CN116242795A - 一种紫外烟气分析仪及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种紫外烟气分析仪及其使用方法，包括箱体，所述箱体的左端固定安装有冷凝室，所述冷凝室的左端固定连接有吸气管，所述冷凝室的右端固定连接有导气管，所述导气管的另一端贯穿延伸至箱体内腔，所述箱体的内部固定安装有圆箱，所述圆箱内部设置有气体分流组件，所述气体分流组件的一侧设置有光谱仪，所述箱体的底部设置有移动缓冲装置；本发明涉及紫外烟气分析仪技术领域。该紫外烟气分析仪及其使用方法，通过设置的气体分流组件，在检测前通过总管、环管与支管对待检测气体进行分流，将气体分流至多个气体室中，同时检测多组气体，提高检测的准确性，从而准确得到气体情况并评估净化设备运行性能。
Description
技术领域
本发明涉及紫外烟气分析仪技术领域，具体为一种紫外烟气分析仪及其使用方法。
背景技术
为了控制空气污染，首先需要监测空气污染物，烟雾分析仪应运而生，烟雾分析仪通常采用电化学原理、红外原理和紫外差分吸收光谱原理，紫外烟气分析仪广泛用于二氧化硫、氮氧化物等的烟雾分析；而空气污染，监测是关键，只有找出被污染的气体成分，才能科学有效地治理，紫外烟气分析仪现在常用作烟气分析仪器。
而现有的紫外烟气分析仪存在以下问题：1、无法有效冷却烟气，导致水蒸气凝结不足，冷凝除水效果不佳，并且由于出气口位置设置不合理，烟气在排出时易携带冷凝水，容易造成仪器损坏；2、不能够自动进行空气的检测，测试的样本较少，测量的结果不准确，不能够方便地收集样本；3、仪器在行驶检测过程中，容易发生颠簸，从而导致仪器内部精密零部件受损。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种紫外烟气分析仪及其使用方法，解决了背景技术中所提及的技术问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种紫外烟气分析仪，包括箱体，所述箱体的左端固定安装有冷凝室，所述冷凝室的左端固定连接有吸气管，所述冷凝室的右端固定连接有导气管，所述导气管的另一端贯穿延伸至箱体内腔，所述箱体的内部固定安装有圆箱，所述圆箱内部设置有气体分流组件，所述气体分流组件的一侧设置有光谱仪，所述箱体的底部设置有移动缓冲装置；
所述气体分流组件包括固定安装在圆箱上的总管，所述总管的一端与导气管固定连接，所述总管的另一端固定连接有环管，所述环管的侧壁固定连接有多个支管，多个所述支管的另一端设置有气体室，所述气体室固定安装在圆箱上，所述支管上设置有气阀，所述气体室的另一端设置有光纤，且通过光纤与光谱仪连接。
作为本技术方案的进一步优选，所述冷凝室的内壁两端均固定连接有多个横板，多个所述横板相互错位设置，且多个横板位于冷凝室内部形成冷凝槽，所述冷凝槽呈S型设计。
作为本技术方案的进一步优选，所述冷凝室的一侧固定连接有排水管，且排水管上设置有蠕动泵，所述冷凝室的内腔底部向排水管一侧倾斜设置。
作为本技术方案的进一步优选，所述气体室的外部设置有光源，所述气体室的两端分别设置有发散透镜与聚光透镜，所述光源设置在发散透镜的外部，聚光透镜的外部设置有端盖，端盖固定在气体室上且进行密封，端盖上设置有光纤传感器，所述支管上设置有氧气传感器，所述气体室的一端设置有排气管，所述排气管上设置有电磁控制阀，所述气体室上内部设置有温度传感器，所述气体室上还设置有接口板与HMI模块，所述温度传感器、氧气传感器和光源均与接口板相连接，所述光谱仪、接口板与HMI模块均与相连接。
作为本技术方案的进一步优选，所述移动缓冲装置包括固定安装在箱体底部的安装架，所述安装架的四周开设有轮槽，所述轮槽的顶部设置有固定安装在安装架顶部的拱架，所述拱架的顶部固定安装有调节电机，所述调节电机的输出端通过转轴贯穿拱架并固定连接有固定架，所述固定架的外侧一端设置有定位杆，所述定位杆上滑动连接有缓冲架，所述固定架上设置有驱动电机，所述驱动电机的输出端固定连接有传动杆，所述传动杆的另一端贯穿缓冲架与定位杆延伸至外部并固定连接有移动轮，所述定位杆外壁的上下端均套设有缓冲弹簧，且两个缓冲弹簧分别位于缓冲架的上下端，所述定位杆的表面开设有供传动杆滑动的竖直槽。
