在线氢气分析仪的制作方法

1.本实用新型涉及氢气检测技术领域，尤其涉及一种在线氢气分析仪。


背景技术：

2.在工业应用领域中，常常要对各种工艺介质的成分进行在线分析检测，以便对工艺进行更好、更安全、更环保的控制。氢气是生产中常用的工业气体、化学工艺生产中的常见产物，然而由于氢气的不安全性，使氢气传感器和分析仪等成为不可或缺的设备，只有在生产、实验和使用过程中具备快速可靠的监测手段，才能有效地避免危险。氢气分析仪可以运用于石油、石化、冶金等各个领域中，能够进行在线准确分析。
3.然而在实际生产使用中，现有的在线氢气分析仪仍然存在严重不足：在通常情况下，由于部分车间或关联设备的灰尘较多，所以分析仪控制柜内灰尘较大，电器元件容易故障。其次，分析仪取样管经常受积灰影响，导致分析仪取样管频繁发生堵塞，测量不准，需要维修人员频繁进入作业区进行清理和维护，增加了作业风险，同时也增加了维修人员的劳动强度。再次，受积灰和气流压力影响，分析仪在正常投用后，由于在取样管处会积聚灰尘，灰尘的积聚量随着时间的增加也越来越多，使部分气体组分被过滤或这些积聚的灰尘对气体各组分的吸附能力的差异，导致引入样气管线的气体的组分含量同进入取样管前有明显的改变，从而容易出现测量不准、数据波动较大且不稳定的现象。以上缺陷的存在，对氢气分析仪的测量精度存在严重影响，测量性能不稳定，难以确保测量结果的精准度，还会对分析仪造成损害，影响其使用寿命。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种在线氢气分析仪，用以解决取样管易堵塞、分析仪故障率高、测量精准度不高和测量不稳定的问题。该在线氢气分析仪通过在原取样装置上加装反吹机构，能定时对取样装置进行自动反吹清扫，测量稳定性和精准性显著提高，管路畅通不易堵塞，维护保养频次显著降低，延长了设备使用寿命，降低了故障率，也减少了维修人员的劳动强度和清灰危险系数。
5.为了达到上述技术目的，本实用新型提供的一种在线氢气分析仪，包括：设置有氢气分析室的控制装置，以及，取样装置；上述取样装置用于采集电石炉的炉气管道内的炉气样品；取样装置和控制装置通过样气输送管线密封连通。上述取样装置包括：设置在炉气管道上的吸气孔，探头，用于密封连通吸气孔和探头的取样管，以及设置在样气输送管线上的取样球阀和采样泵。
6.进一步优选的技术方案还有，取样装置还包括反吹机构，反吹机构设置在探头外部通往控制装置的样气输送管线上；反吹机构包括：反吹气源缓冲罐，控气部件，设置在样气输送管线上的反吹进气孔，以及用于密封连通反吹气源缓冲罐、控气部件和反吹进气孔的反吹气输送管线。
7.进一步优选的技术方案还有，取样装置还包括设置在探头内的过滤组件；上述过
滤组件在探头内部的安装方式为可拆卸式安装。
8.更优选地，上述过滤组件为陶瓷滤芯或不锈钢烧结网滤芯。
9.进一步优选的技术方案还有，控气部件为反吹电磁阀；上述控气部件的接线端与电路连接。
10.进一步优选的技术方案还有，控制装置还包括冷凝器和过滤器；冷凝器、取样球阀、采样泵和过滤器按照样气进气方向依次用样气输送管线密封连通。
11.更优选地，冷凝器的进气口与探头的出气口通过样气输送管线密封连通；过滤器的出气口与氢气分析室的进气口通过样气输送管线密封连通。
12.进一步优选的技术方案还有，控制装置还包括放散口，上述放散口通过放散管线与氢气分析室的排气口连接，用于将分析后的样气通过放散管线和放散口排出控制装置。
13.进一步优选的技术方案还有，冷凝器和过滤器下方均设置有蠕动泵。
14.更优选地，上述一个以上的蠕动泵的入口通过冷凝水排出管线与冷凝器和过滤器分别连通；上述一个以上的蠕动泵的出口通过冷凝水排出管线分别与第一排液口和第二排液口连通；上述第一排液口和第二排液口用于将样气经冷凝和/或过滤所得的液体排出控制装置。
15.进一步优选的技术方案还有，控制装置还包括显示面板，显示面板上设置有显示屏和若干工作指示灯；显示面板与氢气分析室电连接。
16.本实用新型提供的在线氢气分析仪，通过在原取样装置上加装反吹机构的手段，实现以下有益效果：
17.1)该分析仪在取样装置的探头内设置过滤组件，能防止带有颗粒粉尘的炉气样品直接进入样气输送管线及控制装置；增设反吹机构对探头、过滤组件和取样管进行反吹，能清理附着和积聚在内的污染物；两者相互配合使用，提高了分析仪的测量数据精确率，并保证了取样的真实性。
