CN202041461U - 一种在位式气体分析系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种在位式气体分析系统，包括光发射模块、光接收模块、连接模块、分析模块；所述光发射模块和光接收模块通过连接模块安装在管道上；所述光发射模块发出的光经过管道内的测量气体后被光接收模块接收；所述光接收模块与分析模块相连；其特征在于：所述系统还包括吹扫装置；所述吹扫装置具有吹扫窗片、气体通道和吹扫气源；所述吹扫窗片设置在所述连接模块内，对测量光透明，用于隔离连接模块和管道内的气体；所述气体通道与设置在连接模块上的导气口相连通；所述吹扫气源输出的吹扫气通过气体通道置换连接模块内的气体。该系统消除了测量光程外的光路中的气体对测量产生的影响。

Description

一种在位式气体分析系统

技术领域

本实用新型涉及一种在位式气体分析系统，尤其是一种在管道内不引入吹扫气的情况下的在位式气体分析系统，它主要应用在激光在线原位测量仪表中。

背景技术

在线原位激光气体分析测量仪表，一般由发射模块、接收模块、连接模块和分析模块组成，发射模块和接收模块通过连接模块分别安装于管道相对的两端。在线原位激光气体分析测量仪表一般采用光谱吸收的原理进行测量，其测量值和测量光程是相关的，在进行测量时，要求固定测量光程。一般地，发射模块和接收模块设置在管道相对的两端，则相应的测量光程固定为发射模块和接收模块上两个隔离窗口片之间的距离，但这存在以下问题：

1、在被测气体浓度较大的情况下，测量光程过长，吸收过大，造成无法测量；

同时，被测气体可能存在吸收过饱和状况，此时对被测气体的测量将不再准确；

2、两个隔离窗口片与管道之间存在测量死气，对测量的准确性产生影响。

为了解决上述问题，现有技术一般在管道两端的连接模块内设置伸入至管道内部的内管，而内管内部可能存在对测量有影响的气体；因此，将不含被测气体的吹扫气体通入连接模块并通过内管，将内管内的气体带出，进入管道，进而被管道内的气体带走；此时，管道内两个内管端面之间的距离为测量光程；吹扫气将测量光程外的光路中、对测量有影响的气体置换掉；通过选择不同长度的内管，选定测量光程。

但这种方式吹扫气体进入了管道内部，污染了管道内的测量气体。

实用新型内容

为了解决现有技术中的上述不足，本实用新型提供了一种不向管道内吹入吹扫气的情况下，能够消除除测量光程外的光路中的气体对测量产生的影响的在位式气体分析系统。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种在位式气体分析系统，包括光发射模块、光接收模块、连接模块、分析模块；

所述光发射模块和光接收模块通过连接模块安装在管道上；所述光发射模块发出的光经过管道内的测量气体后被光接收模块接收；所述光接收模块与分析模块相连；其特征在于：所述系统还包括吹扫装置；

所述吹扫装置具有吹扫窗片、气体通道和吹扫气源；

所述吹扫窗片设置在所述连接模块内，对测量光透明，用于隔离连接模块和管道内的气体；

所述气体通道与设置在连接模块上的导气口相连通；

所述吹扫气源输出的吹扫气通过气体通道置换连接模块内的气体。

进一步，所述系统还包括内管，所述内管穿过所述连接模块伸入至管道内部；

所述吹扫窗片设置在所述内管内。

进一步，所述吹扫窗片设置在所述内管伸入管道的一端。

进一步，所述在位式气体分析系统还包括隔离窗片，所述隔离窗片设置在所述内管伸入管道的一端，用于隔离内管及管道内的气体；所述隔离窗片对测量光透明；

所述吹扫窗片与所述隔离窗片相对；

所述吹扫窗片、隔离窗片与内管之间密封有对测量无影响的气体。

作为优选，在所述连接模块内设置挡板或两端开口的导气管；

所述挡板或导气管将连接模块内与外界相连通的空间分成两部分，该两部分空间形成气体通道。

作为优选，所述导气管设置在所述连接模块或内管内的侧部。

进一步，所述导气管或挡板面对吹扫窗片的一端与所述吹扫窗片的距离不大于所述连接模块长度的一半。

作为优选，在所述连接模块内壁设置通孔，所述通孔与连接模块的内部空间及设置在连接模块上的导气口相连通，形成气体通道。

进一步，所述通孔与连接模块的通气点与所述吹扫窗片的距离不大于所述连接模块长度的一半。

进一步，所述光发射模块和光接收模块安装在管道上相对的两端或同一端。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：

