CN209148653U - 一种双通道VOCs在线监测的气路控制装置及监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种双通道VOCs在线监测的气路控制装置及监测系统，装置包括箱体、设置在箱体内部的气路切换模块、加热箱、开关电源和控制模块，以及设置在箱体外部的隔膜泵；其中气路切换模块包括阀组和两位三通电磁阀，控制模块包括核心模块、模拟量输入模块、温度控制模块、报警输出模块。本实用新型气路切换灵活、可实现单路、双路的进样品实时监测；气路切换模块全程加热，减少样品气冷凝、吸附问题，提高样品气检测的稳定性；清洗效率高，避免高浓度样品残留对低浓度样品检测的干扰；提供双路进样品实时监测的治理效率结果，并提供数字、模拟两种报警功能，方便与治理厂商结合，同时解决VOCs排放厂家对治理效果的实时跟踪。

Description

一种双通道VOCs在线监测的气路控制装置及监测系统

技术领域

本实用新型属于固定污染源的VOCs在线监测领域，涉及一种双通道VOCs在线监测的气路控制装置及监测系统。

背景技术

挥发性有机物(VOCs)一般是指饱和蒸汽压较高、沸点较低、分子量小、常温状态下易挥发的有机化合物。挥发性有机物是PM2.5形成的主要原因，危害人类的健康。

多年来，随着工农业的高速发展，挥发性有机物(VOCs)的污染日趋严重，造成空气质量的日益恶化、空气中的挥发性有机物(VOCs) 对人体健康和环境带来极大的危害，因此，VOCs的减排和监测问题已成为全球关注的热点。

目前，采用的治理方法也多种多样，在治理后端进行VOCs的监测，虽然实现了污染源的VOCs的在线监测，但厂家对于治理效率、更换治理措施、添加治理物质的效果无法判断，很难从源头上解决 VOCs排放超标的问题。

发明内容

针对上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种双通道的VOCs 在线监测的气路控制装置。

本实用新型的目的是提供一种双通道的VOCs在线监测的监测系统，通过对治理前后的VOCs的实时在线监测，提供了实时治理效率，超标报警等功能、解决厂家对治理效果无法掌握的问题，为厂家进行合理的治理减排工作提供条件。

为了实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

本实用新型提供一种双通道VOCs在线监测的气路控制装置，该气路控制装置50包括箱体1、设置在箱体1内部的气路切换模块2、加热箱3、开关电源5和控制模块6，以及设置在箱体1外部的隔膜泵 4。

所述加热箱3设置在气路切换模块2的外侧。

所述气路切换模块2包括连接多条气路的阀组7和两位三通电磁阀8，实现气路的测前和测后清洗、单路和双路样品的采样、测试和排空。

所述开关电源5与外部电源连接，为控制模块6提供电源。

所述控制模块6用于控制气路切换模块2的阀组7和两位三通电磁阀8，以及加热箱3和隔膜泵4。

所述气路切换模块2包括由阀组7分别控制启闭的治理前入气气路39、治理后入气气路40、清洗气入气气路41、排空和分析仪出气气路42、分析仪入气气路43和标准气入气气路44；其中，所述排空和分析仪出气气路42通过两位三通电磁阀8分为排空气路45和分析仪出气气路46；所述排空气路45与隔膜泵4的进气端连接。

所述控制模块6包括核心模块9，以及分别与核心模块9连接的报警输出模块10、模拟量输入模块11和温度控制模块12。

所述报警输出模块10包括模拟量输出和数字量输出。

所述模拟量输入模块11用于获取待测点的温度、压力、流速、湿度和氧气浓度数据。

所述温度控制模块12用于控制并实时监测加热箱3的温度。

所述报警输出模块10连接模拟/数字报警器；所述模拟量输入模块 11与待测点的多功能传感器连接。

所述气路控制装置的清洗气入气气路41与洁净空气气瓶或空气除烃装置连接；所述标准气入气气路44与标准气瓶连接。

所述隔膜泵4的出气端通过排气管34与室外连通。

所述箱体1上设置有与气路切换模块2的各气路对应连接的多个气路接口，以及多个与控制模块6对应连接的控制接口。

所述气路接口包括排空接口13、治理前入气接口14、标准气入气接口15、分析仪出气接口16、分析仪入气接口17、治理后入气接口 18和清洗气入气接口19。

所述控制接口包括治理前伴热输出接口20、治理前温度输入接口 21、治理后温度输入接口22、治理后伴热输出接口23、模拟量报警输出接口24、数字量报警输出接口25、模拟量输入接口26、分析仪反馈输出接口27、分析仪反馈输入接口28和RS485通讯接口29。