18.2)该在线氢气分析仪通过加装反吹机构，在不改变取样测量原有管路的条件下实现了取样和反吹的切换，定时对取样装置进行自动反吹清扫，防止积灰堵塞取样通路，减少控制装置积灰，有效避免测量精准度下降问题，延长了设备使用寿命，降低了在线氢气分析仪故障率，也减少了维修人员的劳动强度和清灰危险系数。
19.3)该在线氢气分析仪取样装置及反吹机构的设计简单合理，制备实施可行性高，实用性强，测量数据不虚假，测量稳定性、重现性和精准性显著提高，管路畅通不易堵塞，维护保养频次显著降低，还能实现长时间的免维护，降低运营成本。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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。
21.图1为本实用新型一实施方案提供的在线氢气分析仪的结构示意图；
22.图2为本实用新型另一实施方案提供的在线氢气分析仪的结构示意图。
23.附图标记说明：
24.0、炉气管道；11、吸气孔；12、探头；13、取样管；14、取样球阀；15、采样泵；17、过滤组件；161、反吹气源缓冲罐；162、控气部件；163、反吹气输送管线；164、反吹进气孔；
25.2、控制装置；21、氢气分析室；22、冷凝器；23、过滤器；24、显示面板；25、蠕动泵；211、放散口；212、放散管线；221、第一排液口；231、第二排液口；241、显示屏；242、工作指示灯。
具体实施方式
26.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，也属于本实用新型保护的范围。
27.在本实用新型使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。除非另作定义，本实用新型使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。除非另行指出，“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“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，并不排除其他元件或者物件。术语“安装”、“相连”、“连通”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
28.需要理解的是，在本实用新型的附图中，附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型的流程，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
29.如图1所示，本实用新型提供的一种在线氢气分析仪，包括：设置有氢气分析室21的控制装置2，以及，取样装置；上述取样装置用于采集电石炉的炉气管道0内的炉气样品；取样装置和控制装置2通过样气输送管线密封连通。
30.在具体的实施方案中，取样装置包括：设置在炉气管道0上的吸气孔11，探头12，用于密封连通吸气孔11和探头12的取样管13，以及设置在样气输送管线上的取样球阀14和采样泵15。
31.在具体的实施方案中，上述取样装置还包括反吹机构，反吹机构设置在探头12外部通往控制装置2的样气输送管线上；反吹机构包括：反吹气源缓冲罐161，控气部件162，设置在样气输送管线上的反吹进气孔164，以及用于密封连通反吹气源缓冲罐161、控气部件162和反吹进气孔164的反吹气输送管线163。
32.上述技术方案通过在在线氢气分析仪的原取样装置上加装反吹机构，利用反吹机构对探头及取样管的吹扫和清理，确保了取样装置内部通道的畅通，避免了烟尘积聚引起的取样装置及管线堵塞和分析仪故障，保证了分析仪的长期正常运行，同时也提高了分析仪的测量稳定性及精准性，延长了其使用寿命。
33.如图2所示，在另一些实施方案中，本实用新型提供的一种在线氢气分析仪的取样
装置还包括设置在探头12内的过滤组件17；上述过滤组件17为陶瓷滤芯或不锈钢烧结网滤芯。优选地，上述过滤组件17在探头12内部的安装方式为可拆卸式安装。该安装方式方便定期对过滤组件进行更换，以保证在线氢气分析仪的工作效率和测量数据的精准度。
