CN210109065U - 空气动态配气法抽查系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种空气动态配气法抽查系统，属于环保监测技术领域。本实用新型包括零气供应装置、一组以上的标气供应装置、第一三通阀、第二三通阀以及第一配气装置和第二配气装置，所述零气供应装置包括空气净化装置，所述空气净化装置的进气口与空气输入口相连通，所述空气净化装置的出气口依次通过微型真空泵以及第一单向阀与第一三通阀的第一端口相连通，本实用新型标气不必频繁更换、标气用量大幅度减小且标气浓度可在0~QB间随意设定，使抽查浓度无规律可循，真正实现随机抽查。

Description

空气动态配气法抽查系统

技术领域

本实用新型涉及一种对烟气在线监测系统进行远程抽查、监控的自动抽查系统，属于环保监测技术领域。

背景技术

环保主管部门为了监控污染源企业，通常在污染源企业安装烟气在线监测系统（简称CEMS，即Continuous Emission Monitoring System 的缩写），CEMS 包括烟气预处理子系统，烟气监测子系统和数据处理与通信子系统；

烟气监测子系统完成气态污染物监测、颗粒物检测和烟气参数监测。气态污染物监测主要用于监测气态污染物SO2、NOX 等的浓度和排放量；颗粒物检测主要用来测烟尘的浓度和排放总量；烟气参数监测主要用来测量烟气流速、烟气温度、烟气压力、烟气含氧量、烟气湿度等，用于排放总量的计算和相关浓度的折算；数据采集处理与通信子系统由数据采集器和计算机构成，实时采集各项参数，生成各浓度值对应的干基、湿基及折算浓度，生成日、月、年的累积排放量，完成丢失数据的补偿并将报表实时传输到环保主管部门。

污染源企业为了隐瞒排污的真实情况，往往通过作弊手段在CEMS上动手脚，是CEMS上传的排污量数据不超标，从而逃避环保主管部门的检查和处罚。

针对上述问题，公开号CN 104237473A的专利给出解决方案，但其所提方案中的标气为静态浓度的气体，如此衍生出如下问题：

1）标气更换不便；因标气浓度在购买标气瓶时已经设定，如果排污厂家所装的CEMS参数或者排放标准发生变化，需要重新设定抽查参数时，则必须到现场更换标气瓶；

2）标气使用量大；在标气未过期的情况下，标气使用的时长主要与气瓶容量有关；

3）标气使用不便；在气瓶未更换的情况下，环保部门只能使用标气所规定的浓度进行抽查，随机性不大；且排污厂家在得知标气浓度后，完全可以修正已经篡改参数的CEMS参数，使其在标气浓度值附近输出真实值，如此便降低了执法的效率。

实用新型内容

本实用新型提供一种空气动态配气法抽查系统；

本实用新型解决上述技术问题采用技术方案如下：

本实用新型包括零气供应装置、一组以上的标气供应装置、第一三通阀、第二三通阀以及第一配气装置和第二配气装置，

所述零气供应装置包括空气净化装置，所述空气净化装置的进气口与空气输入口相连通，所述空气净化装置的出气口依次通过微型真空泵、第一单向阀以及第一电磁阀与第一三通阀的第一端口相连通，

所述第一单向阀的出气端经泄压阀与零气输出口相连通，

所述标气供应装置包括标气瓶，所述标气瓶的输出端依次通过压力传感器、减压阀、第二单向阀以及第二电磁阀与第一三通阀的第一端口相连通，

所述第一配气装置包括第一配气水箱以及第一量筒，所述第一量筒内设置有第一液位计，所述第一配气水箱与第一量筒底端相连通，所述第一配气水箱分别与第一三通阀的第二端口以及第二三通阀的第一端口相连通，

所述第二配气装置包括第二配气水箱以及第二量筒，所述第二量筒内设置有第二液位计，所述第二配气水箱与第二量筒底端相连通，所述第二配气水箱分别与第一三通阀的第三端口以及第二三通阀的第二端口相连通，

