CN219830821U - 一种集成紫外差分及非分散红外法的烟气分析仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种集成紫外差分及非分散红外法的烟气分析仪，包括箱体、HMI板、光谱仪、紫外气体室、光源、红外传感器腔室和电源组件，HMI板安装在箱体的正面内侧，箱体的内部还设有用于控制光谱仪内部温度的第一温控器和第一固态继电器，光谱仪的上方装有用于控制紫外气体室温度的第二温控器和第二固态继电器，光源装在紫外气体室的右侧，紫外气体室的底面装有给其加热的紫外气体室加热片，紫外气体室的上方装有控制流量的第一单向节流阀和第二单向节流阀，红外传感器腔室的下方设有红外电路板。本实用新型使用双原理模块通过多气体建模，降低各组分之间的干扰，增加了仪器的使用范围，并且在结构上进行了优化，更方便运维人员维护。
Description
技术领域
本实用新型涉及工业环境监测技术领域及船用环境监测技术领域，具体为一种集成紫外差分及非分散红外法的烟气分析仪。
背景技术
近年来，随着国家的日益发展，越来越重视环境污染的问题，尤其是对人类的生活环境影响较大的碳中和问题。目前市场上测量烟气上使用的大都是单独的紫外差分法分析仪，测量CO2、CO等使用的大部分是非分散红外法烟气分析仪，并且两种测量方法都是在不同的仪表中。在当前市场上，无论是紫外分析仪还是红外分析仪都是单独使用，不能使用一台分析仪同时测量紫外气体及红外气体，因此对于测量也有很大的不便之处，并且在使用场合方面也有着很大的限制。当在船上测量污染时，使用单独紫外差分法分析仪和非分散红外法分析仪，有着较大的维护成本，并且不方便运维人员进行维护，但是集成的紫外差分和非分散红外法分析仪很大地改善了这些问题。
实用新型内容
本实用新型为了解决上述现有技术中存在的缺陷和不足，提供了一种可同时使用紫外差分和非分散红外法，使用双原理模块通过多气体建模，使用紫外差分法测量SO2气体，非分散红外法测量CO2气体，降低各组分之间的干扰，增加了仪器的使用范围，更好地使用于各种不同的工况，并且在结构上进行了优化，更方便运维人员维护的集成紫外差分及非分散红外法的烟气分析仪。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种集成紫外差分和非分散红外法烟气分析仪，包括箱体、安装在箱体内部的HMI板、光谱仪、紫外气体室、光源、红外传感器腔室和电源组件，所述HMI板安装在箱体的正面内侧，所述箱体的内部还设有用于控制光谱仪内部温度的第一温控器和第一固态继电器，所述光谱仪的上方装有用于控制紫外气体室温度的第二温控器和第二固态继电器，所述光源装在紫外气体室的右侧，所述紫外气体室的背面设有紫外气体室出气口和紫外气体室进气口，紫外气体室的底面装有给其加热的紫外气体室加热片，紫外气体室的上方装有控制流量的第一单向节流阀和第二单向节流阀，所述红外传感器腔室的上方有红外传感器腔室出气口和红外传感器腔室进气口，红外传感器腔室的下方设有红外电路板。
优选地，所述箱体包括面板、背板、顶板、底板和两块侧板，所述面板和背板上均设有配合顶板和底板的安装条，且面板的面积大于背板的面积。
优选地，所述电源组件安装在背板的中部内侧，其包括24V开关电源和12V开关电源。
优选地，所述面板的外侧装有两个把手和至少一个USB接口，两个把手分别位于面板的两端，所述面板的两端端面上设有弧形孔。
优选地，所述背板上装有配合SO2测量的第一三芯航空插头、配合CO2测量的第二三芯航空插头、12V四芯航空插头、220V三芯航空插头、仪表出气口和仪表进气口。
优选地，所述光谱仪、紫外气体室、光源和红外传感器腔室均安装在底板上，所述光源与其中一块侧板连接。
优选地，所述红外传感器腔室安装在紫外气体室和背板之间。