34.通过在探头内设置过滤组件，当取样管进气并经过探头进入样气输送管线时，能利用过滤组件过滤掉炉气中的烟尘等杂物，使得进入控制装置及氢气分析室内部的样气被预先过滤，有效地避免烟尘进入管线及控制装置内部，导致管线堵塞和控制装置机械故障，保证了氢气分析室的测量精准度以及控制装置内部各部件的清洁性，有效延长了本实用新型在线氢气分析仪的使用寿命。
35.上述在线氢气分析仪取样装置的结构设计简单合理，制备实施可行性高，实用性强，能保证氢气分析室的精准度以及控制装置内部元件的清洁性，有效延长了本实用新型在线氢气分析仪的使用寿命。
36.在具体的实施方案中，上述取样装置和上述控制装置2之间的样气输送管线可包裹保温套，对输送管线进行保护，使其不易被外力损坏，延长使用寿命，同时能防止样气急速降温导致管线中出现积液、积灰等造成的堵塞。
37.在具体的实施方案中，上述反吹气源缓冲罐161中储存的反吹气源为氮气。上述反吹气源缓冲罐通过管线与氮气管网连通。使用时，利用反吹气源缓冲罐中的氮气对取样装置进行反向吹风，能将附着或积聚在探头、过滤组件和取样管表面的污染物吹离，使得炉气的取样通路无堵塞并保持通畅，使探头和取样管能长时间运行并免于维护，保证了在线氢气分析仪的可靠运行。
38.在具体的实施方案中，控气部件162为反吹电磁阀；上述控气部件162的接线端与电路连接。上述控气部件既能提供反吹气、也能切断反吹气。当在线氢气分析仪处于取样测量状态时，控气部件断电；当在线氢气分析仪处于反吹状态时，控气部件通电。
39.具体地，上述控气部件在设定的正常取样测量工作时间达到设定值时，通过控制电路通电以打开上述控气部件，此时，取样装置进入反吹状态，通电持续时间依据反吹时间进行设定，当通电持续时间达到反吹时间的设定值时，反吹结束，通过控制电路断电以关闭上述控气部件，使得取样装置及分析仪恢复到正常取样测量状态。
40.通过设置反吹机构，使用氮气对取样装置进行定期的反向吹扫清洗，能将取样装置中积聚的烟气粉尘、杂质、颗粒物等反向吹出取样装置，通过反吹清洗能延长取样装置的使用周期，降低了取样装置的维修、换件及保养频次。上述反吹机构在运行时由系统自动控制。
41.在具体的实施方案中，控制装置2还包括冷凝器22和过滤器23；冷凝器22、取样球阀14、采样泵15和过滤器23按照样气进气方向依次用样气输送管线密封连通。
42.优选地，冷凝器22的进气口与探头12的出气口通过样气输送管线密封连通；过滤器23的出气口与氢气分析室21的进气口通过样气输送管线密封连通。
43.通过设置冷凝器和过滤器，一方面是对样气进行降温和除湿以保护分析室的内部元件，另一方面是用于对样气中的水汽、杂质等进行脱除，降低水分和杂质对取样分析的影响，保证氢气分析仪的正常使用。采样泵作为取样装置的驱动机构，用于提供动力支撑，便于吸采样气，保证样气流量及输送正常。
44.在具体的实施例中，上述过滤器23中设置吸附式过滤剂，如硅胶、活性炭、分子筛
等。利用过滤剂对样气进行进一步干燥除湿和除杂，以消除水分和杂质对测量结果的影响。
45.在具体的实施方案中，控制装置2还包括放散口211，上述放散口211通过放散管线212与氢气分析室21的排气口连接，用于将分析后的样气通过放散管线212和放散口211排出控制装置2。
46.通过设置放散管线和放散口，便于使分析完成后的样气能集中快速稳定地排放出氢气分析室及控制装置。具体地，设置的放散管线，相对于取样管及样气输送管线较粗，能有效减小放空背压，将样气进行有效排放，还能减小取样滞后时间。
47.在具体的实施方案中，冷凝器22和过滤器23下方均设置有蠕动泵25。通过设置蠕动泵能将样气经冷凝器的冷凝后形成的液体，以及经过滤器过滤后形成的液体自动排出控制装置，保证控制装置内部的清洁性。
48.优选地，上述一个以上的蠕动泵25的入口通过冷凝水排出管线与冷凝器22和过滤器23分别连通；上述一个以上的蠕动泵25的出口通过冷凝水排出管线分别与第一排液口221和第二排液口231连通；上述第一排液口221和第二排液口231用于将样气经冷凝和/或过滤所得的液体排出控制装置。
49.通过设置排液口，便于收集样气经过冷凝器和过滤器后形成的液体，并将所得液体排出控制装置。
