一种气相色谱全自动气体恒压进样装置及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种使用气体采样袋和球囊取样并采用气相色谱法进行全自动气体恒压进样装置及其控制方法。
【背景技术】
[0002]目前，对于气体样品的离线分析都需首先采集气体样品后再做分析，而气体采样袋和球囊因携带方便、容易连接而成为广泛使用的气体取样装置。有部分使用气密性注射器或者微量栗从取样装置抽取样品导入色谱仪，这种方法效率较低，并且很难避免样品污染而受限。多数情况下，分析工作者是将气体采样袋和球囊与气相色谱仪样品入口连接定量管后采用阀进样的，这种方式往往都需要使用人工或者外力辅助按压的方式才能将气体样品引入气相色谱仪器内进行分析，人工按压容易造成进样压力不均匀，样品进样量不一致，导致样品分析结果重现性差，精密度受影响。罗川等CN 203011899U)发明的进样装置初步缓解了人工挤压比较费力的问题，但其自动化程度不高，进样压力和进样时间不能实现自动控制，也无法实现大批量样品的循环连续进样。
【发明内容】
[0003]本发明旨在提供一种操作简单、实现自动控制，实现大批量连续进样的气体进样装置及其控制方法。
[0004]本发明的技术方案在于:
一种气相色谱全自动气体恒压进样装置，包括水平底板和放置在水平底板上的气体取样装置，水平底板上设有与水平底板垂直安装的支撑立柱；支撑立柱一侧内设有滑动轨道槽，滑动轨道槽上通过齿条杆连接有挤压构件；同侧支撑立柱上设有纵向开孔槽，挤压构件伸出纵向开孔槽；所述的气体取样装置设置于水平底板与挤压构件之间，该气体取样装置上设有导气管，且该导气管连接有压力测量控制器；支撑立柱另一侧设有驱动电机；驱动电机连接有传动螺杆；传动螺杆带动齿条杆发生位移；还包括系统控制箱。
[0005]所述的支撑立柱纵向开孔槽一侧设有上限位器以及下限位器；上限位器上设有上限位触发器，下限位器上设有下限位触发器；纵向开孔槽位于有上限位器以及下限位器之间。
[0006]所述的系统控制箱包括依次连接的继电器、电机转向控制器以及时间程序控制器，还设有装置电源；其中，继电器分为上继电器以及下继电器，驱动电机分别连接上继电器以及下继电器，上继电器连接上限位器触发器，下继电器连接下限位器触发器；装置电源连接压力测量控制器。
[0007]所述的水平底板顶面与活动板挤压构件底面均设有与气体取样装置相接触的垫层。
[0008]所述的挤压构件伸出纵向开孔槽的部分与齿条杆呈三角形。
[0009]所述的水平底板还设有可调节地脚。
[0010]所述的垫层为橡胶材质或者发泡海绵，厚度在0.5-lcm之间。
[0011]所述的气体取样装置为气体采样袋或者球囊。
[0012]一种气相色谱全自动气体恒压进样装置的控制方法，包括以下步骤:
1)设定压力测量控制器进样压力值为Pl，Pl比PO大5~50kPa，P0为装置所处位置大气压值；
2)设定时间程序控制器循环次数η，η为需要测定的样品次数；
3)设定时间程序控制器第一时间点tl为加压进样时间，第二时间点t2为卸压提升时间，第三时间点为t3分析周期；
4)启动驱动电机，带动传动螺杆，将驱动力传递给齿条，带动挤压构件向下移动，挤压进样，开始完成第K次进样；
5)判断压力测量控制器测定的气体采样袋或球囊的压力值P2是否大于P1，若是，则执行步骤6)，若否，执行步骤4);
6)驱动电机停止工作；
7)判断时间程序控制器上的程序运行时间t是否大于tl，若是，则执行步骤6)，若否，执行步骤4)；
8)判断时间程序控制器上的程序运行时间t是否大于t2，若是，则执行步骤9)，若否，执行步骤6)；
9)启动电机转向控制器，触发电机反向转动，挤压构件向上移动，气体样品停止进样，开始卸压；
10)判断时间程序控制器上的程序运行时间t是否大于t3，若是，则执行步骤11)，若否，执行步骤9);
11)驱动电机停止工作，电机转向控制器恢复初始状态；
12)判断时间程序控制器上的循环记数K是否小于n，若是，则执行步骤4)，若否，执行
11)，运行完毕。
[0013]本发明的技术效果在于:
本发明由驱动电机驱动传动螺杆，带动挤压构件沿着支撑立柱轨道挤压气体采样袋或者球囊来实现气体进样的，通过在气体采样袋或球囊出气口与气相色谱气体采样口之间连接的压力测量控制器来设置恒定的压力数值，通过压力测量控制器内部继电器控制电机自动断开或闭合实现保持自动恒压进样，同时通过时间程序控制器编制时间程序，指令电机转向控制器控制电机换向转动，从而完成自动进样在设定时间的加压和卸压以及自动循环，减少实验过程人为因素的影响。该气相色谱全自动恒压气体进样装置及其控制方法不仅可以方便调节控制进样压力和进样时间，而且可根据设定程序实现进样过程的全自动控制并实现进样自动循环，方法简单，不仅能极大减少了分析人员的工作劳动量，而且能显著提高气体进样的自动化水平，保证了分析方法的精密度和稳定重复性，进一步提高了分析效率。
