CN219122103U - 含蒸汽气体取样测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种含蒸汽气体取样测量装置，其包括：机柜，机柜设有标准气体产生装置，用于制备已知各组分浓度的标准混合气体，标准混合气体通过多路阀和管线输送至气体分析仪器进行标定测量；气体取样管，用于对含蒸汽混合气体进行取样，取样的含蒸汽混合气体通过多路阀和管线输送至气体分析仪器进行定量测量。相对于现有技术，本实用新型含蒸汽气体取样测量装置集成了标准混合气体的配置和标定，含蒸汽混合气体的取样和定量测量功能，可以对含蒸汽混合气体取样并测量各组分气体浓度，实现对取样的含蒸汽气体的高精度定量测量。

Description

含蒸汽气体取样测量装置

技术领域

本实用新型属于气体测量技术领域，更具体地说，本实用新型涉及一种含蒸汽气体取样测量装置，可用于对含蒸汽多组份混合气体取样并测量各组份浓度。

背景技术

核电厂严重事故后，安全壳内会产生大量的水蒸气和氢气，氢气浓度过高存在燃爆风险。为此，相关技术已开展了大量的安全壳内气体分布与热工水力实验研究。安全壳内存在空气、氢气、蒸汽等多种气体，混合气体浓度是实验研究必须测量的物理量。

相关技术揭示了含蒸汽气体的取样、混合气体浓度的测量，以及配置含蒸汽多组份标准气体。迄今为止，相关技术中还没有关于集成了标准混合气体的配置和标定、含蒸汽混合气体的取样和定量测量功能的含蒸汽气体取样测量装置。

有鉴于此，确有必要提供一种含蒸汽气体取样测量装置，其集成了标准混合气体的配置和标定、含蒸汽混合气体的取样和定量测量功能，可实现对取样的含蒸汽气体的高精度定量测量。

实用新型内容

本实用新型的实用新型目的在于：克服现有技术中的至少一个缺陷，提供一种含蒸汽气体取样测量装置，其集成了标准混合气体的配置和标定、含蒸汽混合气体的取样和定量测量功能，可实现对取样的含蒸汽气体的高精度定量测量。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供了一种含蒸汽气体取样测量装置，其包括：

机柜，所述机柜设有标准气体产生装置，用于制备已知各组分浓度的标准混合气体，所述标准混合气体通过多路阀和管线输送至气体分析仪器进行标定测量；

气体取样管，用于对含蒸汽混合气体进行取样，取样的含蒸汽混合气体通过多路阀和管线输送至所述气体分析仪器进行定量测量。

根据本实用新型含蒸汽气体取样测量装置的一个实施方式，所述气体取样管为内径小于1mm的不锈钢管取样管。

根据本实用新型含蒸汽气体取样测量装置的一个实施方式，所述含蒸汽气体取样测量装置中的气体取样管数量为多个，多个气体取样管引出取样空间边界后结为气体取样管束，所述气体取样管束外包覆有伴热丝和保温棉。

根据本实用新型含蒸汽气体取样测量装置的一个实施方式，所述气体取样管束中的每条所述气体取样管连接有用于选择取样通路的取样阀，所述机柜设有恒温阀组箱，所述取样阀设置于恒温阀组箱中。

根据本实用新型含蒸汽气体取样测量装置的一个实施方式，所述恒温阀组箱内的取样阀为多层，每层取样阀对应一个所述气体束取样管，所述恒温阀组箱内设有取样管接线板，所述取样管接线板上固定多个卡套接头，所述卡套接头的一端连接所述取样阀上游，所述卡套接头的另一端连接引入所述恒温阀组箱的所述气体取样管。

根据本实用新型含蒸汽气体取样测量装置的一个实施方式，所述恒温阀组箱设有加热器和循环风机，所述恒温阀组箱的外壁夹层内敷设保温棉，通过所述加热器和所述循环风机使所述恒温阀组箱内空间的温度维持在设定温度。

根据本实用新型含蒸汽气体取样测量装置的一个实施方式，所述多路阀下游的所述气体取样管分别连接有真空泵，其中一路气体取样管连通并将取样气体送入所述气体分析仪器，其他路的气体通过所述真空泵排出。

根据本实用新型含蒸汽气体取样测量装置的一个实施方式，所述标准气体产生装置设有流量控制器，用于控制不同组分气体和水的流量，所述流量控制器的下游设有混合加热器，标准气体在所述混合加热器中蒸发和混合后，输送至所述气体分析仪器标定。

