一种全自动粉尘取样器及其取样方法与流程

1.本发明属于气体粉尘采样技术领域，具体涉及一种全自动粉尘取样器及其取样方法。


背景技术：

2.粉尘采样器广泛应用石油化工企业产品质量监测，通过进行采样分析，以了解产品质量是否合格及进行质量评价。现有技术中，由于粉尘取样器的结构设计还不够十分合理，自动化程度较低，需要人工进行配合，同时在取样过程中取出样不是活料，影响了产品的质量分析，取样过程中产生的粉尘外漏，污染环境，因此需要对粉尘取样器的结构进行优化和改进。


技术实现要素：

3.本发明的目的是为了解决上述现有技术上存在的问题，提供一种全自动粉尘取样器及其取样方法，本装置结构简单，取样方便，能够实现环境粉尘取样的自动化。
4.本发明的目的之一是提供一种全自动粉尘取样器，包括取样四通，其第一连接管与主管道的主管三通的取样出口对接，第二连接管与取样控制气缸连接，第三连接管连接取样桶，第四连接管连接排风组件；取样控制气缸，用于控制主管三通的取样出口与取样四通的第一连接管之间的连通与切断；排风组件，设置在取样桶的相对一端，用于将静置分离粉尘后的气体进行排出；所述排风组件包括粉尘过滤器和粉尘排风气缸，所述粉尘过滤器一端与所述第四连接管固定连接，另一端与粉尘排风气缸连接，所述粉尘排风气缸用于控制所述第四连接管与粉尘过滤器之间的连通与切断。
5.作为优选方案，所述粉尘过滤器包括壳体和设置在壳体内的滤芯筒，所述壳体一侧与气体排放管连通，滤芯筒一端与所述第四连接管对接。
6.作为优选方案，所述取样桶通过活动锁扣安装在所述取样四通的第三连接管处。
7.作为优选方案，所述取样控制气缸的活塞杆上设置有气门堵头，在第一连接管的连接处设置有与气门堵头配合的气门阀座。
8.作为优选方案，所述粉尘过滤器的两端贯通，粉尘排风气缸的活塞杆上的气门堵头可在所述滤芯筒内部活动，并用于连通或切断所述第四连接管与滤芯筒的连接通道。
9.作为优选方案，所述主管三通的取样出口与取样四通的第一连接管之间还设置有控制球阀。
10.本发明的目的之二是提供一种全自动粉尘取样器的取样方法；具体步骤如下：步骤一、系统第一次发出信号，使取样控制气缸收回，取样管路和主管道连通，粉尘气体流入取样四通内；步骤二、系统第二次发出信号，使取样控制气缸伸出，取样管路和主管道隔离，粉尘气体在取样四通内，经过一段时间静置沉淀，实现粉尘与气体的分离，粉尘进入下方的取样桶中；
步骤三、系统第三次发出信号，粉尘排风气缸收回，取样四通与粉尘过滤器连通，分离后的气体通过粉尘过滤器的滤芯筒和气体排放管排出；步骤四、待排尽气体一段时间后，系统第四次发出信号，可以将重取样桶取走，并放上空取样桶；步骤五、系统第五次发出信号，粉尘排风气缸伸出，取样四通与粉尘过滤器隔离，系统进入等待下次取样状态。
11.作为优选方案，所述步骤二中，静置沉淀时间为5min。
12.作为优选方案，还包括如下步骤，检瓶传感器检测取样四通的第四连接管处的取样桶是否安装到位，若安装到位会向系统发出信号，系统第五次发出信号，使得粉尘排风气缸活塞杆伸出，气门堵头将取样四通与粉尘过滤器隔离。
13.本发明至少具有如下有益效果：其一、本方案，改进了取样器的结构，包括取样四通、取样控制气缸和排风组件等几大部分，通过上述部件的协同作用，对各个进出信号进行自动采集处理，可按照预先设置的时间及步骤进行自动取样，极大减轻人工采样的工作强度，实现了气体中粉尘取样的自动化，具体结合结构分析如下：取样控制气缸缩回，取样四通和取样管道上的主管三通之间实现连通，主管三通进气，并经第一连接管进入取样四通，取样控制气缸伸长，使得主管三通和取样四通之间隔离开，取样四通内部的形成独立空间，气体在内静置一段时间后，实现了粉尘的分离，此时打开排风组件的粉尘排风气缸，气体经过粉尘过滤器排放至大气中，不会污染环境，而粉尘进入取样桶中，通过松开锁扣可方便取样桶的更换。为了使得整个装置控制更加方便，可在主管三通和取样四通之间设置控制球阀，球阀打开后，相当于一个管道，当关闭球阀后，可使取样四通与主管三通之间隔离开，取样器的维护更换不会影响到主管道的正常生产活动。
14.其二、优化了石化行业生产工艺过程中气体粉尘的取样方法，本方案采用特殊的气体中粉尘的取样方法，通过智能控制系统和两个气缸的动作的密切配合，并采用静置沉淀的方式，实现了粉尘与气体的分离，同时通过粉尘过滤器的过滤步骤，避免了取样过程对大气的污染，实现了取样过程的粉尘零排放，同时实现了自动化取样，极大地降低了取样难度和工作人员的劳动强度。
附图说明
