CN2856967Y

CN2856967Y - 中流量大气细颗粒物采样器

Info

Publication number: CN2856967Y
Application number: CN 200520046611
Authority: CN
Inventors: 季学李; 刘道清; 吴维华; 苏云霞; 羌宁
Original assignee: SHANGHAI INSTRUMENT RESEARCH INSTITUTE
Current assignee: SHANGHAI INSTRUMENT RESEARCH INSTITUTE
Priority date: 2005-11-17
Filing date: 2005-11-17
Publication date: 2007-01-10
Anticipated expiration: 2015-11-17

Abstract

本实用新型为一种中流量大气细颗粒物采样器，其特征在于：中流量大气细颗粒物采样器由细颗粒物切割器1、涡流风机2、静压室3、气压测量管7和流量控制器5组成闭环控制系统，细颗粒物切割器1作为系统的输入，它的输出给涡流风机2、涡流风机输出给静压室3，静压室3通过气压测量管7与流量控制器5连接，流量控制器5连接涡流风机2，控制风机的电机转速。

Description

中流量大气细颗粒物采样器

一、技术领域：

本实用新型涉及一种大气环境监测仪器，特别是公开一种中流量大气细颗粒物采样器。

二、背景技术：

撞击式采样器由撞击式切割器、抽气泵、流量控制器组成，其中撞击式切割器是决定采样颗粒粒径和采样效率的最关键的部件。一段时期以来，PM10可吸入颗粒物一直是大气环境监测的重点，而PM2.5细颗粒物主要被采集用于科学研究，因此目前常规使用的细颗粒物采样器都是小流量的。但是随着科研的深入，人们对细颗粒物的理化特性有了进一步的了解以后，发现这些空气动力学直径小于2.5μm的物体对人体呼吸系统的影响更大。由于悬浮在空气中的细颗粒物往往吸附着一些对人们身体健康产生较大影响的物质如细菌、病毒、有害化学物质等，而且体积小，自然沉降的速度慢，通过呼吸直接被吸入并沉积于肺泡中的几率很大。有研究标明，据对美国东部6个城市长达8年的研究，这些城市的每日死亡率与空气中的小于10μm(PM10)和小于2.5μm(PM2.5)的气溶胶粒子浓度及其中的SO₄ ^2-浓度密切相关，尤其是与PM2.5的细粒子相关性最高，如PM2.5粒子的平均浓度在两天内仅仅增加10μg/m³，就将导致死亡率增加1.5％；对于心血管病人和心脏病人，死亡率增加更快，分别为3.3％和2.1％。在我国广州、武汉、兰州、重庆等城市的细颗粒物进行调查和监测结果也证实，对人体健康影响最大的是空气中细小颗粒物污染。因此，研发较大流量的细颗粒物采样器是开展大气细颗粒物监测的迫切要求。

撞击式采样器工作原理：抽气泵提供一个吸气动力，使空气以一定的速度流入采样器，当气溶胶颗粒物随着空气流通过切割器时，由于粒径的大小不同而具有不同的动量，大粒径的颗粒物被阻留在切割器的收集板上，小粒径的颗粒物则被空气流带动绕过收集板到达滤膜并被采集，因此达到分离不同粒径颗粒物的目的。目前的撞击式采样器中，气流通过切割器的冲击板，突然减小的通路截面积使流速加大，颗粒物与气流以相同的高速从孔口流出，但遇到与气流方向垂直的收集板时，气流便改变方向，而气溶胶颗粒由于本身的惯性，改变方向滞后于气流，颗粒物动量越大，滞后就越明显，超过某一临界值时，颗粒物在完全改变方向之前便撞击在收集板上，被收集板截留，小于该临界值的小颗粒随气流绕过收集板，被下一层的滤膜捕获。

在采样过程中，要求保证气体流量恒定。但由于多种因素的影响，切割器内的阻力会发生变化，从而使气流的流速相应变化，所以必须及时调整吸气动力，改变抽气泵的转速使气体流量基本保持恒定。目前的小流量撞击式采样器中。一般都在采样器的出气口处加装限流管，只要吸气动力足够强劲，气体流量就可以得到保证。

三、发明内容：

本实用新型的目的是公开一种中流量大气细颗粒物采样器，它是这样实现的：一种中流量大气细颗粒物采样器，其特征在于：中流量大气细颗粒物采样器由细颗粒物切割器1、涡流风机2、静压室3、气压测量管7和流量控制器5组成闭环控制系统，细颗粒物切割器1作为系统的输入，它的输出给涡流风机2、涡流风机输出给静压室3，静压室3通过气压测量管7与流量控制器5连接，流量控制器5连接涡流风机2，控制风机的电机转速。