作为本技术方案的进一步优选，所述固定架包括连接板、弧形架、支撑架、定位框与调节板，所述连接板的一端转动安装在拱架底部，并与调节电机输出端的转轴固定连接，所述连接板的另一端与弧形架固定连接，所述支撑架固定安装在弧形架的底部两端，所述定位框固定安装在支撑架的外壁，所述调节板滑动安装在定位框的上下端，且传动杆固定安装在两个调节板上。
作为本技术方案的进一步优选，所述轮槽的底部固定安装有滑行架，两个所述调节板的一端滑动安装在滑行架上。
本发明实施例还公开了一种紫外烟气分析仪的使用方法：具体包括以下步骤：
S1：通过设置的移动缓冲装置带动本装置移动至合适位置，通过启动吸气管上的抽气泵，吸气管将外界待检测的空气吸入至冷凝室内，冷凝室对待检测空气进行冷凝除水，并通过加热条进行加热，空气中的水分完全汽化；
S2：通过导气管将S1中完全汽化的空气排入至气体分流组件中，经过气体分流组件的分流处理，使得分流后的空气进入至光谱仪中进行检测处理，检测结果经过HMI模块进行分析处理，检测完成；
S3：检测完成后，通过启动排气管上的电磁控制阀，将检测完成后的气体排出。
与现有技术相比具备以下有益效果：
通过S型冷凝槽设计，使得冷凝路径加长，冷却效果大大提高，可以高效地冷凝除水，同时在冷凝槽中设置有加热条，通过加热条进行加热，使得空气中的水分完全汽化，更好地保证进入分析仪的烟气不会凝结成水，从而提高数据测量准确性，而且会延长仪器的使用寿命。
通过设置的气体分流组件，在检测前通过总管、环管与支管对待检测气体进行分流，将气体分流至多个气体室中，同时检测多组气体，提高检测的准确性，从而准确得到气体情况并评估净化设备运行性能。
通过设置移动缓冲装置，能够方便本装置进行移动，进行气体的收集和检测时不需要工作人员随行，能够有效地保护工作人员的安全，设置的缓冲弹簧，以缓冲由不平路面传给本装置的冲击力，并减少由此引起的振动，以适应不同的路况，起到了对紫外烟气分析仪缓冲防震的目的，起到对紫外烟气分析仪保护的作用。
附图说明
图1为本发明紫外烟气分析仪的结构示意图；
图2为本发明中冷凝室的内部结构示意图；
图3为本发明中气体分流组件的结构示意图；
图4为本发明中气体室的结构示意图；
图5为本发明中移动缓冲装置的结构示意图；
图6为本发明中移动缓冲装置的部分结构示意图；
图7为本发明中固定架的结构示意图。
图中：1、箱体；2、冷凝室；3、吸气管；4、导气管；5、圆箱；6、气体分流组件；7、光谱仪；9、移动缓冲装置；21、横板；22、冷凝槽；23、排水管；61、总管；62、环管；63、支管；64、气体室；65、气阀；66、光纤；67、光源；68、发散透镜；69、聚光透镜；610、光纤传感器；611、接口板；612、HMI模块；613、温度传感器；614、排气管；91、安装架；92、轮槽；93、拱架；94、调节电机；95、固定架；951、连接板；952、弧形架；953、支撑架；954、定位框；955、调节板；96、定位杆；97、缓冲架；98、驱动电机；99、传动杆；910、移动轮；911、缓冲弹簧；912、滑行架。
具体实施方式
下面将结合说明书附图，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。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图7，本发明提供一种技术方案：一种紫外烟气分析仪，包括箱体1，箱体1的左端固定安装有冷凝室2，冷凝室2的左端固定连接有吸气管3，冷凝室2的右端固定连接有导气管4，导气管4的另一端贯穿延伸至箱体1内腔，箱体1的内部固定安装有圆箱5，圆箱5内部设置有气体分流组件6，气体分流组件6的一侧设置有光谱仪7，箱体1的底部设置有移动缓冲装置9，在本发明的实施例中，吸气管3与导气管4的安装位置设计在冷凝室2侧壁的上方；吸气管3上设置有抽气泵。
请参阅图2，冷凝室2的内壁两端均固定连接有多个横板21，多个横板21相互错位设置，且多个横板21位于冷凝室2内部形成冷凝槽22，冷凝槽22呈S型设计，在本发明的实施例中，通过S型冷凝槽22设计，使得冷凝路径加长，冷却效果大大提高，可以高效地冷凝除水。