【附图说明】
[0014]图1为本发明的主要构件结构示意图。
[0015]图2为本发明的自动控制系统与电机的连接结构示意图。
[0016]图3为本发明的控制方法流程图。
[0017]其中，1-水平底板，2-支撑立柱，3-固定螺钉，4-连接轴承，5-传动螺杆，6_驱动电机，7-滑动轨道槽，8-限位器，9-齿条杆，10-挤压构件，11-垫层，12-气体取样装置，13-导气管，14-可调节地脚，15-压力测量控制器，16A-上限位触发器，16B-下限位触发器，17-继电器，18-时间程序控制器、19-电机转向控制器，20-装置电源，21-系统控制箱。
【具体实施方式】
[0018]—种气相色谱全自动气体恒压进样装置，包括水平底板I和放置在水平底板I上的气体取样装置12，水平底板I上设有与水平底板I垂直安装的支撑立柱2 ;支撑立柱2 —侧内设有滑动轨道槽7，滑动轨道槽7上通过齿条杆9连接有挤压构件10 ;同侧支撑立柱2上设有纵向开孔槽，挤压构件10伸出纵向开孔槽；所述的气体取样装置12设置于水平底板I与挤压构件10之间，该气体取样装置12上设有导气管13，且该导气管13连接有压力测量控制器15 ;支撑立柱2另一侧设有驱动电机6 ;驱动电机6连接有传动螺杆；传动螺杆带动齿条杆9发生位移；还包括系统控制箱21。
[0019]所述的支撑立柱2纵向开孔槽一侧设有上限位器8以及下限位器8 ;上限位器8上设有上限位触发器16A，下限位器8上设有下限位触发器16B ;纵向开孔槽位于有上限位器8以及下限位器8之间。所述的系统控制箱21包括依次连接的继电器17、电机转向控制器19以及时间程序控制器18，还设有装置电源20 ;其中，继电器17分为上继电器17以及下继电器17，驱动电机6分别连接上继电器17以及下继电器17，上继电器17连接上限位器8触发器，下继电器17连接下限位器8触发器；装置电源20连接压力测量控制器15。水平底板I顶面与挤压构件10底面均设有与气体取样装置12相接触的垫层11。所述的挤压构件10伸出纵向开孔槽的部分与齿条杆9呈三角形。所述的水平底板I还设有可调节地脚14。所述的垫层11为橡胶材质或者发泡海绵，厚度在0.5~lcm之间。所述的气体取样装置12为气体采样袋或者球囊。
[0020]本发明利用电机带动机械结构部件挤压气体采样袋或球囊，将样品导入气相色谱样品进样口。样品袋和球囊的出口与气相色谱样品入口之间连接一个压力测量控制器15，通过设定压力与实际测量压力信号差值控制继电器17动作，从而控制电机的开启关闭实现加压和保持压力值稳定；同时由时间程序控制器18按照设定的程序时间控制电机转向控制器19的动作时间，实现在设定的加压时间点前让电机带动传动螺杆5正向转动，带动齿条杆9及与其连接的挤压构件10沿着滑动轨道槽7向下移动，挤压放在挤压构件10与水平底板I之间的气体采样袋或球囊；当程序运行时间达到设定的卸压时间点时，电机转向控制器19动作，电机反向转动，此时传动螺杆5带动齿条杆9和挤压构件10沿着限位孔槽向上移动，释放气体采样袋或球囊；当程序运行时间达到设定的分析周期点后电机停止运行，转向控制器恢复初始状态，一次分析完成，自动累计循环次数I次。程序运行循环次数判断是否达到设定的样品分析次数，没有达到时可以更换下一个样品，连接好气体采样袋或球囊出口导管后，时间控制程序和压力测量程序继续运行进行下一次进样的循环，直至样品分析结束程序停止。
[0021]为防止在挤压过程中气体采样袋或球囊滑落或者被划破，在挤压构件10和水平地板与气体采样袋和球囊的接触面都贴有垫层11材料，所述的垫层11材料为耐摩擦柔性材料，一般为橡胶材质或者发泡海绵，厚度在0.5~lcm之间为宜。
[0022]为控制挤压构件10的活动位移并保护装置，在滑动轨道槽7 —侧有开孔槽，并在开孔槽两端各设置一个与继电器17相连的限位器8触发开关，当限位器8被挤压构件10触发后，继电器17直接断开电机开关实现保护挤压构件10。
[0023]实施例1
当气体采样袋或球囊装满样品需要分析时，将采样袋或球囊的出口用导气管13通过三通一段连接至压力测量控制器15，另一端连接气相色谱样品入口，为便于连接，导气管13选用便于弯曲的抗腐蚀材料制作，一般选择氟橡胶软管或者不锈钢管。将连接好的采样袋或球囊放置在水平底板I上，该水平地板通过可调节地脚14调节台面水平并通过嵌在水平底板I上平面的水准泡进行观察确认。
[0024]开启装置电源20开关，在压力测量控制器15上设置好进样压力值P1，同时在时间程序控制器18上设定好时间程序tl，t2，t3和分析样品数量η后，如果样品的实际压力值不高于设定值，即Ρ2 ( Pl时，继电器17接通驱动电机6