所述开关电源5通过箱体1上设置的电源接口30与外部电源连接，并通过箱体1上设置的电源开关31控制通断。

本实用新型提供一种包括所述的双通道VOCs在线监测的气路控制装置的监测系统，其特征在于：该监测系统进一步包括上位机32、分析仪33、治理前气体伴热管35和治理后气体伴热管36。

所述上位机32与气路控制装置50和分析仪33连接，获取分析仪 33的监测数据。

所述治理前气体伴热管35和治理后气体伴热管36的入端分别通入治理前高浓度气体37和治理后低浓度气体38，出端与气路控制装置 50连接。

所述分析仪33的进气端和出气端分别与分析仪入气气路43和分析仪出气气路46连通；分析仪33的反馈输入端和反馈输出端分别与控制模块6的核心模块9连接。

所述控制模块6通过核心模块9与上位机32连接通讯。

所述治理前气体伴热管35和治理后气体伴热管36均设置有加热电线和温度传感器；所述控制模块6通过温度控制模块12连接加热电线和温度传感器，控制并监测治理前气体伴热管35和治理后气体伴热管36的温度。

所述治理前气体伴热管35和治理后气体伴热管36的出端分别连接气路控制装置50的治理前入气接口14和治理后入气接口18。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型提供数字、模拟两种报警功能，更方便与治理厂商结合；气路切换模块全程加热，减少样品气冷凝、吸附问题，提高样品气检测的稳定性；气路切换灵活、可实现单路、双路的进样品实时监测；清洗效率高，避免高浓度样品残留对低浓度样品检测的干扰。提供双路进样实时监测的治理效率实时结果，解决VOCs排放厂家对治理效果的实时跟踪。

附图说明

图1为本实用新型的双通道VOCs在线监测的气路控制装置的结构示意图；

图2为图1中气路切换模块2的结构示意图；

图3为图1中箱体1上各气路接口和控制接口的布置示意图；

图4为图1中控制模块6的组成示意图；

图5是本实用新型的监测系统的结构示意图。

其中的附图标记为：

1 箱体 2 气路切换模块

3 加热箱 4 隔膜泵

5 开关电源 6 控制模块

7 阀组 8 两位三通电磁阀

9 核心模块 10 报警输出模块

11 模拟量输入模块 12 温度控制模块

13 排空接口 14 治理前入气接口

15 标准气入气接口 16 分析仪出气接口

17 分析仪入气接口 18 治理后入气接口

19 清洗气入气接口 20 治理前伴热输出接口

21 治理前温度输入接口 22 治理后温度输入接口

23 治理后伴热输出接口 24 模拟量报警输出接口

25 数字量报警输出接口 26 模拟量输入接口

27 分析仪反馈输出接口 28 分析仪反馈输入接口

29 RS485通讯接口 30 电源接口

31 电源开关 32 上位机

33 分析仪 34 排气管

35 治理前气体伴热管 36 治理后气体伴热管

37 治理前高浓度气体 38 治理后低浓度气体

39 治理前入气气路 40 治理后入气气路

41 清洗气入气气路 42 排空和分析仪出气气路

43 分析仪入气气路 44 标准气入气气路

45 排空气路 46 分析仪出气气路

47 第一端口 48 第二端口

49 第三端口 50 气路控制装置

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行进一步说明。

如图1所示，一种双通道VOCs在线监测的气路控制装置50，包括箱体1、气路切换模块2、加热箱3、隔膜泵4、开关电源5和控制模块6。其中，加热箱3、开关电源5和控制模块6置于箱体1内，气路切换模块2置于加热箱3内，隔膜泵4置于箱体1外侧。

如图2所示，所述气路切换模块2包括由阀组7分别控制启闭的治理前入气气路39、治理后入气气路40、清洗气入气气路41、排空和分析仪出气气路42、分析仪入气气路43和标准气入气气路44；其中，所述排空和分析仪出气气路42与两位三通电磁阀8的第一端口47连接，由两位三通电磁阀8的第二端口48和第三端口49分别控制排空气路45和分析仪出气气路46。

