CN209148380U - 用于重量法烟气湿度测量的采样器及测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及用于重量法烟气湿度测量的采样器及测量装置。采样器包括依次连接的采样探杆、样气传输管线、冷凝器、干燥器、采样泵、流量计、排空延长管，其中，采样泵用于提供抽气动力，样气由采样探杆采集，经样气传输管线传输至冷凝器进行冷凝脱水，再经干燥器除湿，然后由流量计记录流量并累计总采样体积，最后样气通过排空延长管排出。测量装置包括：弹簧、振子平台、加速度传感器和上述采样器，其中，弹簧的一端安装于机箱外壳上，另一端上固定设置有振子平台，采样器中除采样探杆和样气传输管线外其他部分都集成安装于振子平台上；加速度传感器设置于振子平台上，用于测量振动频率。本实用新型优化、简化了整个重量法的湿度测量流程。

Description

用于重量法烟气湿度测量的采样器及测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种新型的用于重量法烟气湿度测量的采样器、以及使用该采样器的测量装置，用于环境气体或固定污染源排放废气中气体湿度测量，同时也适用于低凝结点气体采集测量。

背景技术

烟气湿度是确定烟气工况的重要参数之一，直接关系对污染物排放浓度及排放总量计量测算。

气体湿度测量的方法有很多种，但重量法是被广泛认可的基准方法，但由于重量法的理论流程的复杂，导致基于重量法湿度测量产品实现困难，现场操作繁琐，导致测量结果偏差大。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种用于重量法烟气湿度测量的采样器，另一目的在于提供一种使用该采样器的重量法烟气湿度测量装置，将重量法测湿度的理论流程图实现成实际气路流程，并在重量法的基础上实现自动称重、自动换算湿度等功能，大大简化了重量法测湿度的操作。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种用于重量法烟气湿度测量的采样器，所述采样器包括依次连接的采样探杆、样气传输管线、冷凝器、干燥器、采样泵、流量计、排空延长管，其中，所述采样泵用于提供抽气动力，样气由所述采样探杆采集，经所述样气传输管线传输至所述冷凝器进行冷凝脱水，再经所述干燥器除湿，然后由流量计记录流量并累计总采样体积，最后所述样气通过所述排空延长管排出；其中，经所述冷凝器脱除的水份保留于所述冷凝器内，经所述干燥器除湿的水份保留于所述干燥器内。

上述采样器中，作为一种优选实施方式，所述采样探杆为加热型采样探杆，所述样气传输管线为加热型传输管线；所述干燥器为干燥管，内部放置有带指示作用的干燥剂。

上述采样器中，作为一种优选实施方式，所述采样器还包括：湿度传感器，设置于所述干燥器之后，用于测量排空气体的湿度。

上述采样器中，作为一种优选实施方式，所述采样器还包括：压力传感器，设置于所述干燥器之后、所述采样泵之前，用于测量管路中的样气压力。

上述采样器中，作为一种优选实施方式，所述采样器还包括：精细过滤器，入口与所述干燥器的出口连接，用于将样气中的细颗粒物滤除，保护后续的部件。

上述采样器中，作为一种优选实施方式，所述冷凝器包括供样气通过的热交换管和制冷部，所述热交换管包括热交换管入口、热交换管出口以及设置于所述热交换管入口和所述热交换管出口之间的热交换杯；所述制冷部围绕所述热交换杯设置、用于制冷；所述热交换杯底部封闭的容器，用于容纳从样气中截留的冷凝水；

所述制冷部是一个集成了制冷部件和加热部件的冷井，所述冷井具有热交换杯容纳部用于容纳所述冷凝器的热交换杯；所述制冷元件为半导体制冷片或压缩机制冷装置，所述制热元件为电加热发热体、加热棒或加热膜。