请参阅图2，冷凝室2的一侧固定连接有排水管23，且排水管23上设置有蠕动泵，冷凝室2的内腔底部向排水管23一侧倾斜设置，在本发明的实施例中，排水管23则安装在冷凝室2侧壁的底端，烟气经吸气管3进入冷凝室2后，冷凝水因重力作用凝结在冷凝室2底部，由排水管23外接蠕动泵排出仪器外，做到自动除水，可以保证仪器的长时间运行，同时烟气则上升，由冷凝室2顶端的导气管4排出，吸气管3与排水管23的这种相对位置设计可以防止气体带离部分液体离开，使气水分离更彻底。
请参阅图3、图4，气体分流组件6包括固定安装在圆箱5上的总管61，总管61的一端与导气管4固定连接，总管61的另一端固定连接有环管62，环管62的侧壁固定连接有多个支管63，多个支管63的另一端设置有气体室64，气体室64固定安装在圆箱5上，支管63上设置有气阀65，气体室64的另一端设置有光纤66，且通过光纤66与光谱仪7连接，在本发明的实施例中，通过设置的气体分流组件6，在检测前通过总管61、环管62与支管63对待检测气体进行分流，将气体分流至多个气体室64中，同时检测多组气体，提高检测的准确性，从而准确得到气体情况并评估净化设备运行性能。
请参阅图4，气体室64的外部设置有光源67，气体室64的两端分别设置有发散透镜68与聚光透镜69，光源67设置在发散透镜68的外部，聚光透镜69的外部设置有端盖，端盖固定在气体室64上且进行密封，端盖上设置有光纤传感器610，支管63上设置有氧气传感器，气体室64的一端设置有排气管614，排气管614上设置有电磁控制阀，气体室64上内部设置有温度传感器613，气体室64上还设置有接口板611与HMI模块612，温度传感器613、氧气传感器和光源67均与接口板611相连接，光谱仪7、接口板611与HMI模块612均与相连接，在本发明的实施例中，光源67：可产生检测需要的190-400nm紫外光，其关键参数为光源寿命和可用紫外光波长范围，光源67采用脉冲氙灯，寿命达109次按照3次/秒计算，使用寿命达10年；脉冲氙灯属冷光源，与红外光源相比，具有寿命长，稳定性好，无预热时间的优点；气体室64：也称流通池，被测气体将恒定的流量流过，吸收紫外光，以便获取吸收光谱，其关键参数为光程和耐腐蚀能力，气体室64由不锈钢加工而成，内部无需镜面抛光、镀金，气体室强壮、成本低，受水分、粉尘的影响小；光谱仪7：接收来自气体室的气体吸收后的紫外光，实现分光及光谱采集，关键参数为灵敏度（特别是紫外波段）、分辨率和温漂；氧传感器：采用电化学手段，测量氧气浓度；温度传感器613：采集样气的温度和压力，用于将测量成分浓度转化为标态下的浓度；HMI模块612：实现通过吸收光谱计算成分浓度的化学计量学算法，以及人机交互；接口板611：提供开关量、模拟量输入输出，提供RS232、485等通讯接口；光源67通过发射紫外光至气体室64，为气体的吸收谱测量提供了先决条件；光谱仪7主要是采集光谱信号转换为电信号，并且负责将光信息实时传送至处理单元，光信号转化电信号的质量直接影响气体的测量精度，结合本分析仪的气体吸收结构特点，本发明选择了高分辨率、高精度、高信噪比的光谱仪，同时其体积小，为其他部件的安装带来了便捷，光纤传感器610负责光信号的传导，为满足使用环境的恶劣，信号的损失小，选用采用外部特殊处理过的石英光纤，在气体室64内采用专门设计的支架固定，减少其运动对信号或者光纤本身带来的损失，发散透镜68将光源发出的散射光转换为平行光，然后进入气室，聚光透镜69将气体室64的平行光转换为聚焦光后传递给光纤，发散透镜68与聚光透镜69选择K9水晶透镜，其透光度好，不会对光传递造成大的影响；本发明中测量气体浓度的方法为紫外差分光谱吸收法（DOSA技术），它是在一种对被测气体浓度进行比较准确定量分析的光谱分析方法，它利用被测气体在所选波段具有明显的差分吸收结构，从而准确辨别不同气体和监测被测气体浓度，DOSA技术的基本原理是利用待测气体的窄带吸收特性来鉴别分子，并且根据窄带吸收强度反演气体的浓度，DOSA技术已为现有公开技术，在此不做过多解释。