本实用新型集成了紫外气体室和红外传感器腔室，使得其可同时使用紫外差分和非分散红外法，使用双原理模块通过多气体建模，使用紫外差分法测量SO2气体，非分散红外法测量CO2气体，降低各组分之间的干扰，增加了仪器的使用范围，更好的使用于各种不同的工况，并且在结构上进行了优化，更方便运维人员维护。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型拆掉顶板后的结构示意图；
图2为本实用新型拆掉顶板后的俯视示意图；
图3为本实用新型的正面示意图；
图4为本实用新型的背面示意图；
图中：1、面板；2、箱体；3、把手；4、HMI板；5、第一温控器；6、第一固态继电器；7、第二温控器；8、第二固态继电器；9、光谱仪；10、紫外气体室；11、光源；12、第一单向节流阀；13、第二单向节流阀；14、红外传感器腔室；15、24V开关电源；16、12V开关电源；17、第一三芯航空插头；18、第二三芯航空插头；19、12V四芯航空插头；20、220V三芯航空插头；21、仪表出气口；22、仪表进气口；23、紫外气体室出气口；24、紫外气体室进气口；25、紫外气体室加热片；26、红外传感器腔室出气口；27、红外传感器腔室进气口；28、USB接口；29、红外电路板；30、背板；31、顶板；32、底板；33、侧板；34、安装条；35、弧形孔。
实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“正”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1-4所示，一种集成紫外差分和非分散红外法烟气分析仪，包括箱体2、安装在箱体内部的HMI板4、光谱仪9、紫外气体室10、光源11、红外传感器腔室14和电源组件，所述HMI板4安装在箱体2的正面内侧，所述箱体2的内部还设有用于控制光谱仪9内部温度的第一温控器5和第一固态继电器6，所述光谱仪9的上方装有用于控制紫外气体室10温度的第二温控器7和第二固态继电器8，所述光源11装在紫外气体室10的右侧，所述紫外气体室10的背面设有紫外气体室出气口23和紫外气体室进气口24，紫外气体室10的底面装有给其加热的紫外气体室加热片25，紫外气体室10的上方装有控制流量的第一单向节流阀12和第二单向节流阀13，所述红外传感器腔室的上方有红外传感器腔室出气口26和红外传感器腔室进气口27，红外传感器腔室14的下方设有红外电路板29。箱体2包括面板1、背板30、顶板31、底板32和两块侧板33，所述面板1和背板30上均设有配合顶板31和底板32的安装条34，且面板1的面积大于背板30的面积。电源组件安装在背板30的中部内侧，其包括24V开关电源15和12V开关电源16。面板1的外侧装有两个把手3和至少一个USB接口28，两个把手分别位于面板1的两端，所述面板1的两端端面上设有弧形孔35。背板3上装有配合SO2测量的第一三芯航空插头17、配合CO2测量的第二三芯航空插头18、12V四芯航空插头19、220V三芯航空插头20、仪表出气口21和仪表进气口22。光谱仪9、紫外气体室10、光源11和红外传感器腔室14均安装在底板32上，所述光源11与其中一块侧板连接。红外传感器腔室14安装在紫外气体室10和背板之间。
本实用新型在采样时，采样气体先经过箱体2背面的仪表进气口22，经过紫外气体室10背面的紫外气体室进气口24，经过整个紫外气体室10，从紫外气体室出气口23通过三通阀分成两路，分别经过紫外气体室上方的第一单向节流阀12到三通阀然后从仪表出气口21流出，一路从三通阀另一端到紫外气体室10上方的第二单向节流阀13、红外传感器腔室进气口27然后通过红外传感器腔室14到红外传感器腔室出气口26，最终经过箱体2背面的仪表出气口21流出。
本实用新型的分析仪具备以下优势：