一种重量法烟气湿度测量装置，所述测量装置包括：弹簧、振子平台、加速度传感器和上述采样器；其中，

弹簧的一端安装于机箱外壳上，另一端上固定设置有振子平台；

所述采样器中除了所述采样探杆和所述样气传输管线外其他部分都集成安装于所述振子平台上；

所述加速度传感器设置所述于振子平台上，用于测量振动频率。

上述重量法烟气湿度测量装置中，作为一种优选实施方式，所述测量装置还包括：控制器；

所述控制器与所述加速度传感器、所述采样器连接，用于根据所述加速度传感器、所述采样器输出的信息发出采样工作停止与否的指令，读取数值并综合计算烟气湿度。

上述重量法烟气湿度测量装置中，作为一种优选实施方式，所述测量装置还包括：制冷部温度传感器；其中，所述制冷部温度传感器设置于所述制冷部上，且与所述控制器连接，用于测量所述制冷部的实际温度并将测得结果传送至所述控制器；所述控制器的输入端与所述制冷部温度传感器的输出端连接，所述控制器的输出端与所述制冷部的电源连接，所述控制器接收所述制冷部温度传感器输出的信息，并将接收到的制冷部的实际温度与所述控制器中预先设定的制冷部温度对比，所述控制器根据对比结果发出指令控制所述制冷部的工作模式：

当所述制冷部的实际温度高于所述控制器中预先设定的制冷部温度时，所述控制器向所述制冷部的制冷部件的电源控制继电器发出开始制冷的指令；当所述制冷部的实际温度低于所述控制器中预先设定的制冷部温度时，控制器向所述制冷部的加热部件的电源控制继电器发出开始加热的指令。

上述重量法烟气湿度测量装置中，作为一种优选实施方式，所述测量装置还包括：整机加热装置，设置于所述重量法烟气湿度测量装置的机箱外壳上，用于确保所述重量法烟气湿度测量装置内部处于正常工作温度范围内。

本实用新型提供的技术方案带来的有益效果是：

(1)采用恒温深冷模块替代原来的单向制冷模块，也扩大了重量法湿度测量装置对环境温度的适应性；

(2)针对现场的采样有效性要求，利用压力传感器和流量计组合判断，可以实现对采样气路的气密性检测功能；

(3)增加排空口湿度传感器，可以对排空口样气进行湿度检测，对采样状态进行综合判断，实现采样自动结束；

(4)采用冷凝器和干燥器双级除水方式充分收集样气中的水分；

(5)将精细过滤器放置在采样泵前端，达到滤除颗粒物的同时也有效的保护的采样泵、流量计、压力传感器、湿度传感器等部件；

(6)采用振子测重方式改变传统用天平称重方式，提高设备现场使用的适应性；利用加速度传感器对振子频率检测，通过检测频率变化来计算振子质量的变化，实现不利用天平可测量收集冷凝水的质量；

(7)增加整机的加热温控模块，使得在低温环境下可以确保设备内部处于正常工作温度范围内。

附图说明

图1为本实用新型优选实施例中用于重量法湿度测量的采样器的流程图；

图2为本实用新型优选实施例中重量法湿度测量装置示意图；

图3为本实用新型优选实施例中恒温冷凝器的正视示意图；

图4为图3中恒温冷凝器的左视示意图；

图5为图3中恒温冷凝器的俯视示意图；

图6为图3中恒温冷凝器的立体示意图；

图中，1-采样探杆、2-样气传输管线、3-冷凝器热交换管接头、4-冷凝器、5-第一连接管、6-干燥器、7-第二连接管、8-第一穿板接头、9-第三连接管、10-精细过滤器、11-第四连接管、12-压力传感器、13-第五连接管、14-湿度传感器、15-第六连接管、16-采样泵、17-第七连接管、18-流量计、19-第八连接管、20-第二穿板接头、21-排空延长管、22-振子平台、23-弹簧、24-加速度传感器、25-整机机箱外壳、41-热交换管、411-热交换管入口、412-热交换杯、413-热交换管出口、42-冷井本体、421-热交换杯容纳部、422-加热棒孔位、423-温度传感器孔位、43-散热片、44-风扇。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连；可以是有线电连接、无线电连接，也可以是无线通信信号连接也可以是无线通信信号连接；对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

