CN118067466A - 一种实现监测数据高准确性且可追溯的系统化烟尘采样方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实现监测数据高准确性且可追溯的系统化烟尘采样方法，包括以下步骤：获取检定‑校准证书生效日期，并将检定‑校准证书生效日期输入到采样仪器中进行自检；进行参数设置确认，参数设置包括：GPS自动定位、皮托管系数以及烟道布点；将采样仪器的压力传感器悬空后，调整压力传感器的零点；将采样仪器的取样管按照烟道布点的位置插入到烟道中，进行工况测量；密封取样管的采样嘴入口，启动采样仪器的抽气泵，进行气密性检查；对采样仪器进行烟尘采样设置后，将采样仪器的取样管按照烟道布点的位置插入到烟道中，启动烟尘采样，显示并记录采样数据，完成此次采样。本发明达到保证烟尘采样数据准确可靠、可追溯的目的。
Description
技术领域
本发明涉及烟尘采样技术领域，具体涉及一种实现监测数据高准确性且可追溯的系统化烟尘采样方法。
背景技术
生态环境监测是生态环境保护的“顶梁柱”，是生态文明建设的重要支撑。
污染源废气现场监测(采样)的环节繁多，监测仪器信息化程度低，仅依靠监测人员的自我约束和内部监督手段，难以保证现场监测过程的真实性和可追溯性，是目前环境监测质量管理的难点和痛点。
在排放标准中，对排放烟尘浓度、烟尘黑度做出了规定，同时对锅炉排放SO2、NOx的最高允许浓度也做出了必要的限制。根据我国有关标准规定的测定方法，需要对烟气中的CO2、CO、O2、SO2、NO、NO2等气体组分含量及烟气温度、压力(动压、静压、全压)、含水份量、烟尘浓度等参数进行测量，才能得到需要的污染物浓度数据。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种实现监测数据高准确性且可追溯的系统化烟尘采样方法，用于解决现有的烟尘采样过程难以监管，导致数据真实性不高并且难追溯的技术问题，从而达到保证烟尘采样数据准确可靠、可追溯的目的。
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种实现监测数据高准确性且可追溯的系统化烟尘采样方法，包括以下步骤：
获取检定-校准证书生效日期，并将所述检定-校准证书生效日期输入到采样仪器中进行自检；
进行参数设置确认，所述参数设置包括：GPS自动定位、皮托管系数以及烟道布点；
将所述采样仪器的压力传感器悬空后，调整所述压力传感器的零点；
将所述采样仪器的取样管按照所述烟道布点的位置插入到烟道中，进行工况测量；
密封所述取样管的采样嘴入口，启动所述采样仪器的抽气泵，进行气密性检查；
对所述采样仪器进行烟尘采样设置后，将所述采样仪器的取样管按照所述烟道布点的位置插入到烟道中，启动烟尘采样，显示并记录采样数据，完成此次采样。
作为本发明优选的实施方式，在进行自检时，包括：
通过所述采样仪器自动读取所述检定-校准证书生效日期，并根据所述检定-校准周期，自动判断当前是否处于有效期内；
通过所述采样仪器自动读取传感器的状态信号和存储状态信号，并将所述状态信号和所述存储状态信号分别与原始理论信号进行比对校验，自动判断所述传感器是否异常，并给出判断结果。
作为本发明优选的实施方式，在确认烟道布点时，包括：
将烟道直径、管壁厚度、套管长度输入到所述采样仪器，通过所述采样仪器获取和显示烟道截面上具体的烟道布点的位置；
其中，所述采样仪器需要在不同的烟道布点进行等时间采样。
作为本发明优选的实施方式，在调整所述压力传感器的零点时，包括：
将全压传感器、微压传感器以及流压传感器进行悬空后，调整所述全压传感器、所述微压传感器以及所述流压传感器的零点；
其中，所述压力传感器包括：所述全压传感器、所述微压传感器以及所述流压传感器；所述全压传感器和所述微压传感器用于在S型皮托管测量烟道流速时，测量正对气流的压力和压力差；所述流压传感器用于在所述采样仪器测量烟尘采样时，测量孔板流量计两端的压力差。
