本发明涉及气体分析装置领域，特别涉及一种差压流量测量与抽取同步的气体分析装置。
背景技术：
随着环保要求的越来越高，对于工业排放气体进行测量分析与检测是工业领域环保的必要工作。例如对于工业排放气体中粉尘、硫化物、氮化物、氨成分等测量分析。目前除了直接的光学或者电磁波在线测量外，抽取式测量是一个重要的手段。抽取式测量中无论是烧灼法，还是光学测量分析法，都需要通过管道将被测量空间的气体抽取到分析仪器中。
抽取中一般重要的计量抽取器具就是蠕动泵。蠕动泵在旋转过程中可以截取等体积的气体，供后续分析部件进行测量。
但是，由于被测量空间内气体速度变化差异大，流量差异大，蠕动泵实际上截取的等空间内的气体数据特性差异比较大。这就导致后续测量数据准确性的降低。因此，在现在的气体分析中，也逐渐引入流量参数，提升气体分析数据的准确性。
但是，现有流量参数的获取，分析气体装置是从气体流量计获取的，目前运用最普遍的就是矩阵式多点差压气体流量计，差压式矩阵多点气体流量计具有自己独立的矩阵式采样测量装置。分析气体装置也是有自己独立的气体抽取装置，由于考虑采用的均匀性和代表性，目前也最近采用矩阵式多点采样采样测量与气体抽取装置分别布置于气体流动管道的不同位置。由于管道内气体流动的复杂性，导致气体流量计提供的流量数据与气体分析装置抽气取样点的气体实际流量的差异，结果气体分析装置测量数据准确性低。
同时，现有气体取样设备无论是单点采样还是多点采样，都是通过反冲气体，保证取样管道不堵塞的，需要消耗大量的气体与能源。
技术实现要素：
发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种差压流量测量与抽取同步的气体分析装置，将气体分析部件采集与差压压力测量部件设置于同一个装置内，实现分析气体抽取采样与气体压力测量取样可以同步完成，极大提升了流量测量与气体分析抽取气体关联性，极大提升了本装置测量结果的准确性，同时显著降低了设备的成本，提高了设备的可靠性。
技术方案：本发明提供了一种差压流量测量与抽取同步的气体分析装置，包括全压测量管、静压测量管、气体采集管、压力测量部件、气体分析部件和运算处理器；所述全压测量管的开口端迎风放置，所述静压测量管的开口端非迎风放置，所述压力测量部件的第一测量探头与所述全压测量管直接相连或者通过气管相连，所述压力测量部件的第二测量探头与所述静压测量管直接相连或通过气管相连；所述气体分析部件通过所述气体采集管与所述全压测量管和/或所述静压测量管连通；所述运算处理器与所述气体分析部件和所述压力测量部件信号连接。
优选地，所述全压测量管和所述静压测量管的数量至少分别为两个，各所述全压测量管通过至少一个所述全压测量支管与所述全压测量总管连通，所述第一测量探头位于所述全压测量总管内且靠近其封闭端；各所述静压测量管通过至少一个所述静压测量支管与所述静压测量总管连通，所述第二测量探头位于所述静测量总管内且靠近其封闭端。由于流动的气体在一个测量空间内不同位置的流量、气压、成分有可能不同，且变化频繁，如果只在一个测量空间内的一个测量点设置全压测量管和静压测量管，势必会导致压力测量部件和气体分析部件的测量和分析结果不准确，所以，本发明中还可以在一个测量空间内的不同位置设置多个全压测量管和静压测量管，使得压力测量部件和气体分析部件能够测量和采集到一个测量空间内的多组气体的混合气体压力数据和气体成分数据，以保证最终运算处理器处理出来的结果更加接近事实。