参见图1，本实用新型提供的用于重量法烟气湿度测量的采样器的一种优选实施方式，包括依次连接的采样探杆1、样气传输管线2、冷凝器4、干燥器6、采样泵16、流量计18、排空延长管21，其中，采样泵16启动后，样气由采样探杆1采集，经样气传输管线2传输至冷凝器4进行冷凝脱水，再经干燥器6进一步除湿，然后并由流量计18记录流量，最后样气通过排空延长管21排出；经所述冷凝器脱除的水份保留于所述冷凝器内，经所述干燥器除湿的水份保留于所述干燥器内。下面对以上部件一一进行说明。

采样探杆1用于采集待测量湿度的烟气(即样气)；样气传输管线2的入口与采样探杆1连接，出口通过冷凝器热交换管接头3与冷凝器4连接，用于传输采样探杆1采集的样气至冷凝器4。如果采样器在低温环境下使用，普通的采样探杆和样气传输管线不具加热功能，样气传输过程中可能会丢失组分，比如传输过程中水蒸气会冷凝成液滴，无法收集到后端的冷凝器4和干燥器6中进行称重，容易造成测量误差；因此，采样探杆1优选为加热型采样探杆，样气传输管线2优选为加热型传输管线；具体地，加热型采样探杆和加热型样气传输管线，比如，可以为普通采样探杆和样气传输管线的外层采用加热丝缠绕，再增加保温层，加热丝与外部电源连接，并使用温度传感器进行反馈控制，即，如温度传感器测量温度超过设定温度，则断电、停止加热，如温度传感器测量温度低于设定温度，则通电加热，如此保证无论外部温度如何，采样探杆和样气传输管线始终能在正常温度环境下工作，从而提高本申请提供的重量法湿度测量装置对环境温度的适应性。

冷凝器4包括供样气通过的热交换管41和制冷部，热交换管41包括热交换管入口411、热交换管出口413以及设置于热交换管入口411和热交换管出口413之间的热交换杯412，制冷部围绕热交换杯412设置、用于制冷，热交换杯412为底部封闭的容器，用于容纳从样气中截留的冷凝水；其中，热交换管入口411通过冷凝器热交换管接头3与样气传输管线2的出口连接，出口413通过第一连接管5与干燥器6的入口连接；当样气流经冷凝器4的热交换管41时，即样气从热交换管入口411进入，在热交换杯412中停留并被冷凝，然后通过热交换管出口413流出，样气中的大部分水蒸气被冷凝收集于热交换杯412中，剩余的少部分水蒸气则随着样气进入干燥器6。

干燥器6的入口通过第一连接管5与冷凝器4的热交换管出口413连接，出口与采样泵16连接，用于对冷凝器4输出的样气进行深度除湿，即样气在流经干燥器6时残余的水蒸气被吸收。在本实用新型的具体实施例中，干燥器6为U型干燥管或其他形状的具有类似功能的干燥管，内部放置有干燥剂，样气中残余的水蒸气被干燥剂吸收；进一步地，干燥剂为带指示作用的干燥剂，比如包括变色硅胶的干燥剂，能使得气体中水分脱除到特定湿度值会有定性判断。本申请中采用冷凝器4和干燥器6串联的双级除水方式能更充分收集样气中的水分。

采样泵16，其入口与干燥器6的出口连接，其出口与流量计18的入口连接，用于提供抽气动力；应用时，经样气被采样泵16抽取，一路流经采样探杆1、样气传输管线2、冷凝器4、干燥器6等，泵送至排空。采样泵16优选为抗负压采样泵。

流量计18，设置于采样泵16之后，其入口与采样泵16的出口连接，其出口与排空延长管21连接，用于测量排空气体的流量并累计总采样体积(标准状态下的采样体积)。流量计18优选为质量流量计或其他高精度带电信号输出流量计。