作为本发明优选的实施方式，在进行工况测量时，包括：
将所述采样仪器的取样管从采样孔伸入，正对着待测的烟道布点，插入到所述待测的烟道布点的位置进行测量，得到测量数据，并根据所述测量数据得到烟气流速和采样所需的采样嘴直径，分别如公式1和公式2所示：
式中，Vs为烟气流速，m/s；Kp为皮托管系数；Pd为烟气动压，Pa；ρ为烟气密度，kg/m3；
式中，d为采样嘴直径，mm；Qrs为等速采样流量，L/min；Vs为烟气流速，m/s；Xsw为含湿量，％。
作为本发明优选的实施方式，在进行气密性检查时，包括：
通过所述采样仪器获取并显示采样流量和流量计前压数值，并根据所述采样流量和所述流量计前压数值，自动判断气密性；
其中，判定条件包括：
当所述采样流量＜3L/min，且所述流量计前压数值≤-25kPa，则判定气密性合格，否则判定气密性不合格；
若气密性不合格，则需要检查所述采样仪器的管路，继续进行气密性检查，直至气密性合格，方可下一步。
作为本发明优选的实施方式，在对所述采样仪器进行烟尘采样设置时，包括：
输入样品编号、任务编号以及采样仪器编号，根据采样所需的采样嘴直径，选择相应的采样嘴，并根据所述采样嘴直径和所述烟气流速，得到总采样时间，如公式3所示：
式中，d为采样嘴直径，mm；V为采样标况干体积，L；Vs为烟气流速，m/s；Xsw为含湿量，％；
将所述总采样时间除以所述烟道布点的数量，得到每个烟道布点的采样时间。
作为本发明优选的实施方式，在启动烟尘采样后，包括：
根据所述每个烟道布点的采样时间，移动换点采样，并在采样过程中，通过所述采样仪器显示采样数据、质控数据，并对所述质控数据和各传感器状态进行实时监控，获取异常数据进行显示和记录；
其中，所述采样数据包括：烟温、动压、全压、采样流量以及采样体积；所述质控数据包括：跟踪率和流量计前压数值。
作为本发明优选的实施方式，在获取异常数据时，包括：
根据流量计前压异常判定规则、跟踪率异常判定规则以及传感器状态故障判定规则进行异常数据判定；
其中，所述流量计前压异常判定规则，包括：采样过程中采样流量大于20L/min，且所述流量计前压数值大于-2kPa，则判定所述流量计前压数值异常；
所述跟踪率异常判定规则，包括：采样结束后显示跟踪率不满足1.0±0.1，则判定跟踪率异常；
所述传感器状态故障判定规则，包括：所述采样仪器无法接收到传感器的信号，则判定传感器状态故障。
作为本发明优选的实施方式，在完成此次采样后，包括：
判断是否继续烟尘采样，若是，则对所述采样仪器再次进行烟尘采样设置后，按照所述烟道布点的位置插入到烟道中，再次启动烟尘采样。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
(1)本发明为保证现场监测(采样)数据准确可靠和可追溯，利用智能化采样仪器，并明确现场采样(监测)过程中涉及的关键数据，包括监测过程数据、监测结果数据、质控过程数据、质控结果数据等，实现现场采集数据感知获取过程自动化；
(2)本发明将环境监测方法标准的要求转化为多个节点，现场监测人员按照节点要求和提示，不能跳过或不做，每个流程节点的操作结果都可留痕，规范现场采样活动，实现了采样过程的可追溯；
(3)本发明按照相关的环境监测方法标准要求，将零碎的采样进行标准化整合，使采样过程更加规范化、科学化，提高采样的可操作性，并利用智能化采样仪器对采样过程中的异常数据(采样异常数据、质控异常数据和传感器状态异常等)进行智能诊断和提示，保证采样数据准确可靠、可追溯。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明所提供的实现监测数据高准确性且可追溯的系统化烟尘采样方法的步骤图；
图2是本发明实施例的实现监测数据高准确性且可追溯的系统化烟尘采样方法的流程图；
