一种固定源废气颗粒物采样管的使用方法与流程

本发明涉及环境监测技术领域，具体涉及一种固定源废气颗粒物采样管的使用方法。

背景技术：

在环境监测固定源废气颗粒物污染物采样过程中，通常将颗粒物采样管由采样孔伸入烟道或排气筒中，使采样嘴置于测点上，正对气流，按颗粒物等速采样原理，抽取一定量的含尘气体，根据采样管滤筒上所捕集到的颗粒物量和同时抽取的气体量，计算出排气中的颗粒物浓度，由于颗粒物在烟道或排气筒的分布是不均匀的，通常采用等速采样和多点采样的方法以获得具有代表性的颗粒物样品，大家都知道，如果直径较大的圆形烟道或排气筒（如直径为2～4m），测点数达到8～20个，需要采用移动采样的方法逐点收集样品，由于每个采样点都需要停留一段时间，测量断面就出现了时间差的问题，即存在样品是在一个采样断面上不同时段的代表性误差问题，且这种手工采样的方法对现场采样人员来说，劳动强度大、处于污染环境的时间较长。中国发明专利（专利号为cn201020511673.0，专利名称为颗粒物采样管）公开了一种颗粒物采样管，所述采样管包括依次相连的采样嘴、前弯管、滤筒和取样管，所述前弯管的后端设有一圆形套管夹，所述滤筒通过其外围的不锈钢托和所述圆形套管夹固定于一滤筒夹管的内部；其特征在于，所述滤筒夹管和所述取样管的外壁设有加热装置，通过所述加热装置调节所述滤筒和所述取样管内的温度。能够在湿度较大的污染源管道中长时间连续取样,极大避免了颗粒物采样过程中其它干扰成分带来的误差;同步流速的测定保证了采样时的采样流速与管道内烟气的实际流速同步。中国发明专利（专利号为cn201610409501.4，专利名称为一种用于固定污染源颗粒物的平行样采样枪）公开了一种用于固定污染源颗粒物的平行样采样枪，其特征是，包括枪柄，在枪柄的上端设置有保护管，保护管向前延伸，在保护管前设置有皮托管，皮托管与连接管相连接，连接管延伸至枪柄后端，在皮托管的两侧分别设置有第一进样道、第二进样道；第一进样道、第二进样道分别通过在支撑托设置的压管与采样头相连接。本发明的采样枪采用双通道设计，可同时安装两个采样头，一支烟枪即可两路通道同时采样，完成对平行样的采集，提高了采样的准确性，减少操作人员，且提高测量结果的可靠性。

现有技术1提出同步流速的测定和设计加热装置调节滤筒和取样管内的温度来解决颗粒物现场采样的准确性问题，但是对直径较大的烟道或排气筒，依然没有解决移动采样时在一个采样断面上不同时段的样品代表性误差的问题。现有技术2采样枪采用双通道设计，安装两个采样头来完成对平行样的采集，实质上环境保护部《固定源废气监测技术规范》（hj/t397-2007）并未提出平行样的采集要求，但是样品数量增加，也是能够有效提高了采样的准确性的一种方法。但是对直径较大的烟道或排气筒，依然没有解决移动采样时在一个采样断面上不同时段的样品代表性误差的问题。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种固定源废气颗粒物采样管的使用方法，其特征是：

步骤一，在伸入采样孔前，采样管的前段组件、步进连杆机构、后段组件保持在一条直线上，然后沿采样断面进入采样孔，根据烟道或排气筒的现场测量数据，通过采样管的伸进长度确定旋翼组件的中心落在烟道或排气筒的中轴线位置上，启动后段组件的步进气缸组件牵引步进连杆机构运动，使前段组件和后段组件的夹角保持直角状态，从而使前段组件中的采样嘴正对气流。

步骤二，启动折叠气缸组件，推动旋转铰接组件运动，旋转铰接组件推动折叠连杆组件沿槽杯的槽道向前滑动，由折叠状态转为伸展状态，同时弹簧中心轴组件也沿轴线伸展，弹簧中心轴组件、旋翼桨叶、折叠连杆组件呈平面三角形状态，弹簧中心轴组件和折叠连杆组件在旋翼桨叶方向的分力帮助旋翼桨叶绷直。

步骤三，旋翼桨叶在烟道或排气筒内迎着气流，气流给旋翼桨叶的压力转化为旋翼桨叶的驱动力矩，驱动旋翼桨叶旋转，旋翼桨叶带动折叠连杆组件、旋转铰接体、弹簧中心轴组件、槽杯一同旋转，为保证旋翼桨叶平稳旋转和减少所受到的摩擦力，联接套座设计了轴承组件ⅰ、轴承座，旋转铰接组件设计了轴承组件ⅱ。

步骤四，待旋翼桨叶的转速基本稳定后，启动采样气泵，通过固定在轴承座上的采样嘴，收集废气样品，经波纹软管输送到滤筒内，采样完毕后，逆向依次完成上述步骤从采样孔取出采样管。

发明人发现，如同风车和直升机的旋翼原理一般，采样管的旋翼组件在烟道或排气筒内迎着气流，气流给旋翼桨叶的压力转化为旋翼桨叶的驱动力矩，驱动旋翼桨叶旋转，气流经旋翼桨叶切割后穿出，损失了一部分功率且在旋翼桨叶后形成一个稳定的滑动流场，气流裹挟的颗粒物就经旋翼桨叶“搅拌混合”进入这一圆柱形的稳定滑动流场中，使流场中的单位体积内的分布的含尘量较为均匀，对于直径较大的烟道或排气筒，选择旋翼桨叶后圆柱形的稳定滑动流场中的某个点作为采样点能够有效代表颗粒物这一时间段内的排放浓度，从而提高检测数据的准确性，从而有效解决移动采样时在一个采样断面上不同时段的样品代表性误差的问题。