优选地，上述采样器还包括：湿度传感器14，设置于干燥器6之后、采样泵16之前(也可以设置于采样泵16之后)，用于测量经深度除湿后样气(即最终的排空气体)的湿度，该湿度值作为质控参数，判断是否排空湿度超限，如果超限则停止采样；如果超限，理论上可以将这个湿度值纳入公式中进行计算，重量法的目的就是将所有水蒸气都吸附收集下来称重，但现实中总会有湿气流失，即理论上可以一开始就将流量与湿度同时进行积分运算，得到流失的湿气重量，但由于在设定限值范围内，该湿度很小，对整个测量结果影响很小，所以本申请的实施例中暂时没有将其纳入最后的烟气湿度计算中；具体地，在本实用新型的优选实施例中，湿度传感器14设置于干燥器6之后、采样泵16之前，即湿度传感器14的入口与干燥器6的出口连接，其出口与采样泵16连接。采用高精度的湿度传感器14，定量测量排空口的样气湿度，并增加自动判断湿度超过设定值后停止采样，避免排走过多湿气，导致测量误差，换言之，湿度传感器14可以与控制器连接，湿度传感器14实时监测排空口的样气湿度，并将此信号传输给控制器，控制器读取此信号后判断湿度是否超过设定湿度限值，比如设定为-10℃(采用露点温度Dew Point Temperature，可设置)，如果高于设定值，控制器停止采样泵，并计算样气湿度。

优选地，上述采样器还包括：压力传感器12，设置于采样泵16之前，用于测量管路中的样气压力。由此，可以利用压力传感器12和流量计16组合判断，可以更好地实现对采样气路的气密性检测功能。理论上说，压力传感器12的设置与否不影响整个装置的湿度测量功能，但由于采样收集的水分是微量的，并采用负压采样，所以对整个系统气密性要求高，否则如果有空气漏进来会影响测量结果，因此为了更好地保证采样器的气密性、提高测量准确度，优选设置压力传感器12。

由于干燥器6内的干燥剂是粉末状的，可能有少部分沿气流方向输送到后端，污染后端的部件，因此，优选地，上述采样器还包括：精细过滤器10，入口与干燥器6的出口连接，用于将样气中的细颗粒物滤除，保护后续的部件；本实用新型中，将精细过滤器10放置在采样泵16的前端，在设有压力传感器12和湿度传感器14的情况下，还要设置在压力传感器12和湿度传感器14之前，以便在滤除颗粒物的同时也有效地保护后端的部件如压力传感器12、湿度传感器14、采样泵16和流量计18等。

优选地，上述重量法烟气湿度测量装置中，冷凝器4为恒温冷凝器，可以实现双向温度控制的功能，从而使得冷凝器4的温度可以恒定在设定温度。即上述冷凝器4中的制冷部是一个集成了制冷部件和加热部件的冷井；换言之，上述制冷部包括冷井本体42、设置在冷井本体42外围或内部的制冷部件、和设置在冷井本体42外围或内部的加热部件，其中，冷井本体23为具有热交换杯容纳部421的金属块，热交换杯容纳部421用于容纳冷凝器4的热交换杯412，热交换杯容纳部421的形状、尺寸与热交换杯412相匹配，制冷部件用于制冷以降低冷凝器4的温度，制冷部件可以是设置在冷井本体42外围的半导体制冷片，也可以是设置在冷井本体42内部且以螺旋状环绕设置在热交换杯412外围的压缩机冷凝器制冷蒸发器(比如可采用细管缠绕方式或者采用粗管状蒸发皿)，还可以是位于冷井本体42外部的散热片43和位于散热片42外部的风扇44；加热部件用于加热以升高制冷部的温度，加热部件可以是设置在冷井本体42内部的加热棒、加热膜等等。冷井本体42优选采用铝块制成，一般而言，在铝块上铣出一定直径的、圆柱状容纳部，将热交换杯412插入其中，热交换杯412外壁与冷井的热交换杯容纳部421的内壁接触，高温烟气从热交换杯内部通过时能快速降温脱水。

