专利名称：自动跟踪动压平衡型烟尘采样仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种烟尘采样的测量仪表，尤其是一种由电磁阀自动控制采样流速，实现等速跟踪烟气流速的测量仪表，属于测量装置技术领域。
在我国70％的能源取自于燃煤，燃煤排放的污染物是造成大气污染的主要原因。因此，对于取暖、工业生产过程中燃煤排放的烟尘必须例行进行严格的监测。目前使用的烟尘采样仪由采样管、除二氧化硫、除湿装置、流量测量与控制装置及抽气泵组成。当采集烟尘时，将装有滤筒的采样管插入烟道，开启抽气泵，调节抽气流量控制阀，使通过采样管前端采样嘴进入采样管的烟气流速等于烟道该测量点的烟气流速。按规定完成烟道内多个测点量测后，从采样管内取出滤筒，经烘干、衡重称量，再依据采集烟气的体积，计算出标准状态下烟尘排放浓度，以及烟道内气流量，计算出烟尘排放量。
鉴于当前烟尘采样器采用手动方法实现等速跟踪采样，而烟道中排气的流速是变化的，烟尘在滤筒上累积也会引起抽气流速的变化，因此，要频繁地调节流量控制阀。即使如此，靠手动操作还是很难跟踪上烟气流速的变化。因而量测精度差，造成较大的测量误差。而从国外进口的自动跟踪烟尘采样仪，则价格昂贵。
本实用新型的目的提供一种结构简单、使用方便，利用微处理器实现数据处理、自动化程度高又售价低廉的自动跟踪动压平衡型烟尘采样仪。
本实用新型是这样实现的包括有由S型皮托管、温度传感器，带有孔板采样管头构成的组合式采样管，除二氧化硫装置，除湿装置、机箱、抽气泵，以及安装在机箱内的由积分运算放大器、模数转换器、微处理器以及微型打印机、LCD显示器构成的测量与控制装置，其特征在于在S型皮托管尾部的两个接头和带有孔板采样管的进、出气口的两个接头分别与一个差压式传感器连接，这两个差压式传感器的输出端分别经两个电压放大器而接入一个运算放大器的两个输入端，该运算放大器的输出端分别与控制抽气流量的电磁阀的控制端和模数转换器的输入端相连接，该模数转换器的输入端还分别接有上述温度传感器经电压放大器后输出的信号，上述S型皮托管和采样管的孔板进、出气口接头之后连接的两个差压式传感器分别经各自电压放大器放大后的两个信号，以及量测烟气静压和气路负压的差压式传感器输出的电压放大信号；该模数转换器的输出端则与微处理器的输入端相连接。
上述S型皮托管和孔板进、出气口接头之后分别连接的两个差压式传感器的测压范围为O～2000pa。
上述受运算放大器输出直流电压控制的电磁阀的流量控制范围应在5～45L/分，可选用国产型号为LMV-C产品。
上述气路应保证严密不漏气，其真空度应不低于6.7kpa。
本实用新型是在由S型皮托管、温度传感器、带有孔板采样管头构成的组合式采样管的尾部，即S型皮托管尾部的两个接头和孔板进、出气口的两个接头分别与一个差压式传感器连接。采样时，由S型皮托管测出烟道气动压变化时，受误差电压控制的电磁阀能自动调节其张开度，改变抽气流量，使连接孔板差压式传感器的压差与动压相等，其跟踪响应时间仅为几十毫秒，从而真正实现等速跟踪采样而提高量测精度。由于本实用新型的设计原理为动压平衡型，又达到等速，所以可直接由微处理器从采样体积推算出烟道内排气流量并进行数据处理而计算得出烟气的含湿量及有关参数，省去了手工采样法需事先测定烟气压力、温度、含湿量的操作及繁琐的手工计算。此外，因本实用新型配有微处理器能进行键盘操作，数字显示和打印测量结果，自动化程度高，实现了烟尘采样的自动等速跟踪。该装置小型轻便，结构简单，售价低廉。