图3是本发明实施例的采样点位截面示意图；
图4是本发明实施例的气密性检查连接示意图。
附图标号说明：1、采样孔；2、取样枪；3、橡胶连管；4、高效气水分离器；5、流量计前压传感器；6、孔板流量计；7、抽气泵；8、采样仪器主体；9、盖体；10、输入面板；11、取样管；12、采样嘴；13、密封圈；14、保护丝堵。
具体实施方式
本发明所提供的实现监测数据高准确性且可追溯的系统化烟尘采样方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤S1：获取检定-校准证书生效日期，并将检定-校准证书生效日期输入到采样仪器中进行自检；
步骤S2：进行参数设置确认，参数设置包括：GPS自动定位、皮托管系数以及烟道布点；
步骤S3：将采样仪器的压力传感器悬空后，调整压力传感器的零点；
步骤S4：将采样仪器的取样管11按照烟道布点的位置插入到烟道中，进行工况测量；
步骤S5：密封取样管11的采样嘴12入口，启动采样仪器的抽气泵7，进行气密性检查；
步骤S6：对采样仪器进行烟尘采样设置后，将采样仪器的取样管11按照烟道布点的位置插入到烟道中，启动烟尘采样，显示并记录采样数据，完成此次采样。
在上述步骤S1中，在进行自检时，包括：
通过采样仪器自动读取检定-校准证书生效日期，并根据检定-校准周期，自动判断当前是否处于有效期内；
通过采样仪器自动读取传感器的状态信号和存储状态信号，并将状态信号和存储状态信号分别与原始理论信号进行比对校验，自动判断传感器是否异常，并给出判断结果。
在上述步骤S2中，在确认烟道布点时，包括：
将烟道直径、管壁厚度、套管长度输入到采样仪器，通过采样仪器获取和显示烟道截面上具体的烟道布点的位置；
其中，采样仪器需要在不同的烟道布点进行等时间采样。
在上述步骤S3中，在调整压力传感器的零点时，包括：
将全压传感器、微压传感器以及流压传感器进行悬空后，调整全压传感器、微压传感器以及流压传感器的零点；
其中，压力传感器包括：全压传感器、微压传感器以及流压传感器；全压传感器和微压传感器用于在S型皮托管测量烟道流速时，测量正对气流的压力和压力差；流压传感器用于在采样仪器测量烟尘采样时，测量孔板流量计6两端的压力差。
在上述步骤S4中，在进行工况测量时，包括：
将采样仪器的取样管11从采样孔1伸入，正对着待测的烟道布点，插入到待测的烟道布点的位置进行测量，得到测量数据，并根据测量数据得到烟气流速和采样所需的采样嘴12直径，分别如公式1和公式2所示：
式中，Vs为烟气流速，m/s；Kp为皮托管系数；Pd为烟气动压，Pa；ρ为烟气密度，kg/m3；
式中，d为采样嘴12直径，mm；Qrs为等速采样流量，L/min；Vs为烟气流速，m/s；Xsw为含湿量，％。
在上述步骤S5中，在进行气密性检查时，包括：
通过采样仪器获取并显示采样流量和流量计前压数值，并根据采样流量和流量计前压数值，自动判断气密性；
其中，判定条件包括：
当采样流量＜3L/min，且流量计前压数值≤-25kPa，则判定气密性合格，否则判定气密性不合格；
若气密性不合格，则需要检查采样仪器的管路，继续进行气密性检查，直至气密性合格，方可下一步。
在上述步骤S6中，在对采样仪器进行烟尘采样设置时，包括：
输入样品编号、任务编号以及采样仪器编号，根据采样所需的采样嘴12直径，选择相应的采样嘴12，并根据采样嘴12直径和烟气流速，得到总采样时间，如公式3所示：
式中，d为采样嘴12直径，mm；V为采样标况干体积，L；Vs为烟气流速，m/s；Xsw为含湿量，％；
将总采样时间除以烟道布点的数量，得到每个烟道布点的采样时间。
在上述步骤S6中，在启动烟尘采样后，包括：
根据每个烟道布点的采样时间，移动换点采样，并在采样过程中，通过采样仪器显示采样数据、质控数据，并对质控数据和各传感器状态进行实时监控，获取异常数据进行显示和记录；
其中，采样数据包括：烟温、动压、全压、采样流量以及采样体积；质控数据包括：跟踪率和流量计前压数值。