本申请还提供一种使用该采样器的重量法烟气湿度测量装置。

其一种优选实施方式参见图2，该测量装置主要包括：弹簧23、振子平台22、加速度传感器24和上述采样器；其中，弹簧23的一端安装于整机机箱外壳25上，另一端上固定设置有振子平台22；采样器中除了采样探杆1和样气传输管线2外其他部分都集成安装于振子平台22上；加速度传感器24设置于振子平台22上，用于测量振动频率。换言之，该测量装置实质构成了一个弹簧振子测重系统，振子平台及其上安装的所有部件固定在一起，并与弹簧的另一端固定共同构成振子。使用时，通过对比采样前后弹簧振子系统的振动频率变化来计算振子重量变化量，以确定冷凝器4和干燥器6总共收集水分的重量，再结合流量计18计算出累计流经的总气体体积可以确定样气中的湿度值；具体计算原理如下：

根据牛顿第二定律，弹簧振子模型的频率只与振子重量和弹簧刚度有关，关系如下：

其中，

f------------弹簧振子模型的频率(Hz)；

k------------弹簧刚度(N/m)；

m------------振子总重量(g)。

根据以上模型，可得下式计算出烟气湿度：

其中，

Δm为水分增重(g)；

V为流量计累计体积标况下体积(L)；

f₀为采样前通过加速度传感器测得的弹簧振子系统的振动频率(Hz)；

f_t为采样后通过加速度传感器测得的弹簧振子系统的振动频率(Hz)；

H为烟气湿度(g/L)。

上述重量法烟气湿度测量装置中，作为一种优选实施方式，还包括：控制器；控制器与加速度传感器24、采样器连接，用于根据加速度传感器、采样器输出的信息发出采样工作停止与否的指令，并计算烟气湿度。

具体地，控制器与加速度传感器24连接，接收加速度传感器输出的振子频率信息计算采样期间的水分增重。

具体地，控制器与采样器连接，比如分别与压力传感器12、湿度传感器14、采样泵16、流量计18连接；控制器可接收压力传感器12和流量计18传来的数据用于判断采样器的气密性，如果流量和压力都达到设定值则气密性较好(检漏通过)可以开始采样进行测试工作，如果流量和压力没有达到设定值则气密性不佳(检漏未通过)，则需调整气路；控制器可接收湿度传感器14传送的排空样气的湿度数据并与设定值比较判断结束采样的时机，如果排空样气的湿度超出设定值则向采样泵16发出停止采样指令通过输出开关量来控制采样泵16的电源的通断从而实现采样自动结束，同时记载此时的流量计18传送而来的流量数据。

优选地，控制器可以是PLC(可编程逻辑控制器)或单片机。

上述重量法烟气湿度测量装置中，作为一种优选实施方式，还包括：制冷部温度传感器；其中，所述制冷部温度传感器设置于所述制冷部上，且与所述控制器连接，用于测量所述制冷部的实际温度并将测得结果传送至所述控制器；所述控制器的输入端与所述制冷部温度传感器的输出端连接，所述控制器的输出端与所述制冷部的电源连接，所述控制器接收所述制冷部温度传感器输出的信息，并将接收到的制冷部的实际温度与所述控制器中预先设定的制冷部温度对比，所述控制器根据对比结果发出指令控制所述制冷部的工作模式：当所述制冷部的实际温度高于所述控制器中预先设定的制冷部温度时，所述控制器向所述制冷部的制冷部件的电源控制继电器发出开始制冷的指令；当所述制冷部的实际温度低于所述控制器中预先设定的制冷部温度时，控制器向所述制冷部的加热部件的电源控制继电器发出开始加热的指令。