现结合附图和实施例，进一步叙述本实用新型。
图1为本实用新型的结构组成示意图。
图2为本实用新型的控制面板图。
参见图1，本实用新型包括有测定烟气温度的温度传感器1，测定烟气动压的S型皮托管2，采集烟尘带有孔板的采样管3，用于除去烟气中二氧化硫装置4，用于除去烟气中水分的除湿干燥器装置5；以及在采样仪机箱6内设置的控制抽气流量的电磁阀7，计量抽气流量的流量计8，量测烟气动压的差压式传感器9，量测气流通过采样管孔板时产生压差的差压式传感器10和量测烟气静压和采样系统中气路负压的差压式传感器11；机箱6内还设置有由积分运算放大器16、模数转换器17、微处理器18与微型打印机19、LCD显示器20构成的测量与控制装置。在S型皮托管2尾部的两个接头和带有孔板采样管3的进、出气口的两个接头分别与一个差压式传感器9、10连接，这两个差压式传感器9、10的输出端分别经两个电压放大器13、14而接入一个运算放大器16的两个输入端，该运算放大器16的输出端分别与控制抽气流量的电磁阀7的控制端和模数转换器17的输入端相连接，该模数转换器17的输入端还分别接有上述温度传感器1经电压放大器12后输出的信号，上述S型皮托管2和采样管3的孔板进、出气口接头之后连接的两个差压式传感器9、10分别经各自电压放大器13、14放大后的两个信号，以及量测烟气静压和气路负压的差压式传感器11输出的电压放大信号；该模数转换器17的输出端则与微处理器18的输入端相连接。此外，装置采用软管22将S型皮托管2、带孔板的采样管3、除二氧化硫装置4、除湿装置5、电磁阀7、流量计8和抽气泵连成一体，气路要求有良好的气密性，其真空度应不低于6.7kpa。
本实用新型工作原理是由差压式传感器10测出采样管3上气流流过孔板产生的压差，并转换成直流毫伏信号，经电压放大器14放大，输入积分运算放大器16；差压式传感器9则将S型皮托管2测出的烟道测点烟气动压转换成直流毫伏信号，经电压放大器13放大，也输入积分运算放大器16。两个电压信号比较放大后输出的直流电压将控制电磁阀7的开度。当后者电压信号高于前者时，电磁阀7开度增加，通过孔板的气流量增大，至孔板压差转换的电压信号与后者相等为止；当后者电压信号低于前者时，电磁阀7开度减小，通过孔板的气流量减小，至孔板压差转换的电压信号与后者相等为止；若两者电压信号相等，电磁阀7开度不变，由此调节采样流量，达到等速跟踪采样的闭环自动控制的目的。本装置等速跟踪响应时间仅几十毫秒，跟踪精度≤±5％。差压传感器9、10的测压范围为0～2000pa。
通过电磁阀7气体的体积由流量计8计量，经模数转换器17和微处理器18处理，利用“气路中任一截面积上同一时间流量相等”的原理，直接计算出在标准状态下烟道排干烟气的流速、流量；以及由温度传感器1测量的烟气温度、差压式传感器11测量的烟气静压可直接计算出烟气的含湿量。
本实用新型配设有模数转换器17，可将有关电压信号转换成数字信号，并将相关数据送至微处理器18处理后，由微型打印机19打印出与测量有关的参数及测定结果，由LCD显示器20显示上述有关参数和测定结果。
参见图2，本实用新型的控制面板23上安装有下列元器件LCD显示器20，外接微型打印机19的接口24，光标移位键25，输入数字递增键26、递减键27，启动仪器运行键28，结束运行的停止键29，输入数字的输入键30，与干燥器装置5和电磁阀7相连的管接头31，与流量计8和抽气泵21相连的管接头32，与差压式传感器11和软管22相连的管接头33，与皮托管2和差压式传感器9相连的管接头34、35，与带有孔板采样管3上的孔板和差压式传感器10相连的管接头的36、37，连接温度传感器1插头的插座38，泵电源插座39，主电源插座40，电源开关40。
