CN115856221A - 一种蒸汽质量检测仪及蒸汽检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蒸汽质量检测仪及蒸汽检测方法，所述蒸汽质量检测仪包括连接装置、检测装置和机箱柜，连接装置采用由直角导管和直通管构成的三通导管结构，直角导管的开始端设有第一控制阀，在直角导管的横向管上设有第一温度探头和第二控制阀，第二控制阀的一端与直角导管连通，另一端设有第一连接口，在直角导管的竖向管上设有第三温度探头，在直通管上设有第二温度探头；检测装置包括保温筒体以及与保温筒体连通的进蒸汽管道、注水管道、第一刻度管、第二刻度管及排水管道。本发明蒸汽质量检测仪集成了三项检测功能于一体，具备同时检测三项关键指标的功能，可以全自动化运行，且读数精确，自动对压力、温度等数据进行记录和自动分析功能。

Description

一种蒸汽质量检测仪及蒸汽检测方法

技术领域

本发明涉及洁净设备技术领域，尤其是一种蒸汽质量检测仪及蒸汽检测方法。

背景技术

在生物制药、医疗卫生行业中，对无菌要求的产品所接触到的设备或管道灭菌的最有效手段就是纯蒸汽灭菌，使用纯蒸汽进行湿热灭菌处理，蒸汽从汽相到液相的转变使蒸汽冷凝时所释放的潜热能量被大量释放，这是蒸汽灭菌效果和效率的关键。而要达到这样的关键，蒸汽的不凝气体含量、过热度、干燥度是三项重要的指标条件。蒸汽质量检测是保证无菌生产的一项重要环节，高质量的纯蒸汽才能保证灭菌质量，制药行业必须定期进行纯蒸汽检测，蒸汽质量检测项目包含不凝气体含量、过热度、干燥度三个指标。

目前国内外常用的对蒸汽的这三项指标传统检测方法的是单独检测，通过人工观察、记录和计算的方法进行，此方法不但操作十分复杂，精度低而且价格昂贵，不易携带等诸多不便，并且操作也会有一定的安全风险。

发明内容

本申请人针对上述现有蒸汽三项指标的检测技术存在的操作复杂、精度低且价格成本昂贵、不易携带等缺点，提供了一种合理有效的蒸汽质量检测仪及蒸汽检测方法，能够实现具备同时检测三项关键指标的功能，可以全自动化运行，读数精确且可以数据分析，也降低了用人和检测成本。

本发明所采用的技术方案如下：

一种蒸汽质量检测仪，包括连接装置、检测装置和机箱柜，连接装置采用由直角导管和直通管构成的三通导管结构，直角导管的开始端设有第一控制阀，在直角导管的横向管上设有第一温度探头和第二控制阀，第二控制阀的一端与直角导管连通，另一端设有第一连接口，在直角导管的竖向管上设有第三温度探头，在直通管上设有第二温度探头；检测装置包括保温筒体以及与保温筒体连通的进蒸汽管道、注水管道、第一刻度管、第二刻度管及排水管道，在保温筒体的底部设有称重仪，保温筒体的管壁上设有第四温度探头，注水管道的一端连接第三控制阀，通过第三控制阀与外部水源连通，另一端从外部插入保温筒体的内部，并且端部管口位于保温筒体的管腔底部；第一刻度管与保温筒体竖向平行设置，第一刻度管上设有刻度探头，第一刻度管的底部通过集水导管插入到保温筒体的内部，集水导管的底部为朝下的喇叭状开口，第一刻度管的顶部设有第四控制阀；进蒸汽管道的一端设有三通控制阀，另一端从外部插入保温筒体的内部，且端部管口位于集水导管的底部下方，三通控制阀具有第一接通口、第二接通口、第三接通口三个接入口；第一接通口与连接装置的第一连接口对应连接，第二接通口与连接装置的第二连接口对应连接，第三接通口与进蒸汽管道连接；第二刻度管与保温筒体竖向平行设置，第二刻度管上设有刻度探头，第二刻度管的顶部通过水平导管与保温筒体的顶部连通，第二刻度管的底部连接排水管道，排水管道的末端设有第五控制阀。