如图3-图6所示，本实用新型的一个优选实施例中，热交换杯412为底部封闭的圆柱形玻璃容器，制冷部包括冷井本体42、制冷部件、加热部件和温度传感器，冷井本体42为铝块，制冷部件采用半导体制冷片，加热部件采用加热棒；冷井本体42设有从其上表面向芯部延伸的热交换杯容纳部421、加热棒孔位422和温度传感器孔位423，热交换杯412插入热交换杯容纳部421，加热棒安装于加热棒孔位422中，温度传感器安装于温度传感器孔位423中；半导体制冷片的冷面侧与冷井本体42的一侧面连接，半导体制冷片的热面侧设有散热片43和风扇44，以确保半导体制冷片的热面不断降温，进而保证冷面制冷。

上述重量法烟气湿度测量装置中，作为一种优选实施方式，还包括：整机加热装置，设置于所述重量法烟气湿度测量装置的整机机箱上，用于确保在低温环境下所述重量法烟气湿度测量装置内部处于正常工作温度范围内；

优选地，所述整机加热装置包括：加热组件、与所述加热组件连接的供电回路和与所述供电回路连接的温控开关，所述加热组件用于给所述重量法烟气湿度测量装置整机加热，所述供电回路用于向所述加热组件供电，所述温控开关用于控制所述加热组件加热与否；

更优选地，所述整机加热装置还包括：环境温度传感器，设置于所述重量法烟气湿度测量装置的整机机箱上，且与所述控制器连接，用于测量环境温度并将测量结果传送给所述控制器；所述控制器还与所述温控开关连接；所述控制器接收所述环境温度传感器传送的环境温度信息，并据此判断是否开启控制所述加热组件的所述温控开关，当实际测量的环境温度低于控制器中预先设定的环境温度值则所述控制器发出打开所述温控开关的指令以加热预处理装置；当实际测量的环境温度到达预先设定的环境温度值时，所述控制器发出关闭所述温控开关的指令以停止继续加热并保持该温度的指令。

实施例

本实施例的重量法烟气湿度测量装置主要包括：采样器、弹簧、振子平台和加速度传感器；其中，采样器包括依次连接的采样探杆1、样气传输管线2、冷凝器4、干燥器6、精细过滤器10、压力传感器12、湿度传感器14、采样泵16、流量计18、排空延长管21；弹簧的一端安装于整机机箱外壳上，另一端上固定设置有振子平台；采样器中除了采样探杆1和样气传输管线2外其他部分都集成安装于振子平台上；加速度传感器设置于振子平台上。

具体地，采样器中，样气传输管线2的入口与采样探杆1连接；冷凝器4包括热交换管和热交换杯，热交换管的入口通过冷凝器热交换管接头3与样气传输管线2的出口连接；干燥器6为内置包括变色硅胶的干燥剂的U型干燥管，其入口通过第一连接管5与冷凝器4的热交换管出口连接；为了方便将采样器的相关部件集成安装在振子平台上，便于振子平台封装，将精细过滤器10、压力传感器12、湿度传感器14、采样泵16、流量计18集成安装于一机箱中，该机箱的两端分别设有第一穿板接头8和第二穿板接头20，精细过滤器10的入口通过第三连接管9与第一穿板接头8连接，出口通过第四连接管11与压力传感器12连接，压力传感器12通过第五连接管13与温度传感器14连接，温度传感器14通过第六连接管15与采样泵16连接，采样泵16的出口通过第七连接管17与流量计18连接，流量计18通过第八连接管19与第二穿板接头20连接；机箱上的第一穿板接头8通过第二连接管7与干燥器6的出口连接，机箱上的第二穿板接头20与排空延长管21连接。