根据本实用新型含蒸汽气体取样测量装置的一个实施方式，所述机柜设有控制面板，所述控制面板包括液晶显示屏、多路阀控制面板和气体分析仪控制面板。

根据本实用新型含蒸汽气体取样测量装置的一个实施方式，所述机柜设有测控模块，所述标准气体产生装置制备标准混合气体过程中的气体流量、混合加热温度通过所述测控模块由电脑远程监测控制。

相对于现有技术，本实用新型含蒸汽气体取样测量装置集成了标准混合气体的配置和标定、含蒸汽混合气体的取样和定量测量功能，可以对含蒸汽混合气体取样并测量各组分气体浓度，实现对取样的含蒸汽气体的高精度定量测量。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型含蒸汽气体取样测量装置及其技术效果进行详细说明，其中：

图1为本实用新型含蒸汽气体取样测量装置的结构布置示意图。

图2为本实用新型含蒸汽气体取样测量装置中，气体取样管出线口和气体取样管束的结构布置示意图。

图3为本实用新型含蒸汽气体取样测量装置中，取样阀的结构布置示意图。

图4为本实用新型含蒸汽气体取样测量装置中，流量控制器和混合加热器的结构布置示意图。

图5为本实用新型含蒸汽气体取样测量装置中，多路阀、气体分析仪器和真空泵的结构布置示意图。

图6为本实用新型含蒸汽气体取样测量装置中，恒温阀组箱、多路阀、气体分析仪器、真空泵和液晶显示屏的结构布置示意图。

图7为本实用新型含蒸汽气体取样测量装置中，储水罐、高压空气瓶和高压氦气瓶的结构布置示意图。

1--恒温阀组箱；2--多路阀；3--气体分析仪器；4--真空泵；5--液晶显示屏；6--电源/急停按钮；7--多路阀控制面板；8--气体分析仪控制面板；9--取样阀；10--气体取样管；11--取样管进线口；12--取样管出线口；13--气体取样管束；14--气源和水源接口；15--流量控制器；16--混合加热器；17--测控模块；18--柜门；19--储水罐；20--高压空气瓶；21--高压氦气瓶。

具体实施方式

为了使本实用新型的实用新型目的、技术方案及其技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本实用新型，并非为了限定本实用新型。

请参照图1至图7所示，本实用新型公开了一种含蒸汽气体取样测量装置，其包括：

机柜，机柜设有标准气体产生装置，用于制备已知各组分浓度的标准混合气体，标准混合气体通过多路阀2和管线输送至气体分析仪器3进行标定测量；

气体取样管10，用于对含蒸汽混合气体进行取样，取样的含蒸汽混合气体通过多路阀2和管线输送至气体分析仪器3进行定量测量。

在实际应用过程中，待测空间内不同位置布置气体取样管10对含蒸汽混合气体进行取样，每根气体取样管10对应一个空间位置的气体浓度，气体取样管10为内径小于1mm的不锈钢气体取样管10，能够有效降低样气压力，防止蒸汽冷凝。

请参照图2所示，含蒸汽气体取样测量装置可以设有多个气体取样管10，多个气体取样管10引出取样空间边界后结为气体取样管束13。为了防止气体取样管10内蒸汽冷凝，气体取样管束13外包覆伴热丝和保温棉。可以理解的是，单个气体取样管束13中的气体取样管10数量可适量增加但不得过多，否则会导致内层取样管无法充分加热。

请参照图3所示，实际测量过程中，待测空间中会布置大量测点，但并非每次测量活动都需对所有测点进行取样测量。此外，大量气体取样管10同时抽气取样会对测量空间气体成分和分布造成干扰，因此，从待测空间引出后每根气体取样管10连接一只取样阀9，通过取样阀9可以选择取样通路，关闭不需要的通路。

请一并参照图1和图3所示，气体取样管束13中的每条气体取样管10连接有用于选择取样通路的取样阀9，机柜设有恒温阀组箱1，取样阀9设置于恒温阀组箱1中。恒温阀组箱1外壁夹层内敷设保温棉，通过加热器和循环风机使箱内空间温度维持在设定温度，使取样管内流动的含蒸汽样气不发生冷凝。根据本实用新型含蒸汽气体取样测量装置的一个实施方式，恒温阀组箱1内设有多层取样阀9，每层取样阀9对应一个气体束取样管13，恒温阀组箱1内设有取样管接线板，取样管接线板上固定多个卡套接头，卡套接头的一端连接取样阀9上游，卡套接头的另一端连接引入恒温阀组箱1的气体取样管10。