1、基于双模块设计，分析仪的测量组分可扩充测量CO、NO等参数，增加了仪器的使用环境范围，能更好地应用于各种不同工况。内部设计有两个模块通过多气体建模进行集成处理，任何一个模块出现问题均可直接拆卸掉进行维护，且不影响另一个模块的测量和信息传输，更好地满足环保要求和客户的要求。
2、采用双原理模块并且通过多气体建模，通过非分散红外（NDIR）原理测量CO2气体，通过紫外差分（DOAS）原理测量SO2参数，降低了各组分间的交叉干扰，提高了仪器测量的准确性。使用紫外差分（DOAS）原理测量SO2，避免了H2O，CO等气体对SO2测量的干扰，提高了仪器对SO2测量的准确性。仪器对紫外模块和红外模块所采集的气体进行了统一规划处理，进行软件算法优化，避免了不同的气体信号影响，避免了CO2对SO2测量的干扰，提高了抗干扰能力从而提升了测量的准确性。
3、仪器采用无屏幕面板设计，所有操作集中在RS485通讯上、简化操作步骤，便于集中显示、处理采样信息，并且更利于直接拆卸维护。分析仪正面增加USB接口设计、通过串口的方式可直接升级分析仪软件，操作更简单，维护更容易。仪器有报警设计，光谱能量过低时，可进行主动推送维护，并且自动调节，减少了人工维护；当仪器调零标定失败时，会进行主动推送维护。仪器出现问题时，可以通过工控机进行远程操作，便于维护。
4、仪器对外所有的接头都是航空插头，更利于仪器运输和在船上的使用，避免了因振动或者倾斜导致仪器通讯断开，提高了仪器的稳定性和可靠性。
本实用新型采用的是紫外差分法和非分散红外法集成的技术，通过多气体建模，降低不同气体的干扰问题从而提高测量准确性，与目前市场上的紫外差分法分析仪和非分散红外分析仪相比，解决了一台分析仪可同时测量紫外气体和红外气体的问题。
本实用新型的产品性能如下：
多样性设计：基于双模块设计，分析仪的测量组分可扩充测量CO、NO等参数，增加了仪器的使用环境范围，能更好地应用于各种不同工况。
内部设计有两个模块并且进行集成处理，任何一个模块出现问题均可直接拆卸掉进行维护，且不影响另一个模块的测量和信息传输，更好地满足环保要求和客户的要求
提高测量准确性设计：采用双原理模块并且通过多气体建模和提升软件算法，通过非分散红外（NDIR）原理测量CO2气体，通过紫外差分（DOAS）原理测量SO2参数，降低了各组分间的交叉干扰，提高了仪器测量的准确性。
使用紫外差分（DOAS）原理测量SO2，避免了H2O，CO等气体对SO2测量的干扰，提高了仪器对SO2测量的准确性。
由于CO2的量程比SO2大很多，通过试验选用的测量室光程为100mm最优，而SO2选用200mm光程的测量室最优，这样就可以提高测量的准确性。
仪器具有自动调零功能，减少人工维护量，定时调零，调高仪器的测量准确性。
提高抗干扰能力设计：仪器对紫外模块和红外模块所采集的气体进行了统一规划处理，进行软件算法优化，避免了不同的气体信号影响，避免了CO2对SO2测量的干扰，提高了抗干扰能力。
仪器采用RS485传输设计，提高了数据传输的有效率和抗干扰能力。
仪器经过CO2和SO2气体的统一规划，进行多气体建模，优化软件算法从而提高了数据的处理效率和抗干扰能力。
便于维护设计：仪器采用无屏幕面板设计，所有操作集中在RS485通讯上、简化操作步骤，便于集中显示、处理采样信息，并且更利于直接拆卸维护。
分析仪正面增加USB接口设计、通过串口的方式可直接升级分析仪软件，操作更简单，维护更容易。
仪器出现问题时，可以通过工控机进行远程操作，便于维护。
仪器有报警设计，光谱能量过低时，可进行主动推送维护，并且自动调节，减少了人工维护；当仪器调零标定失败时，会进行主动推送维护。
仪器具有可集成工作和单独工作的能力，仪器内部设计有双模块，一个模块出现问题，另一个模块可单独工作，便于维护工作。