请参阅图5、图6、图7，移动缓冲装置9包括固定安装在箱体1底部的安装架91，安装架91的四周开设有轮槽92，轮槽92的顶部设置有固定安装在安装架91顶部的拱架93，拱架93的顶部固定安装有调节电机94，调节电机94的输出端通过转轴贯穿拱架93并固定连接有固定架95，固定架95的外侧一端设置有定位杆96，定位杆96上滑动连接有缓冲架97，固定架95上设置有驱动电机98，驱动电机98的输出端固定连接有传动杆99，传动杆99的另一端贯穿缓冲架97与定位杆96延伸至外部并固定连接有移动轮910，定位杆96外壁的上下端均套设有缓冲弹簧911，且两个缓冲弹簧911分别位于缓冲架97的上下端，定位杆96的表面开设有供传动杆99滑动的竖直槽，固定架95包括连接板951、弧形架952、支撑架953、定位框954与调节板955，连接板951的一端转动安装在拱架93底部，并与调节电机94输出端的转轴固定连接，连接板951的另一端与弧形架952固定连接，支撑架953固定安装在弧形架952的底部两端，定位框954固定安装在支撑架953的外壁，调节板955滑动安装在定位框954的上下端，且传动杆99固定安装在两个调节板955上，在本发明的实施例中，调节电机94与驱动电机98均与HMI模块612电性控制连接，通过开启调节电机94带动固定架95转动，使得固定架95带动定位杆96、定位杆96、缓冲架97、驱动电机98、传动杆99与移动轮910随之转动，从而能够调整移动轮910的转动方向，进而改变本装置的行进方向，通过开启驱动电机98能够带动传动杆99转动，使得传动杆99带动移动轮910转动，从而实现整个装置的移动；通过设置移动缓冲装置9，能够方便本装置进行移动，进行气体的收集和检测时不需要工作人员随行，能够有效地保护工作人员的安全，设置的缓冲弹簧911，以缓冲由不平路面传给本装置的冲击力，并减少由此引起的振动，以适应不同的路况，起到了对紫外烟气分析仪缓冲防震的目的，起到对紫外烟气分析仪保护的作用。
请参阅图5、图6、图7，轮槽92的底部固定安装有滑行架912，两个调节板955的一端滑动安装在滑行架912上，在本发明的实施例中，通过调节板955滑动设置在滑行架912上，从而实现固定架95稳定带动定位杆96、定位杆96、缓冲架97、驱动电机98、传动杆99与移动轮910随着调节电机94转动而转动，注意调节电机94能够进行正反转转动。
本发明实施例还公开了一种紫外烟气分析仪的使用方法：具体包括以下步骤：
S1：通过设置的移动缓冲装置9带动本装置移动至合适位置，通过启动吸气管3上的抽气泵，吸气管3将外界待检测的空气吸入至冷凝室2内，冷凝室2对待检测空气进行冷凝除水，并通过加热条进行加热，空气中的水分完全汽化；
S2：通过导气管4将S1中完全汽化的空气排入至气体分流组件6中，经过气体分流组件6的分流处理，使得分流后的空气进入至光谱仪7中进行检测处理，检测结果经过HMI模块612进行分析处理，检测完成；
S3：检测完成后，通过启动排气管614上的电磁控制阀，将检测完成后的气体排出。
在本发明的实施例中，涉及到电路和电子元器件均为现有技术，本领域技术人员完全可以实现，无需赘言，本发明保护的内容也不涉及对于内部结构和方法的改进，需要说明的是，本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，发明人在此不再详述。
同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种紫外烟气分析仪，包括箱体（1），其特征在于：所述箱体（1）的左端固定安装有冷凝室（2），所述冷凝室（2）的左端固定连接有吸气管（3），所述冷凝室（2）的右端固定连接有导气管（4），所述导气管（4）的另一端贯穿延伸至箱体（1）内腔，所述箱体（1）的内部固定安装有圆箱（5），所述圆箱（5）内部设置有气体分流组件（6），所述气体分流组件（6）的一侧设置有光谱仪（7），所述箱体（1）的底部设置有移动缓冲装置（9）；
所述气体分流组件（6）包括固定安装在圆箱（5）上的总管（61），所述总管（61）的一端与导气管（4）固定连接，所述总管（61）的另一端固定连接有环管（62），所述环管（62）的侧壁固定连接有多个支管（63），多个所述支管（63）的另一端设置有气体室（64），所述气体室（64）固定安装在圆箱（5）上，所述支管（63）上设置有气阀（65），所述气体室（64）的另一端设置有光纤（66），且通过光纤（66）与光谱仪（7）连接。