15.为了更清楚地说明发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本发明取样器的结构图；图2为本发明中取样四通部分的结构图；图3为本发明中气门堵头的位置示意图；图中标记：1、主管三通，2、取样四通，3、取样控制气缸，4、取样桶，5、粉尘过滤器，51、壳体，52、滤芯筒，6、粉尘排风气缸，7、控制球阀，8、气体排放管,9、气门堵头，9a、第一位置，9b、第二位置。
具体实施方式
17.以下通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益的结合到其它实施方式中。
18.需要说明的是：除非另做定义，本文所使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语不表述数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，但并不排除其他具有相同功能的元件或者物件。
19.本实施例提供一种全自动粉尘取样器，包括一取样四通2、一取样控制气缸3、一取样桶4、一粉尘过滤器5以及一粉尘排风气缸6等几大部分组件，其中夹杂粉尘的气体经过主管道上的主管三通1进入，并在取样四通2内进行隔离静置后，由粉尘过滤器5的壳体51一侧的排放口排出。经过取样控制气缸3和粉尘排风气缸6等两个气缸的协同作用，可以实现气体粉尘取样的自动化，大大降低了取样难度。
20.本实施例，主管三通1包括相连通的三个通道，其中一通道为取样出口，其余两个通道分别与主管道对接，气体和粉尘经过取样进口进入，并通过取样出口排入取样四通2内部，在取样四通2内部实现气尘分离。
21.本方案，取样四通2具有呈十字形的四个方向的连接管，其中第一连接管与主管三通1的取样出口对接，第二连接管与取样控制气缸3连接，其第三连接管固定连接取样桶4，取样桶4通过活动锁扣安装在取样四通2的第三连接管处，可以方便取样桶4的更换。第四连接管固定连接粉尘过滤器5，粉尘过滤器5设置在取样桶4的正上方，样品静置分离后，粉尘下沉落入取样桶4内部，气体由粉尘过滤器5的壳体51上的气体排放管8排出，由于滤芯筒52的过滤作用，能够达到环境排放要求。
22.参照图2，粉尘过滤器5包括壳体51和设置在壳体51内的滤芯筒52，壳体51侧壁与气体排放管8连通。粉尘过滤器5的两端贯通，粉尘排风气缸6的气门堵头9可在粉尘过滤器5的滤芯筒52内部活动，用于控制第四连接管与粉尘过滤器5的滤芯筒52之间的连通与断开。取样控制气缸3，用于控制主管三通1的取样出口与取样四通2的第一连接管之间的连通与断开。
23.需要指出的是，粉尘排风气缸6和取样控制气缸3的活塞杆头均设置有气门堵头9，并在对应的气门通道处设置有与气门堵头9配合的气门阀座，气门阀座可以采用密封垫。取样控制气缸3和粉尘排风气缸6的气门堵头9均具有两个位置，在第一位置9a处，活塞杆处于缩回状态，气门堵头9所控制的连接通道被打开，在第二位置9b处，活塞杆处于伸长状态，气门堵头9所控制的连接通道被切断。
24.考虑到该采样器的应用场合多在连续化生产场合，当采样器需要进行维护或更换时，可以通过关闭在主管三通1和取样四通2之间设置的控制球阀7，以用于两者之间气路通道的切断，以方便采样器的拆卸和维护更换，当打开控制球阀7后，该控制球阀7内相当于一段管路。关闭控制球阀7后，可使取样四通2与主管三通之间隔离开，取样器的维护更换不会影响到主管道的连续化的正常生产活动。
25.本方案，为了提升智能化程度，还设置有电气控制模块，具体包括主控制箱和检瓶传感器，当检测到取样桶4时指示灯点亮，当系统处于取样、静置、和排气状态时，指示灯闪烁。主控制箱可以控制取样控制气缸3和粉尘排风气缸6伸缩时间间隔，从而控制取样和静置时间，主控制箱还可以控制系统实现自动或手动模式采样，无论在自动还是手动模式，执行采样时检瓶灯必须是点亮状态，即系统认为是有瓶状态，否则禁止执行采样动作。自动模式下，当某个采样时刻完成后，完成灯会亮起，这时必须更换采样瓶，使完成灯熄灭，才能进行下一时刻的自动采样。手动模式下，当按下采样按钮并完成采样时，完成灯会亮起，此时不需要更换采样瓶，按下采样按钮可以继续采样。
26.系统初次上电时，系统会执行初始化动作，即无论两个气缸处于何种位置，系统都会先执行采样气缸伸出动作，再执行排气气缸伸出动作，并将所有采样时刻的采样已采样轮数置零，在执行初始化期间，运行灯会闪烁，系统禁止所有采样操作。