1、解决了测量死气对测量结果的影响

窗片将管道内的测量气体与内管隔开，内管内吹入的吹扫气体不能进入管道，同时，测量气体也不能进入内管，这就解决了在不引入吹扫气的情况下，在测量光程内不存在测量死气，也就不存在测量死气影响测量精度的问题；从而解决了测量死气对测量精度的影响；

2、解决了吹扫死气对测量精度的影响

在内管伸入至管道的一面设置吹扫窗片，内管过时在内管内会存在吹扫死气，通过在内管内设置气体通道，可以将吹扫死气导出内管；

或采用密封对测量无影响的气体及设置气体通道进行吹扫的方式，将所述内管内的气体置换；

上述两种情况均会使连接模块内无吹扫死气，从而解决吹扫死气对测量精度的影响。

附图说明

图1为实施例1中的在位式气体分析系统的结构示意图；

图2为实施例2中的在位式气体分析系统的结构示意图；

图3为实施例3中的在位式气体分析系统的结构示意图；

图4为实施例3中的内管与挡板的横截面位置关系示意图；

图5为实施例4中的在位式气体分析系统的结构示意图；

图6为实施例5中的在位式气体分析系统的结构示意图；

图7为实施例6中的在位式气体分析系统的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

请参阅图1，一种在位式气体分析系统，包括光发射模块、光接收模块、连接模块、分析模块、内管4及吹扫装置；

本实施例所述光发射端11和接收端12分别与仪器法兰2相连，并通过焊接法兰3安装在管道1上相对的两端；

所述光发射模块设置在光发射端11上，所述光接收模块和分析模块设置在光接收端12上；

所述光发射端和接收端分别通过连接模块安装在管道相对的两端；也可以通过同一个连接模块安装在管道的一端，只要使光发射模块发出的光经过管道内的气体后能够被光接收模块接收即可；

所述内管4穿过所述焊接法兰3并伸入至管道1内，所述内管4紧贴焊接法兰内壁，与焊接法兰3之间无缝连接，；测量光从内管4的内部空间穿过；

所述吹扫装置包括吹扫窗片5、吹扫气源10、流量控制模块101及气体通道；导气管6、内管4、导气口60和导气口61共同形成所述气体通道；

所述吹扫气源10提供洁净气体，对本实施例中在位式气体分析系统所采用的测量波段内的光没有吸收，本实施例使用纯净的工业氮气；

所述连接模块上设置导气口60和导气口61，均设置在连接模块的仪器法兰2上；

所述吹扫窗片5安装于内管4伸入至管道1内的一端，所述吹扫窗片5对测量光透明；两个吹扫窗片5之间的距离就是测量光程；

吹扫窗片5将管道1内的被测气体与连接模块内的气体即内管4内的气体隔开，内管4内吹入的吹扫气不会进入管道1，同时，管道1内的被测气体也不会进入内管；

所述导气管6穿过仪器法兰2设置在内管4内的侧部，所述导气管6两端开口，供吹扫气体通过；所述导气管6将所述内管4的内部空间分成相连通的两部分，即导气管6的内部空间a1及导气管6外内管4内的空间a2，所述空间a1与空间a2相连通，空间a1、空间a2、导气口60和导气口61形成了可供气体流动的气体通道；

所述导气管6面向吹扫窗片5的一端与所述吹扫窗片5的距离，不大于所述仪器法兰2和焊接法兰3长度之和、即连接模块长度的一半；本实施例为八分之一；所述导气管6的另一端与导气口60相连；

所述吹扫气体的流动过程为：

流量控制模块101控制吹扫气源输出的吹扫气的流量；从吹扫气源10输出的吹扫气从设置在连接模块上的导气口61进入连接模块并进入内管4，并通过导气管6从导气口60排出，从而将连接模块及内管4内的气体置换成吹扫气体；

或气路相反；从吹扫气源10输出的吹扫气从导气口60进入导气管6，吹扫气从导气管6进入内管4，并从设置在连接模块上的导气口61排出，从而将连接模块及内管4内的气体置换成吹扫气体。

