CN212459081U - 一种取样管路监控诊断系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种取样管路监控诊断系统，属于在线气体分析技术领域。所述系统包括多条采集通道、执行机构、排水泵、废水桶和PLC控制器；执行机构与PLC控制器电连接，每条通道上设置有依次相连的取样探头、第一球阀、第二球阀、前置过滤器、取样电磁阀、冷凝器、后置过滤器、抽气泵、流量自动调节阀、检测单元和流量监测器；冷凝器通过排水泵与废水桶连接。本实用新型提供的取样管路监控诊断系统，通过多条采集通道和管道旁路的设计，不仅能够快速有效地判断出测量结果偏差的具体原因，从而确定取样管路堵塞点或泄漏点，而且还解决了通道取样管路在线连续监测的问题，提高了监控效益。

Description

一种取样管路监控诊断系统

技术领域

本实用新型涉及气体在线分析技术领域，特别涉及一种取样管路监控诊断系统。

背景技术

样气预处理系统的功能主要包括提取样气、过滤样气、稳压稳流、自动标定、自动采样、自动清洗、尾气清洗以及环境报警等。样气预处理系统主要针对的是对于抽取样气后以保证在传感器测量的稳定性而进行的样气预处理过程及相关设施。对于取样管路本身的要求只局限于是否需要加热保温、是否具有电源点（可能引起事故）方面的考虑，而对于样气本身对取样管路（取样管为非金属管道时，常用的是特氟龙软管-PTFE或者PU管）本身可能造成的腐蚀、磨损等因素考虑不够。然而，工况企业中的取样气体大多为腐蚀性气体（例如NO_x、SO_x等），并且工况条件恶劣（温度高、压力变化大等），有时会因取样管内部结露而形成酸性腐蚀性液体进而造成取样管路的泄漏、破损或堵塞，从而引起大气进入取样管（负压时）或者取样气体（正压时）泄露出取样管的情况，严重影响传感器测量的准确性。

由于软管作为取样管具有很多其它材料（各类金属管）取样管所不可替代的优势，因此在在线监控系统中被普遍使用，这样在不改变取样管路材质的情况下，如何解决取样管路的泄漏、破损或堵塞的问题显得尤其关键。但是取样管路是否发生泄漏、破损或堵塞是比较难以判断的，测量结果及流量监控的差异可能是由于工况变化引起的（这种情况非常普遍）。如果误判，不仅会影响连续监控的效果，而且更换取样管路的时间和经济成本相对很高，因此如何能够有把握地进行实时在线监测取样管路的状态是十分重要的。目前主要是通过人工方式进行判断，具体是在取样管路的不同节点上（例如在取样泵前堵塞还是后面堵塞等）进行试验以判断堵塞点或者泄漏点，这种人为方式误差较大（工况原因及取样管路原因分析困难）、时间成本高，并且破坏了在线监测的连续性。

实用新型内容

为了解决人工判断取样管路堵塞点或泄漏点误差大、时间成本高及破坏在线监测的连续性问题，本实用新型提供了一种取样管路监控诊断系统，该系统包括多条采集通道、执行机构、排水泵、废水桶和PLC控制器；所述通道上设置有取样探头、第一球阀、第二球阀、前置过滤器、取样电磁阀、冷凝器、后置过滤器、抽气泵、流量自动调节阀、检测单元和流量监测器；所述取样探头与风粉管道连接，所述取样探头与所述第一球阀的入口连接，所述第一球阀的出口与所述第二球阀的入口连接，所述第二球阀的出口与所述前置过滤器的入口连接，所述前置过滤器的出口与所述取样电磁阀的入口连接，所述取样电磁阀的出口与所述冷凝器的入口连接，所述冷凝器的气相出口与所述后置过滤器的入口连接，所述后置过滤器的出口与所述抽气泵的入口连接，所述抽气泵的出口与所述流量自动调节阀的入口连接，所述流量自动调节阀的出口与所述检测单元的入口连接，所述检测单元的出口与所述流量监测器的入口连接，所述流量监测器的出口连通大气或所述风粉管道；所述检测单元和所述流量监测器均与所述PLC控制器的输入端电连接；所述PLC控制器的输出端与所述执行机构电连接；任意两条相邻的所述通道之间连接有管道旁路，所述管道旁路分别与所述两条相邻的所述通道上的所述第一球阀的出口连接，所述管道旁路上设置有旁路球阀；所述执行机构分别与所述第一球阀、所述第二球阀、所述旁路球阀连接；所述冷凝器的液相出口与所述排水泵的入口连接，所述排水泵的出口与所述废水桶连接。