其中，采样探杆1为加热型采样探杆，样气传输管线2为加热型传输管线；冷凝器4为恒温冷凝器(如图3-图6所示)，即冷凝器4包括供样气通过的热交换管41和制冷部，热交换管41包括热交换管入口411、热交换管出口413以及设置于热交换管入口411和热交换管出口413之间的热交换杯412，制冷部围绕热交换杯412设置，热交换杯412为底部封闭的圆柱形玻璃容器，用于容纳从样气中截留的冷凝水；制冷部包括冷井本体42、制冷部件、加热部件，冷井本体42为铝块，制冷部件采用半导体制冷片，加热部件采用加热棒；冷井本体42设有从其上表面向芯部延伸的热交换杯容纳部421、加热棒孔位422，热交换杯412插入热交换杯容纳部421，加热棒安装于加热棒孔位422中；半导体制冷片的冷面侧与冷井本体42的一侧面连接、热面侧设有散热片43和风扇44。制冷部还包括：温度传感器和冷井控制器。冷井本体42设有从其上表面向芯部延伸的温度传感器孔位423，温度传感器安装于温度传感器孔位423中。冷井控制器与温度传感器连接，还与制冷部件和加热部件连接，用于根据温度传感器测量的温度控制制冷部件或加热部件的启动或停止。需要说明的是，冷井控制器实现的功能可以由下述控制器实现。

上述重量法烟气湿度测量装置还包括：

控制器，与加速度传感器24、采样器(具体为采样器中的湿度传感器14、压力传感器12、流量计18、采样泵16)连接，用于根据加速度传感器24、采样器输出的信息发出采样工作停止与否的指令，读取累计采样体积、排空气体湿度，并综合读取数值计算烟气湿度；

整机加热装置，设置于所述测量装置的整机机箱上，用于确保在低温环境下所述测量装置内部处于正常工作温度范围内。

上述重量法烟气湿度测量装置的使用方法如下：

(1)检漏模式：将采样探杆1、样气传输管线2、冷凝器4、干燥器6、压力传感器12、湿度传感器14、采样泵16通过连接管线及气路接头可靠连接，堵住采样探杆1的前端并启动采样泵16抽取前端的样气，此时压力传感器12会显示负压，流量计18的流量也会随着抽取的时间而变小，当流量和压力达到设定值时，就可以完成检漏操作，如果不能达到设定值，需要调整气路重新进行检漏，直到检漏通过。

(2)工作模式：启动采样泵16工作后，会产生抽气动力，样气经过采样探杆1和与之相连接的样气传输管线2被吸进冷凝器4内部的热交换管，大部分水蒸气将会被冷凝收集在热交换杯里；经过冷凝后，样气再经过干燥器6，残余的水蒸气会被干燥器6内部的干燥剂吸收；然后经精细过滤器10滤除细颗粒物后，由湿度传感器14测量湿度并由流量计18记录流量，最后样气通过排空延长管21排出；当排空样气的湿度超过设定值后停止采样，记录流量计18累计体积标况下体积并结合加速度传感器测得的采样前后的弹簧振子系统的振动频率，然后根据上文中的式(3)和式(4)得到烟气湿度。

本实施例有如下优点：

1)采用深冷加热恒温方式冷凝收集烟气中的气态水，利用半导体或其他制冷部件(比如压缩机制冷装置)给铝块深度制冷，再通过加热方式将温度控制到设定温度；

2)增加采样泵前的压力传感器，与流量计协同可对设备的气密性进行采样前检查；

3)采用高精度的湿度传感器，定量测量排空样气湿度，并增加自动判断，当湿度超过设定值后停止采样，避免排走过多湿气，导致测量误差；

4)采用冷凝器和干燥器双级除水方式充分收集样气中的水分；使用带指示作用变色硅胶和干燥剂进行深度除湿，使得气体水分脱除到特定湿度值会有定性判断；

5)将精细过滤器放置在采样泵前端，达到滤除颗粒物的同时也有效的保护的采样泵、流量计、压力传感器、湿度传感器等部件；

6)采用振子测重方式结合加速度传感器测量质量变化量，简化测量冷凝器和干燥器在测试前后的重量测量工作，可不再使用天平进行现场测试，避免了测量误差导致的湿度测量偏差；

7)增加整机的加热温控模块，使得在低温环境下可以确保设备内部处于正常工作温度范围内。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，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)