优选地，各所述全压测量支管和/或各所述静压测量支管均分别通过一个气体采集支管与所述气体采集管连通；或者，各所述全压测量支管和/或各所述静压测量支管均分别直接通过一个所述气体采集管与所述气体分析部件（4）连通。各全压测量支管和静压测量支管既可以分别直接通过一个气体采集管与气体分析部件连通，使气体分析部件一次性分析多个采样点的气体成分；也可以分别通过多个气体采集支管采样，然后多个气体采集支管再将采到的样汇总到气体采集管，最后是通过这个总的气体采集管进入到气体分析部件内进行成分分析，用户可以自由选择。
进一步地，所述的差压流量测量与抽取同步的气体分析装置还包括阀门部件，所述阀门部件设置在所述气体采集管上，且所述阀门部件与所述运算处理器信号连接。因为压力测量部件的第一测量探头位于全压测量管内，气体分析部件的气体采集管也与全压测量管连通，在第一测量探头对全压测量管内的气体压力进行测量时，由于气体采集管的存在势必会影响全压测量管内气体的流速和压力，会造成第一测量探头测量到的全压测量管内的压力不精确，所以本发明在气体采集管上设置阀门部件，当压力测量部件在测量压力时，运算处理器控制阀门部件关闭，避免气体采集管对全压测量管内气流的影响，当需要对全压测量管内的气体进行采样时，运算处理器控制阀门部件打开进行采样，这样就能够有效保证压力测量部件的测量精度。由于静压测量管内气体流速较小，在连通静压测量管的气体采集管上有没有阀门部件对第二测量探头测量到的数据影响不大，所以可以不设，如果要保证测量结果更加精确，也可以在连通静压测量管的气体采集管上设置阀门部件，这些都在本发明的保护范围内。
进一步地，所述的差压流量测量与抽取同步的气体分析装置还包括内置于所述全压测量管内的第一清灰部件，和/或，还包括内置于所述静压测量管内的第二清灰部件。测量管内很容易沉积灰尘，需要定期清理，本发明中通过在全压测量管和静压测量管内设置自动清灰的清灰部件，该清灰部件可以是能够随气体流动而运动的清灰棒或旋转叶片等，清灰部件通过自身运动清除各测量管内的灰尘，无需使用反冲灰气体对测量管进行清理，降低运行成本、节约能源。
优选地，所述气体采集管与所述全压测量管连通的位置与所述第一测量探头位于同一截面内，和/或，所述气体采集管与所述静压测量管连通的位置与所述第二测量探头位于同一截面内。这样设计的目的就是为了保证压力测量部件测量到的气体与气体分析部件采集到的气体样本都是通过同一截面的气体，真正做到同时同地测量，提升本装置的测量精度。
进一步地，所述全压测量管和/或所述静压测量管由压力测量管和气体抽取管组成，所述第一测量探头与所述压力测量管直接相连或者通过气管相连，所述气体分析部件通过所述气体采样管与所述气体抽取管连通；所述压力测量管与所述气体抽取管并列设置；或者，所述气体抽取管内置于所述压力测量管内；或者，所述压力测量管内置于所述气体抽取管内。与现有技术中将气体成分分析与气体压力检测都在同一个管道内采样相比，本发明将气体抽取管与压力测量管设置成两个独立的管道并将二者集中到同一个全压测量管内，将第一测量探头设置在压力测量管内，气体采样管与气体抽取管连通，这样，第一测量探头在测量压力测量管内的气体压力时就不会受到气体采样管采样时对压力测量管内气流的影响，即保证了压力测量管的测量精度，又不影响气体采样管的采样，还实现分析气体抽取采样与气体压力测量取样同步完成，提升了流量测量与气体分析抽取气体关联性，保证后续对气体压力测量和成分分析结果的准确性，同时显著降低了设备的成本，提高了设备的可靠性。
优选地，所述压力测量管的迎风开口端与所述气体抽取管的迎风开口端位于同一截面。这样设计能够保证进入到压力测量管和气体抽取管内的气体流速基本一致，避免由于压力测量管和气体抽取管内部气体流速的差异导致的后续测量不准确。
优选地，所述气体抽取管的迎风开口端位于所述压力测量管的内部。