所述第二三通阀的第三端口分别与标气输出口以及排空口相连通，所述第二三通阀与排空口之间设置有第四电磁阀，所述泄压阀与零气输出口之间设置有第五电磁阀。

所述第一单向阀的出气端经泄压阀、第三电磁阀与零气输出口相连通。

所述气囊限位装置为隔板。

所述气囊限位装置为粘接剂，所述粘接剂设置于第二配气水箱内壁上。

所述空气净化装置由陶瓷过滤器、干燥管以及一个以上的活性炭过滤器组成。

所述陶瓷过滤器、干燥管以及活性炭过滤器顺序依次设置。

所述空气净化装置由陶瓷过滤器、碱性液体以及一个以上的活性炭过滤器组成。

所述陶瓷过滤器、碱性液体以及活性炭过滤器顺序依次设置。

本实用新型的积极效果如下：

（1）标气不必频繁更换；不用再因排污厂家的原因去现场更换气瓶；

（2）标气用量大幅度减小；因基准标气浓度（设定为：QB）为所需标气浓度的十几倍甚至几十倍，在使用环境相同的情况下，其用量也会成比例的减小；

（3）标气浓度可在0~QB间随意设定，使抽查浓度无规律可循，真正实现随机抽查。

附图说明

附图1为本实用新型的结构框图。

具体实施方式

如附图1所述，本实用新型采用两瓶高浓度的污染物气体作为实施例，

本实用新型包括零气供应装置1、一组以上的标气供应装置2、第一三通阀3、第二三通阀6以及第一配气装置4和第二配气装置5，

所述零气供应装置1包括空气净化装置1-1，所述空气净化装置1-1的进气口与空气输入口1-7相连通，所述空气净化装置1-1的出气口依次通过微型真空泵1-2以及第一单向阀1-3与第一三通阀3的第一端口相连通，

所述第一单向阀1-3的出气端经泄压阀1-5与零气输出口1-8相连通，

所述标气供应装置2包括标气瓶2-1，所述标气瓶2-1的输出端依次通过压力传感器2-2、减压阀2-3、第二单向阀2-4与第一三通阀3的第一端口相连通，

所述第一配气装置4包括第一配气水箱4-1以及第一量筒4-2，所述第一量筒4-2内设置有第一液位计4-3，所述第一配气水箱4-1与第一量筒4-2底端相连通，所述第一配气水箱4-1分别与第一三通阀3的第二端口以及第二三通阀6的第一端口相连通，

所述第二配气装置5包括第二配气水箱4-1以及第二量筒4-2，所述第二量筒4-2内设置有第二液位计4-3，所述第二配气水箱4-1与第二量筒4-2底端相连通，所述第二配气水箱4-1分别与第一三通阀3的第三端口以及第二三通阀6的第二端口相连通，

所述第二三通阀6的第三端口分别与标气输出口9以及排空口10相连通。

所述第一单向阀1-3与第一三通阀3之间设置有第一电磁阀1-4，所述第二单向阀2-4与第一三通阀3之间设置有第二电磁阀2-5，所述第二三通阀6与标气输出口9之间设置有第三电磁阀7，所述第二三通阀6与排空口10之间设置有第四电磁阀8，所述泄压阀1-5与零气输出口1-8之间设置有第五电磁阀1-6。

