CN210720282U - 一种集成式测量挥发性有机物的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种集成式测量挥发性有机物的系统，属于挥发性有机物的检测技术领域，所要解决的问题为提供一种具有较高的集成度、测量精度的测量挥发性有机物的系统，采用的方案为：包括：采集及检测集成系统和反吹系统；所述的采集及检测集成系统，包括采样探头、采样泵、过滤器、伴热管线、气相色谱仪和温控系统；依次连接在管道上的采样探头、采样泵、过滤器和气相色谱仪，所述的过滤器和气相色谱仪集成在保温箱体内，位于保温箱体内的管道上缠绕设置有伴热管线，所述的伴热管线为通电后自发热的管线，伴热管线和温控系统能使保温箱体内的样气处于气态；本实用新型适用于挥发性有机物检测技术领域中。

Description

一种集成式测量挥发性有机物的系统

技术领域

本实用新型一种集成式测量挥发性有机物的系统，属于挥发性有机物的检测技术领域。

背景技术

测量挥发性有机物的系统一般包括：挥发性有机物采集系统、检测集成系统和反吹系统，而现有技术一般采用气路、进样、分离、检测系统、数据采集及处理等几个步骤，而这些步骤或者设备是分离的，也就是相互独立的，造成本系统结构复杂、庞大，且工作流程相对长，这样容易造成检测的数据失真；另一方面，现有的样气管路在样气流动过程中温度有所下降，温度低于一定程度时，必然导致样气中的水分冷凝、高沸点组分液化，导致样气中污染物无法进入色谱仪中，从而影响测试精度，所以防止样气中水分冷凝、高沸点组分液化是提高测量精度的关键。

另外，现有气相色谱仪中一般都用十通阀和六通阀组合动作，在阀体动作过程中，难免会出现阀体动作配合不同步，存在流量控制精度不准的问题，影响样品的精确分析。气相色谱仪是将混合样品进行分离分析检测的装置，包括在气相色谱仪中载气载着欲分离的试样通过色谱柱中的固定相，使试样中各组分分离，然后分别经过检测器检测，通过数据采集系统采集到试样中各组分的峰高或面积，经过计算得到需要组分的含量。

实用新型内容

本实用新型克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为提供一种具有较高的集成度、测量精度的测量挥发性有机物的系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种集成式测量挥发性有机物的系统，包括：采集及检测集成系统和反吹系统；所述的采集及检测集成系统，包括采样探头、采样泵、过滤器、伴热管线、气相色谱仪和温控系统；依次连接在管道上的采样探头、采样泵、过滤器和气相色谱仪，所述的过滤器和气相色谱仪集成在保温箱体内，位于保温箱体内的管道上缠绕设置有伴热管线，所述的伴热管线为通电后自发热的管线，伴热管线和温控系统能使保温箱体内的样气处于气态；

所述采样探头与保温箱体之间设置有反吹系统的气源接口；

所述温控系统包括：温度传感器和中央控制器；温度传感器安装于保温箱体内，用于测量保温箱体内的实时温度；中央控制器，用于接收信号和发出控制信号；

所述温度传感器和气相色谱仪均与中央控制器通过电连接在一起，所述伴热管线与中央控制器进行电连接在一起；

所述的气相色谱仪包括十六通阀、第一定量环、第二定量环、预柱、甲烷柱、总烃柱、三通阀和检测器，所述十六通阀的一号位为样气进口，十六通阀的三号位为第一载气进口，十六通阀的六号位为第二载气进口，十六通阀的十三号位为第三载气进口，十六通阀的七号位为阀放空口，十六通阀的十六号位为样气出口，十六通阀的十号位和十一号位为连通状态；

第一定量环通过管路与十六通阀的二号位号位和九号位连通；第二定量环通过管路与十六通阀的十二号位号位和十五号位连通，预柱通过管路与十六通阀的四号位号位和八号位连通；甲烷柱通过管路一端与十六通阀的五号位连通，另一端与三通阀的第一进口相连，三通阀的出口与检测器连通，检测器与反吹系统的气源相连；总烃柱通过管路与十六通阀的十四号位连通，另一端与三通阀的第二进口相连。

进一步的，所述的气相色谱仪中的十六通阀具有进样状态和取样状态两种状态：

进样状态时：十六通阀的一号位与二号位处于连通状态，十六通阀的三号位与四号位处于连通状态，十六通阀的五号位与六号位处于连通状态，十六通阀的七号位与八号位处于连通状态，十六通阀的九号位与十号位处于连通状态，十六通阀的十一号位与十二号位处于连通状态，十六通阀的十三号位与十四号位处于连通状态，十六通阀的十五号位与十六号位处于连通状态，其他处于闭合状态；

