CN208187966U - 原位抽取式激光气体分析装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种原位抽取式激光气体分析装置，该装置包括用于插入待测工艺管道内呈中空筒状的采样分析探杆，采样分析探杆的一端设置有用于过滤待测工艺管道内气体粉尘的滤芯，采样分析探杆的另一端设置有用于与待测工艺管道固定连接的安装法兰；所述安装法兰的一侧与采样分析探杆焊接，安装法兰的另一侧设置有传感器盒，所述传感器盒内设置有光发射组件和光接收组件；所述采样分析探杆具有滤芯的一端内腔设置有反射镜片，反射镜片与滤芯之间留有用于供气体流入采样分析探杆内腔的通气道。本实用新型不仅结构简单、安装便捷、测量方便快速，而且原位测量吸附效应小、精确度高，在高粉尘工况环境中使用时，激光强度不受粉尘影响。

Description

原位抽取式激光气体分析装置

技术领域

本实用新型涉及激光气体分析装置，具体地指一种原位抽取式激光气体分析装置。

背景技术

目前，激光气体分析装置对样气分析主要采用两种方式：一种是原位式激光气体分析装置，另一种是抽取式激光气体分析装置。原位式激光气体分析装置一般采用双法兰对射式结构设计，即在被测工艺管道一侧安装激光发射单元，另一侧安装接收传感单元，为保证发射单元和接收单元光路对接，需要严格保证设备安装的同轴度并进行复杂的光路调节工作。另外，为了保护仪器光学视窗不受污染，当前普遍使用压缩氮气作为吹扫气持续通入仪器光路中，一台仪器氮气用量一般在40～80L/min,消耗量十分巨大。当对管道中含有大量粉尘的样气进行测量时，由于粉尘对激光信号的遮挡，激光信号强度将受到严重影响，甚至造成接收单元无法接收到激光信号的情况，导致测量失败。

抽取式激光气体分析装置一般先通过取样探头将样气抽取到工艺管道的外部，然后由管线将样气输送到气体净化单元处理后，最后进入分析气室测量。与原位式激光气体分析装置相比，抽取式的分析装置将样气抽取到工艺管道外部测量，减少了现场光路调节过程，样气在进入分析气室之前已经进行过滤，不需要再使用压缩气对镜片进行保护，进入气室中样气已经过滤，工艺管道中的粉尘浓度对气体分析不产生影响。然而，当高温样气被抽取到工艺管道外部时，由于样气传输温度一般低于250℃，样气中的气体成分可能相互反应，造成待测气体组分损失；此外，由于要经过相对较长的样气传输管线，低浓度尤其是吸附性较强的气体在传输过程中将产生较大的吸附损失，极大地影响了气体分析结果的精确度。

发明内容

本实用新型的目的就是要提供一种原位抽取式激光气体分析装置，该装置不需要复杂的对光过程，插入待测工艺管道中即可实施测量，而且可对气体进行抽取过滤，避免了粉尘对光路的影响，提高了测量的精确度高。

为实现上述目的，本实用新型提供的一种原位抽取式激光气体分析装置，包括用于插入待测工艺管道内呈中空筒状的采样分析探杆，其特殊之处在于：所述采样分析探杆的一端设置有用于过滤待测工艺管道内气体粉尘的滤芯，所述采样分析探杆的另一端设置有用于与待测工艺管道固定连接的安装法兰；

所述安装法兰的一侧与采样分析探杆焊接，所述安装法兰的另一侧设置有传感器盒，所述传感器盒内设置有光发射组件和光接收组件；

所述采样分析探杆具有滤芯的一端内腔设置有反射镜片，所述反射镜片与滤芯之间留有用于供气体流入采样分析探杆内腔的通气道。

进一步地，所述安装法兰的中心孔内设置有窗口片，所述窗口片与反射镜片相对布置。

进一步地，所述光发射组件包括激光准直光源和用于安装激光准直光源的支座，所述激光准直光源与窗口片相对布置，所述支座与传感器盒的底板固定连接。

进一步地，所述光接收组件包括光电传感器、聚焦透镜、以及用于安装光电传感器和聚焦透镜的支架，所述光接收组件位于光发射组件与安装法兰之间；

所述光电传感器位于激光准直光源与聚焦透镜之间；所述聚焦透镜与窗口片相对布置，且激光准直光源的安装高度高于聚焦透镜的安装高度；所述支架与传感器盒的底板固定连接。

进一步地，它还包括仪表箱，所述仪表箱内设置有主控电路板，所述的主控电路板的控制信号输出端与激光准直光源的控制信号输入端连接；所述光电传感器的数据信号输出端与主控电路板的数据信号输入端连接。

进一步地，所述仪表箱上还设置有流量计，所述安装法兰上设置有用于连通采样分析探杆内腔与流量计的通气孔，所述通气孔与流量计之间通过通气管连通，所述通气孔与流量计之间的通气管上设置有用于抽取采样分析探杆内气体的抽气泵。

