CN2489323Y

CN2489323Y - 烟尘采样器

Info

Publication number: CN2489323Y
Application number: CN 01233717
Authority: CN
Inventors: 李德安; 黄祖旭; 邵其善
Original assignee: 修光伟
Priority date: 2001-07-29
Filing date: 2001-07-29
Publication date: 2002-05-01
Anticipated expiration: 2011-07-29

Abstract

本实用新型是一种气体固定污染源烟尘采样器。为解决现有的烟尘采样器在采样过程中不能完成对烟道中烟气流速的自动跟踪,测量误差较大的技术问题,本实用新型包括皮托管1、采样管2、温度传感器3、干燥瓶4、孔板流量计23、抽气泵22、压差传感器5、压差传感器6、干球温度传感器11、湿球温度传感器12、压差传感器13、流量计前温度传感器14、流量计前压力传感器15、驱动电路21和微机19;各传感器的信号输出端和驱动电路21的控制信号输入端都与单片机19的I/O口连接,驱动电路21的输出端与抽气泵22的电动机连接。本实用新型能够实现对烟气流速的自动跟踪,测量误差小。

Description

烟尘采样器

技术领域：

本实用新型涉及一种气体固定污染源烟尘采样器，确切地说是一种皮托管平行全自动烟尘采样器。

背景技术：

现有的皮托管平行烟尘采样器主要包括皮托管、采样管、温度传感器、干燥瓶、孔板流量计、抽气泵等。为了从烟道中取得有代表性的烟尘样品，需要等速采样，即气体进入采样管的采样嘴的速度应与采样点的烟气速度相等，其相对误差应在-5～+10％以内。为维持等速采样，现有的烟尘采样器一般采用以下步骤：1.测量并记录烟气温度Ts；2.测量并记录烟气动压Pd；3.测量并记录烟气含湿量Xsw；4.计算烟气流速Vs；5.调节抽气泵的流量使进入采样管的采样嘴的烟气流速V与烟道中的烟气流速Vs相等。上述测量过程都是人工手动完成的，当按照计算出的烟气流速Vs调节抽气泵的流量时，可能烟道中的烟气的实际流速已经发生了很大的变化。因此，现有的烟尘采样器在采样过程中不能完成对烟道中烟气流速的自动跟踪，测量误差较大。另外，现有的烟尘采样器功能单一，只能用于测量烟尘排放浓度，对烟气中的氧气、二氧化硫、一氧化氮不能测量，对餐饮业排放的油烟也不能测量。

发明内容：

本实用新型要解决的技术问题之一是，现有的烟尘采样器在采样过程中不能完成对烟道中烟气流速的自动跟踪，测量误差较大。为解决该技术问题，本实用新型采用了以下技术方案：烟尘采样器，包括皮托管1、采样管2、温度传感器3、干燥瓶4、孔板流量计23和抽气泵22；干燥瓶4的进气嘴与采样管2的出气嘴连通，干燥瓶4的出气嘴与孔板流量计23的进气嘴连通，孔板流量计23的出气嘴与抽气泵22的进气嘴连通；它的特殊之处是：还包括压差传感器5、压差传感器6、干球温度传感器11、湿球温度传感器12、压差传感器13、流量计前温度传感器14、流量计前压力传感器15、驱动电路21和单片机19；压差传感器5的“+”气嘴与皮托管1的“+”向气流输出端连通，压差传感器5的“-”气嘴与皮托管1的“-”向气流输出端连通；压差传感器6的“+”气嘴与皮托管1的“+”向气流输出端连通，“-”气嘴与大气连通；干球温度传感器11与湿球温度传感器12通过气路相互串联，串联后的气路的进气端与采样管2的出气嘴连通，串联后的气路的出气端与干燥瓶4的进气嘴连通；温度传感器3、压差传感器5、压差传感器6、干球温度传感器11、湿球温度传感器12、压差传感器13、流量计前温度传感器14和流量计前压力传感器15的信号输出端都与单片机19的I/O口连接，驱动电路21的控制信号输入端与单片机的I/O口连接，驱动电路21的输出端与抽气泵22的电动机连接。