27.切换模式时，系统会执行初始化动作，即无论两个气缸处于何种位置，系统都会先执行采样气缸伸出动作，再执行排气气缸伸出动作，并将所有采样时刻的采样已采样轮数置零，在执行初始化期间，运行灯会闪烁，系统禁止所有采样操作。
28.系统安装完成后，应先使用手动模式，确认一次采样是否够量，并多次实验后确定自动采样的轮数，一量确定轮数后，正常情况不需要频繁调整该参数。
29.本方案可根据生产现场的实际测试，来判断两个气缸的配合切换几次所取得的样品量达到取样要求，该步骤程序控制的动作和时间间隔需要根据实际调试后确定即可，此称之为单次取样的小循环，在每天的固定时间，需要定点取样，此称为大循环。
30.以下结合结构给出应用实施例：系统送电，取样控制气缸3先伸出，使取样管路和主管路隔离；粉尘排风气缸6伸出使粉尘过滤器5与取样四通2隔离，取样四通2外于密闭状态。具体取样方法如下：步骤一、第一次取样、
①
、1点40分，系统发出信号，使取样控制气缸3收回，取样管路和主管道连通，粉尘流入取样四通2内。
②
、5分钟后系统发出信号，使取样控制气缸3伸出，取样管路和主管道隔离，粉尘在取样四通2内，经五分钟的静置沉淀，使粉尘与氮气分离。
③
、经五分钟的静置沉淀后，系统第发出信号，粉尘排风气缸6收回，取样四通2与粉尘过滤器5连通，氮气通过粉尘过滤器5的滤芯筒52和气体排放管8排出。
④
、待排氮气五分钟后，系统发出信号可以将快接取样桶4取走，有语音和指示灯提示。
⑤
、见红灯发亮，工作人员可以打开快接，将重取样桶4取走，并放上空取样桶4。
⑥
、工作人员放上空取样桶4后，系统发出信号，红色指示熄灭，粉尘排风气缸6伸出，取样四通2与粉尘过滤器5隔离。系统进入下次取样计时等待状态。
31.步骤二、第二次取样、
①
、7点40分，系统发出信号，使取样控制气缸3收回，取样管路和主管道连通，粉尘流入取样四通2内。
②
、5分钟后系统发出信号，使取样控制气缸3伸出，取样管路和主管道隔离，粉尘在取样四通2内，经五分钟的静置沉淀，使粉尘与氮气分离。
③
、经五分钟的静置沉淀后，系统第发出信号，粉尘排风气缸6收回，取样四通2与粉尘过滤器5连通，氮气通过粉尘过滤器5的滤芯筒52和气体排放管8排出。
④
、待排氮气五分钟后，系统发出信号可以将快接取样桶4取走，有语音和指示灯提示。
⑤
、见红灯发亮，工作人员可以打开快接，将重取样桶4取走，并放上空取样桶4。
⑥
、工作人员放上空取样桶4后，系统发出信号，红色指示熄灭，粉尘排风气缸6伸出，取样四通2与粉尘过滤器5隔离。系统进入下次
取样计时等待状态。
32.步骤三、第三次取样、
①
、13点40分，系统发出信号，使取样控制气缸3收回，取样管路和主管道连通，粉尘流入取样四通2内。
②
、5分钟后系统发出信号，使取样控制气缸3伸出，取样管路和主管道隔离，粉尘在取样四通2内，经五分钟的静置沉淀，使粉尘与氮气分离。
③
、经五分钟的静置沉淀后，系统第发出信号，粉尘排风气缸6收回，取样四通2与粉尘过滤器5连通，氮气通过粉尘过滤器5的滤芯筒52和气体排放管8排出。
④
、待排氮气五分钟后，系统发出信号可以将快接取样桶4取走，有语音和指示灯提示。
⑤
、见红灯发亮，工作人员可以打开快接，将重取样桶4取走，并放上空取样桶4。
⑥
、工作人员放上空取样桶4后，系统发出信号，红色指示熄灭，粉尘排风气缸6伸出，取样四通2与粉尘过滤器5隔离。系统进入下次取样计时等待状态。
33.步骤四、第四次取样、
①
、19点40分，系统发出信号，使取样控制气缸3收回，取样管路和主管道连通，粉尘流入取样四通2内。
②
、5分钟后系统发出信号，使取样控制气缸3伸出，取样管路和主管道隔离，粉尘在取样四通2内，经五分钟的静置沉淀，使粉尘与氮气分离。
③
、经五分钟的静置沉淀后，系统第发出信号，粉尘排风气缸6收回，取样四通2与粉尘过滤器5连通，氮气通过粉尘过滤器5的滤芯筒52和气体排放管8排出。
④
、待排氮气五分钟后，系统发出信号可以将快接取样桶4取走，有语音和指示灯提示。
⑤
、见红灯发亮，工作人员可以打开快接，将重取样桶4取走，并放上空取样桶4。
⑥
、工作人员放上空取样桶4后，系统发出信号，红色指示熄灭，粉尘排风气缸6伸出，取样四通2与粉尘过滤器5隔离。系统进入下次取样计时等待状态。
34.以上，按照设定时间间隔6h(时间间隔的设定可以根据实际情况进行调整)，重复第一步一次取样的步骤，进行二、三、四次取样，依次循环上述步骤，以此实现取样的大循环程序。
35.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。