进一步地，所述的差压流量测量与抽取同步的气体分析装置还包括内置于所述压力测量管内的第三清灰部件，和/或，内置于所述气体抽取管内的第四清灰部件，和/或，内置于所述静压测量管内的第五清灰部件。测量管和气体抽取管内很容易沉积灰尘，需要定期清理，本发明中通过在压力测量管、静压测量管和/或气体取样管内设置自动清灰的清灰部件，该清灰部件可以是能够随气体流动而运动的清灰棒或旋转叶片等，清灰部件在气流的带动下通过自身运动清除各测量管和取样管内的灰尘，无需使用反冲灰气体对测量管进行清理，降低运行成本、节约能源。
优选地，所述全压测量管和/或所述静压测量管的数量至少为两个且在测量空间内呈矩阵式分布，各所述全压测量管通过至少一个全压测量支管与全压测量总管连通，各所述静压测量管通过至少一个静压测量支管与静压测量总管连通；其中，各所述全压测量支管和/或各所述静压测量支管均由压力测量支管和气体抽取支管组成，各所述全压测量总管和/或各所述静压测量总管均由压力测量总管和气体抽取总管组成；各所述压力测量管通过至少一个所述压力测量支管与所述压力测量总管连通，所述第一测量探头位于所述压力测量总管内靠近其封闭端；各所述气体抽取管通过至少一个所述气体抽取支管与所述气体抽取总管连通，每个所述气体抽取支管均通过一个所述气体采集管与所述气体分析部件连通；或者，所述气体抽取总管通过所述气体采集管与所述气体分析部件连通。由于流动的气体在一个测量空间内的不同位置的流量、气压、成分有可能不同，且变化频繁，如果只在一个测量空间内的一个测量点设置压力测量管和气体抽取管，势必会导致压力测量管和气体抽取管的测量和分析结果不准确，所以，本发明中还可以在一个测量空间内的不同位置设置多个压力测量管和气体抽取管，使得压力测量管和气体抽取管能够测量和采集到一个测量空间内的多组压力数据和气体成分数据，以保证最终运算处理器处理出来的结果更加接近事实；各气体抽取管通过气体抽取支管与气体抽取总管连通，既可以分别通过在各气体抽取支管上连接一个气体采集管一次性采集多个采样点的气体样品进行成分分析，也可以通过设置在气体抽取总管上的一个气体采集管采集多个采样点的混合气体样品进行成分分析，有效保证后续分析结果更加接近真实情况。
工作原理及有益效果：本发明中，通过全压测量管进入的气体是迎风面气体，通过静压测量管进入的气体是非迎风面（背风向或与风向平行）气体，一方面，通过压力测量部件测量进入全压测量管内的迎风面的气体压力数据，同时测量进入静压测量管内的非迎风面气体压力数据，压力测量部件再将测量到的数据传递给运算处理器，通过运算处理器运算得到全压测量管和静压测量管内的气体流量；另一方面，通过气体采集管，气体分析部件能够采集到全压测量管和/或静压测量管内的气体以进行气体成分分析，并将分析出来的结果传递给运算处理器，由运算处理器根据上述全压测量管和静压测量管内的气体流量数据以及气体成分分析数据得到处理结果——需要在测量位置喷洒多少以及喷洒什么种类的化学试剂，以尽可能地消除测量点气体中的有害物质。
可见，本发明中通过同一个设备对一个测量位置的气体压力测量与对该测量位置的气体成分测量同时同地进行，有效避免因为同一管道内由于位置不一样，气体流场变化，带来的流量数据与气体成分数据关联性差，造成气体分析设备测量结果不准的问题，使测量结果更加精确，有利于后续对测量位置进行针对有效的污染处理；本发明将气体分析取样与压力测量取样集成于一个装置中，由于采样时间和位置同步，极大地提高了测量数据的准确性，同时降低了设备成本，更加便于维护。
附图说明
图1为实施方式1中差压流量测量与抽取同步的气体分析装置示意图；
图2为实施方式2中差压流量测量与抽取同步的气体分析装置示意图；
图3为实施方式3中差压流量测量与抽取同步的气体分析装置的部分立体结构示意图；