温度传感器3一般采用热敏电阻，它用于测量烟道内的采样点的温度，它将温度信号转换为电信号；干燥瓶4用于吸收烟气中的水分；孔板流量计23与压差传感器13、流量计前温度传感器14和流量计前压力传感器15配合使用。压差传感器用于测量采样流速Vo，它将压差信号转换为电信号；流量计前温度传感器14用于测量流量计前温度Tr，它将温度信号转换为电号；流量计前压力传感器15用于测量流量计前压力Pr，它将压力信号转换为电信号；压差传感器5用于测量烟气动压Pd，它将压力信号转换为电信号；压差传感器6用于测量烟气静压Ps，它将压力信号转换为电信号；干球温度传感器11和湿球温度传感器12分别用于测量烟气的干球温度t_c和湿球温度t_b，它们将温度信号转换为电信号；单片机19运行事先编制的程序，根据测出的动压Pd，计算出烟气流速Vs，将烟道中烟气的实际流速Vs与采样流速Vo进行比较，根据比较的结果输出控制信号，控制信号通过驱动电路21控制抽气泵22的电动机的转速，使采样流速Vo与烟道中烟气的实际流速Vs相等；对抽气泵22的电动机的调速，既可以采用变频调速，也可以采用变压调速；温度传感器3、压差传感器5、压差传感器6、干球温度传感器11、湿球温度传感器12、压差传感器13、流量计前温度传感器14和流量计前压力传感器15的信号输出端都与单片机19的I/O口连接，这里所讲的连接不限于直接连接，而是指信号输出端输出的电信号最终通过单片机19的I/O口输入单片机19，信号输出端输出的电信号一般要经过一些中间环节的处理，才能输入单片机19，例如经过信号放大、A/D转换等；驱动电路21根据单片机19输出的控制信号，为抽气泵22的电动机提供电源。

上述技术方案中，为了实现对抽气泵22的电动机的变压调速，本实用新型的驱动电路21包括光电耦合器GD、可控硅T、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1和电容C2；光电耦合器GD采用MOC3021，它的1脚和2脚与单片机19的I/O口连接，它的6脚与电阻R1的一端和可控硅T的控制极连接，电阻R1的另一端与交流电源的a端连接；光电耦合器GD的4脚与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与电阻R3的一端和电容C1的一端连接，电容C1的另一端与交流电源的a端连接，电阻R3的另一端与抽气泵22的电动机D的一端连接；可控硅T的第1阳极与交流电源的a端连接，第2阳极与抽气泵22的电动机D的一端连接；电容C2与电阻R4串联，该串联电路的一端与交流电源的a端连接，另一端与抽气泵22的电动机D的一端连接；抽气泵22的电动机D的另一端与交流电源的b端连接。

光电耦合器GD用于信号转换，并滤除干扰信号；电动机D可以采用串激电动机；单片机19的I/O口向光电耦合器GD输出一定频率的脉冲信号，该脉冲信号经过光电耦合器GD隔离后加在可控硅T的控制极上；单片机19根据将烟道中烟气的实际流速Vs与采样流速Vo进行比较的结果，改变输出的脉冲信号的脉宽，从而改变可控硅T输出的平均电压，使加在电动机D两端的电压产生变化，从而达到对电动机D进行调速的目的。

本实用新型的单片机19采用80C320，它具有显示器17和键盘20；温度传感器3、压差传感器5、压差传感器6、干球温度传感器11、湿球温度传感器12、压差传感器13、流量计前温度传感器14和流量计前压力传感器15的信号输出端都通过A/D转换器16与单片机19的I/O口连接，A/D转换器16采用TLC2543。

显示器17用于显示有关的测量结果，键盘20用于向单片机19输入温度、采样流量、动压、静压等的修正参数；温度传感器3、压差传感器5、压差传感器6、干球温度传感器11、湿球温度传感器12、压差传感器13、流量计前温度传感器14和流量计前压力传感器15的信号输出端不限于直接与A/D转换器16的输入端连接，可以将信号输出端输出的电信号经过一些中间环节的处理后，再输入A/D转换器16的输入端，例如先经过放大电路放大后，再输入A/D转换器16的输入端。

本实用新型的温度传感器3、压差传感器5、压差传感器6、干球温度传感器11、湿球温度传感器12、压差传感器13、流量计前温度传感器14和流量计前压力传感器15的信号输出端都分别通过各自的放大电路26与A/D转换器16的输入端连接，A/D转换器16的输出端与单片机19的I/O口连接。

因温度传感器3、压差传感器5、压差传感器6、干球温度传感器11、湿球温度传感器12、压差传感器13、流量计前温度传感器14和流量计前压力传感器15的输出信号较弱，经过放大电路26放大后便于A/D转换器16进行处理。