所述箱体1由2mm厚的铝板拼接而成，外形尺寸为长70cm、宽 50cm、高10cm。

如图3所示，箱体1的后面板上设置有排空接口13、治理前入气接口14、标准气入气接口15、分析仪出气接口16、分析仪入气接口 17、治理后入气接口18、清洗气入气接口19、治理前伴热输出接口20、治理前温度输入接口21、治理后温度输入接口22、治理后伴热输出接口23、模拟量报警输出接口24、数字量报警输出接口25、模拟量输入接口26、分析仪反馈输出接口27、分析仪反馈输入接口28、RS485通讯接口29、电源接口30和电源开关31。

如图4所示，所述控制模块6包括核心模块9，以及分别与核心模块9连接的报警输出模块10、模拟量输入模块11和温度控制模块12。

如图5所示，一种包括双通道VOCs在线监测的气路控制装置50 的监测系统，该监测系统进一步包括上位机32、分析仪33、治理前气体伴热管35和治理后气体伴热管36。所述上位机32与分析仪33连接，获取分析仪33的监测数据。所述治理前气体伴热管35和治理后气体伴热管36均设置有加热电线和温度传感器。

所述开关电源5通过电源接口30与外部电源连接，并通过电源开关31控制通断，为控制模块6的核心模块9、报警输出模块10、模拟量输入模块11和温度控制模块12提供24V、220V电压。

所述核心模块9通过RS485通讯接口29与上位机32连接；

模拟量输入模块11通过模拟量输入接口26与待测点的多功能传感器连接；

报警输出模块10可分别通过数字量报警输出接口25和模拟量报警输出接口24与数字报警器或模拟报警器连接；

温度控制模块12通过治理前伴热输出接口20和治理后伴热输出接口23分别与治理前气体伴热管35的加热电路和治理后气体伴热管 36的加热电路连接，通过治理前温度输入接口21和治理后温度输入接口22分别与治理前气体伴热管35的加热电路和治理后气体伴热管36 的温度传感器连接，控制并监测治理前气体伴热管35和治理后气体伴热管36的温度。

核心模块9分别通过分析仪反馈输入接口28和分析仪反馈输出接口27与分析仪33的反馈输入端和反馈输出端连接。

所述治理前气体伴热管35和治理后气体伴热管36的入端分别通过治理前入气接口14和治理后入气接口18与治理前入气气路39和治理后入气气路40连通，通入治理前高浓度气体37和治理后高浓度气体38，出端连接待测点的气路控制装置50。

所述清洗气入气气路41通过清洗气入气接口19与洁净空气气瓶或空气除烃装置连接，用于清洗阀组7及气路，避免残留样品气，影响测试结果。

所述排空气路45通过排空接口13与隔膜泵4的进气端连接；隔膜泵4的出气端通过排气管34与室外连通。

所述标准气入气气路44通过标准气入气接口15与标准气瓶连接。

所述分析仪入气气路43和分析仪出气气路46分别通过分析仪入气接口17和分析仪出气接口16与分析仪33的进气端和出气端连接。

核心模块9通过温度控制模块12控制加热箱3、治理前气体伴热管35和治理后气体伴热管36的温度并实时获取温度反馈值；同时，核心模块9通过控制气路切换模块2的阀组7及两位三通电磁阀8实现气路的切换，实现双通道的VOCs的在线检测。核心模块9通过模拟量输入模块11获得待测点的温度、压力、流速、湿度、氧气浓度，通过RS485通讯接口29向上位机32传送数据，上位机32将接收到的分析仪33的数据进行处理，与预设的阈值进行比较后给出报警信息，并由核心模块9控制报警输出模块10，实现数字、模拟两种方式的报警输出。

本实用新型实施例使用5000ppm、4000ppm、3000ppm、1000ppm、 500ppm或200ppm的高浓度甲烷丙烷标准气和空气模拟治理前高浓度气体37和治理后低浓度气体38进行测试，治理前气体伴热管35和治理后气体伴热管36均长90m，控温120度，测试步骤如下：

第一步：连接管路

将治理前气体伴热管35和治理后气体伴热管36的一端分别接入气路控制装置的治理前入气接口14和治理后入气接口18；治理前气体伴热管35的另一端接入治理前高浓度气体37，治理后气体伴热管36 的另一端接入治理后低浓度气体38；治理前气体伴热管35和治理后气体伴热管36的加热电路分别连接治理前伴热输出接口20和治理后伴热输出接口23，温度传感器分别接入治理前温度输入接口21和治理后温度输入接口22；连接分析仪33，纯净空气气瓶后，开机上电，上位机32软件设置双路测试模式，并设置治理前气体伴热管35和治理后气体伴热管36的温度为120度，通过RS485通讯接口29传输给核心模块9，核心模块9接收到指令后控制温度控制模块12，读取治理前气体伴热管35和治理后气体伴热管36的温度传感器的温度，控制加热电路工作，使得治理前气体伴热管35和治理后气体伴热管36控温在120度。同时，温度控制模块12控制加热箱3控温120度，避免气体冷凝，影响测试结果。