优选地，所述取样探头与所述第一球阀的入口之间的连接管路和所述第一球阀的出口与所述第二球阀的入口之间的连接管路均为不锈钢管路。

优选地，所述管道旁路为不锈钢管路。

优选地，所述取样电磁阀的出口通过气动快插接头管路与所述冷凝器的入口连接。

优选地，所述后置过滤器的出口通过PTFE管与所述抽气泵的入口连接。

优选地，所述流量监测器的出口通过PTFE管连通大气或所述风粉管道。

本实用新型提供的取样管路监控诊断系统，通过多条采集通道和管道旁路的设计，不仅能够快速有效地判断出测量结果偏差的具体原因，从而确定取样管路堵塞点或泄漏点，而且还解决了通道取样管路在线连续监测的问题，提高了监控效益。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的取样管路监控诊断系统的工艺原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型技术方案作进一步描述。

参见图1，本实用新型实施例提供的取样管路监控诊断系统，包括3条采集通道（通道1、通道2和通道3）、执行机构12、排水泵13、废水桶14和PLC控制器15。其中，每条采集通道上设置有取样探头1、第一球阀2、第二球阀3、前置过滤器4、取样电磁阀5、冷凝器6、后置过滤器7、抽气泵8、流量自动调节阀9、检测单元10和流量监测器11；取样探头1与风粉管道连接，取样探头1与第一球阀2的入口连接，第一球阀2的出口与第二球阀3的入口连接，第二球阀3的出口与前置过滤器4的入口连接，前置过滤器4的出口与取样电磁阀5的入口连接，取样电磁阀5的出口与冷凝器6的入口连接，冷凝器6的气相出口与后置过滤器7的入口连接，后置过滤器7的出口与抽气泵8的入口连接，抽气泵8的出口与流量自动调节阀9的入口连接，流量自动调节阀9的出口与检测单元10的入口连接，检测单元10的出口与流量监测器11的入口连接，流量监测器11的出口连通大气或风粉管道；检测单元10和流量监测器11均与PLC控制器15的输入端电连接；PLC控制器15的输出端与执行机构12电连接；通道1与通道2之间连接有管道旁路，管道旁路分别与通道1和通道2上的第一球阀2的出口连接，管道旁路上设置有旁路球阀16；通道2与通道3之间连接有管道旁路，管道旁路分别与通道2和通道3上的第一球阀2的出口连接，管道旁路上设置有旁路球阀17；执行机构12分别与第一球阀2、第二球阀3、旁路球阀16和旁路球阀17连接；冷凝器6的液相出口与排水泵13的入口连接，排水泵13的出口与废水桶14连接。

在实际应用中，取样探头1与第一球阀2的入口之间的连接管路和第一球阀2的出口与第二球阀3的入口之间的连接管路均为不锈钢管路；管道旁路也为不锈钢管路。不锈钢管路可以有效防止腐蚀泄露及破损，同时不锈钢管及球阀均为标准件，价格低廉，成本增加有效，节约了成本投入。取样电磁阀5的出口通过气动快插接头管路与冷凝器6的入口连接。后置过滤器7的出口通过PTFE（聚四氟乙烯，Poly tetra fluoroethylene）管与抽气泵8的入口连接。流量监测器11的出口通过PTFE管连通大气或风粉管道。PTFE管能够耐腐蚀且稳定，与样气不吸收、不反应，能保证检测时气体与原位样气的一致性。

在具体应用中，风粉管道内的样气和生料粉的混合物通过取样探头1采集，经过第一球阀2和第二球阀3后进入到前置过滤器4，经过多层过滤，防止取样电磁阀5的阀芯因粉尘卡滞而造成失效，保证取样电磁阀5的正常工作。取样电磁阀5采用两位两通原理，通电时样气单一方向通过，断电时使管路阻塞，保证管道内负压的样气不能进入检测单元10。取样电磁阀5与冷凝器6通过气动快插接头管路连接，样气通过冷凝器6时降温冷凝，样气中的水分凝结成水，以防止凝结结露影响后续的气体检测。冷凝水通过排水泵13输送到废水桶14内；废水桶14内的冷凝水一般呈酸性，对环境有害，不能直排，需定期排到工业下水管道统一处理。冷凝后的样气为干燥气体，会再次析出一些粉尘颗粒物，需要经后置过滤器7再次过滤，以保证抽气泵8和检测单元10长期稳定工作，延长设备的使用寿命。后置过滤器7与抽气泵8使用PTFE管快速连接。抽气泵8出口的样气流量由于受抽气泵8入口压力等影响而不稳定，样气流量最高能达到5L/min，而进入检测单元10的样气流量应控制在0.5-1.0L/min之间。因此，在检测单元10的前端设置了流量自动调节阀9，该自动调节阀9根据流量监测器11的气体流量控制信号进行自动调节，以满足进入检测单元10的样气流量稳定在0.5-1.0L/min的要求，使CO、O₂、NO和SO₂的测量值稳定可靠。流量监测器11实时监测样气流量，一旦监测到样气流量有波动，流量监测器11会发送气体流量控制信号控给流量自动调节阀9，流量自动调节阀9根据控制信息自动调整阀的开度，使样气流量达到稳定，同时流量监测器11将样气流量数值通过4-20mA信号实时上传至PLC控制器15。无水、无杂质并且气流稳定的样气进入检测单元10进行分析测定，分析后的数值通过输出4-20mA信号实时上传至PLC控制器15。进入流量监测器1的多余样气通过PTFE管外排到大气或返回到风粉管道内，本实施例多余样气排到大气，以防止CO等气体中毒。PLC控制器15将实时接收到的分析测定数值和样气流量数值与PLC控制器15预置的分析测定数值范围和样气流量数值范围进行比较，PLC控制器15根据比较结果输出控制信号至执行机构12，执行机构12根据控制信号对相应通道的第一球阀、第二球阀和旁路球阀执行打开或关闭操作。