进一步地，所述仪表箱上还设置有用于显示待测工艺管道内气体分析数据的显示屏。

进一步地，所述滤芯的外侧设置有呈半圆柱状的挡风罩，所述挡风罩的轴向一端与采样分析探杆具有滤芯的一端外壁固定连接，所述挡风罩的另一端悬置。

再进一步地，所述滤芯为烧结金属粉末滤芯。

更进一步地，所述聚焦透镜与支架之间采用粘接的方式固定。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

其一，本实用新型的采样分析探杆一端设置有用于过滤待测工艺管道内气体粉尘的滤芯，另一端通过安装法兰待测工艺管道固定连接，可以对气体进行抽取过滤，避免了粉尘对光路的影响，而且可原位测量，吸附效应小、精确度高、测量结果有代表性，兼容了原位式激光气体分析装置与抽取式激光气体分析装置的优点，同时避免了上述两种方式存在的不足。

其二，本实用新型的光发射组件和光接收组件安装在采样分析探杆同一侧的传感器盒内，不需要复杂的对光过程，插入待测工艺管道中即可实施测量，减少了光路调节过程，安装简便、测量方便快速。

其三，本实用新型的滤芯的外侧设置有呈半圆柱状的挡风罩，将挡风罩安装于迎风侧，迎风侧的粉尘大多被防风罩阻挡，剩余的粉尘则可进一步地被滤芯过滤掉，起到两次过滤作用，在高粉尘工况环境中使用时，避免了粉尘对光路的影响，解决了高温高粉尘工况下的低浓度气体测量的关键技术问题。

附图说明

图1为一种原位抽取式激光气体分析装置的结构示意图；

图2为图1中沿A-A方向的剖视结构示意图；

图中，采样分析探杆1、滤芯2、安装法兰3、传感器盒4、光发射组件5(激光准直光源5.1、支座5.2)、光接收组件6(光电传感器6.1、聚焦透镜6.2、支架6.3)、反射镜片7、通气道8、窗口片9、仪表箱10、主控电路板11、流量计12、抽气泵13、显示屏14、挡风罩15。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

如图1和图2所示的一种原位抽取式激光气体分析装置，包括用于插入待测工艺管道内呈中空筒状的采样分析探杆1，采样分析探杆1的一端设置有用于过滤待测工艺管道内气体粉尘的滤芯2，采样分析探杆1的另一端设置有用于与待测工艺管道固定连接的安装法兰3。滤芯2的外侧设置有呈半圆柱状的挡风罩15，挡风罩15的轴向一端与采样分析探杆1具有滤芯2的一端外壁固定连接，挡风罩15的另一端悬置。优选实施方式中，滤芯2采用烧结金属粉末滤芯。这样，可以对气体进行抽取过滤，避免了粉尘对光路的影响，而且可原位测量，吸附效应小、精确度高、测量结果有代表性。而且通过将挡风罩15安装于迎风侧，迎风侧的粉尘大多被防风罩阻挡，剩余的粉尘则可进一步地被滤芯2过滤掉，起到两次过滤作用，在高粉尘工况环境中使用时，避免了粉尘对光路的影响，解决了高温高粉尘工况下的低浓度气体测量的关键技术问题。

上述技术方案中，安装法兰3的一侧与采样分析探杆1焊接，安装法兰3的另一侧设置有传感器盒4，传感器盒4内设置有光发射组件5和光接收组件6；采样分析探杆1具有滤芯2的一端内腔设置有反射镜片7，反射镜片7与滤芯2之间留有用于供气体流入采样分析探杆1内腔的通气道8。安装法兰3的中心孔内设置有窗口片9，窗口片9与反射镜片7相对布置。

上述技术方案中，光发射组件5包括激光准直光源5.1和用于安装激光准直光源5.1的支座5.2，激光准直光源5.1与窗口片9相对布置，支座5.2与传感器盒4的底板固定连接。光接收组件6包括光电传感器6.1、聚焦透镜6.2、以及用于安装光电传感器6.1和聚焦透镜6.2的支架6.3，光接收组件6位于光发射组件5与安装法兰3之间；光电传感器6.1位于激光准直光源5.1与聚焦透镜6.2之间；聚焦透镜6.2与窗口片9相对布置，且激光准直光源5.1的安装高度高于聚焦透镜6.2的安装高度；支架6.3与传感器盒4的底板固定连接。聚焦透镜6.2与支架6.3之间采用粘接的方式固定。这样，光发射组件5和光接收组件6安装在采样分析探杆1同一侧的传感器盒内，不需要复杂的对光过程，插入待测工艺管道中即可实施测量，减少了光路调节过程，安装简便、测量方便快速。

上述技术方案中，它还包括仪表箱10，仪表箱10内设置有主控电路板11，的主控电路板11的控制信号输出端与激光准直光源5.1的控制信号输入端连接；光电传感器6.1的数据信号输出端与主控电路板11的数据信号输入端连接。仪表箱10上还设置有流量计12，安装法兰3上设置有用于连通采样分析探杆1内腔与流量计12的通气孔3.1，通气孔3.1与流量计12之间通过通气管连通，通气孔3.1与流量计12之间的通气管上设置有用于抽取采样分析探杆1内气体的抽气泵13。仪表箱10上还设置有用于显示待测工艺管道内气体分析数据的显示屏14。