1.一种用于重量法烟气湿度测量的采样器，其特征在于，所述采样器包括依次连接的采样探杆、样气传输管线、冷凝器、干燥器、采样泵、流量计、排空延长管，其中，所述采样泵用于提供抽气动力，样气由所述采样探杆采集，经所述样气传输管线传输至所述冷凝器进行冷凝脱水，再经所述干燥器除湿，然后由流量计记录流量并累计总采样体积，最后所述样气通过所述排空延长管排出；

其中，经所述冷凝器脱除的水份保留于所述冷凝器内，经所述干燥器除湿的水份保留于所述干燥器内。

2.如权利要求1所述的采样器，其特征在于，所述采样探杆为加热型采样探杆，所述样气传输管线为加热型传输管线；所述干燥器为干燥管，内部放置有带指示作用的干燥剂。

3.如权利要求1所述的采样器，其特征在于，所述采样器还包括：湿度传感器，设置于所述干燥器之后，用于测量排空气体的湿度。

4.如权利要求1-3中任一项所述的采样器，其特征在于，所述采样器还包括：压力传感器，设置于所述干燥器之后、所述采样泵之前，用于测量管路中的样气压力。

5.如权利要求1所述的采样器，其特征在于，所述采样器还包括：精细过滤器，入口与所述干燥器的出口连接，用于将样气中的细颗粒物滤除，保护后续的部件。

6.如权利要求1所述的采样器，其特征在于，所述冷凝器包括供样气通过的热交换管和制冷部，所述热交换管包括热交换管入口、热交换管出口以及设置于所述热交换管入口和所述热交换管出口之间的热交换杯；所述制冷部围绕所述热交换杯设置、用于制冷；所述热交换杯底部封闭的容器，用于容纳从样气中截留的冷凝水；

所述制冷部是一个集成了制冷部件和加热部件的冷井，所述冷井具有热交换杯容纳部用于容纳所述冷凝器的热交换杯；所述制冷部件为半导体制冷片或压缩机制冷装置，所述加热部件为电加热发热体、加热棒或加热膜。

7.一种重量法烟气湿度测量装置，其特征在于，所述测量装置包括：弹簧、振子平台、加速度传感器和如权利要求1-6中任一项所述的采样器；其中，

弹簧的一端安装于机箱外壳上，另一端上固定设置有振子平台；

所述采样器中除了所述采样探杆和所述样气传输管线外其他部分都集成安装于所述振子平台上；

所述加速度传感器设置所述于振子平台上，用于测量振动频率。

8.如权利要求7所述的重量法烟气湿度测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括：控制器；

所述控制器与所述加速度传感器、所述采样器连接，用于根据所述加速度传感器、所述采样器输出的信息发出采样工作停止与否的指令，读取数值并综合计算烟气湿度。

9.如权利要求8所述的重量法烟气湿度测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括：制冷部温度传感器；其中，所述制冷部温度传感器设置于所述制冷部上，且与所述控制器连接，用于测量所述制冷部的实际温度并将测得结果传送至所述控制器；所述控制器的输入端与所述制冷部温度传感器的输出端连接，所述控制器的输出端与所述制冷部的电源连接，所述控制器接收所述制冷部温度传感器输出的信息，并将接收到的制冷部的实际温度与所述控制器中预先设定的制冷部温度对比，所述控制器根据对比结果发出指令控制所述制冷部的工作模式：

当所述制冷部的实际温度高于所述控制器中预先设定的制冷部温度时，所述控制器向所述制冷部的制冷部件的电源控制继电器发出开始制冷的指令；当所述制冷部的实际温度低于所述控制器中预先设定的制冷部温度时，控制器向所述制冷部的加热部件的电源控制继电器发出开始加热的指令。

10.如权利要求7所述的重量法烟气湿度测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括：整机加热装置，设置于所述重量法烟气湿度测量装置的机箱外壳上，用于确保所述重量法烟气湿度测量装置内部处于正常工作温度范围内。