进一步地，在获取异常数据时，包括：
根据流量计前压异常判定规则、跟踪率异常判定规则以及传感器状态故障判定规则进行异常数据判定；
其中，流量计前压异常判定规则，包括：采样过程中采样流量大于20L/min，且流量计前压数值大于-2kPa，则判定流量计前压数值异常；
跟踪率异常判定规则，包括：采样结束后显示跟踪率不满足1.0±0.1，则判定跟踪率异常；
传感器状态故障判定规则，包括：采样仪器无法接收到传感器的信号，则判定传感器状态故障。
在上述步骤S6中，在完成此次采样后，包括：
判断是否继续烟尘采样，若是，则对采样仪器再次进行烟尘采样设置后，按照烟道布点的位置插入到烟道中，再次启动烟尘采样。
以下的实施例是对本发明的进一步说明，但本发明的范围并不限制于此。
本实施例所提供的实现监测数据高准确性且可追溯的系统化烟尘采样方法的流程，如图2所示，具体包括以下步骤：
步骤1、将检定/校准证书生效日期提前输入到采样仪器中，采样仪器开机自检时，采样仪器会根据检定/校准周期，自动判断当前是否处于有效期内。另外，采样仪器自动读取传感器的状态信号和存储状态信号，与原始理论信号进行比对校验，自动判断传感器是否异常，并给出判断结果。
步骤2、参数设置确认：包括了GPS自动定位，皮托管系数确认、烟道布点等。采样仪器嵌入GPS模块，进入地理位置界面，自动显示仪器所处经度和纬度，能准确追踪采样仪器是否到达采样现场，切实解决采样仪器“去没去”的问题。皮托管系数是计算采样流速的关键参数，不同的采样管的皮托管系数是不同的，要求在0.83±0.01范围内，采样前，必须确认使用采样管的皮托管系数。为了保证采样数据更具有代表性，需要在烟道截面上不同采样点等时间采样，输入烟道直径、管壁厚度、套管长度，自动计算和显示具体的采样点位置(烟道布点的位置)。
在自动计算采样点位置时，所采用的方法包括：网格布点法和等面积圆环法。
步骤3、压力零点调零：将压力传感器悬空，调整压力传感器零点，压力传感器包括的全压传感器、微压传感器、流压传感器等，全压传感器和微压传感器主要用于S型皮托管测量烟道流速时，测量正对气流的压力和压力差；流压传感器用于是烟尘采样时，测量孔板流量计6两端的压力差，用于控制采样流量。通过压力零点调零，保证压力传感器零点准确，减少因压力传感器漂移引入的测量误差。
步骤4、工况测量：采样仪器还具有烟温传感器，用于采集烟温数据，将取样管11按照烟道布点的位置插入到烟道中，放置方式如图3所示。从将采样仪器的采样管从采样孔1伸入后，调整采样管的位置，使采样管正对着烟道布点后，插入到烟道布点的位置。
根据测量数据按照公式(1)计算烟气流速，按照公式(2)自动计算推荐采样所需采样嘴12直径。
式中：Vs-烟气流速，m/s；Kp-皮托管系数；Pd-烟气动压，Pa；ρ-烟气密度，kg/m3。
式中，d-采样嘴12直径，mm；Qrs-等速采样流量，L/min；Vs-烟气流速，m/s；
Xsw-含湿量，％。
步骤5、如果仅是工况测量，结束测量。反之，进入气密性检查。
步骤6、气密性检查连接，如图4所示。采样仪器包括：取样枪2、橡胶连管3、高效气水分离器4、流量计前压传感器5、孔板流量计6、抽气泵7、采样仪器主体8。其中，采样仪器主体8包括：可开闭的盖体9、显示屏以及输入面板10。盖体9在关闭状态下，用于保护显示屏。盖体9在开启状态下，露出其中的显示屏。显示屏用于参数输入、参数设置确认、烟尘采样设置以及数据显示等。取样枪2包括用于取样的取样管11和采样嘴12。采样嘴12与取样管11的连接处加装有密封圈13。
在进行气密性检查连接时，首先需要密封采样嘴12入口，具体的密封过程为：在采样嘴12入口处，加装密封圈13后，再安装保护丝堵14。