本实用新型的工作原理：

安装时，将采样分析探杆1插入待测工艺管道内，调节挡风罩15位于迎风侧，再将与安装法兰3与待测工艺管道固定连接。当本装置运行时，激光由激光准直光源5.1发出，由窗口片9进入采样分析探杆1的内腔后，被反射镜片7反射折回，再次经过采样分析探杆1的内腔，最后到达聚焦透镜6.2和光电传感器6.1。当待测工艺管道内的样气流过采样分析探杆1时，迎风侧的粉尘大多被防风罩15阻挡，其它粉尘则被挡在滤芯2之外，在仪表箱中抽气泵10的作用下，样气透过滤芯2与反射镜片7之间的通气道8进采样分析探杆1的内腔中，对特定波长的激光产生吸收效应，光电传感器6.1接收到的激光强度相应减弱，主控电路板11根据朗伯比尔定律进行数据计算，最终获得对应气体浓度，并在仪表箱的显示屏14显示。

本实用新型不仅结构简单、安装便捷、测量方便快速，而且原位测量吸附效应小、精确度高，在高粉尘工况环境中使用时，激光强度不受粉尘影响，解决了高温高粉尘工况下的低浓度气体测量的关键技术问题。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，应当指出其余未详细说明的为现有技术，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种原位抽取式激光气体分析装置，包括用于插入待测工艺管道内呈中空筒状的采样分析探杆(1)，其特征在于：

所述采样分析探杆(1)的一端设置有用于过滤待测工艺管道内气体粉尘的滤芯(2)，所述采样分析探杆(1)的另一端设置有用于与待测工艺管道固定连接的安装法兰(3)；

所述安装法兰(3)的一侧与采样分析探杆(1)焊接，所述安装法兰(3)的另一侧设置有传感器盒(4)，所述传感器盒(4)内设置有光发射组件(5)和光接收组件(6)；

所述采样分析探杆(1)具有滤芯(2)的一端内腔设置有反射镜片(7)，所述反射镜片(7)与滤芯(2)之间留有用于供气体流入采样分析探杆(1)内腔的通气道(8)。

2.根据权利要求1所述的原位抽取式激光气体分析装置，其特征在于：所述安装法兰(3)的中心孔内设置有窗口片(9)，所述窗口片(9)与反射镜片(7)相对布置。

3.根据权利要求2所述的原位抽取式激光气体分析装置，其特征在于：所述光发射组件(5)包括激光准直光源(5.1)和用于安装激光准直光源(5.1)的支座(5.2)，所述激光准直光源(5.1)与窗口片(9)相对布置，所述支座(5.2)与传感器盒(4)的底板固定连接。

4.根据权利要求3所述的原位抽取式激光气体分析装置，其特征在于：所述光接收组件(6)包括光电传感器(6.1)、聚焦透镜(6.2)、以及用于安装光电传感器(6.1)和聚焦透镜(6.2)的支架(6.3)，所述光接收组件(6)位于光发射组件(5)与安装法兰(3)之间；

所述光电传感器(6.1)位于激光准直光源(5.1)与聚焦透镜(6.2)之间；所述聚焦透镜(6.2)与窗口片(9)相对布置，且激光准直光源(5.1)的安装高度高于聚焦透镜(6.2)的安装高度；所述支架(6.3)与传感器盒(4)的底板固定连接。

5.根据权利要求4所述的原位抽取式激光气体分析装置，其特征在于：它还包括仪表箱(10)，所述仪表箱(10)内设置有主控电路板(11)，所述的主控电路板(11)的控制信号输出端与激光准直光源(5.1)的控制信号输入端连接；所述光电传感器(6.1)的数据信号输出端与主控电路板(11)的数据信号输入端连接。

6.根据权利要求5所述的原位抽取式激光气体分析装置，其特征在于：所述仪表箱(10)上还设置有流量计(12)，所述安装法兰(3)上设置有用于连通采样分析探杆(1)内腔与流量计(12)的通气孔(3.1)，所述通气孔(3.1)与流量计(12)之间通过通气管连通，所述通气孔(3.1)与流量计(12)之间的通气管上设置有用于抽取采样分析探杆(1)内气体的抽气泵(13)。

7.根据权利要求6所述的原位抽取式激光气体分析装置，其特征在于：所述仪表箱(10)上还设置有用于显示待测工艺管道内气体分析数据的显示屏(14)。

8.根据权利要求1～7任一项所述的原位抽取式激光气体分析装置，其特征在于：所述滤芯(2)的外侧设置有呈半圆柱状的挡风罩(15)，所述挡风罩(15)的轴向一端与采样分析探杆(1)具有滤芯(2)的一端外壁固定连接，所述挡风罩(15)的另一端悬置。

9.根据权利要求1～7任一项所述的原位抽取式激光气体分析装置，其特征在于：所述滤芯(2)为烧结金属粉末滤芯。

10.根据权利要求4～7任一项所述的原位抽取式激光气体分析装置，其特征在于：所述聚焦透镜(6.2)与支架(6.3)之间采用粘接的方式固定。