所述空气净化装置1-1由陶瓷过滤器、干燥管以及一个以上的活性炭过滤器组成。

所述陶瓷过滤器、干燥管以及活性炭过滤器顺序依次设置。

所述空气净化装置1-1由陶瓷过滤器、碱性液体以及一个以上的活性炭过滤器组成。

所述陶瓷过滤器、碱性液体以及活性炭过滤器顺序依次设置。所述空气净化装置1-1采用如下两种实施方案：

1、由陶瓷过滤器、干燥管以及一个以上的活性炭过滤器组成。所述陶瓷过滤器、干燥管以及活性炭过滤器依次连通。

2、由陶瓷过滤器、碱性液体以及一个以上的活性炭过滤器组成。所述陶瓷过滤器、碱性液体以及活性炭过滤器依次连通。

所述陶瓷过滤器、碱性液体以及活性炭过滤器顺序依次设置。

本实用新型碱性液体可以使用工业液碱以及小苏打。

所述量筒，其容量应不小于2L，底部留有接口，形状要求规则圆柱体或者长方体，细长型为佳；

所述液位计，该液位计应能够输出4~20mA信号，能够置于量筒内，且不影响量筒的均匀度；

所述微型真空泵，要求输出压力至少为1.2Bar（能够支撑2米水柱）；

所述空气净化装置，能够过滤空气中的水分和粉尘。

其电路部分与专利公开号CN104237473 A的专利实质相同。

本实用新型的工作原理如下：

配气过程及原理：

配气水箱的水路接口与量筒的接口连接，气路接口与三通电磁阀的公共口连接，三通阀的常闭口为进气口，常开口为放气口。当气囊充气时，气囊膨胀，将第一配气水箱内的水挤压至量筒内，因量筒是规则的圆柱体或长方体，故配气水箱内气体的体积与量筒内的液位成正比，且所计算的气体的体积仅与量筒的均匀度和液位计的精度有关。因流体在受到压力灌装入容器时，会形成涡流，可利用此效应实现不同流体的混匀，直至水位达到指定高度，配气结束。切换配气三通阀与排气三通阀的状态，则配气装置的状态即切换到了排气状态，配好的标气通过排气三通阀排出，经过标气控制器，到达CEMS的进气口。

两套配置装置轮流供气原理：

定义两套配气装置为装置A、装置B；

定义所用的两个三通阀为配气三通阀、排气三通阀；

按照如下方式连接管路：

配气三通阀的公共口连接到气源总线口，排气三通阀的公共口连接到标气排气总线口，装置A的气路接口连接到配气三通阀的常开口和排气三通阀的常闭口，装置B的气路接口连接到配气三通阀的常闭口和排气三通阀的常开口。

供气过程及原理：

1）初始状态为装置A和装置B中均无气，装置A处于配气状态，装置B处于排气状态；

2）启动配气程序，目标：装置A；

3）装置A配气完毕后，等待装置B排气完毕；

4）切换两个三通阀状态，而后装置A进入排气状态，装置B进入配气状态；

5）启动配气程序，目标：装置B;

6）装置B配气完毕后，等待装置A排气完毕；

7）切换两个三通阀状态，而后装置B进入排气状态，装置A进入配气状态；

8）跳转到第2步；

基于上述工作过程，产品精准度主要受量筒的均匀度、液位计的精度以及水的压力几方面有关：

1) 量筒的均匀度；除选择均匀度好的量筒外，还可以通过分段校准来降低均匀度带来的影响；

2) 液位计的精度；因本方案是依靠液位的高度来控制通气量的，故液位计的精度及灵敏度对浓度的影响是最大的，在精度和灵敏度已经是最优的情况下，灵敏度可以通过程序进行校正，而精度带来的影响可通过下式计算：

设定液位计的精度为Jmm，配气前后的液位差为Hmm，标气液位差为Hb mm，稀释倍数为XB，则最大误差发生在通标气时走了正偏差，而通零气时走了负偏差，这时总高度差依然是H，而真实的浓度变成了：

Nz=(Hb+J)/H; （5-1）

理论浓度应为：

Nl=Hb/H; （5-2）

标气浓度偏差为：

Pb=(Nz-Nl)/Nl=Nz/Nl-1=(Hb+J)/Hb-1=J/Hb; （5-3）

由此可见，精度还与标气量的映射液位差Hb有关，而Hb与稀释倍数XB、量筒截面积S成反比，因此浓度偏差Pb与XB、S成正比，故要求：量筒以细长型为佳，稀释倍数不能太大；假定稀释倍数为10，配气前后的液位差为500mm，则：

Pb=J/50; （5-3）

即：每增加1mm偏差，将会带来2%的误差。而受设备体积的限制，500mm的液位差已经接近极限了，且液位差越大，液体压力造成的误差也会越大。为了保证线性区间尽可能的大，故要求：液位计的精度必须在1mm以内；

3) 水的压力：以标准大气压对应10米高的水柱计算，500mm的液位差大约相当于0.05个大气压。

配气流程是先通标气，后通零气，通标气时水压低，通零气时水压高。故水压理论上会造成负偏差，因水位的变化量可测，故该偏差可用程序进行修正；

修正依据：根据理想气体状态方程pV=nRT，压强与体积成反比。

在本例中，气体的体积是用量筒来衡量的，故气体状态方程演变如下：

pHS=nRT；

pH=nRT/s；

进一步的，因配气过程小于一分钟，在这个过程中温度可以认为是不变的，而且标气中主要成分是氮气，而零气也采用氮气的话，nRT/s就可以看做一个常数C，则压强与液位差的关系如下：

pH=C;

