CN206460017U - 氧分析装置以及氧分析系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及氧分析设备领域，具体而言，涉及一种氧分析装置以及氧分析系统。氧分析装置包括智能仪表、变频器、用于检测待测气体压力的压力传感器以及依次连接的用于去除待测气体内杂质的除杂装置、用于增大待测气体压力的增压装置、用于分析待测气体内氧含量的氧分析仪。压力传感器设置于增压装置与氧分析仪之间的管路上，压力传感器与智能仪表通信连接，智能仪表与变频器通信连接，变频器与增压装置连接。该氧分析装置实现了负压或真空状态对待测气体进行取样并检测，同时其结构简单、便于操作以及后期维护。该氧分析系统自动化程度高，节约人力和物力。

Description

氧分析装置以及氧分析系统

技术领域

本实用新型涉及氧分析设备领域，具体而言，涉及一种氧分析装置以及氧分析系统。

背景技术

氧分析装置的工作原理是被测气体通过传感器进入氧化锆管的内侧，参比气体(空气)通过自然对流进入传感器的外侧，当锆管内外侧的氧浓度不同时，在氧化锆管内外侧产生氧浓差电势(在参比气体确定情况下，氧化锆输出的氧浓差电势与传感器的工作温度和被测气体浓度呈函数对应关系)该氧浓差电势经显示仪表转化成与被测烟气含氧量呈线性关系的标准信号，供RHO仪表显示和输出。

而现在有的氧分析装置只能在正压或微正压的情况下进行含氧量的检测，而无法在负压或真空状态取样以及检测，若强行在负压或真空状态下进行检测，会引起仪器的损坏。且氧分析装置不能根据待测气体的压力进行调整，使用范围小。

实用新型内容

本实用新型提供的氧分析装置要解决的技术问题是在负压或真空状态下进行取样以及检测。

本实用新型提供的氧分析系统要解决的技术问题是根据待测气体的压力对氧分析装置进行调整。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种氧分析装置包括智能仪表、变频器、用于检测待测气体压力的压力传感器以及依次连接的用于去除待测气体内杂质的除杂装置、用于增大待测气体压力的增压装置、用于分析待测气体内氧含量的氧分析仪。压力传感器设置于增压装置与氧分析仪之间的管路上，压力传感器与智能仪表通信连接，智能仪表与变频器通信连接，变频器与增压装置连接。

在本实用新型较佳的实施例中，上述除杂装置包括过滤器，过滤器的出气口与增压装置的进气口连接，过滤器的进气口通入待测气体。过滤器包括过滤器本体和用于截留待测气体内固体杂质的多个多孔网板。多个多孔网板沿待测气体流通方向依次设置于过滤器本体的内部，两个相邻的多孔网板的网孔交错排布。

在本实用新型较佳的实施例中，上述除杂装置包括过滤器，过滤器的出气口与增压装置的进气口连接，过滤器的进气口通入待测气体。过滤器包括过滤器本体和多孔物质，多孔物质放置于过滤器本体内。

在本实用新型较佳的实施例中，上述多孔物质的孔径为100-300微米。

在本实用新型较佳的实施例中，上述除杂装置还包括除湿器。除湿器的进气口通入待测气体，除湿器的出气口与过滤器的进气口连通；过滤器的出气口与增压装置连接。

在本实用新型较佳的实施例中，上述除杂装置还包括干燥器。干燥器的进气口通入待测气体，干燥器的出气口与过滤器的进气口连通。

在本实用新型较佳的实施例中，上述干燥器为圆柱体结构，干燥器包括干燥器本体以及多根干燥管。多根干燥管设置于干燥器本体内，并绕干燥器本体内壁环形设置。

在本实用新型较佳的实施例中，上述增压装置为第一真空泵，第一真空泵为干泵或隔膜泵。

在本实用新型较佳的实施例中，上述氧分析仪包括第二真空泵、氧分析管。第二真空泵与氧分析管连接，氧分析管的进气口与增压装置的出气口连接。氧分析管包括管本体、氧化锆管、加热器、热电偶，管本体侧壁上设有空气进口，氧化锆管为U型管。加热器、热电偶和氧化锆管均设于管本体内。氧化锆管与加热器连接，热电偶设于氧化锆管的两根相对的管外壁组成的U形空间内。

一种氧分析系统，其包括上述的氧分析装置。

本实用新型实施例氧分析装置的有益效果是：利用除杂装置将待测气体内的杂质，例如灰尘等去除，保证了经过增压装置的气体的洁净程度，保证了增压装置的无污染。通过压力传感器、智能仪表实现了自动化检测压力，通过变频器、智能仪表实现了根据待测气体的实际压力自动化控制增压或减压。利用增压装置将待测气体的压力由负压或真空加压至氧分析仪可检测压力范围了，实现了对负压或真空状态的气体的检测。同时，该装置结构简单、能够自动化的增压以及检测，减少了人力，节约了生产成本，便于后期生产维护。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型第一实施例提供的氧分析装置的结构示意图；