发明人发现，在环境监测固定源废气颗粒物污染物采样过程中，通常将颗粒物采样管由采样孔伸入烟道或排气筒中，使采样嘴置于测点上，正对气流，实质上采样管需要完成两个动作，其一，从一般垂直于烟道或排气筒轴线的采样孔（采样断面）伸入；其二，采样管上的采样嘴调整后正对气流方向，因此发明人设计了步进连杆机构来完成以上动作，由于设置在烟道或排气筒的采样孔大小限制，采样管从采样孔伸入或取出时，采样管前、后段组件成“一”字型，在管内时采样管前段组件（采样嘴、旋翼组件等）折叠，前、后段组件成直角状态，使采样嘴正对气流。

发明人发现，由于采样孔开孔大小的限制，采样管尺寸尽可能设计得较小，因此借鉴了折叠伞连杆机构的设计，即折叠连杆组件沿槽道滑动时，与连接的旋翼桨叶一同完成张开和收合的动作。同时为使旋翼桨叶绕中心轴旋转，联接套座和旋转铰接组件均设计了轴承组件和定位装置。

相对于现有技术，本发明至少含有以下优点：第一，如同风车和直升机的旋翼原理一般，采样管的旋翼组件在烟道或排气筒内迎着气流，气流给旋翼桨叶的压力转化为旋翼桨叶的驱动力矩，驱动旋翼桨叶旋转，气流经旋翼桨叶切割后穿出，损失了一部分功率且在旋翼桨叶后形成一个稳定的滑动流场，气流裹挟的颗粒物就经旋翼桨叶“搅拌混合”进入这一圆柱形的稳定滑动流场中，使流场中的单位体积内的分布的含尘量较为均匀，对于直径较大的烟道或排气筒，选择旋翼桨叶后圆柱形的稳定滑动流场中的某个点作为采样点能够有效代表颗粒物这一时间段内的排放浓度，从而提高检测数据的准确性，从而有效解决移动采样时在一个采样断面上不同时段的样品代表性误差的问题；第二，降低现场采样人员的劳动强度和暴露在污染环境的时间。

附图说明

图1为本发明一种固定源废气颗粒物采样管的使用方法的主视结构示意图。

图2为本发明一种固定源废气颗粒物采样管的使用方法的a大样结构示意图。

图3为本发明一种固定源废气颗粒物采样管的使用方法的b局部放大结构示意图。

图4为本发明一种固定源废气颗粒物采样管的使用方法的c大样结构示意图。

图5为本发明一种固定源废气颗粒物采样管的使用方法的d大样结构示意图。

图6为本发明一种固定源废气颗粒物采样管的使用方法的e向结构示意图。

图7为本发明一种固定源废气颗粒物采样管的使用方法的f局部放大结构示意图。

图8为本发明一种固定源废气颗粒物采样管的使用方法的g向结构示意图。

1－前段组件2－步进连杆机构3－后段组件4－波纹软管

5－旋翼组件6－弹簧中心轴组件7－折叠连杆组件8－联接套座

9－采样嘴10－槽杯11－轴承组件ⅰ12－轴承座

13－步进气缸组件14－折叠气缸组件15－旋转铰接组件

16－旋转铰接体17－轴承组件ⅱ18－旋翼桨叶19－槽道。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例对本发明做进一步的说明。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8所示，一种固定源废气颗粒物采样管的使用方法，其特征是：

步骤一，在伸入采样孔前，采样管的前段组件1、步进连杆机构2、后段组件3保持在一条直线上，然后沿采样断面进入采样孔，根据烟道或排气筒的现场测量数据，通过采样管的伸进长度确定旋翼组件5的中心落在烟道或排气筒的中轴线位置上，启动后段组件3的步进气缸组件13牵引步进连杆机构2运动，使前段组件1和后段组件3的夹角保持直角状态，从而使前段组件1中的采样嘴9正对气流。

步骤二，启动折叠气缸组件14，推动旋转铰接组件15运动，旋转铰接组件15推动折叠连杆组件7沿槽杯10的槽道19向前滑动，由折叠状态转为伸展状态，同时弹簧中心轴组件6也沿轴线伸展，弹簧中心轴组件6、旋翼桨叶18、折叠连杆组件7呈平面三角形状态，弹簧中心轴组件6和折叠连杆组件7在旋翼桨叶18方向的分力帮助旋翼桨叶18绷直。

步骤三，旋翼桨叶18在烟道或排气筒内迎着气流，气流给旋翼桨叶18的压力转化为旋翼桨叶18的驱动力矩，驱动旋翼桨叶18旋转，旋翼桨叶18带动折叠连杆组件7、旋转铰接体16、弹簧中心轴组件6、槽杯10一同旋转，为保证旋翼桨叶18平稳旋转和减少所受到的摩擦力，联接套座8设计了轴承组件ⅰ11、轴承座12，旋转铰接组件15设计了轴承组件ⅱ17。

步骤四，待旋翼桨叶5的转速基本稳定后，启动采样气泵，通过固定在轴承座12上的采样嘴9，收集废气样品，经波纹软管4输送到滤筒内，采样完毕后，逆向依次完成上述步骤从采样孔取出采样管。