吹扫气在导气通道内流动，将连接模块及内管4内的气体置换成吹扫气体；光发射模块发出的光通过连接模块、管道1，带有管道1内气体信息的光信号被光接收模块接收，光接收模块将所述光信号转换成电信号并将其传递给分析模块，进而得到管道内气体的信息，完成对管道内气体的测量；

此处导气管6的引入使内管内的气流形成明显的压力差，由于导气管6面向吹扫窗片5的一端与所述吹扫窗片5的距离比较短，为所述内管4长度的五分之一，所以吹扫气可以将连接模块及内管4内的气体完全置换成吹扫气体；有效排除连接模块及内管内的死气；从而实现对测量气体测量的准确性。

实施例2

请参阅图2，一种在位式气体分析系统，与实施例1中所述的在位式气体分析系统不同的是：

1、所述在位式气体分析系统还包括设置在管道1内的反射镜M；连接模块仅有一块，所述光发射模块、光接收模块和分析模块均通过此同一块连接模块安装在管道1的仪器安装端13；

光发射模块发出的光经过管道1内的测量气体被反射镜M反射，并被光接收模块接收；测量光程为所述吹扫窗片与反射镜之间距离的两倍。

实施例3

请参阅图3，一种在位式气体分析系统，与实施例1中所述的在位式气体分析系统不同的是：

本实施例由挡板63、内管4、导气口60和导气口61形成的气体通道；

请参阅图4，(内管结构横截面图)挡板63设置在所述内管4内避开测量光通过的位置，该挡板穿过内管4并与内管4的圆柱面及吹扫窗片5相接触；所述挡板63将内管4的内部空间分成空间b1和空间b2，该两部分空间通过导气口62相连通；

同时，空间b1与导气口61相连通，空间b2与设置在连接模块的仪器法兰上的导气口64相连通；测量光穿过空间b1；

导气口62设置在所述挡板63上；或导气口62为挡板63与吹扫窗片5之间形成的缝隙；本实施例导气口62设置在挡板63上与吹扫窗片5的距离为内管长度的十分之一处；

本实施例吹扫气的流动过程如下：

从吹扫气源出来的吹扫气从导气口61进入空间b1，并通过导气口62进入空间b2，从导气口64排出；或气路相反。

实施例4

请参阅图5，一种在位式气体分析系统，与实施例1中所述的在位式气体分析系统不同的是：

1、在所述连接模块31内壁设置通孔c1，并通过导气孔65与内管41相连通；所述通孔c1与内管41的内部空间c2相连通，形成气体通道；本实施例导气口65与吹扫窗片5的距离为内管长度的七分之一；

所述导气通道c1与设置在连接模块仪器法兰2上的导气口66相连通。

本实施例吹扫气的流动过程如下：

从吹扫气源输出的吹扫气从导气口61进入内管41的内部空间c2，并通过导气口65进入通孔c1，并从导气口66排出；或气路相反。

实施例5

请参阅图6，一种在位式气体分析系统，与实施例1中所述的在位式气体分析系统不同的是：

1、本实施例的在位式气体分析系统还包括隔离窗片7；

所述隔离窗片7的安装位置与实施例1中的吹扫窗片5的安装位置相同；

2、本实施例的吹扫窗片51设置在连接模块内与隔离窗片7相对的位置；可以在内管内，或在内管与隔离窗片7的相对的另一端，或在内管外连接模块内，只要所述吹扫窗片51、隔离窗片7与内管或与连接模块的配合，能够在连接模块内能够形成封闭区域即可；

本实施例中，吹扫窗片51设置在内管与隔离窗片7相对的另一端，吹扫窗片51、隔离窗片7和内管4形成封闭区域8；在封闭区域8内密封对测量无影响的气体，本实施例为高纯氮气；所述吹扫窗片51和隔离窗片7均对测量光透明；

3、导气管6穿过仪器法兰2，伸入至连接模块内，所述导气管6面向吹扫窗片51的一端与所述吹扫窗片51的距离，为内管4长度的二十分之一；所述导气管6的另一端与导气口60相连。