图2为本实用新型第一实施例提供的过滤器的结构示意图；

图3为本实用新型第一实施例提供的增压装置的结构示意图；

图4为本实用新型第一实施例提供的氧分析仪的结构示意图；

图5为本实用新型第二实施例提供的过滤器的结构示意图；

图6为本实用新型第二实施例提供的干燥器的结构示意图。

图标：100-氧分析装置；200-除杂装置；300-增压装置；400-氧分析仪；220-过滤器；221-过滤器本体；223-多孔网板；224-网孔；210-除湿器；301-涡旋转子；303-涡旋定子；305-排气口；307-吸气口；302-月牙压缩腔；310-压力传感器；320-智能仪表；330-变频器；410-氧分析管；420-第二真空泵；411-管本体；412-氧化锆管；413-加热器；414-热电偶；415-空气进口；600-过滤器；601-过滤器本体；602-多孔物质；500-干燥器；510-干燥器本体；520-干燥管；521-电阻丝。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

第一实施例

如图1所示，本实施例提供一种氧分析装置100，其包括依次连接的除杂装置200、增压装置300、氧分析仪400。

首先，待测气体流通过除杂装置200，对气体内部的杂质，例如灰尘等进行吸附除杂，以解决待测气体不纯而导致的对后续的增压装置300以及氧分析仪400进行污染的问题。进一步地，除杂装置200包括过滤器220，过滤器220的进气口通入待测气体，过滤器220的出气口与增压装置300的进气口连接。

参见图2，进一步地，过滤器220包括过滤器本体221和和用于截留待测气体内固体杂质的多个多孔网板223。多个多孔网板223沿待测气体流通方向依次设置于过滤器本体221的内部。多孔网板223为具有多个网孔224的板状结构，待测气体能够流通过网孔224。根据待除去颗粒的直径大小设置网孔224的直径，大于网孔224直径的固体颗粒被截留在多孔网板223的一侧，进而达到气固分离，纯化待测气体。

优选地，网孔224的直径范围为200微米到400微米(可采用200微米、230微米、250微米、280微米、300微米、320微米、360微米、400微米)。由于一般灰尘的粒径小于500微米，200微米到400微米的孔径可截留大部分的尘埃，但是若想截留粒径更小的尘埃，可将网孔224或通孔的直径设置为更小值。但是通孔过小，气体流量过慢，气体大量累积在除杂装置200内，导致气体流动需要更大的动力，增大了增压装置300的工作负荷。同时，气体累积对于氧分析仪400的检测也存在一定影响。因此，该网孔224的孔径需结合气体流量以及除杂的颗粒综合考虑，不应选择孔径过大或过小的多孔网板223。

优选地，两个相邻的多孔网板223的网孔224交错排布。网孔224交错排布能够进一步地延长待测气体在除杂装置200内停留的时间，提升除杂效果。

再次参加附图1，优选地，除杂装置200包括除湿器210，除湿器210的进气口通入待测气体，除湿器210的出气口与过滤器220的进气口连通。由于待测气体内部可能还有部分的水蒸气，而这些水蒸气对于后续的设备具有腐蚀功能，同时，会造成氧分析仪400的检测结果不准确，因此，需要对过滤之前待测气体进行除湿。除湿器210为现有的工业常用的除湿器210。

优选地，在过滤器220和增压装置300之间设置有一个检测位点(图未示)，用于检测待测气体内含有的水蒸气以及固体杂质的数量是否合格，若不合格则继续将该待测气体通入除杂装置200内进行除杂，如检测合格则将待测气体通入增压装置300内。

待测气体通过除杂装置200并检测合格后，流入到增压装置300内进行增压，即待测气体的压力由负压或者真空状态变为微正压或常压，使得氧分析仪400能够正常运转。

结合图1和图3，进一步地，增压装置300为第一真空泵，而第一真空泵为干泵。由于干泵腔内无任何润滑油或其他截止，能够有效的避免待测气体流过增压装置300被污染。同时，能有效地对待测气体进行增压。优选地，干泵采用涡轮是干泵。待测气体在有涡旋转子301和涡旋定子303组成的月牙压缩腔302内被压缩，涡旋定子303固定在机架周边上，在涡旋定子303的周边上开有吸气口307，在涡旋转子301和涡旋定子303涡旋中心部开设有排气口305。涡旋定子303和涡旋转子301的涡线基本相同，两者相位错开180度，结果在两个涡旋体之间形成一系列月牙压缩腔302。涡旋转子301转动时，月牙压缩腔302一面向中心移动，其容积一面连续变小，完成涡轮式干泵的吸气、压缩和排气过程。