作为上述技术方案的进一步改进：

蒸汽接入口通过第一控制阀与直角导管连通。

在直角导管的垂直拐角处设有与横向管齐平的直通管，直通管通过尼龙接头与直角导管对接，在直通管和尼龙接头的连接处设有限流孔板。

在第一连接口和第一控制阀之间的直角导管上设有压力探头，在直角导管的竖向管的末端设有疏水阀。

保温筒体的管壁上设有液位开关。

保温筒体的顶部设有橡胶塞，橡胶塞将保温筒体的开口封闭，橡胶塞上设有透气孔。

三通控制阀为三通球阀。

机箱柜包括机箱柜体和触控显示器，触控显示器设置在机箱柜体上，机箱柜体内设有主机，主机通过电路与连接装置的电器件、检测装置的电器件进行连接。

一种基于所述蒸汽质量检测仪的蒸汽检测方法，通过以下步骤S1至S3测量不凝气体含量，

步骤S1，将三通控制阀调整到A号位置，打开第四控制阀、第五控制阀、第三控制阀，将常温的脱氧水从第三控制阀加入到保温筒体内，直到保温筒体内的水缓慢溢出到第二刻度管内时，先关闭第三控制阀，然后关闭第四控制阀和第五控制阀；

步骤S2，打开第二控制阀，使直角导管内的蒸汽缓慢从第一连接口、第一接通口、进蒸汽管道进入保温筒体内，等到第四温度探头检测到温度达到70-75℃时，关闭第二控制阀；

步骤S3，读取第一刻度管上刻度探头的读数为Vg，第二刻度管上刻度探头的读数为Vc，通过如下公式（1）计算出不凝气体含量，公式（1）为

Cncg=Vg/（Vc—Vg）*100；

Cncg 是不凝性气体的含量，单位为ml/100ml；

当Cncg＜3.5ml/100ml为合格。

作为上述技术方案的进一步改进：

通过以下步骤S4至S10测量干燥度和过热值，

步骤S4，记录称重仪的称重重量值为me；

步骤S5，将三通控制阀调整到B号位置，打开第四控制阀、第五控制阀、第三控制阀，将低于25℃的脱氧水从第三控制阀加入到保温筒体内，直到保温筒体内的水缓慢溢出到第二刻度管内为止；

步骤S6，通过称重仪记录重量ms，记录第四温度探头的水温为t1，记录第三温度探头的温度为t3；

步骤S7，接入蒸汽，蒸汽缓慢从第二连接口、第二接通口、进蒸汽管道进入到保温筒体内，直至第四温度探头的温度值升至80-85℃时，关闭三通控制阀。适当摇匀保温筒体，记录重量值为mf，记录第四温度探头的温度值为t2；

步骤S8，通过如下公式（2）计算出蒸汽的干燥度，公式（2）为

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D是干燥值；

Cpw是水的比热容（4.18KJ/（Kg·K））；

A是仪器的热容量（0.24KJ/K）；

L是t3温度下饱和蒸汽的潜热，单位为KJ/Kg；

当D＞0.95为合格值，否则干燥度不合格。

步骤S9，打开第一控制阀后，记录第二温度探头的温度值为t4，记录第三温度探头的温度为t3；

步骤S10，当t3的变化不超过3℃时，t4的温度与大气压的饱和蒸汽压的差值为过热值；

当t4的温度与大气压的饱和蒸汽压的差值不大于25℃为合格。

本发明的有益效果如下：

本发明蒸汽质量检测仪集成了三项检测功能于一体，具备同时检测三项关键指标的功能，可以全自动化运行，并且读数精确，自动对压力、温度等数据进行记录和自动分析功能。本发明具有以下优点：自动运行，记录和分析数据，连接完成后，1个人可轻松完成全部操作，自动读数和记仪器自动记录，检测数据过程和数据可以实时记录，可自动存档，便于复查，减少人员拆装工作，便于操作。