本实用新型采用一个恒温阀组箱1安装并加热所有阀门，一方面解决了阀门处不规则形状及操作手柄活动致使加热丝缠绕方式无法充分加热保温的问题，另一方面所有阀门固定，当机柜与待测空间相对位置变化，只需更换不同长度的气体取样管束13接入机柜。

气体取样管束13经取样管进线口11引入机柜右侧恒温阀组箱1，取样管进线口11的数量和气体取样管10的数量对应。取样阀9下游采用同样的气体取样管束13后从出线口12引出恒温阀组箱1，随后气体取样管束连接至多路阀2。该段气体取样管束13缠绕加热丝并包覆保温棉。多路阀2上提供多个接口，气体取样管束13至多路阀2处分散并通过卡套逐根接入多路阀2。

请参照图4所示，标准气体产生装置设有流量控制器15，用于控制不同组分气体和水的流量，流量控制器15的下游设有混合加热器16，标准气体在混合加热器16中蒸发和混合后，输送至气体分析仪器3标定。

请参照图5所示，多路阀2下游的气体取样管10分别连接有真空泵4，其中一路气体取样管10连通并将取样气体送入气体分析仪器3(质谱仪)，其他路的气体通过真空泵4排出。多路阀2连接多台真空泵4，通过多级抽气将样气压力降至气体分析仪器3测量所需范围，同时也为气体输送提供压差。多路阀2自带加热功能，保温模具将多路阀及连接阀体的气体取样管10完全包覆，防止样气在输运过程中任何位置发生可能冷凝。

请参照图6所示，机柜设有控制面板，控制面板包括液晶显示屏5、电源/急停按键6、多路阀控制面板7和气体分析仪控制面板8。机柜设有测控模块17，测控模块17安装于机柜内支架上，含蒸汽气体取样测量装置的各设备仪表信号线从箱体内部走线接至测控模块17，由测控模块17将数据传输到测控电脑和液晶显示屏5进行控制。标准气体产生装置制备标准混合气体过程中的气体流量、混合加热温度通过测控模块17由电脑远程监测控制，取样管束伴热温度、恒温阀组箱加热温度和多路阀温度通过测控模块17由液晶显示屏5就地显示设置或由电脑远程监测控制。

请参照图7所示，机柜侧面安装有标准气体产生系统，其功能是制备已知各组分浓度的标准混合气体对气体分析仪器3进行标定。机柜壁面设置气源和水源接口14，用于外接气源和储水罐19，将水和气体分别送至相应流量控制器15，以控制不同组分气体和水的流量，根据待测气体组分选择不同气源(不同气体种类的高压气瓶)。含蒸汽气体取样测量装置中设置多个流量控制器15，可根据混合气体组分扩展。各流量控制器15下游接至混合加热器16，水在其中蒸发并与其他气体充分混合。通过调节流量控制器15调节水及各路气体流量即可制备不同组分浓度配比的标准混合气体。混合加热器16下游连接至多路阀2，将制备的标准气体经多路阀2送至气体分析仪3进行标定测量。标准气体产生装置制备样气过程中，气体流量、混合加热温度均通过测控模块17由电脑远程监测控制。

请继续参照图1所示，本实用新型含蒸汽气体取样测量装置的机柜为一体化机柜(L2300xW1000xH1750)，机柜设置多扇柜门18，便于对机柜内各部分设备仪表进行日常操作和维修，含蒸汽气体取样测量装置整体由380V交流电供电。

根据本实用新型的一个实施方式，取样空间待测气体为包含三种组分的混合气体，分别为氦气、空气和水蒸气，具体实施方式如下：

启动电源6，启动真空泵4对含蒸汽气体取样测量装置进行抽气。

标定：将储水罐19、高压空气瓶20和高压氦气瓶21经金属软管接至气源/水源接口14。选用水、空气和氦气流量控制器15分别控制三路流量，通过仪控电脑设置每一路流量和混合加热温度。如此，不同流量的水、空气和氦气经过混合加热器16即可产生不同组分浓度配比的空气/氦气/蒸汽三组分标准混合气体。通过仪控电脑设置多路阀2选择标定通路，在真空泵4的抽气作用下标准气体将被送至气体分析仪器3测量进行标定，获得的标定数据用于之后取样测量。