设定通标气前后的液位差为HCs，气囊承受的压强为Ps。在通零气时，液位继续升高，气囊承受的压强越来越大，也就是说其内标气的体积在逐渐减小，其在通完零气后的折算高度可按照下式计算：

HCr*Pr=HCs*Ps

即：HCr*（Ps+HCa/10000）=HCs*Ps

故：Hr=HCs*Ps/（Ps+HCa/10000）

上式中，HCa为计算的零气的液位差，假设标气的稀释倍数为X，则；

(HCa+Hr)/Hr=X

即：HCa/Hr=X-1

即：HCa/(HCs*Ps/(Ps+HCa/10000))=X-1

即：HCa2/10000+Ps*HCa-(X-1)(HCs*Ps)=0 （5-4）

求解该一元二次方程可得HCa的值，也就能够在通完标气后，确定通零气的终止液位值；

同样的，上式也可以用于配比混合标气的计算中，只需将后通的标气当成零气对待，计算两种标气间的配比常数，代入上式的X中即可得出结果。

Claims (8)

1.空气动态配气法抽查系统，其特征在于其包括零气供应装置（1）、一组以上的标气供应装置（2）、第一三通阀（3）、第二三通阀（6）以及第一配气装置（4）和第二配气装置（5），

所述零气供应装置（1）包括空气净化装置（1-1），所述空气净化装置（1-1）的进气口与空气输入口（1-7）相连通，所述空气净化装置（1-1）的出气口依次通过微型真空泵（1-2）、第一单向阀（1-3）以及第一电磁阀（1-4）与第一三通阀（3）的第一端口相连通，

所述第一单向阀（1-3）的出气端经泄压阀（1-5）与零气输出口（1-8）相连通，

所述标气供应装置（2）包括标气瓶（2-1），所述标气瓶（2-1）的输出端依次通过压力传感器（2-2）、减压阀（2-3）、第二单向阀（2-4）以及第二电磁阀（2-5）与第一三通阀（3）的第一端口相连通，

所述第一配气装置（4）包括第一配气水箱（4-1）以及第一量筒（4-2），所述第一量筒（4-2）内设置有第一液位计（4-3），所述第一配气水箱（4-1）与第一量筒（4-2）底端相连通，所述第一配气水箱（4-1）分别与第一三通阀（3）的第二端口以及第二三通阀（6）的第一端口相连通，

所述第二配气装置（5）包括第二配气水箱（5-1）以及第二量筒（5-2），所述第二量筒（5-2）内设置有第二液位计（5-3），所述第二配气水箱（5-1）与第二量筒（5-2）底端相连通，所述第二配气水箱（5-1）分别与第一三通阀（3）的第三端口以及第二三通阀（6）的第二端口相连通，

所述第二三通阀（6）的第三端口分别与标气输出口（9）以及排空口（10）相连通，所述第二三通阀（6）与排空口（10）之间设置有第四电磁阀（8），所述泄压阀（1-5）与零气输出口（1-8）之间设置有第五电磁阀（1-6）。

2.根据权利要求1所述的空气动态配气法抽查系统，其特征在于所述第一单向阀（1-3）的出气端经泄压阀（1-5）、第三电磁阀（1-6）与零气输出口（1-8）相连通。

3.根据权利要求2所述的空气动态配气法抽查系统，其特征在于所述气囊限位装置为隔板。

4.根据权利要求2所述的空气动态配气法抽查系统，其特征在于所述气囊限位装置为粘接剂，所述粘接剂设置于第二配气水箱（5-1）内壁上。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的空气动态配气法抽查系统，其特征在于所述空气净化装置（1-1）由陶瓷过滤器、干燥管以及一个以上的活性炭过滤器组成。

6.根据权利要求5所述的空气动态配气法抽查系统，其特征在于所述陶瓷过滤器、干燥管以及活性炭过滤器顺序依次设置。

7.根据权利要求1-4任意一项所述的空气动态配气法抽查系统，其特征在于所述空气净化装置（1-1）由陶瓷过滤器、碱性液体以及一个以上的活性炭过滤器组成。

8.根据权利要求7所述的空气动态配气法抽查系统，其特征在于所述陶瓷过滤器、碱性液体以及活性炭过滤器顺序依次设置。