单串口RS485输出设计：本产品设计对外RS485输出，直接避免了串口过多导致客户传输方面出错。
单串口RS485S输出，适用于强电磁干扰情况工作，不仅提高了抗干扰能力，而且增加仪器的强适应性。
更好的可靠性仪器对外所有的接头都是航空插头，更利于仪器运输和在船上的使用，避免了因振动或者倾斜导致仪器通讯断开，提高了仪器的稳定性和可靠性。
7.更好的安全性：
7.1 分析仪设计增加了12V直流电压输出，可直接供给于工控机，减少使用220V交流电，提高了仪器的安全性能。
本实用新型可以实现同时测量红外气体CO2及NO、SO2、NO2等气体的排放情况。目前可以广泛应用于以下领域：固定污染源二氧化碳排放连续监测系统、固定污染源烟气排放连续监测系统。
本实用新型严格按照《固定污染源烟气排放连续监测系统技术要求及监测方法》HJ/T76-2017标准及《固定污染源二氧化碳排放连续监测系统监测作业指导书》HJC-ZY101-2022中的标准执行。
以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于实用新型所涵盖的范围。
Claims (7)
1.一种集成紫外差分及非分散红外法的烟气分析仪，其特征在于：包括箱体(2)、安装在箱体内部的HMI板(4)、光谱仪(9)、紫外气体室(10)、光源(11)、红外传感器腔室(14)和电源组件，所述HMI板(4)安装在箱体(2)的正面内侧，所述箱体(2)的内部还设有用于控制光谱仪(9)内部温度的第一温控器(5)和第一固态继电器(6)，所述光谱仪(9)的上方装有用于控制紫外气体室(10)温度的第二温控器(7)和第二固态继电器(8)，所述光源(11)装在紫外气体室(10)的右侧，所述紫外气体室(10)的背面设有紫外气体室出气口(23)和紫外气体室进气口(24)，紫外气体室(10)的底面装有给其加热的紫外气体室加热片(25)，紫外气体室(10)的上方装有控制流量的第一单向节流阀(12)和第二单向节流阀(13)，所述红外传感器腔室的上方有红外传感器腔室出气口(26)和红外传感器腔室进气口(27)，红外传感器腔室(14)的下方设有红外电路板(29)。
2.根据权利要求1所述的一种集成紫外差分及非分散红外法的烟气分析仪，其特征在于：所述箱体(2)包括面板(1)、背板(30)、顶板(31)、底板(32)和两块侧板(33)，所述面板(1)和背板(30)上均设有配合顶板(31)和底板(32)的安装条(34)，且面板(1)的面积大于背板(30)的面积。
3.根据权利要求2所述的一种集成紫外差分及非分散红外法的烟气分析仪，其特征在于：所述电源组件安装在背板(30)的中部内侧，其包括24V开关电源(15)和12V开关电源(16)。
4.根据权利要求2所述的一种集成紫外差分及非分散红外法的烟气分析仪，其特征在于：所述面板(1)的外侧装有两个把手(3)和至少一个USB接口(28)，两个把手分别位于面板(1)的两端，所述面板(1)的两端端面上设有弧形孔(35)。
5.根据权利要求2所述的一种集成紫外差分及非分散红外法的烟气分析仪，其特征在于：所述背板上装有配合SO2测量的第一三芯航空插头(17)、配合CO2测量的第二三芯航空插头(18)、12V四芯航空插头(19)、220V三芯航空插头(20)、仪表出气口(21)和仪表进气口(22)。
6.根据权利要求2所述的一种集成紫外差分及非分散红外法的烟气分析仪，其特征在于：所述光谱仪(9)、紫外气体室(10)、光源(11)和红外传感器腔室(14)均安装在底板(32)上，所述光源(11)与其中一块侧板连接。
7.根据权利要求6所述的一种集成紫外差分及非分散红外法的烟气分析仪，其特征在于：所述红外传感器腔室(14)安装在紫外气体室(10)和背板之间。
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