连，所述速度控制装置（21）的调速信号输入端口与控制模块（14）的调速信号控制端口相连，通过对速度控制装置（21）的控制，用于实现样品气取样流速大于、小于或等于烟气流速的控制。

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