第二步：清洗管路

核心模块9控制气路切换模块2的阀组7的清洗气入气气路41和分析仪入气气路43打开，联通清洗气入气气路41与分析仪入气气路 43，同时，控制两位三通电磁阀8的第二端口48和第三端口49接通，联通排空气路45与分析仪出气气路46，启动隔膜泵4，将清洗气带入气路切换管路和分析仪33，进行清洗。

第三步：治理前监测

清洗完毕后，核心模块9控制气路切换模块2的阀组7的清洗气入气气路41关闭，打开阀组7的治理前入气气路39和排空和分析仪出气气路42，同时，控制两位三通电磁阀8的第一端口47和第二端口 48接通，将治理前高浓度气体37抽入气路中后，关闭阀组7的排空和分析仪出气气路42，打开阀组7的分析仪入气气路43，控制两位三通电磁阀8的第二端口48和第三端口49接通，使治理前高浓度气体37 进入分析仪33，持续一段时间后，核心模块9控制两位三通电磁阀8 的第一端口47和第二端口48接通，分析仪33进入气路平衡，并由核心模块9通过分析仪反馈输出接口27通知分析仪33测试治理前高浓度气体37，测试开始后，阀组7的排空和分析仪出气气路42打开，分析仪入气气路43关闭；分析仪33测试完成，核心模块9通过分析仪反馈输入接口28读取分析仪反馈输入信号后，并向上位机32传输治理前测试完成信号，上位机32读取分析仪33的测试数据，并将测试结果存入治理前的数据区。

第四步：再次清洗管路

核心模块9关闭阀组7的治理前入气气路39，采用与第二步相同的控制方式控制阀组7及两位三通电磁阀8，对气路切换管路和分析仪 33进行清洗。

(对测试点进行治理后，进行下一步)

第五步：治理后监测

清洗完毕后，核心模块9控制气路切换模块2的阀组7的清洗气入气气路41关闭，打开阀组7的治理后入气气路40和排空和分析仪出气气路42，同时，控制两位三通电磁阀8的第一端口47和第二端口 48接通，将治理后低浓度气体38抽入气路中后，关闭阀组7的排空和分析仪出气气路42，打开阀组7的分析仪入气气路43，控制两位三通电磁阀8的第二端口48和第三端口49接通，使治理后低浓度气体38 进入分析仪33，持续一段时间后，核心模块9控制两位三通电磁阀8 的第一端口47和第二端口48接通，分析仪33进入气路平衡，并由核心模块9通过分析仪反馈输出接口27通知分析仪33测试治理后低浓度气体38，测试开始后，阀组7的排空和分析仪出气气路42打开，分析仪入气气路43关闭；分析仪33测试完成，核心模块9通过分析仪反馈输入接口28读取分析仪反馈输入信号后，并向上位机32传输治理后测试完成信号，上位机32读取分析仪33的测试数据，并将测试结果存入治理后的数据区。

重复第二步至第五步，可监测多次治理结果。

第六步：效率计算及报警

上位机32将读取到的测试结果进行效率计算，并对比预设的阈值，向核心模块9发送报警信息，核心模块9收到报警信息后，控制报警输出模块10，给出每次结果的数字量、模拟量两种脉冲式报警，核心模块9通过模拟输入模块11可以实时读取测试点的温度、压力、流速、适度、氧气度等参数，并实时传输给上位机。

通过不同浓度的对比测试，测试结果一致性好，双通道浓度干扰小。本实用新型实现了双通道气路切换的自动、实时、无干扰的检测，并及时给出报警信号。

Claims (13)

1.一种双通道VOCs在线监测的气路控制装置，其特征在于：该气路控制装置(50)包括箱体(1)、设置在箱体(1)内部的气路切换模块(2)、加热箱(3)、开关电源(5)和控制模块(6)，以及设置在箱体(1)外部的隔膜泵(4)；