2.根据权利要求1所述的一种紫外烟气分析仪，其特征在于：所述冷凝室（2）的内壁两端均固定连接有多个横板（21），多个所述横板（21）相互错位设置，且多个横板（21）位于冷凝室（2）内部形成冷凝槽（22），所述冷凝槽（22）呈S形设计。
3.根据权利要求2所述的一种紫外烟气分析仪，其特征在于：所述冷凝室（2）的一侧固定连接有排水管（23），且排水管（23）上设置有蠕动泵，所述冷凝室（2）的内腔底部向排水管（23）一侧倾斜设置。
4.根据权利要求1所述的一种紫外烟气分析仪，其特征在于：所述气体室（64）的外部设置有光源（67），所述气体室（64）的两端分别设置有发散透镜（68）与聚光透镜（69），所述光源（67）设置在发散透镜（68）的外部，聚光透镜（69）的外部设置有端盖，端盖固定在气体室（64）上且进行密封，端盖上设置有光纤传感器（610），所述支管（63）上设置有氧气传感器，所述气体室（64）的一端设置有排气管（614），所述排气管（614）上设置有电磁控制阀，所述气体室（64）上内部设置有温度传感器（613），所述气体室（64）上还设置有接口板（611）与HMI模块（612），所述温度传感器（613）、氧气传感器和光源（67）均与接口板（611）相连接，所述光谱仪（7）、接口板（611）与HMI模块（612）均与相连接。
5.根据权利要求1所述的一种紫外烟气分析仪，其特征在于：所述移动缓冲装置（9）包括固定安装在箱体（1）底部的安装架（91），所述安装架（91）的四周开设有轮槽（92），所述轮槽（92）的顶部设置有固定安装在安装架（91）顶部的拱架（93），所述拱架（93）的顶部固定安装有调节电机（94），所述调节电机（94）的输出端通过转轴贯穿拱架（93）并固定连接有固定架（95），所述固定架（95）的外侧一端设置有定位杆（96），所述定位杆（96）上滑动连接有缓冲架（97），所述固定架（95）上设置有驱动电机（98），所述驱动电机（98）的输出端固定连接有传动杆（99），所述传动杆（99）的另一端贯穿缓冲架（97）与定位杆（96）延伸至外部并固定连接有移动轮（910），所述定位杆（96）外壁的上下端均套设有缓冲弹簧（911），且两个缓冲弹簧（911）分别位于缓冲架（97）的上下端，所述定位杆（96）的表面开设有供传动杆（99）滑动的竖直槽。
6.根据权利要求5所述的一种紫外烟气分析仪，其特征在于：所述固定架（95）包括连接板（951）、弧形架（952）、支撑架（953）、定位框（954）与调节板（955），所述连接板（951）的一端转动安装在拱架（93）底部，并与调节电机（94）输出端的转轴固定连接，所述连接板（951）的另一端与弧形架（952）固定连接，所述支撑架（953）固定安装在弧形架（952）的底部两端，所述定位框（954）固定安装在支撑架（953）的外壁，所述调节板（955）滑动安装在定位框（954）的上下端，且传动杆（99）固定安装在两个调节板（955）上。
7.根据权利要求6所述的一种紫外烟气分析仪，其特征在于：所述轮槽（92）的底部固定安装有滑行架（912），两个所述调节板（955）的一端滑动安装在滑行架（912）上。
8.如权利要求1-7任一项所述的一种紫外烟气分析仪的使用方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1：通过设置的移动缓冲装置（9）带动本装置移动至合适位置，通过启动吸气管（3）上的抽气泵，吸气管（3）将外界待检测的空气吸入至冷凝室（2）内，冷凝室（2）对待检测空气进行冷凝除水，并通过加热条进行加热，空气中的水分完全汽化；
S2：通过导气管（4）将S1中完全汽化的空气排入至气体分流组件（6）中，经过气体分流组件（6）的分流处理，使得分流后的空气进入至光谱仪（7）中进行检测处理，检测结果经过HMI模块（612）进行分析处理，检测完成；
S3：检测完成后，通过启动排气管（614）上的电磁控制阀，将检测完成后的气体排出。
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