本实用新型已试制出样机，并进行了实施试验，实现了发明目的，其主要技术指标如下等速跟踪精度±5％等速跟踪流量范围5～45L/min流速跟踪测量范围采样嘴直径6mm时为3.5～26.5m/s采样嘴直径8mm时为2.0～14.9m/s流量指示精度±2.5％累计流量精度±2.5％电源电压220±10％V、频率50HZ抽气泵空载流量大于110L/min密封性主机内真空度≥6.7kpa时，关闭抽气泵，1分钟内真空度下降不大于0.2kpa
本实用新型实施例中使用的主要元器件为电磁阀国产LMV-C型，流量计国产MTC-G型，差压式传感器瑞士产AM5302DV和AM5302GV型，微处理器美国产80C31型，模数转换器美国产ICL7135型。其主要计算参数为烟气全压烟气流速烟道排气量和标准状态下排气量烟气含湿量等速跟踪百分率本实用新型最终计算和打印报告结果为日期环境大气压采样点数采样时间烟道测定断面面积采样嘴直径皮托管系数烟气静压烟气平均动压烟气全压烟气平均温度烟气含湿量烟气平均流速等速跟踪百分率标准状态下采样体积烟气排放量标准状态下烟气排放量
权利要求1.一种自动跟踪动压平衡型烟尘采样仪，包括有由S型皮托管、温度传感器，带有气孔板采样管头构成的组合式采样管，除二氧化硫装置，除湿装置、机箱、抽气泵，以及安装在机箱内的由积分运算放大器、模数转换器、微处理器以及微型打印机、LCD显示器构成的测量与控制装置，其特征在于在S型皮托管尾部的两个接头和带有孔板采样管的进、出气口的两个接头分别与一个差压式传感器连接，这两个差压式传感器的输出端分别经两个电压放大器而接入一个运算放大器的两个输入端，该运算放大器的输出端分别与控制抽气流量的电磁阀的控制端和模数转换器的输入端相连接，该模数转换器的输入端还分别接有上述温度传感器经电压放大器后输出的信号，上述S型皮托管和采样管的孔板进、出气口接头之后连接的两个差压式传感器分别经各自电压放大器放大后的两个信号，以及量测烟气静压和气路负压的差压式传感器输出的电压放大信号；该模数转换器的输出端则与微处理器的输入端相连接。
2.如权利要求所述的自动跟踪动压平衡型烟尘采样仪，其特征在于上述S型皮托管和孔板进、出气口接头之后分别连接的两个差压式传感器的测压范围为0～2000pa。
3.如权利要求1所述的自动跟踪动压平衡型烟尘采样仪，其特征在于上述受运算放大器输出直流电压控制的电磁阀的流量控制范围应在5～45L/分，可选用国产型号为LMV-C产品。
4.如权利要求1所述的自动跟踪动压平衡型烟尘采样仪，其特征在于上述气路应保证严密不漏气，其真空度应不低于6.7kpa。
专利摘要一种自动跟踪动压平衡型烟尘采样仪，是在S型皮托管尾部和孔板进出气口的两个接头分别连接差压式传感器，将两者测出的烟道气动压和气流压差分别转化为电压信号进行比较而控制电磁阀自动调节其张开度，藉此调节采样流量达到等速跟踪采样的闭环自动控制。装置还配设有模数转换器、微处理器和打印机、显示器，可以数字显示和打印测定结果和烟气状态参数，等速跟踪精度高，结构简单，小型便携、适于推广应用。
文档编号G01N1/22GK2254183SQ9522900
公开日1997年5月14日 申请日期1995年12月25日 优先权日1995年12月25日
发明者蒋德珍, 易江 申请人:中国环境监测总站