需要说明的是，增压装置300不仅仅对待测气体进行增压，同时也为气体流动提供动力，即开启增压装置300后，增压装置300对过滤器220等设备以及管路内的气体进行吸收，导致氧分析装置100内的压力大于外界压力，进而为了保持压力平衡，待测气体被吸入到过滤器220内，并运输到增压装置300内进行增压。

进一步地，氧分析装置100还包括智能仪表320、变频器330以及用于检测待测气体压力的压力传感器310，压力传感器310设置于增压装置300与氧分析仪400之间的管路上。压力传感器310与智能仪表320通信连接，智能仪表320与变频器330通信连接，变频器330与增压装置300连接。

当待测气体通过增压装置300后，流入到增压装置300与氧分析仪400之间的管路内，压力传感器310检测待测气体的压力，而后将检测的数据传输到智能仪表320上，并与智能仪表320上认为设定的压力值进行比较，将比较结果转化为信号传送到变频器330，变频器330调整的频率，进而调整增压装置300的转速，进而调整整增压装置300对待测气体的压缩情况，增加或降低待测气体的压力，使得待测气体的压力符合智能仪表320设定的压力。若检测值大于设定值，则输送降低频率的信号给变频器330，变频器330改变频率，降低频率，进而带动增压装置300降低转速，降低待测气体的压力。若检测值小于设定值，则输送提升频率的信号给变频器330，变频器330提升频率，进而带动增压装置300提升转速，增加待测气体的压力。

压力符合设定值的待测气体通入到氧分析仪400内进行分析。进一步地，氧分析仪400包括第二真空泵420和氧分析管410。第二真空泵420与氧分析管410连接，氧分析管410的进气口与增压装置300的出气口连接。第二真空泵420能够将已经增压的待测气体从管道中抽取到氧分析管410内，进行含氧分析。

参见图4，进一步地，氧分析管410包括管本体411、氧化锆管412、加热器413、热电偶414，管本体411侧壁上设有空气进口415，氧化锆管412为U型管，加热器413、热电偶414和氧化锆管412均设于管本体411内，氧化锆管412与加热器413连接，热电偶414设于氧化锆U型管两个相对的管外壁组成的区域内。待测气体通入U型管内，而空气通入U型外，通过加热器413对氧化锆管412进行加热，提供氧化锆固体电解质元件正常工作所需的温度。而热电偶414则是检测加热器413提供的温度适宜。由于U型管内侧和外侧的含氧浓度不一致，在氧化锆管412两侧产生氧浓差电势信号，而后该信号被传输到显示器上。两种含氧浓度不同的气体作用在氧化锆管412时，产生一个以对数为规律的电势(两侧的氧浓度差愈大,电势信号愈大)。可根据得到的电势差倒推得到氧浓度差，而空气内样浓度已知，进而可以得到待测气体内含氧量，将得到的含氧量的数值与生产要求所需的数值进行比较。即可判断生产得到产品是否符合要求。

本实施例提供的氧分析装置的操作原理：

开启氧分析装置，设置操作系统的各项参数，开启增压装置，增压装置吸收氧分析装置内的气体，进而带动氧分析装置吸收待测样品内的待测气体(此时待测样品内的的压力为负压或真空状态)，待测气体依次通过除湿器和过滤器去除水蒸气以及固体杂质，而后通过增压装置进行增压至常压或微正压即氧分析仪可检测气体的压力范围。而后增压的气体通过压力传感器检测压力是否符合要求，若如何要求则进入氧分析仪内进行含氧分析，若检测不合格则重新运输会增压装置进行增压或降压，直至检测的待测气体的压力符合要求再输送到氧分析仪内。

第二实施例

本实施例提供的氧分析装置，其结构与第一实施例提供的氧分析装置100大致相同。区别点在于本实施例提供的氧分析装置所采用的除杂装置200和增压装置300的结构不同。

除杂装置200包括过滤器600和干燥器500，干燥器500的进气口通入待测气体，干燥器500的出气口与过滤器600的进气口连通，过滤器600的出气口与增压装置300连通。

参见图5，过滤器600包括过滤器本体601和多孔物质602，多孔物质602直接填设于过滤器本体601内。优选地，多孔物质602的孔径为100-300微米(可采用100微米、150微米、180微米、200微米、220微米、250微米、280微米、300微米)。多孔物质602直接可吸附固体颗粒。若过滤效果降低时，仅需更换多孔物质602即可，后期维护简便。