本实用新型要解决的技术问题之二是，现有的烟尘采样器功能单一，只能用于测量烟尘排放浓度，不能测量其它物质。为解决该技术问题，本实用新型在上述技术方案的基础上，还包括氧气传感器7、二氧化硫传感器8和一氧化氮传感器9；氧气传感器7、二氧化硫传感器8和一氧化氮传感器9的进气嘴和出气嘴相互串联，串联后的气路的进气端与可调流量计27的出气嘴连通，可调流量计27的进气嘴与采样管2的出气嘴连通，串联后的气路的出气端与抽气泵10的进气嘴连通；氧气传感器7、二氧化硫传感器8和一氧化氮传感器9的信号输出端都与单片机19的I/O口连接。

氧气传感器7、二氧化硫传感器8和一氧化氮传感器9相互串联的顺序没有限制。氧气传感器7、二氧化硫传感器8和一氧化氮传感器9的信号输出端都与单片机19的I/O口连接，这里所讲的连接不限于直接连接，而是指信号输出端输出的电信号最终通过单片机19的I/O口输入单片机19，信号输出端输出的电信号一般要经过一些中间环节的处理，才能输入单片机19，例如经过信号放大、A/D转换等。

本实用新型的采样管2包括烟尘采样管和油烟采样管；烟尘采样管具有采样嘴24、滤筒夹25、夹在滤筒夹25上的滤筒28和出气嘴29；油烟采样管具有采样嘴30、滤筒夹31、夹在滤筒夹31上的滤筒32、安装在滤筒32内的滤料33、位于滤料33两端的滤网34和出气嘴35。

当用于测量烟尘时，采用烟尘采样管；当用于测量油烟时，采用油烟采样管。

本实用新型在测量烟尘浓度时，能够通过单片机19运行事先编好的程序，不断对烟气进行采样，根据采样的结果计算出烟道中烟气的实际流速Vs和采样流速Vo，并不断对实际流速Vs与采样流速Vo进行比较，根据比较的结果输出控制信号，通过驱动电路控制抽气泵22的电动机D的转速，使采样流速Vo与烟道中烟气的实际流速Vs保持相等，实现了对等速采样的自动跟踪，减小了测量误差。本实用新型由于具有氧气传感器7、二氧化硫传感器8和一氧化氮传感器9，不但可以测量烟气中的烟尘含量，而且可以测量烟气中的氧气、二氧化硫和一氧化氮的含量，另外，由于本实用新型具有油烟采样管，还可以对餐饮业排放的油烟进行测量，使本实用新型具有多功能。

附图说明：

图1为本实用新型的电路和气路原理图。

图2为图1中驱动电路21的具体电路图。

图3为图1中采样管2的结构示意图之一(烟尘采样管)。

图4为图1中采样管2的结构示意图之二(油烟采样管)。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型的最佳实施例进行详细描述。