本实施例吹扫气的流动过程如下：

从吹扫气源出来的吹扫气从导气口61进入至吹扫窗片51，并通过导气管6从导气口60排出；或气路相反。

实施例6

请参阅图7，一种在位式气体分析系统，与实施例1中所述的在位式气体分析系统不同的是：

本实施例的在位式气体分析系统不包括内管；

吹扫窗片50设置在连接模块的焊接法兰3面对管道1的一面，将管道1内的被测气体与连接模块内的气体隔开，吹入连接模块内的吹扫气不会进入管道1，同时，管道1内的被测气体也不会进入连接模块；

所述导气管67穿过仪器法兰2设置在焊接法兰3内的侧部，所述导气管67两端开口，供吹扫气体通过；所述导气管67将所述连接模块的内部空间分成相连通的两部分，即导气管67的内部空间d1及导气管67外连接模块内的空间d2，所述空间d1与空间d2相连通，空间d1、空间d2、导气口60和导气口61形成了可供气体流动的气体通道；

所述导气管67面向吹扫窗片50的一端与所述吹扫窗片50的距离，不大于所述连接模块焊接法兰3长度的一半；本实施例为五分之一；所述导气管67的另一端与导气口60相连。

所述吹扫气体的流动过程为：

流量控制模块101控制吹扫气源输出的吹扫气的流量；从吹扫气源10输出的吹扫气从设置在连接模块上的导气口61进入连接模块，并通过导气管67从导气口60排出，从而将连接模块内的气体置换成吹扫气体。

上述实施方式不应理解为对本实用新型保护范围的限制。本实用新型的关键是：

在连接模块面向管道的一端设置对测量光透明的窗片，将管道内的气体和通入连接模块的吹扫气体隔开；同时吹扫气通过设置在连接模块内的气体通道，置换连接模块内的气体；消除了除测量光程外的光路中的气体对测量产生的影响。在不脱离本实用新型精神的情况下，对本实用新型做出的任何形式的改变均应落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种在位式气体分析系统，包括光发射模块、光接收模块、连接模块、分析模块；

所述光发射模块和光接收模块通过连接模块安装在管道上；所述光发射模块发出的光经过管道内的测量气体后被光接收模块接收；所述光接收模块与分析模块相连；其特征在于：所述系统还包括吹扫装置；

所述吹扫装置具有吹扫窗片、气体通道和吹扫气源；

所述吹扫窗片设置在所述连接模块内，对测量光透明，用于隔离连接模块和管道内的气体；

所述气体通道与设置在连接模块上的导气口相连通；

所述吹扫气源输出的吹扫气通过气体通道置换连接模块内的气体。

2.根据权利要求1所述的在位式气体分析系统，其特征在于：所述系统还包括内管，所述内管穿过所述连接模块伸入至管道内部；

所述吹扫窗片设置在所述内管内。

3.根据权利要求2所述的在位式气体分析系统，其特征在于：

所述吹扫窗片设置在所述内管伸入管道的一端。

4.根据权利要求2所述的在位式气体分析系统，其特征在于：所述在位式气体分析系统还包括隔离窗片，所述隔离窗片设置在所述内管伸入管道的一端，用于隔离内管及管道内的气体；所述隔离窗片对测量光透明；

所述吹扫窗片与所述隔离窗片相对； 

所述吹扫窗片、隔离窗片与内管之间密封有对测量无影响的气体。

5.根据权利要求1～4任一所述的在位式气体分析系统，其特征在于：在所述连接模块内设置挡板或两端开口的导气管；

所述挡板或导气管将连接模块内与外界相连通的空间分成两部分，该两部分空间形成气体通道。

6.根据权利要求5所述的在位式气体分析系统，其特征在于：所述导气管设置在所述连接模块或内管内的侧部。

7.根据权利要求5所述的在位式气体分析系统，其特征在于：所述导气管或挡板面对吹扫窗片的一端与所述吹扫窗片的距离不大于所述连接模块长度的一半。

8.根据权利要求1或2所述的在位式气体分析系统，其特征在于：在所述连接模块内壁设置通孔，所述通孔与连接模块的内部空间及设置在连接模块上的导气口相连通，形成气体通道。

9.根据权利要求8所述的在位式气体分析系统，其特征在于：所述通孔与连接模块的通气点与所述吹扫窗片的距离不大于所述连接模块长度的一半。

10.根据权利要求1所述的在位式气体分析系统，其特征在于：所述光发射模块和光接收模块安装在管道上相对的两端或同一端。 

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