取样状态时：十六通阀的一号位与十六号位处于连通状态，十六通阀的二号位与三号位处于连通状态，十六通阀的四号位与五号位处于连通状态，十六通阀的六号位与七号位处于连通状态，十六通阀的八号位与九号位处于连通状态，十六通阀的十号位与十一号位处于连通状态，十六通阀的十二号位与十三号位处于连通状态，十六通阀的十四号位与十五号位处于连通状态，其他处于闭合状态。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果。

1.本实用新型将采集及检测集成在一起，且设置在预处理步骤之前，过滤器和气相色谱仪集成在保温箱体内，且使保温箱内的样气处于气态，样气经过高温过滤器后直接进入气相色谱仪，采集及检测集成在密闭保温箱体中，箱体结构紧凑，由于管路是由外箱体整体绝热，缩小了管路长度，减少了样气在管路中的损耗，另外，保温箱体通过温度传感器和伴热管线进行温度控制，一般是保温箱内温度保持在100摄氏度以上，将温度控制在样气中所有成分的露点以上，防止了因温度的降低导致样气中水分和高沸点组分的丢失。最后，由于样气流路全程高温，不仅提高了测量精度，而且提高了系统响应时间。

2、本实用新型中采用一个十六通阀代替了原来的十通阀和六通阀的组合，提高了阀体动作的一致性，且阀体驱动气压要求低，切阀时间短，切阀效率高，提高了样气的分析效率，另外，十六通阀体积小，占用空间小，便于安装、保温，提高了生产效率。

3、本实用新型中采用一个十六通阀代替了原来的十通阀和六通阀的组合，使得在挥发性有机物监测系统中，色谱仪可以前置，采样泵和控制系统后置，即色谱仪放到预处理系统的前面，这样，预处理系统就不需要高温保温了，高温样气可以直接进到色谱仪中进行检测，提高了整个产品的集成度，使用成本降低，控制也更加简单。

4、本实用新型的采用泵置于十六通阀后面，与采用泵前置方式相比，样气经过高温过滤器后直接进入气相色谱仪，一方面降低了预处理过程中元器件和管路的吸附，减小了样气的丢失，提高了测量精度，另一方面避免了对采样泵和流量计的保温加热工作，大大降低了生产成本。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2本实用新型中十六通阀11的进样状态下的结构示意图。

图3为实用新型中十六通阀11的取样状态下的结构示意图。

图中：1为采样探头，2为采样泵，3为过滤器，4为伴热管线，5为气相色谱仪，6为管道，7为保温箱体，8为反吹系统，11为十六通阀，12为第一定量环，13为第二定量环，14为预柱，15为甲烷柱，16为总烃柱，17为三通阀，18为检测器，19为样气进口，20为样气出口，21为第一载气进口，22为第二载气进口，23为第三载气进口，24为阀放空口。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

一种集成式测量挥发性有机物的系统，包括：采集及检测集成系统和反吹系统8；采集及检测集成系统，包括采样探头1、采样泵2、过滤器3、伴热管线4、气相色谱仪5和温控系统；依次连接在管道6上的采样探头1、采样泵2、过滤器3和气相色谱仪5。

所述的过滤器3和气相色谱仪5集成在保温箱体7内，位于保温箱体7内的管道6上缠绕设置有伴热管线4，所述的伴热管线,4为通电后自发热的管线，伴热管线4和温控系统能使保温箱体内的样气处于气态，所述温控系统包括：温度传感器和中央控制器；温度传感器安装于保温箱体7内，用于测量保温箱体7内的实时温度；中央控制器，用于接收信号和发出控制信号；所述温度传感器和气相色谱仪5均与中央控制器通过电连接在一起，所述伴热管线4与中央控制器进行电连接在一起；一般根据有机挥发物性质不同将设置在100摄氏度以上，能够将气体保持气体，不会遇到管路冷凝成液态，从而影响到测量的准确性。

所述采样探头1与保温箱体7之间设置有反吹系统的气源接口，当需要对采集管路清洁时，打开接口处的电磁阀门，采用洁净的带压气体对管路进行反吹即可。

所述的气相色谱仪5包括十六通阀11、第一定量环12、第二定量环13、预柱14、甲烷柱15、总烃柱16、三通阀17和检测器18，所述十六通阀11的一号位为样气进口19，样气进口19与过滤器3的出口相连，十六通阀11的三号位为第一载气进口21，十六通阀11的六号位为第二载气进口22，十六通阀11的十三号位为第三载气进口23，十六通阀11的七号位为阀放空口24，十六通阀11的十六号位为样气出口20，十六通阀11的十号位和十一号位为连通状态，