50.在具体的实施方案中，控制装置2还包括显示面板24，显示面板24上设置有显示屏241和若干工作指示灯242；显示面板24与氢气分析室21电连接。上述显示面板中的显示屏便于现场工作人员实时观看和监测样气中氢气的含量，工作指示灯便于提示现场工作人员在线氢气分析仪的工作状态。
51.以下结合实施例对本实用新型作进一步详细说明：
52.实施例1：
53.本实用新型提供的在线氢气分析仪在工作时的具体状态及流程如下：
54.(1)上述在线氢气分析仪在正常取样测量状态下的工作流程如下：通过打开取样球阀14，启动采样泵15进行抽吸，炉气从炉气管道0经过吸气孔11
→
取样管13
→
探头12
→
过滤组件17
→
样气输送管线
→
冷凝器22
→
取样球阀14
→
采样泵15
→
过滤器23
→
氢气分析室21
→
放散管线212
→
放散口211；即由采样泵通过取样装置将炉气管道内的炉气送到氢气分析室进行检测分析，分析完成后，样气通过放散管线和放散口排出该在线氢气分析仪。
55.进一步地，氢气分析室21将检测数据传递至显示面板24的显示屏241上，以显示样气中的氢气的浓度。
56.更进一步地，氢气分析室的检测数据还能输送至中控系统的画面中显示，并在上述中控系统内部设定高报及高高报。即当分析室检测到的样气内氢气含量超标时，启动中控系统中的报警程序，并发出提示音进行报警，以提示工作人员及时发现氢气含量超标或其他异常情况等。
57.上述在线氢气分析仪处于取样状态时，炉气依次通过吸气孔、取样管、探头、过滤组件、取样球阀、采样泵及样气输送管线与氢气分析室，构成取样通路。
58.(2)上述在线氢气分析仪在反吹状态下的工作流程如下：通过取样球阀14及采样泵15自动关闭，控气部件162-反吹电磁阀打开，反吹气源氮气经过反吹气源缓冲罐161
→
反吹气输送管线163
→
控气部件162
→
反吹进气孔164
→
过滤组件17
→
探头12
→
取样管13
→
吸
气孔11
→
炉气管道0；即反吹气源氮气通过反吹机构将氮气从缓冲罐通入探头，然后经过取样管进入炉气管道，完成对探头、过滤组件、取样管及吸气孔的清洗吹扫，最后通过炉气管道排出取样装置。
59.上述在线氢气分析仪处于反吹状态时，氮气依次通过反吹气源缓冲罐、控气部件、反吹气输送管线、设置在样气输送管线上的反吹进气孔、过滤组件、探头、取样管与吸气孔，构成反吹通路。
60.(3)上述反吹机构的作用如下：取样工作进行了若干时间后，由于烟气粉尘、杂质、颗粒物等存在，会使取样装置内存在积灰，严重时可能导致取样装置的堵塞，所以依靠反吹机构能将取样装置内的积灰吹去。
61.反吹机构的运行工作间隙地穿插安排在正常取样工作中，正常取样工作时，反吹停止；反吹作业时，取样工作暂停。即分析仪在正常取样测量工作一段时间后，关闭取样通路，打开反吹通路，对取样装置进行一次反吹作业，然后关闭反吹通路，打开取样通路，再正常取样测量工作一段时间后，关闭取样通路，打开反吹通路，对取样装置进行又一次反吹作业，如此循环不已。
62.反吹机构的控气部件-反吹电磁阀和取样装置的驱动机构-采样泵，它们的运转或停止，由自动化控制电路方便地实现。
63.实施例2：
64.本实用新型提供的在线氢气分析仪的正常取样测量状态和反吹状态切换的工作流程如下：
65.将上述在线氢气分析仪的反吹间隔时间设置为1h，在上述在线氢气分析仪上电运行后，取样球阀14及采样泵15自动打开，通过取样装置及取样通路将炉气管道0内的炉气送到氢气分析室21进行检测分析，分析完成后，样气通过放散管线212和放散口211排出；取样测量至1h时，取样球阀14及采样泵15自动关闭，反吹电磁阀162打开，之后氮气将利用反吹机构通过反吹通路对取样装置进行反吹，反吹时间持续为5min；反吹至5min结束后，在线氢气分析仪又切换至取样测量状态。
66.本实施例中，反吹电磁阀的型号为：burkert，ac：220v。
67.需要说明的是，本实用新型中涉及的具体部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本领域技术人员可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。
68.最后应说明的是，以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。