如图1至图4所示，本实施例是一种多功能皮托管平行全自动烟尘采样器，它包括皮托管1、采样管2、温度传感器3、干燥瓶4、孔板流量计23、抽气泵22、压差传感器5、压差传感器6、氧气传感器7、二氧化硫传感器8、一氧化氮传感器9、可调流量计27、抽气泵10、干球温度传感器11、湿球温度传感器12、压差传感器13、流量计前温度传感器14、流量计前压力传感器15、驱动电路21、放大电路26、A/D转换器16和单片机19。单片机19具有具有显示器17、打印机18和键盘20。温度传感器3采用热敏电阻、压差传感器5采用SMI5551、压差传感器6采用SMI-5501-005-G、氧气传感器7采用6C、二氧化硫传感器8采用3SF、一氧化氮传感器9采用3NF/F、干球温度传感器11和湿球温度传感器12采用LM35、压差传感器13采用SMI5551、流量计前温度传感器14采用LM35、流量计前压力传感器15采用SMI551、A/D转换器16采用TLC2543、单片机19采用80C320。干燥瓶4的进气嘴与采样管2的出气嘴连通，干燥瓶4的出气嘴与孔板流量计23的进气嘴连通，孔板流量计23的出气嘴与抽气泵22的进气嘴连通；压差传感器5的“+”气嘴与皮托管1的“+”向气流输出端连通，压差传感器5的“-”气嘴与皮托管1的“-”向气流输出端连通；压差传感器6的“+”气嘴与皮托管1的“+”向气流输出端连通，“-”气嘴与大气连通；干球温度传感器11与湿球温度传感器12通过气路相互串联，串联后的气路的进气端与采样管2的出气嘴连通，串联后的气路的出气端与干燥瓶4的进气嘴连通；氧气传感器7、二氧化硫传感器8和一氧化氮传感器9的进气嘴和出气嘴相互串联，串联后的气路的进气端与可调流量计27的出气嘴连通，可调流量计27的进气嘴与采样管2的出气嘴连通，串联后的气路的出气端与抽气泵10的进气嘴连通；温度传感器3、压差传感器5、压差传感器6、干球温度传感器11、湿球温度传感器12、压差传感器13、流量计前温度传感器14、流量计前压力传感器15、氧气传感器7、二氧化硫传感器8和一氧化氮传感器9的信号输出端都分别与各自的放大电路26的输入端连接，各放大电路26的输出端都与A/D转换器16的输入端连接，A/D转换器16的输出端与单片机19的I/O口连接。驱动电路21的控制信号输入端与单片机的I/O口连接，驱动电路21的输出端与抽气泵22的电动机D连接。电动机D采用串激电动机。驱动电路21包括光电耦合器GD、可控硅T、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1和电容C2；光电耦合器GD采用MOC3021，它的1脚和2脚与单片机19的I/O口连接，它的6脚与电阻R1的一端和可控硅T的控制极连接，电阻R1的另一端与交流电源的a端连接；光电耦合器GD的4脚与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与电阻R3的一端和电容C1的一端连接，电容C1的另一端与交流电源的a端连接，电阻R3的另一端与抽气泵22的电动机D的一端连接；可控硅T的第1阳极与交流电源的a端连接，第2阳极与抽气泵22的电动机D的一端连接；电容C2与电阻R4串联，该串联电路的一端与交流电源的a端连接，另一端与抽气泵22的电动机D的一端连接；抽气泵22的电动机D的另一端连接与交流电源的b端连接。采样管2包括烟尘采样管和油烟采样管；烟尘采样管具有采样嘴24、滤筒夹25、夹在滤筒夹25上的滤筒28和出气嘴29；油烟采样管具有采样嘴30、滤筒夹31、夹在滤筒夹31上的滤筒32、安装在滤筒32内的滤料33、位于滤料33两端的滤网34和出气嘴35。滤网34采样不锈钢滤网，滤料33采样不锈钢油烟滤料。

测量烟气中的烟尘含量时，采样管2采用烟尘采样管。将烟尘采样管和皮托管1方入烟道中的采样点，单片机19根据压差传感器5输出的烟气动压Pd信号计算出烟道中烟气的流速Vs与合适的采样嘴直径，并通过显示器17显示出来，操作者按照显示的结果更换采样嘴。单片机19根据流量计前压力传感器15输出的湿球表面负压Pb信号、压差传感器6输出的烟气静压Ps信号、干球温度传感器11输出的烟气的干球温度tc和湿球温度传感器12输出的湿球温度tb，计算出烟气的含湿量Xsw，并通过显示器17显示出来。单片机19根据压差传感器5输出的烟气动压Pd信号不断计算出烟道中烟气的流速Vs，根据压差传感器13输出的信号不断计算产采样流速Vo，并将Vs与Vo进行比较，若Vs＞Vo，单片机19则输出控制信号使驱动电路21的输出电压升高，抽气泵22的电动机D的转速升高，使Vo≈Vs；若Vs＜Vo，单片机19则输出控制信号使驱动电路21的输出电压降低，抽气泵22的电动机D的转速降低，使Vo≈Vs。如此循环往复，实现等速采样的自动跟踪。

测量氧气、二氧化硫和一氧化氮时，将氧气传感器7的进气嘴与采样管2的出气嘴连通，调节可调流量计27，使流量为0.5L/min。单片机19根据氧气传感器7、二氧化硫传感器8和一氧化氮传感器9输出的信号，计算出氧气、二氧化硫和一氧化氮的单位含量，并通过显示器17显示出来。