取样测量：不锈钢气体取样管束10一端接入取样空间，根据需要取样测量的测点位置打开恒温阀组箱1内对应的取样阀9，关闭无需测量测点的取样阀9，随后关闭恒温阀组箱1。通过仪控电脑设置取样管束伴热温度和恒温阀组箱加热温度，用以加热取样管防止管内蒸汽冷凝。通过真空泵4对系统进行抽气，同时降低压力可以降低所取样气体的露点，防止蒸汽冷凝。通过仪控电脑切换多路阀2并启动气体分析仪器3即可进行取样测量。在本实例中选用质谱仪作为气体分析仪器。

含蒸汽气体多通道取样：选用内径小于1mm的气体取样管10，以降低样气压力，同时进行伴热防止蒸汽冷凝。当取样通道(气体取样管10根数)较多，单根进行伴热及控温测控数量过多难以操作且不经济，多根气体取样管10汇成气体取样管束13进行控温伴热为最佳选择。但若要实现每个通道可单独通断，每根气体取样管10上需安装取样阀9，这样一来取样管束需分散开。为解决分散后连接阀门这一段的伴热问题，将所有取样管路开关阀布置于恒温阀组箱1中集中加热，引出阀组柜后再汇聚成气体取样管束13。

相对于现有技术，本实用新型含蒸汽气体取样测量装置集成了标准混合气体的配置和标定，含蒸汽混合气体的取样和定量测量功能，可以对含蒸汽混合气体取样并测量各组分气体浓度，实现对取样的含蒸汽气体的高精度定量测量。含蒸汽气体取样测量装置实现了标定、取样、分析一体化集成，占地小，移动灵活，可应用于各种需求场景。

根据上述原理，本实用新型还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (10)

1.一种含蒸汽气体取样测量装置，其特征在于，所述含蒸汽气体取样测量装置包括：

机柜，所述机柜设有标准气体产生装置，用于制备已知各组分浓度的标准混合气体，所述标准混合气体通过多路阀和管线输送至气体分析仪器进行标定测量；

气体取样管，用于对含蒸汽混合气体进行取样，取样的含蒸汽混合气体通过多路阀和管线输送至所述气体分析仪器进行定量测量。

2.根据权利要求1所述的含蒸汽气体取样测量装置，其特征在于，所述气体取样管为内径小于1mm的不锈钢管取样管。

3.根据权利要求1所述的含蒸汽气体取样测量装置，其特征在于，所述含蒸汽气体取样测量装置中的气体取样管数量为多个，多个气体取样管引出取样空间边界后结为气体取样管束，所述气体取样管束外包覆有伴热丝和保温棉。

4.根据权利要求3所述的含蒸汽气体取样测量装置，其特征在于，所述气体取样管束中的每条所述气体取样管连接有用于选择取样通路的取样阀，所述机柜设有恒温阀组箱，所述取样阀设置于恒温阀组箱中。

5.根据权利要求4所述的含蒸汽气体取样测量装置，其特征在于，所述恒温阀组箱内的取样阀为多层，每层取样阀对应一个所述气体束取样管，所述恒温阀组箱内设有取样管接线板，所述取样管接线板上固定多个卡套接头，所述卡套接头的一端连接所述取样阀上游，所述卡套接头的另一端连接引入所述恒温阀组箱的所述气体取样管。

6.根据权利要求5所述的含蒸汽气体取样测量装置，其特征在于，所述恒温阀组箱设有加热器和循环风机，所述恒温阀组箱的外壁夹层内敷设保温棉，通过所述加热器和所述循环风机使所述恒温阀组箱内空间的温度维持在设定温度。

7.根据权利要求1所述的含蒸汽气体取样测量装置，其特征在于，所述多路阀下游的所述气体取样管分别连接有真空泵，其中一路气体取样管连通并将取样气体送入所述气体分析仪器，其他路的气体通过所述真空泵排出。

8.根据权利要求1所述的含蒸汽气体取样测量装置，其特征在于，所述标准气体产生装置设有流量控制器，用于控制不同组分气体和水的流量，所述流量控制器的下游设有混合加热器，标准气体在所述混合加热器中蒸发和混合后，输送至所述气体分析仪器标定。

9.根据权利要求1所述的含蒸汽气体取样测量装置，其特征在于，所述机柜设有控制面板，所述控制面板包括液晶显示屏、多路阀控制面板和气体分析仪控制面板。

10.根据权利要求1所述的含蒸汽气体取样测量装置，其特征在于，所述机柜设有测控模块，所述标准气体产生装置制备标准混合气体过程中的气体流量、混合加热温度通过所述测控模块由电脑远程监测控制。

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