本实用新型能有效捕集空气动力学当量直径为2.5μm以下的气溶胶颗粒，采样流量达到100L/min。

本实用新型通过DSP实现对采样流量的控制，静压室3采集空气流动形成的室内外空气静压差提供给流量控制器5，流量控制器5根据静压差值计算出采样器内的空气流量，并控制涡流风机2的转速，以保证采样器稳定工作在采样流量100L/min左右的一个范围内。

本实用新型通过DSP可以实时记录设备的工作状态流量控制器5是以DSP为核心的微机，运行控制系统中还设有对环境温湿度实时监测、采样时间控制、实时采样数据记录装置，通过RS232接口可以与远端计算机实现数据传输，设置设备的工作方式，并通过RS232接口与远端计算机实现数据传输。

四、附图说明：

附图1是本实用新型的结构示意图；

附图2是本实用新型的原理框图。

五、具体实施方式：

根据附图1，本实用新型采样装置结构由细颗粒物切割器1、涡流风机2、静压室3和流量控制器5组成，自上而下为采样器盖6、细颗粒物切割器1、涡流风机2、静压室3通过螺栓连成一体，安装在支架4上，静压室3通过气压测量管7与流量控制器5连接，流量控制器5通过导线连接涡流风机2。

本实用新型的采样器盖6的内平面与细颗粒物切割器1入气口顶端的间距为15mm，采样器盖6的内壁与细颗粒物切割器1的外壁的间距为5mm，保持这样的空间能保证较大直径的气溶胶颗粒不会随着气流进入切割器。

本实用新型的细颗粒物切割器1利用颗粒物惯性撞击原理，空气进入通孔后，由于通路截面积变小，流速加大，气流以很高的速度从通孔喷出。气流中的粗大颗粒物惯性较大，撞击在采集挡板上被截留；而细小颗粒由于惯性较小，不能到达采集挡板，随气流而下，被滤膜捕获，以此将粗、细颗粒分开。

本实用新型的细颗粒物切割器1中的冲击板通孔为宽度为0.8～1.2mm的弧形槽孔，通孔底端到采集挡板的距离为1.5～2mm，为保证达到一定的采样流量，通孔总面积为300mm²～500mm²。

本实用新型的细颗粒物切割器1中的采集挡板上涂有高真空脂，可以有效地解决粒子反弹和粒子重返气流等问题。

本实用新型通过静差压测量法实现流速的反馈。采样器工作时，由于气体流动使静压室内压力与大气压之间产生微小静压差，气体流速越快静压差越大。这个静压差通过变送器传递到流量控制器5，流量控制器5根据静压差值计算出采样器内的空气流量。如果由于各种原因导致采样流量发生变化，流量控制器5就调整涡流风机2的转速，使采样流量保持在100L/min左右的一个范围内。

本实用新型的流量控制器5是以DSP为核心的微机系统，运行控制系统，除了可以实时控制采样器的采样流量之外，还具备环境温湿度实时监测、采样时间控制、采样状态设置、实时采样数据记录等功能，通过RS232接口可以与远端计算机实现数据传输。

本实用新型通过更换切割器可以实现多种粒径的颗粒物采样，如果将由大至小不同粒径的切割器由上至下顺序组合，就形成了多级颗粒物采样器，可以用于测定颗粒物的粒度分布。

Claims

1、一种中流量大气细颗粒物采样器，其特征在于：中流量大气细颗粒物采样器由细颗粒物切割器(1)、涡流风机(2)、静压室(3)、气压测量管(7)和流量控制器(5)组成闭环控制系统，细颗粒物切割器(1)作为系统的输入，它的输出给涡流风机(2)、涡流风机输出给静压室(3)，静压室(3)通过气压测量管(7)与流量控制器(5)连接，流量控制器(5)连接涡流风机(2)，控制风机的电机转速。

2、根据权利要求1所述的中流量大气细颗粒物采样器，其特征在于：所述的细颗粒物切割器(1)是以空气动力学当量直径中值为2.5μm的气溶胶颗粒为目标的分离装置，大于2.5μm的颗粒被截留在切割器的采集挡板上，小于等于2.5μm的颗粒被滤膜捕获。

3、根据权利要求1所述的中流量大气细颗粒物采样器，其特征在于：所述静压室(3)采集空气流动形成的室内外空气静压差提供给流量控制器(5)，流量控制器(5)根据静压差值计算出采样器内的空气流量，并控制涡流风机(2)的转速，以保证采样器稳定工作在采样流量100L/min的一个范围内。

4、根据权利要求1所述的中流量大气细颗粒物采样器，其特征在于：所述的流量控制器(5)是以DSP为核心的微机，运行控制系统中还设有对环境温湿度实时监测、采样时间控制、实时采样数据记录装置，通过RS232接口可以与远端计算机实现数据传输。