完成采样嘴12入口密封后，进入气密性检查界面，启动采样仪器的抽气泵7，仪器界面显示采样流量和流量计前压数值，根据流量计前压数值和采样流量，智能判断气密性结果。判定条件为：当采样流量＜3L/min，且流量计前压数值≤-25kPa，则判定气密性合格，否则气密性不合格。如果气密性不合格，需要检查管路，继续进行气密性检查，直至气密性合格，方可下一步。
步骤7、烟尘采样设置，输入样品编号、任务编号、采样枪编号，根据步骤4推荐的采样嘴12直径，选择相应的采样嘴12。对于采样时间，根据HJ 836标准要求，采样标准状况干气体体积至少1m3。根据步骤4预测的烟气流速和采样嘴12直径，按照公式(3)可以计算得到总采样时间，总采样时间除以烟道布点的数量，得到每个点位的采样时间。
式中，d-采样嘴12直径，mm；V-采样标况干体积，L；Vs-烟气流速，m/s；
Xsw-含湿量，％。
步骤8、将取样管11伸入到步骤4确定的烟道布点的位置，启动烟尘采样，根据每个烟道布点的采样时间，移动换点采样。采样过程中，采样仪器显示采样数据(如烟温、动压、全压、采样流量、采样体积等)、质控数据(如跟踪率、流量计前压等)，并对质控数据和各传感器状态实时监控，出现异常数据进行智能判别、显示和记录。
1)流量计前压异常判定规则：采样过程中采样流量大于20L/min，且流量计前压数值大于-2kPa，则判定流量计前压数值异常。
2)跟踪率异常判定规则：采样结束后显示跟踪率不满足1.0±0.1，则判定跟踪率异常。
3)传感器状态故障判定规则：采样仪器无法接收到传感器的信号(即不通讯)，则判定传感器状态故障。
步骤9、采样结束后，提示是否继续烟尘采样，若是，继续执行步骤7，若否，则结束烟尘采样，打印或上传采样数据。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种实现监测数据高准确性且可追溯的系统化烟尘采样方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取检定-校准证书生效日期，并将所述检定-校准证书生效日期输入到采样仪器中进行自检；
进行参数设置确认，所述参数设置包括：GPS自动定位、皮托管系数以及烟道布点；
将所述采样仪器的压力传感器悬空后，调整所述压力传感器的零点；
将所述采样仪器的取样管按照所述烟道布点的位置插入到烟道中，进行工况测量；
密封所述取样管的采样嘴入口，启动所述采样仪器的抽气泵，进行气密性检查；
对所述采样仪器进行烟尘采样设置后，将所述采样仪器的取样管按照所述烟道布点的位置插入到烟道中，启动烟尘采样，显示并记录采样数据，完成此次采样。
2.根据权利要求1所述的实现监测数据高准确性且可追溯的系统化烟尘采样方法，其特征在于，在进行自检时，包括：
通过所述采样仪器自动读取所述检定-校准证书生效日期，并根据所述检定-校准周期，自动判断当前是否处于有效期内；
通过所述采样仪器自动读取传感器的状态信号和存储状态信号，并将所述状态信号和所述存储状态信号分别与原始理论信号进行比对校验，自动判断所述传感器是否异常，并给出判断结果。
3.根据权利要求1所述的实现监测数据高准确性且可追溯的系统化烟尘采样方法，其特征在于，在确认烟道布点时，包括：
将烟道直径、管壁厚度、套管长度输入到所述采样仪器，通过所述采样仪器获取和显示烟道截面上具体的烟道布点的位置；
其中，所述采样仪器需要在不同的烟道布点进行等时间采样。
4.根据权利要求1所述的实现监测数据高准确性且可追溯的系统化烟尘采样方法，其特征在于，在调整所述压力传感器的零点时，包括：
将全压传感器、微压传感器以及流压传感器进行悬空后，调整所述全压传感器、所述微压传感器以及所述流压传感器的零点；
其中，所述压力传感器包括：所述全压传感器、所述微压传感器以及所述流压传感器；所述全压传感器和所述微压传感器用于在S型皮托管测量烟道流速时，测量正对气流的压力和压力差；所述流压传感器用于在所述采样仪器测量烟尘采样时，测量孔板流量计两端的压力差。
5.根据权利要求1所述的实现监测数据高准确性且可追溯的系统化烟尘采样方法，其特征在于，在进行工况测量时，包括：