附图说明

图1为本发明连接装置的示意图。

图2为本发明检测装置和机箱柜的示意图。

图中：100、连接装置；200、检测装置；300、机箱柜；101、直角导管；102、第一控制阀；103、第二控制阀；104、第一连接口；105、直通管；106、第二连接口；107、尼龙接头；108、限流孔板；109、第一温度探头；110、第二温度探头；111、第三温度探头；112、压力探头；113、疏水阀；201、保温筒体；202、称重仪；203、橡胶塞；204、透气孔；205、第四温度探头；206、液位开关；207、进蒸汽管道；208、三通控制阀；209、第一接通口；210、第二接通口；211、第三接通口；212、注水管道；213、第三控制阀；214、第一刻度管；215、第四控制阀；216、集水导管；217、第二刻度管；218、第五控制阀；219、排水管道；301、机箱柜体；302、触控显示器；A、三通控制阀第一种阀位；B、三通控制阀第二种阀位。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1至图2所示，本发明所述的蒸汽质量检测仪包括连接装置100、检测装置200和机箱柜300，连接装置100采用由直角导管101和直通管105构成的三通导管结构，直角导管101的开始端设有第一控制阀102，蒸汽接入口通过第一控制阀102与直角导管101连通。直角导管101包括垂直连接的横向管和竖向管，在直角导管101的垂直拐角处设有与横向管齐平的直通管105，直通管105通过直角导管101的垂直拐角处的尼龙接头107与直角导管101对接，在直通管105和尼龙接头107的连接处设有限流孔板108。在直通管105上设有第二温度探头110，检测直通管105管内的温度。在直角导管101的横向管上设有第二控制阀103，第二控制阀103的一端与直角导管101连通，另一端设有第一连接口104。在第一连接口104和第一控制阀102之间的直角导管101上先后设有第一温度探头109和压力探头112，分别检测横向管内的温度和压力。在直角导管101的竖向管上设有第三温度探头111，检测竖向管内的温度，在直角导管101的竖向管的末端设有疏水阀113。

检测装置200包括保温筒体201以及与保温筒体201连通的进蒸汽管道207、注水管道212、第一刻度管214、第二刻度管217及排水管道219，保温筒体201为圆筒结构，在保温筒体201的底部设有称重仪202，通过称重仪202对保温筒体201进行称重。保温筒体201的管壁上分别设有第四温度探头205和液位开关206，第四温度探头205检测保温筒体201内液体的温度，液位开关206检测保温筒体201内液体的液位。保温筒体201的顶部设有橡胶塞203，橡胶塞203将保温筒体201的开口封闭，橡胶塞203上设有透气孔204。注水管道212采用软管结构，注水管道212一端连接第三控制阀213，通过第三控制阀213与外部水源连通，另一端从保温筒体201的外部插入保温筒体201的内部，并且端部管口位于保温筒体201的管腔底部。

第一刻度管214与保温筒体201竖向平行设置，第一刻度管214上设有刻度探头，对第一刻度管214内液体的液位进行检测。第一刻度管214的底部通过集水导管216插入到保温筒体201的内部，集水导管216的底部为朝下的喇叭状开口，第一刻度管214的顶部设有第四控制阀215，第四控制阀215向外连接有管道。

进蒸汽管道207的一端设有三通控制阀208，进蒸汽管道207的另一端从保温筒体201的外部插入保温筒体201的内部，且进蒸汽管道207的端部管口位于集水导管216的底部下方，被集水导管216的喇叭状开口覆盖住。三通控制阀208为三通球阀，具有第一接通口209、第二接通口210、第三接通口211三个接入口。第一接通口209与连接装置100的第一连接口104对应连接，第二接通口210与连接装置100的第二连接口106对应连接，第三接通口211与进蒸汽管道207连接。