图4为实施方式4中差压流量测量与抽取同步的气体分析装置的部分立体结构示意图；
图5为实施方式5中差压流量测量与抽取同步的气体分析装置示意图；
图6为实施方式6中压力测量管与气体抽取管的位置关系结构示意图；
图7为实施方式6中压力测量管与气体抽取管的位置关系结构示意图；
图8为实施方式7中压力测量管与气体抽取管的位置关系结构示意图；
图9为实施方式8中差压流量测量与抽取同步的气体分析装置的部分立体结构示意图；
图10为实施方式9中差压流量测量与抽取同步的气体分析装置的部分立体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细的介绍。
实施方式1：
本实施方式提供了一种流量测量与抽取同步的气体分析装置，如图1所示，主要由316材质不锈钢制造的尺寸为5cm*5cm方形全压测量管1和静压测量管2、压力测量部件4（优选罗斯蒙特差压变送器）、气体分析部件5（优选抽取式光学气体分析仪）、直径1厘米的气体采集管3、基于服务器的运算处理器（图中未示出）、第一清灰部件12（优选使用做不规则运动的清灰棒）以及第二清灰部件13（优选使用做不规则运动的清灰棒）组成，全压测量管1和静压测量管2背靠背焊接固定在一起，全压测量管1迎风放置，静压测量管2非迎风放置，二者的末端均为封闭端，压力测量部件4具有第一测量探头401和第二测量探头402，第一测量探头401通过螺纹螺孔与全压测量管1连接，连接位置在全压测量管1内靠近封闭端的位置处，第二测量探头402通过螺纹螺孔与静压测量管2连接，连接位置在静压测量管2内靠近封闭端的位置处，气体分析部件5通过气体采集管3与全压测量管1连通，第一清灰部件12设置在全压测量管1内，第二清灰部件13设置在静压测量管2内，运算处理器与压力测量部件4和气体分析部件5分别信号连接。
在本实施方式中，为了保证装置的最终测量精度，优选将上述气体采集管3与全压测量管2连通的位置设置在与第一测量探头401位于同一截面内。
在使用本实施方式中的气体分析装置进行工作时，将全压测量管1迎风放置，此时静压测量管2自然是非迎风放置的，此时气体经全压测量管1的开口端进入，到达第一测量探头401时，第一测量探头401能够检测到一个全压测量管1内的压力，第一测量探头401将该压力数据传输给运算处理器；与此同时，气体采集管3采集到全压测量管1内的部分气体样本，并将该样本输送给气体分析部件4，经气体分析部件4分析后得到全压测量管1内的气体成分（气体成分含有so2或no2等物质），气体分析部件4将该气体成分的分析结果传输给运算处理器；气体经静压测量管2的开口端进入，到达第二测量探头402时，第二测量探头402能够检测到一个静压测量管2内的压力，第二测量探头402将该压力数据传输给运算处理器，运算处理器将上述接收到的全压测量管1内的压力、静压测量管2内的压力以及气体采集管3内的气体成分综合处理后，通过伯努利方程和流体连续性方程等方程计算出测量位置的气体流量和成分信息，通过这些流量和成分信息再控制后端监测设备或者脱硫脱硝设备对测量点的气体进行脱硫脱硝工作，以尽可能地消除测量点气体中的有害物质；在气体进入全压测量管1和静压测量管2内后，第一清灰部件12和第二清灰部件13可以随气体流动而运动，通过自身运动清除各测量管内的灰尘。
在本实施方式中，也可以通过一个气体采集管3将静压测量管2与气体分析部件5连通，使得气体分析部件5也能够采集静压测量管2内的气体进行分析，与全压测量管1内的气体分析结果综合考虑，图中并未示出这些结构，但是这些结构仍在本专利的保护范围内。
实施方式2：