上述显示器17显示的结果均可以通过打印机18打印。通过键盘20可以向单片机19输入温度、采样流量、动压、静压等的修正参数。

测量油烟含量时，采样管2应采用油烟采样管。

Claims

1.烟尘采样器，包括皮托管(1)、采样管(2)、温度传感器(3)、干燥瓶(4)、孔板流量计(23)和抽气泵(22)；干燥瓶(4)的进气嘴与采样管(2)的出气嘴连通，干燥瓶(4)的出气嘴与孔板流量计(23)的进气嘴连通，孔板流量计(23)的出气嘴与抽气泵(22)的进气嘴连通；其特征是：还包括压差传感器(5)、压差传感器(6)、干球温度传感器(11)、湿球温度传感器(12)、压差传感器(13)、流量计前温度传感器(14)、流量计前压力传感器(15)、驱动电路(21)和单片机(19)；压差传感器(5)的“+”气嘴与皮托管(1)的“+”向气流输出端连通，压差传感器(5)的“-”气嘴与皮托管(1)的“-”向气流输出端连通；压差传感器(6)的“+”气嘴与皮托管(1)的“+”向气流输出端连通，“-”气嘴与大气连通；干球温度传感器(11)与湿球温度传感器(12)通过气路相互串联，串联后的气路的进气端与采样管(2)的出气嘴连通，串联后的气路的出气端与干燥瓶(4)的进气嘴连通；温度传感器(3)、压差传感器(5)、压差传感器(6)、干球温度传感器(11)、湿球温度传感器(12)、压差传感器(13)、流量计前温度传感器(14)和流量计前压力传感器(15)的信号输出端都与单片机(19)的I/O口连接，驱动电路(21)的控制信号输入端与单片机的I/O口连接，驱动电路(21)的输出端与抽气泵(22)的电动机连接。

2.根据权利要求1所述的烟尘采样器，其特征是：驱动电路(21)包括光电耦合器(GD)、可控硅(T)、电阻(R1)、电阻(R2)、电阻(R3)、电阻(R4)、电容(C1)和电容(C2)；光电耦合器(GD)采用MOC3021，它的(1)脚和(2)脚与单片机(19)的I/O口连接，它的(6)脚与电阻(R1)的一端和可控硅(T)的控制极连接，电阻(R1)的另一端与交流电源的(a)端连接；光电耦合器(GD)的(4)脚与电阻(R2)的一端连接，电阻(R2)的另一端与电阻(R3)的一端和电容(C1)的一端连接，电容(C1)的另一端与交流电源的(a)端连接，电阻(R3)的另一端与抽气泵(22)的电动机(D)的一端连接；可控硅(T)的第1阳极与交流电源的(a)端连接，第2阳极与抽气泵(22)的电动机(D)的一端连接；电容(C2)与电阻(R4)串联，该串联电路的一端与交流电源的(a)端连接，另一端与抽气泵(22)的电动机(D)的一端连接；抽气泵(22)的电动机(D)的另一端与交流电源的(b)端连接。

3.根据权利要求2所述的烟尘采样器，其特征是：单片机(19)采用80C320，它具有显示器(17)和键盘(20)；温度传感器(3)、压差传感器(5)、压差传感器(6)、干球温度传感器(11)、湿球温度传感器(12)、压差传感器(13)、流量计前温度传感器(14)和流量计前压力传感器(15)的信号输出端都通过A/D转换器(16)与单片机(19)的I/O口连接，A/D转换器(16)采用TLC2543。

4.根据权利要求3所述的烟尘采样器，其特征是：温度传感器(3)、压差传感器(5)、压差传感器(6)、干球温度传感器(11)、湿球温度传感器(12)、压差传感器(13)、流量计前温度传感器(14)和流量计前压力传感器(15)的信号输出端都分别通过各自的放大电路(26)与A/D转换器(16)的输入端连接，A/D转换器(16)的输出端与单片机(19)的I/O口连接。

5.根据权利要求1、2、3、或4所述的烟尘采样器，其特征是：还包括氧气传感器(7)、二氧化硫传感器(8)和一氧化氮传感器(9)；氧气传感器(7)、二氧化硫传感器(8)和一氧化氮传感器(9)的进气嘴和出气嘴相互串联，串联后的气路的进气端与可调流量计(27)的出气嘴连通，可调流量计(27)的进气嘴与采样管(2)的出气嘴连通，串联后的气路的出气端与抽气泵(10)的进气嘴连通；氧气传感器(7)、二氧化硫传感器(8)和一氧化氮传感器(9)的信号输出端都与单片机(19)的I/O口连接。

6.根据权利要求5所述的烟尘采样器，其特征是：采样管(2)包括烟尘采样管和油烟采样管；烟尘采样管具有采样嘴(24)、滤筒夹(25)、夹在滤筒夹(25)上的滤筒(28)和出气嘴(29)；油烟采样管具有采样嘴(30)、滤筒夹(31)、夹在滤筒夹(31)上的滤筒(32)、安装在滤筒(32)内的滤料(33)、位于滤料(33)两端的滤网(34)和出气嘴(35)。