第二刻度管217与保温筒体201竖向平行设置，第二刻度管217上设有刻度探头，且第二刻度管217的管径大于第一刻度管214的管径。第二刻度管217的顶部通过水平导管与保温筒体201的顶部连通。第二刻度管217的底部连接排水管道219，排水管道219的末端设有第五控制阀218。

机箱柜300包括机箱柜体301和触控显示器302，触控显示器302设置在机箱柜体301上。机箱柜体301内设有主机，主机通过电路与连接装置100的电器件、检测装置200的电器件进行连接，接受连接装置100的电器件、检测装置200的电器件的检测数据，并通过触控显示器302显示和人机交互。

本发明在工作时，可以同时具备检测不凝气体含量、过热度、干燥度三项关键指标的检测，自动对压力、温度等数据进行记录和自动分析，具有自动化运行并读数精确的特点。

在检测前，首先将连接装置100和检测装置200进行连接，即连接装置100的第一连接口104与检测装置200的第一接通口209对应连接，连接装置100的第二连接口106与检测装置200的第二接通口210对应连接，蒸汽通过软管和连接装置100的第一控制阀102连通后，即可进入测试状态。以下分别对不凝气体含量、过热度、干燥度三项关键指标的检测过程进行说明。

1、测量不凝气体含量

步骤S1，将三通控制阀208调整到A号位置，打开第四控制阀215、第五控制阀218、第三控制阀213，将常温的脱氧水从第三控制阀213加入到保温筒体201内，直到保温筒体201内的水缓慢溢出到第二刻度管217内时，先关闭第三控制阀213，然后关闭第四控制阀215和第五控制阀218。

步骤S2，打开第二控制阀103，使直角导管101内的蒸汽缓慢从第一连接口104、第一接通口209、进蒸汽管道207进入保温筒体201内，等到第四温度探头205检测到温度达到70-75℃时，关闭第二控制阀103。

步骤S3，读取第一刻度管214上刻度探头的读数为Vg，第二刻度管217上刻度探头的读数为Vc，通过如下公式（1）计算出不凝气体含量，公式（1）为

Cncg=Vg/（Vc—Vg）*100

Cncg 是不凝性气体的含量，单位为ml/100ml。

结果判断：Cncg＜3.5ml/100ml为合格。

2、测量干燥度

步骤S4，记录称重仪202的称重重量值为me。

步骤S5，将三通控制阀208调整到B号位置，打开第四控制阀215、第五控制阀218、第三控制阀213，将低于25℃的脱氧水从第三控制阀213加入到保温筒体201内，直到保温筒体201内的水缓慢溢出到第二刻度管217内为止。

步骤S6，通过称重仪202记录重量ms，记录第四温度探头205的水温为t1，记录第三温度探头111的温度为t3。

步骤S7，接入蒸汽，蒸汽缓慢从第二连接口106、第二接通口210、进蒸汽管道207进入到保温筒体201内，直至第四温度探头205的温度值升至80-85℃时，关闭三通控制阀208。适当摇匀保温筒体201，记录重量值为mf，记录第四温度探头205的温度值为t2。

步骤S8，通过如下公式（2）计算出蒸汽的干燥度，公式（2）为

D是干燥值；

Cpw是水的比热容（4.18KJ/（Kg·K））；

A是仪器的热容量（0.24KJ/K）；

L是t3温度下饱和蒸汽的潜热，单位为KJ/Kg。

结果判断：D＞0.95为合格值，否则干燥度不合格；

3、测量过热值

步骤S9，打开第一控制阀102后，记录第二温度探头110的温度值为t4，记录第三温度探头111的温度为t3，

步骤S10，当t3的变化不超过3℃时，t4的温度与大气压的饱和蒸汽压的差值为过热值。

大气压的饱和蒸汽压，即当前大气压下的水的沸点温度。

结果判断：t4的温度与大气压的饱和蒸汽压的差值不大于25℃为合格。

在上述三个测试项目的过程中，本发明所述蒸汽质量检测仪会自动测试2-3次，最终通过触控显示器302实时将测试结果显示在屏幕上，通过预留的以太网通讯端口，可以将数据通过网络通讯上传至监控系统或者控制系统。