将所述采样仪器的取样管从采样孔伸入，正对着待测的烟道布点，插入到所述待测的烟道布点的位置进行测量，得到测量数据，并根据所述测量数据得到烟气流速和采样所需的采样嘴直径，分别如公式1和公式2所示：
式中，Vs为烟气流速，m/s；Kp为皮托管系数；Pd为烟气动压，Pa；ρ为烟气密度，kg/m3；
式中，d为采样嘴直径，mm；Qrs为等速采样流量，L/min；Vs为烟气流速，m/s；Xsw为含湿量，％。
6.根据权利要求1所述的实现监测数据高准确性且可追溯的系统化烟尘采样方法，其特征在于，在进行气密性检查时，包括：
通过所述采样仪器获取并显示采样流量和流量计前压数值，并根据所述采样流量和所述流量计前压数值，自动判断气密性；
其中，判定条件包括：
当所述采样流量＜3L/min，且所述流量计前压数值≤-25kPa，则判定气密性合格，否则判定气密性不合格；
若气密性不合格，则需要检查所述采样仪器的管路，继续进行气密性检查，直至气密性合格，方可下一步。
7.根据权利要求5所述的实现监测数据高准确性且可追溯的系统化烟尘采样方法，其特征在于，在对所述采样仪器进行烟尘采样设置时，包括：
输入样品编号、任务编号以及采样仪器编号，根据采样所需的采样嘴直径，选择相应的采样嘴，并根据所述采样嘴直径和所述烟气流速，得到总采样时间，如公式3所示：
式中，d为采样嘴直径，mm；V为采样标况干体积，L；Vs为烟气流速，m/s；Xsw为含湿量，％；
将所述总采样时间除以所述烟道布点的数量，得到每个烟道布点的采样时间。
8.根据权利要求7所述的实现监测数据高准确性且可追溯的系统化烟尘采样方法，其特征在于，在启动烟尘采样后，包括：
根据所述每个烟道布点的采样时间，移动换点采样，并在采样过程中，通过所述采样仪器显示采样数据、质控数据，并对所述质控数据和各传感器状态进行实时监控，获取异常数据进行显示和记录；
其中，所述采样数据包括：烟温、动压、全压、采样流量以及采样体积；所述质控数据包括：跟踪率和流量计前压数值。
9.根据权利要求8所述的实现监测数据高准确性且可追溯的系统化烟尘采样方法，其特征在于，在获取异常数据时，包括：
根据流量计前压异常判定规则、跟踪率异常判定规则以及传感器状态故障判定规则进行异常数据判定；
其中，所述流量计前压异常判定规则，包括：采样过程中采样流量大于20L/min，且所述流量计前压数值大于-2kPa，则判定所述流量计前压数值异常；
所述跟踪率异常判定规则，包括：采样结束后显示跟踪率不满足1.0±0.1，则判定跟踪率异常；
所述传感器状态故障判定规则，包括：所述采样仪器无法接收到传感器的信号，则判定传感器状态故障。
10.根据权利要求1所述的实现监测数据高准确性且可追溯的系统化烟尘采样方法，其特征在于，在完成此次采样后，包括：
判断是否继续烟尘采样，若是，则对所述采样仪器再次进行烟尘采样设置后，按照所述烟道布点的位置插入到烟道中，再次启动烟尘采样。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410124872.2A CN118067466A (zh) | 2024-01-30 | 2024-01-30 | 一种实现监测数据高准确性且可追溯的系统化烟尘采样方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410124872.2A CN118067466A (zh) | 2024-01-30 | 2024-01-30 | 一种实现监测数据高准确性且可追溯的系统化烟尘采样方法 |
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Family Applications (1)
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