第一定量环12通过管路与十六通阀11的二号位号位和九号位连通；第二定量环13通过管路与十六通阀11的十二号位号位和十五号位连通，预柱14通过管路与十六通阀11的四号位号位和八号位连通；甲烷柱15通过管路一端与十六通阀11的五号位连通，另一端与三通阀17的第一进口相连，三通阀17的出口与检测器18连通，检测器18与反吹系统的气源相连；总烃柱16通过管路与十六通阀11的十四号位连通，另一端与三通阀17的第二进口相连。

所述的气相色谱仪5中的十六通阀11具有进样状态和取样状态两种状态：

进样状态时：十六通阀11的一号位与二号位处于连通状态，十六通阀11的三号位与四号位处于连通状态，十六通阀11的五号位与六号位处于连通状态，十六通阀11的七号位与八号位处于连通状态，十六通阀11的九号位与十号位处于连通状态，十六通阀11的十一号位与十二号位处于连通状态，十六通阀11的十三号位与十四号位处于连通状态，十六通阀11的十五号位与十六号位处于连通状态，其他处于闭合状态；

取样状态时：十六通阀11的一号位与十六号位处于连通状态，十六通阀11的二号位与三号位处于连通状态，十六通阀11的四号位与五号位处于连通状态，十六通阀11的六号位与七号位处于连通状态，十六通阀11的八号位与九号位处于连通状态，十六通阀11的十号位与十一号位处于连通状态，十六通阀11的十二号位与十三号位处于连通状态，十六通阀11的十四号位与十五号位处于连通状态，其他处于闭合状态。

本实用新型中总碳氢分析（FID）系统的核心部件，将其接入总系统后，采样泵和流量计置于气相色谱仪出气口端， 降低了预处理过程中采样泵和流量计对有机物的吸附，样气在进入气相色谱仪前全程高温，避免了样气中水分在预处理过程中的温度降低而出现冷凝现象，降低了有机物的丢失，最大限度地提高了有机物的分析精度；系统将十六通阀和色谱柱置于保温箱体中，气相色谱仪根据分析样品成份，自动判断样品中高沸点成份，程序根据预先设定的温度调节保温箱体温度，确保管路中气体全部能够进入FID检测器中，使得气相色谱的分离技术和质谱检测器的定性检测结果更加准确，可有效对环境大气中复杂多组分VOC样品监测，一次采样可检测多种各类 VOC。采样泵和流量计置于气相色谱仪出气口后端，增强了样气流量的控制精度，提高了有机物测量精度；采用一个十六通阀代替了原来的十通阀和六通阀的组合，提高了阀体动作的一致性，且阀体驱动气压要求低，切阀时间短，切阀效率高，提高了样气的分析效率，另外，十六通阀体积小，占用空间小，便于安装、保温，提高了生产效率。

本实用新型中采用一个十六通阀代替了原来的十通阀和六通阀的组合，使得在挥发性有机物监测系统中，色谱仪可以前置，采样泵和控制系统后置，即色谱仪放到预处理系统的前面，这样，预处理系统就不需要高温保温了，高温样气可以直接进到色谱仪中进行检测，使得成本降低，控制也更加简单。

本实用新型工作时，本实用新型一种集成式测量挥发性有机物的系统处于进样状态，具体为：样气从十六通阀11的一号位，也就是样气进口19进入十六通阀11内，此时十六通阀11的一号位和二号位连通，经十六通阀11的二号位，再经过第一定量环12、再到十六通阀11的九号位、十号位、1一号位、1二号位、再到第二定量环13后，再经过十六通阀11的1五号位，最后从十六通阀11的1六号位，也就是样气出口20出来；此时，第一载气从第一载气进口21，也就是十六通阀11的三号位进入，经十六通阀11的四号位、再进过预柱14，然后经过十六通阀11的八号位，最后经从十六通阀11的七号位，也就是阀放空口24排出，对预柱14进行反吹清洗；第二载气从十六通阀11的六号位，也就是第二载气进口22进入，依次经过十六通阀11的五号位、甲烷柱15、三通阀17、检测器18后排出，对甲烷柱15进行反吹清洗；第三载气从十六通阀11的1三号位，也就是第三载气进口23进入，依次经过十六通阀11的1四号位、总烃柱16、三通阀17和检测器18后排出，对总烃柱进行反吹清洗。

然后十六通阀11切换，本实用新型一种集成式测量挥发性有机物的系统处于取样状态，具体为：样气从十六通阀11的一号位，也就是样气进口19进去后，直接从十六通阀11的十六号位，也就是样气出口20出来；第一载气从也就是十六通阀11的三号位，也就是第一载气进口21进入，经十六通阀11的二号位，再经第一定量环12携带样气后，又依次经十六通阀11的九号位、八号位、预柱14、进入十六通阀11的四号位、五号位，再经过甲烷柱15、三通阀17后进入检测器18中进行检测；第二载气从十六通阀11的六号位，也就是第二载气进口22进入，直接从十六通阀11的五号位，也就是阀放空口24排出；第三载气从十六通阀11的十三号位，也就是第三载气进口23进入，经十六通阀11的十二号位，经第二定量环13携带样气后，再依次经过十六通阀11的十五号位、十四号位、总烃柱16、三通阀17，最后进入检测器18中进行检测。