本发明蒸汽质量检测仪集成了三项检测功能于一体，具备同时检测三项关键指标的功能，可以全自动化运行，并且读数精确，自动对压力、温度等数据进行记录和自动分析功能。本发明具有以下优点：自动运行，记录和分析数据，连接完成后，1个人可轻松完成全部操作，自动读数和记仪器自动记录，检测数据过程和数据可以实时记录，可自动存档，便于复查，减少人员拆装工作，便于操作。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，在不违背本发明精神的情况下，本发明可以作任何形式的修改。

Claims (10)

1.一种蒸汽质量检测仪，其特征在于：包括连接装置（100）、检测装置（200）和机箱柜（300），连接装置（100）采用由直角导管（101）和直通管（105）构成的三通导管结构，直角导管（101）的开始端设有第一控制阀（102），在直角导管（101）的横向管上设有第一温度探头（109）和第二控制阀（103），第二控制阀（103）的一端与直角导管（101）连通，另一端设有第一连接口（104），在直角导管（101）的竖向管上设有第三温度探头（111），在直通管（105）上设有第二温度探头（110）；检测装置（200）包括保温筒体（201）以及与保温筒体（201）连通的进蒸汽管道（207）、注水管道（212）、第一刻度管（214）、第二刻度管（217）及排水管道（219），在保温筒体（201）的底部设有称重仪（202），保温筒体（201）的管壁上设有第四温度探头（205），注水管道（212）的一端连接第三控制阀（213），通过第三控制阀（213）与外部水源连通，另一端从外部插入保温筒体（201）的内部，并且端部管口位于保温筒体（201）的管腔底部；第一刻度管（214）与保温筒体（201）竖向平行设置，第一刻度管（214）上设有刻度探头，第一刻度管（214）的底部通过集水导管（216）插入到保温筒体（201）的内部，集水导管（216）的底部为朝下的喇叭状开口，第一刻度管（214）的顶部设有第四控制阀（215）；进蒸汽管道（207）的一端设有三通控制阀（208），另一端从外部插入保温筒体（201）的内部，且端部管口位于集水导管（216）的底部下方，三通控制阀（208）具有第一接通口（209）、第二接通口（210）、第三接通口（211）三个接入口；第一接通口（209）与连接装置（100）的第一连接口（104）对应连接，第二接通口（210）与连接装置（100）的第二连接口（106）对应连接，第三接通口（211）与进蒸汽管道（207）连接；第二刻度管（217）与保温筒体（201）竖向平行设置，第二刻度管（217）上设有刻度探头，第二刻度管（217）的顶部通过水平导管与保温筒体（201）的顶部连通，第二刻度管（217）的底部连接排水管道（219），排水管道（219）的末端设有第五控制阀（218）。

2.根据权利要求1所述的蒸汽质量检测仪，其特征在于：蒸汽接入口通过第一控制阀（102）与直角导管（101）连通。

3.根据权利要求1所述的蒸汽质量检测仪，其特征在于：在直角导管（101）的垂直拐角处设有与横向管齐平的直通管（105），直通管（105）通过尼龙接头（107）与直角导管（101）对接，在直通管（105）和尼龙接头（107）的连接处设有限流孔板（108）。

4.根据权利要求1所述的蒸汽质量检测仪，其特征在于：在第一连接口（104）和第一控制阀（102）之间的直角导管（101）上设有压力探头（112），在直角导管（101）的竖向管的末端设有疏水阀（113）。