所述加热箱(3)设置在气路切换模块(2)的外侧；

所述气路切换模块(2)包括连接多条气路的阀组(7)和两位三通电磁阀(8)，实现气路的测前和测后清洗、单路和双路样品的采样、测试和排空；

所述开关电源(5)与外部电源连接，为控制模块(6)提供电源；

所述控制模块(6)用于控制气路切换模块(2)的阀组(7)和两位三通电磁阀(8)，以及加热箱(3)和隔膜泵(4)。

2.根据权利要求1所述的双通道VOCs在线监测的气路控制装置，其特征在于：所述气路切换模块(2)包括由阀组(7)分别控制启闭的治理前入气气路(39)、治理后入气气路(40)、清洗气入气气路(41)、排空和分析仪出气气路(42)、分析仪入气气路(43)和标准气入气气路(44)；其中，所述排空和分析仪出气气路(42)通过两位三通电磁阀(8)分为排空气路(45)和分析仪出气气路(46)；所述排空气路(45)与隔膜泵(4)的进气端连接。

3.根据权利要求1所述的双通道VOCs在线监测的气路控制装置，其特征在于：所述控制模块(6)包括核心模块(9)，以及分别与核心模块(9)连接的报警输出模块(10)、模拟量输入模块(11)和温度控制模块(12)；

所述报警输出模块(10)包括模拟量输出和数字量输出；

所述模拟量输入模块(11)用于获取待测点的温度、压力、流速、湿度和氧气浓度数据；

所述温度控制模块(12)用于控制并实时监测加热箱(3)的温度。

4.根据权利要求3所述的双通道VOCs在线监测的气路控制装置，其特征在于：所述报警输出模块(10)连接模拟/数字报警器；所述模拟量输入模块(11)与待测点的多功能传感器连接。

5.根据权利要求2所述的双通道VOCs在线监测的气路控制装置，其特征在于：所述气路控制装置的清洗气入气气路(41)与洁净空气气瓶或空气除烃装置连接；所述标准气入气气路(44)与标准气瓶连接。

6.根据权利要求1所述的双通道VOCs在线监测的气路控制装置，其特征在于：所述隔膜泵(4)的出气端通过排气管(34)与室外连通。

7.根据权利要求1所述的双通道VOCs在线监测的气路控制装置，其特征在于：所述箱体(1)上设置有与气路切换模块(2)的各气路对应连接的多个气路接口，以及多个与控制模块(6)对应连接的控制接口。

8.根据权利要求7所述的双通道VOCs在线监测的气路控制装置，其特征在于：所述气路接口包括排空接口(13)、治理前入气接口(14)、标准气入气接口(15)、分析仪出气接口(16)、分析仪入气接口(17)、治理后入气接口(18)和清洗气入气接口(19)。

9.根据权利要求7所述的双通道VOCs在线监测的气路控制装置，其特征在于：所述控制接口包括治理前伴热输出接口(20)、治理前温度输入接口(21)、治理后温度输入接口(22)、治理后伴热输出接口(23)、模拟量报警输出接口(24)、数字量报警输出接口(25)、模拟量输入接口(26)、分析仪反馈输出接口(27)、分析仪反馈输入接口(28)和RS(485)通讯接口(29)。

10.根据权利要求7所述的双通道VOCs在线监测的气路控制装置，其特征在于：所述开关电源(5)通过箱体(1)上设置的电源接口(30)与外部电源连接，并通过箱体(1)上设置的电源开关(31)控制通断。

11.一种包括权利要求1-10任意一项所述的双通道VOCs在线监测的气路控制装置的监测系统，其特征在于：该监测系统进一步包括上位机(32)、分析仪(33)、治理前气体伴热管(35)和治理后气体伴热管(36)；

所述上位机(32)与气路控制装置(50)和分析仪(33)连接，获取分析仪(33)的监测数据；

所述治理前气体伴热管(35)和治理后气体伴热管(36)的入端分别通入治理前高浓度气体(37)和治理后低浓度气体(38)，出端与气路控制装置(50)连接；

所述分析仪(33)的进气端和出气端分别与分析仪入气气路(43)和分析仪出气气路(46)连通；分析仪(33)的反馈输入端和反馈输出端分别与控制模块(6)的核心模块(9)连接；

所述控制模块(6)通过核心模块(9)与上位机(32)连接通讯。

12.根据权利要求11所述的监测系统，其特征在于：所述治理前气体伴热管(35)和治理后气体伴热管(36)均设置有加热电线和温度传感器；所述控制模块(6)通过温度控制模块(12)连接加热电线和温度传感器，控制并监测治理前气体伴热管(35)和治理后气体伴热管(36)的温度。

13.根据权利要求11所述的监测系统，其特征在于：所述治理前气体伴热管(35)和治理后气体伴热管(36)的出端分别连接气路控制装置(50)的治理前入气接口(14)和治理后入气接口(18)。