在采样泵的动力作用下，样品经高温加热过滤器除尘干燥后，进入十六通阀，从而被采集到定量环中，通过载气作用将定量环中的样品分别送入至总烃柱和甲烷柱柱中进行分离，总烃和甲烷依次进入FID检测器进行检测，当分析完后需反吹时，通过切换阀位置，把阀切换至取样状态，将甲烷柱中的非甲烷总烃反吹出色谱柱，一次循环分析可得到甲烷、非甲烷总烃、总烃的含量。

本实用新型用一个十六通阀代替了原来十通阀和六通阀的组合，占用空间小，便于安装，切阀效率高，提高了样气的分析效率，整体检测过程在高温状态下，被测气体不会冷凝成液体，使得测量更加准确。

上面结合附图对本实用新型的实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (2)

1.一种集成式测量挥发性有机物的系统，包括：采集及检测集成系统和反吹系统（8）；其特征在于：所述的采集及检测集成系统，包括采样探头（1）、采样泵（2）、过滤器（3）、伴热管线（4）、气相色谱仪（5）和温控系统；依次连接在管道（6）上的采样探头（1）、采样泵（2）、过滤器（3）和气相色谱仪（5）；

所述的过滤器（3）和气相色谱仪（5）集成在保温箱体（7）内，位于保温箱体（7）内的管道（6）上缠绕设置有伴热管线（4），所述的伴热管线（4）为通电后自发热的管线，伴热管线（4）和温控系统能使保温箱体内的样气处于气态；

所述采样探头（1）与保温箱体（7）之间设置有反吹系统的气源接口；

所述温控系统包括：温度传感器和中央控制器；温度传感器安装于保温箱体（7）内，用于测量保温箱体（7）内的实时温度；中央控制器，用于接收信号和发出控制信号；

所述温度传感器和气相色谱仪（5）均与中央控制器通过电连接在一起，所述伴热管线（4）与中央控制器进行电连接在一起；

所述的气相色谱仪（5）包括十六通阀（11）、第一定量环（12）、第二定量环（13）、预柱（14）、甲烷柱（15）、总烃柱（16）、三通阀（17）和检测器（18），所述十六通阀（11）的一号位为样气进口（19），十六通阀（11）的三号位为第一载气进口（21），十六通阀（11）的六号位为第二载气进口（22），十六通阀（11）的十三号位为第三载气进口（23），十六通阀（11）的七号位为阀放空口（24），十六通阀（11）的十六号位为样气出口（20），十六通阀（11）的十号位和十一号位为连通状态；

第一定量环（12）通过管路与十六通阀（11）的二号位号位和九号位连通；第二定量环（13）通过管路与十六通阀（11）的十二号位号位和十五号位连通，预柱（14）通过管路与十六通阀（11）的四号位号位和八号位连通；甲烷柱（15）通过管路一端与十六通阀（11）的五号位连通，另一端与三通阀（17）的第一进口相连，三通阀（17）的出口与检测器（18）连通，检测器（18）与反吹系统的气源相连；总烃柱（16）通过管路与十六通阀（11）的十四号位连通，另一端与三通阀（17）的第二进口相连。

2.根据权利要求1所述的一种集成式测量挥发性有机物的系统，其特征在于：所述的气相色谱仪（5）中的十六通阀（11）具有进样状态和取样状态两种状态：

进样状态时：十六通阀（11）的一号位与二号位处于连通状态，十六通阀（11）的三号位与四号位处于连通状态，十六通阀（11）的五号位与六号位处于连通状态，十六通阀（11）的七号位与八号位处于连通状态，十六通阀（11）的九号位与十号位处于连通状态，十六通阀（11）的十一号位与十二号位处于连通状态，十六通阀（11）的十三号位与十四号位处于连通状态，十六通阀（11）的十五号位与十六号位处于连通状态，其他处于闭合状态；

取样状态时：十六通阀（11）的一号位与十六号位处于连通状态，十六通阀（11）的二号位与三号位处于连通状态，十六通阀（11）的四号位与五号位处于连通状态，十六通阀（11）的六号位与七号位处于连通状态，十六通阀（11）的八号位与九号位处于连通状态，十六通阀（11）的十号位与十一号位处于连通状态，十六通阀（11）的十二号位与十三号位处于连通状态，十六通阀（11）的十四号位与十五号位处于连通状态，其他处于闭合状态。

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