5.根据权利要求1所述的蒸汽质量检测仪，其特征在于：保温筒体（201）的管壁上设有液位开关（206）。

6.根据权利要求1所述的蒸汽质量检测仪，其特征在于：保温筒体（201）的顶部设有橡胶塞（203），橡胶塞（203）将保温筒体（201）的开口封闭，橡胶塞（203）上设有透气孔（204）。

7.根据权利要求1所述的蒸汽质量检测仪，其特征在于：三通控制阀（208）为三通球阀。

8.根据权利要求1所述的蒸汽质量检测仪，其特征在于：机箱柜（300）包括机箱柜体（301）和触控显示器（302），触控显示器（302）设置在机箱柜体（301）上，机箱柜体（301）内设有主机，主机通过电路与连接装置（100）的电器件、检测装置（200）的电器件进行连接。

9.一种基于权利要求1-8所述蒸汽质量检测仪的蒸汽检测方法，其特征在于：通过以下步骤S1至S3测量不凝气体含量，

步骤S1，将三通控制阀（208）调整到A号位置，打开第四控制阀（215）、第五控制阀（218）、第三控制阀（213），将常温的脱氧水从第三控制阀（213）加入到保温筒体（201）内，直到保温筒体（201）内的水缓慢溢出到第二刻度管（217）内时，先关闭第三控制阀（213），然后关闭第四控制阀（215）和第五控制阀（218）；

步骤S2，打开第二控制阀（103），使直角导管（101）内的蒸汽缓慢从第一连接口（104）、第一接通口（209）、进蒸汽管道（207）进入保温筒体（201）内，等到第四温度探头（205）检测到温度达到70-75℃时，关闭第二控制阀（103）；

步骤S3，读取第一刻度管（214）上刻度探头的读数为Vg，第二刻度管（217）上刻度探头的读数为Vc，通过如下公式（1）计算出不凝气体含量，公式（1）为

Cncg=Vg/（Vc—Vg）*100；

Cncg 是不凝性气体的含量，单位为ml/100ml；

当Cncg＜3.5ml/100ml为合格。

10.根据权利要求9所述的蒸汽检测方法，其特征在于：通过以下步骤S4至S10测量干燥度和过热值，

步骤S4，记录称重仪（202）的称重重量值为me；

步骤S5，将三通控制阀（208）调整到B号位置，打开第四控制阀（215）、第五控制阀（218）、第三控制阀（213），将低于25℃的脱氧水从第三控制阀（213）加入到保温筒体（201）内，直到保温筒体（201）内的水缓慢溢出到第二刻度管（217）内为止；

步骤S6，通过称重仪（202）记录重量ms，记录第四温度探头（205）的水温为t1，记录第三温度探头（111）的温度为t3；

步骤S7，接入蒸汽，蒸汽缓慢从第二连接口（106）、第二接通口（210）、进蒸汽管道（207）进入到保温筒体（201）内，直至第四温度探头（205）的温度值升至80-85℃时，关闭三通控制阀（208）；适当摇匀保温筒体（201），记录重量值为mf，记录第四温度探头（205）的温度值为t2；

步骤S8，通过如下公式（2）计算出蒸汽的干燥度，公式（2）为

；

D是干燥值；

Cpw是水的比热容（4.18KJ/（Kg·K））；

A是仪器的热容量（0.24KJ/K）；

L是t3温度下饱和蒸汽的潜热，单位为KJ/Kg；

当D＞0.95为合格值，否则干燥度不合格；步骤S9，打开第一控制阀（102）后，记录第二温度探头（110）的温度值为t4，记录第三温度探头（111）的温度为t3；

步骤S10，当t3的变化不超过3℃时，t4的温度与大气压的饱和蒸汽压的差值为过热值；

当t4的温度与大气压的饱和蒸汽压的差值不大于25℃为合格。

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