参见图6，干燥器500为圆柱体，其包括干燥器本体510以及多根干燥管520，多根干燥管520设置于干燥器本体510内，并绕干燥器本体510内壁环形设置一圈。每根干燥管520的长度与干燥器本体510的长度一直。每个干燥管520内均设有电阻丝521，通过对电阻丝521加热，电阻丝521产生热能进而干燥待测气体。

增压装置300为隔膜泵，在泵的两个对称工作腔中，各装有一块有弹性的隔膜，联杆将两块隔膜结成一体，压缩空气从泵的进气接头进入配气阀后，推动两个工作腔内的隔膜，驱使联杆联接的两块隔膜同步运动。与此同时，另一工作腔中的空气则从隔膜的背后排出泵外。一旦到达行程终点，配气机构则自动地将压缩空气引入另一个工作腔，推动隔膜朝相反方向运动，这样就形成了两个隔膜的同步往复运动。每个工作腔中设置有两个单向球阀，隔膜的往复运动，造成工作腔内容积的改变，迫使两个单向球阀交替地开启和关闭，从而将待测气体连续地吸入和排出。

本实用新型还提供一种氧分析系统(图未示)，该系统包括气体收集装置和第一实施例和第二实施例提供的氧分析装置。气体收集装置与氧分析仪的出气口连接。用于回收检测的气体。

综上所述，本实用新型通过增压装置对负压或真空状态的气体进行加压，使其压力变为微正压或常压，使得待测气体能够顺利进入到氧分析仪内进行含氧检测，实现了负压或真空状态取样并检测。扩大了氧分析装置的使用范围。同时，通过设置过滤器以及除湿器或干燥器，将待测气体内的水蒸气以及固体物质去除，提升了含氧检测的准确性。通过设值变频器，改变增压装置的转速，进而能够实时的改变待测气体的压力，使其压力更符合检测要求，进一步地，提升了检测结果的准确性。同时，该氧分析装置结构简单、便于操作以及后期维护。

上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种氧分析装置，其特征在于，包括智能仪表、变频器、用于检测待测气体压力的压力传感器以及依次连接的用于去除所述待测气体内杂质的除杂装置、用于增大所述待测气体压力的增压装置、用于分析所述待测气体内氧含量的氧分析仪；所述压力传感器设置于所述增压装置与所述氧分析仪之间的管路上，所述压力传感器与所述智能仪表通信连接，所述智能仪表与所述变频器通信连接，所述变频器与所述增压装置连接。

2.根据权利要求1所述的氧分析装置，其特征在于，所述除杂装置包括过滤器，所述过滤器的出气口与所述增压装置的进气口连接，所述过滤器的进气口通入所述待测气体；所述过滤器包括过滤器本体和用于截留所述待测气体内固体杂质的多个多孔网板，多个所述多孔网板沿所述待测气体流通方向依次设置于所述过滤器本体的内部，两个相邻的所述多孔网板的网孔交错排布。

3.根据权利要求1所述的氧分析装置，其特征在于，所述除杂装置包括过滤器，所述过滤器的出气口与所述增压装置的进气口连接，所述过滤器的进气口通入所述待测气体；所述过滤器包括过滤器本体和多孔物质，所述多孔物质放置于所述过滤器本体内。

4.根据权利要求3所述的氧分析装置，其特征在于，所述多孔物质的孔径为100-300微米。

5.根据权利要求2-4任意一项所述的氧分析装置，其特征在于，所述除杂装置还包括除湿器，所述除湿器的进气口通入所述待测气体，所述除湿器的出气口与所述过滤器的进气口连通；所述过滤器的出气口与所述增压装置连接。

6.根据权利要求2-4任意一项所述的氧分析装置，其特征在于，所述除杂装置还包括干燥器，所述干燥器的进气口通入所述待测气体，所述干燥器的出气口与所述过滤器的进气口连通。

7.根据权利要求6所述的氧分析装置，其特征在于，所述干燥器为圆柱体结构，所述干燥器包括干燥器本体以及多根干燥管，多根所述干燥管设置于所述干燥器本体内，并绕干燥器本体内壁环形设置。

8.根据权利要求1所述的氧分析装置，其特征在于，所述增压装置为第一真空泵，所述第一真空泵为干泵或隔膜泵。

9.根据权利要求1所述的氧分析装置，其特征在于，所述氧分析仪包括第二真空泵、氧分析管，所述第二真空泵与所述氧分析管连接，所述氧分析管的进气口与所述增压装置的出气口连接；所述氧分析管包括管本体、加热器、热电偶和氧化锆管，所述氧化锆管为U型管，所述管本体侧壁上设有空气进口；所述加热器、所述热电偶和所述氧化锆管均设于所述管本体内，所述加热器与所述氧化锆管连接，所述热电偶设于所述氧化锆管的两根相对的管外壁组成的U形空间内。

10.一种氧分析系统，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的氧分析装置。