本实施方式为实施方式1的进一步改进，主要改进之处在于，在实施方式1中，由于压力测量部件4的第一测量探头401位于全压测量管1内，气体分析部件5的气体采集管3也与全压测量管1连通，在第一测量探头401对全压测量管1内的气体压力进行测量时，由于气体采集管3的存在势必会影响全压测量管1内气体的流速和压力，会造成第一测量探头401测量到的全压测量管1内的压力不精确；而在本实施方式中，能够有效避免上述缺陷。
具体地说，如图2，本实施方式中的差压流量测量与抽取同步的气体分析装置中，在气体采集管3上还设置与运算处理器信号连接的阀门部件11，当压力测量部件4在测量压力时，运算处理器控制阀门部件11关闭，避免气体采集管3对全压测量管1内气流的影响，当需要对全压测量管1内的气体进行采样时，运算处理器控制阀门部件11打开进行采样，这样就能够有效保证压力测量部件4的测量精度。
由于静压测量管2内气体流速较小，在连通静压测量管2的气体采集管3上有没有阀门部件11对第二测量探头402测量到的数据影响不大，所以可以不设，如果要保证测量结果更加精确，也可以在连通静压测量管2的气体采集管3上设置阀门部件11，这些都在本实施方式的保护范围内。
除此之外，本实施方式与实施方式1完全相同，此处不做赘述。
实施方式3：
本实施方式为实施方式2的进一步改进，主要改进之处在于，在实施方式2中，在测量空间内分别只有一个全压测量管1和静压测量管2，由于流动的气体在一个测量空间内的不同位置的流量、气压、成分有可能不同，且变化频繁，如果只在测量空间内的一个测量点设置测量管，势必会导致压力测量部件4和气体分析部件5的测量和分析结果不准确；而本实施方式能够避免上述缺陷，具体地说：
如图3，本实施方式中在同一测量空间内的不同位置全方位设置四个全压测量管1和四个静压测量管2；两两全压测量管1通过一根全压测量支管6与全压测量总管7连通，压力测量部件4的第一测量探头401设置在全压测量总管7内且靠近其封闭端；两两静压测量管2的末端通过一根静压测量支管8与静压测量总管9连通，压力测量部件4的第二测量探头402设置在静压测量总管9内且靠近其封闭端；这样设计使得压力测量部件4测量到的测量空间内的气体压力更加接近平均水平，保证最终运算处理器处理出来的结果更加真实。上述每个全压测量支管6都分别通过一个气体采集支管10与气体采集管3连通，气体采集管3再与气体分析部件5连通，这样设计可以使得气体采集管3内采集到的气体更能反映整个测量空间内的真实气体状态，能够保证后续气体分析的准确性。
除此之外，本实施方式与实施方式2完全相同，此处不做赘述。
实施方式4：
本实施方式与实施方式3大致相同，主要区别在于，本实施方式中，每个全压测量支管6都分别直接通过一个气体采集管3与气体分析部件5连通，如图4，这样设计可以使气体分析部件5一次性分析测量空间内的多个采样点的气体成分，然后进行综合分析气体成分，也能够有效保证分析结果的准确性。
除此之外，本实施方式与实施方式3完全相同，此处不做赘述。
实施方式5：
本实施方式为实施方式2的另外一种实施方式，也能克服实施方式2中所述的实施方式1中存在的缺陷，具体地说：
如图5，本实施方式中将全压测量管1设计成由压力测量管101和气体抽取管102组成的双管道结构，压力测量管101和气体抽取管102并列设置，且二者的迎风开口端位于同一截面内，第一测量探头401与压力测量管101直接相连或者通过气管相连，气体分析部件5通过气体采集管3与气体抽取管102连通，这样，第一测量探头401在测量压力测量管101内的气体压力时就不会受到气体采集管3的影响，即保证了压力测量部件4的测量精度，又不影响气体分析部件5的采样，还节省了测量时间。
在上述压力测量管101内还设置第三清灰部件14，在气体抽取管内还设置第四清灰部件15，在静压测量管2内还设置第五清灰部件16。