本实用新型实施例取样管路监控诊断系统的诊断过程为：如果PLC控制器15实时接收到的数值发生突变或在一定时间内的变化处在PLC控制器15的预设范围值以外，则说明取样管路可能出现故障或工况发生变化。为了判断出是哪种情况引起的数值变化，需要通过管道旁路来进一步确定，以本实施例的通道2为例，当通道2的检测单元10的测量数值或者流量监测器11监控的流量数值发生突变或者在一定时间内的变化处在PLC控制器15的预设范围值以外时，PLC控制器15发出控制信号至执行机构12，执行机构12操作通道2的第二球阀3关闭、通道1的第一球阀2关闭和打开旁路球阀16，则通道2的取样气体经过通道1进行测量，如果通道1的检测单元10和流量监测器11的测量数值与先前的测量数值相同，则说明通道2的第二球阀3后面的取样管路不存在问题，调整相应的球阀状态恢复原始取样通路；否则说明通道2的第二球阀3后面的取样管路发生问题或者其他构件发生问题，则执行机构12操作通道1的第一球阀2打开、通道2的第二球阀3关闭和旁路球阀16关闭，恢复通道1的正常测量后对通道2进行检修或更换工作。在实际应用中，如果诊断出某通道球阀后的取样管路存在问题，则可以根据具体该通道取样探头所对应场所的实际运行工况和所需检测气体的性质进一步判断出取样管路存在的问题，例如是否堵塞、是否因为腐蚀等原因导致泄漏等。

本实用新型实施例提供的取样管路监控诊断系统，通过多条采集通道和管道旁路的设计，不仅能够快速有效地判断出测量结果偏差的具体原因，从而确定取样管路堵塞点或泄漏点，而且还解决了通道取样管路在线连续监测的问题，提高了监控效益。另外，本实用新型实施例多条采集通道上的多个检测单元数据可以互相验证，确保检测数据真实、可信；如果系统中一个检测通道出现故障，那么可以通过PLC控制器自动切换到其他通道进行检测，保证生产有数据参考。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、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 (6)

1.一种取样管路监控诊断系统，其特征在于，包括多条采集通道、执行机构、排水泵、废水桶和PLC控制器；所述通道上设置有取样探头、第一球阀、第二球阀、前置过滤器、取样电磁阀、冷凝器、后置过滤器、抽气泵、流量自动调节阀、检测单元和流量监测器；所述取样探头与风粉管道连接，所述取样探头与所述第一球阀的入口连接，所述第一球阀的出口与所述第二球阀的入口连接，所述第二球阀的出口与所述前置过滤器的入口连接，所述前置过滤器的出口与所述取样电磁阀的入口连接，所述取样电磁阀的出口与所述冷凝器的入口连接，所述冷凝器的气相出口与所述后置过滤器的入口连接，所述后置过滤器的出口与所述抽气泵的入口连接，所述抽气泵的出口与所述流量自动调节阀的入口连接，所述流量自动调节阀的出口与所述检测单元的入口连接，所述检测单元的出口与所述流量监测器的入口连接，所述流量监测器的出口连通大气或所述风粉管道；所述检测单元和所述流量监测器均与所述PLC控制器的输入端电连接；所述PLC控制器的输出端与所述执行机构电连接；任意两条相邻的所述通道之间连接有管道旁路，所述管道旁路分别与所述两条相邻的所述通道上的所述第一球阀的出口连接，所述管道旁路上设置有旁路球阀；所述执行机构分别与所述第一球阀、所述第二球阀、所述旁路球阀连接；所述冷凝器的液相出口与所述排水泵的入口连接，所述排水泵的出口与所述废水桶连接。

2.如权利要求1所述的取样管路监控诊断系统，其特征在于，所述取样探头与所述第一球阀的入口之间的连接管路和所述第一球阀的出口与所述第二球阀的入口之间的连接管路均为不锈钢管路。

3.如权利要求1所述的取样管路监控诊断系统，其特征在于，所述管道旁路为不锈钢管路。

4.如权利要求1所述的取样管路监控诊断系统，其特征在于，所述取样电磁阀的出口通过气动快插接头管路与所述冷凝器的入口连接。

5.如权利要求1所述的取样管路监控诊断系统，其特征在于，所述后置过滤器的出口通过PTFE管与所述抽气泵的入口连接。

6.如权利要求1所述的取样管路监控诊断系统，其特征在于，所述流量监测器的出口通过PTFE管连通大气或所述风粉管道。

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