由于静压测量管2内气体流速较小，静压测量管2是不是双管道结构对第二测量探头402测量到的数据影响不大，所以仍然可以将静压测量管2设计成单管道，如果要保证测量结果更加精确，也可以将静压测量管2设计成双管道结构，这些都在本实施方式的保护范围内。
除此之外，本实施方式与实施方式2完全相同，此处不做赘述。
实施方式6：
本实施方式与实施方式5大致相同，主要区别在于，压力测量管101与气体抽取管102不是并列设置，而是将气体抽取管102内置于压力测量管101内，如图6；或者，将压力测量管101内置于气体取样管102内，如图7，且二者的迎风开口端位于同一截面，这样设计也能达到独立两管道以保证测量结果精确的目的。
除此之外，本实施方式与实施方式5完全相同，此处不做赘述。
实施方式7：
本实施方式与实施方式6大致相同，主要区别在于，气体取样管102的迎风开口端位于压力测量管101的末端，如图8，即二者的迎风开口端不在同一截面内。这样设计也能达到独立两管道以保证测量结果精确的目的。
除此之外，本实施方式与实施方式6完全相同，此处不做赘述。
实施方式8：
本实施方式为实施方式5的进一步改进，主要改进之处在于，在实施方式5中，在测量空间内分别只有一个全压测量管1（也就是只有一个压力测量管101和一个气体抽取管102）和一个静压测量管2，由于流动的气体在一个测量空间内的不同位置的流量、气压、成分有可能不同，且变化频繁，如果只在测量空间内的一个测量点设置全压测量管1和静压测量管2，势必会导致全压测量管1和静压测量管2的测量和分析结果不准确；而本实施方式能够避免上述缺陷，具体地说：
如图9，本实施方式中在测量空间内的不同位置全方位设置四个全压测量管1和四个静压测量管2，且在测量空间内呈矩阵式分布；两两全压测量管1通过一根全压测量支管6与全压测量总管7连通，两两静压测量管2通过一根静压测量支管8与静压测量总管9连通；在全压测量管1内，有压力测量管101和气体抽取管102，所以在全压测量支管6内，也有压力测量支管601和气体抽取支管602，在全压测量总管7内，也有压力测量总管701和气体抽取总管702，第一测量探头401设置在压力测量总管701内，第二测量探头402设置在静压测量总管9内；这样设计使得测量到的测量空间内的气体压力更加接近整个测量空间内的平均水平，保证最终的测量结果更加真实。四个气体抽取管102中，两两气体抽取管102通过一根气体抽取支管602与气体抽取总管702连通，气体分析部件5通过一根总的气体采集管3与气体抽取总管702连接；这样设计可以使得气体采集管3采集到的气体更能反映整个测量空间内的真实气体状态，能够保证后续气体分析的准确性。
本实施方式中，静压测量管2内也可以有压力测量管101和气体抽取管102，在静压测量支管6内，也可以有压力测量支管601和气体抽取支管602，在静压测量总管7内，也可以有压力测量总管701和气体抽取总管702，使得气体分析部件5也能够采集静压测量管2内的气体进行分析，与全压测量管1内的气体压力测量结果与气体分析结果综合考虑，图中并未示出这些结构，但是这些结构仍在本专利的保护范围内。
实施方式9：
本实施方式与实施方式8大致相同，主要区别在于，本实施方式中的每个气体抽取支管602都分别连接一个气体采集管3，然后各气体采集管3再与气体分析部件5连通；如图10，这样设计可以一次性分析测量空间内的多个采样点的气体成分，然后进行综合分析气体成分，也能够有效保证分析结果的准确性。
除此之外，本实施方式与实施方式8完全相同，此处不做赘述。
上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。