一种对环境空气非甲烷总烃检测系统及检测方法与流程

1.本发明属于检测技术领域，具体涉及一种对环境空气非甲烷总烃检测系统及检测方法。


背景技术：

2.按标准号《环境保护部环境监测仪器质量监督检验中心作业指导书》 hjc-zy84-2020 和环境空气非甲烷总烃连续自动监测技术规定《试行》（总站气字[2021] 61号）要求，现有gc-fid法技术检测灵敏度无法满足标准要求（25ppb），行业现有方法均采用浓缩进样的方式来提高灵敏度，但浓缩法的分析时间需要10-15分钟，无法快速对环境的空气变化做出精确反应，且存在浓缩模块成本高、气路复杂、运维成本较高、操作不便等缺点。
[0003]
因此基于上述技术问题需要设计一种新的对环境空气非甲烷总烃检测系统及检测方法。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的是提供一种对环境空气非甲烷总烃检测系统及检测方法。
[0005]
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种对环境空气非甲烷总烃检测系统，包括：采样管，以及预处理装置，所述预处理装置与所述采样管连接，所述预处理装置适于对采样管内的气体进行检测，以根据检测结果控制采样管导通或关闭；色谱装置，所述色谱装置与所述采样管连接，所述采样管内的气体适于通入所述色谱装置内进行检测。
[0006]
进一步，所述色谱装置包括：平衡管、定量环、六通阀、十通阀、第一色谱柱、第二色谱柱和fid 检测器；所述十通阀与所述采样管连接；所述定量环与所述十通阀连接；所述第一色谱柱与所述十通阀连接；所述十通阀与所述六通阀连接；所述六通阀与所述第二色谱柱连接；所述六通阀与所述fid 检测器连接；所述平衡管与所述六通阀连接；当进行非甲烷总烃分析时，十通阀关闭状态下气体经十通阀持续进入定量管，开始进样时候，十通阀打开，aux3的载气将气体吹入第一色谱柱；aux3将样品带入第一色谱柱中，在甲烷组分流出进入到第二色谱柱之后，将六通阀打开，aux3将除甲烷以外的组分，吹入到平衡管，由 fid检测得到除甲烷以外的混合组分，再将六通阀关闭，aux3将色谱柱内的甲烷吹出，然后进入fid检测。
[0007]
进一步，所述预处理装置包括：检测机构、控制模块、三通阀和气泵；所述三通阀设置在所述采样管上；所述气泵与所述采样管连接；所述检测机构设置在所述三通阀上；所述气泵设置在三通阀与色谱装置之间；所述气泵与所述控制模块电性连接；所述气泵适于将采样管内的气体抽入色谱装置；所述检测机构适于检测采样管内气体的参数，所述控制模块适于根据参数控制所述三通阀开闭，以及控制气泵开闭。
[0008]
进一步，所述检测机构包括：套筒、转动部、伸缩部和遮盖部；所述转动部设置在所述套筒内，并且所述转动部伸出所述套筒；所述伸缩部设置在所述套筒内，并且所述伸缩部设置在所述转动部与所述套筒的内底面之间；所述遮盖布设置在所述转动部与所述伸缩部之间；所述转动部伸出套筒部分连接在三通阀上后，使套筒向三通阀方向按压，带动转动部向套筒内部移动，此时遮盖部打开，并且带动伸缩部向套筒内收缩，伸缩部中的传感器本体伸入三通阀内，对气体进行检测。
[0009]
进一步，所述套筒的内壁上设置有第一直槽、第二直槽和弧形槽；所述第一直槽靠近所述套筒的敞口设置；所述弧形槽的一端与所述第一直槽连通，另一端与所述第二直槽连通；所述第一直槽与所述第二直槽沿套筒的长度方向设置；所述套筒的内底面上设置有顶柱，并且顶柱上端面上设置有第一凹槽。
[0010]
进一步，所述转动部包括：转动筒；所述转动筒贯通设置；所述转动筒的外壁上设置有凸起；所述凸起设置在第一直槽中；所述转动筒内设置有中间环；所述转动筒设置在所述套筒内，并且伸出套筒设置；所述转动筒外壁上设置有螺纹；所述中间环朝向套筒内底面的一面上等距设置有若干第一连接柱；所述转动筒的内壁上设置有若干第二凹槽，所述第二凹槽设置在中间环与套筒内底面之间；所述第二凹槽与中间环朝向套筒外的一面连通，并且在连通处设置有薄膜；所述第二凹槽的侧壁上设置有限位槽；通过螺纹将转动筒连接在三通阀上，连接就按压套筒使得转动筒依次沿第一直槽、弧形槽和第二直槽移动，使得转动筒向套筒内收缩。
[0011]
进一步，所述伸缩部包括：移动块、传感器本体、第二弹簧和第三弹簧；所述移动块设置在所述套筒内，并且所述移动块设置在套筒内底面与转动筒之间；
所述移动块上沿移动块长度方向设置有通孔；所述传感器本体穿设在所述通孔中；所述通孔的内壁上沿通孔长度方向设置有滑槽；所述传感器本体的外壁上设置有滑块，所述滑块与所述滑槽适配所述移动块的底面通过第二弹簧与所述套筒的内底面连接；所述传感器本体的内底面通过第三弹簧与第一凹槽的内底面连接；所述遮盖部设置在所述移动块的上端面上，以遮盖传感器本体；所述第二弹簧的旋转方向与所述弧形槽的旋转方向相反；在转动筒向套筒内底面移动时，带动遮盖部打开，此时带动移动块向套筒内底面移动，通过顶柱与传感器本体底面接触将传感器本体向套筒外顶出。
[0012]
进一步，所述遮盖部包括：若干盖板；所述盖板与所述第一连接柱一一对应；所述盖板朝向套筒内底面的端面上设置有转动柱；所述盖板的另一端面上设置有第二连接柱，所述第二连接柱与对应的第一连接柱之间通过第四弹簧连接；所述转动柱转动设置在移动块上；所述盖板朝向套筒内底面的端面与移动块的上端面紧密接触，并向通孔伸出，使得各盖板拼合后完全遮盖通孔；在转动筒沿弧形槽转动时，第一连接柱跟随转动筒转动，此时通过第四弹簧带动第二连接柱使得对应盖板转动，将通孔打开。
[0013]
进一步，所述遮盖部还包括：与盖板对应的顶块；所述顶块设置在所述第二凹槽内，所述顶块的侧壁上设置有与限位槽适配的限位块；所述限位块与限位槽之间通过第一弹簧连接。
[0014]
另一方面，本发明还提供一种对环境空气非甲烷总烃检测系统的检测方法，包括：对采样管内的气体进行检测后，采样管内的气体适于通入色谱装置内进行检测。
[0015]
本发明的有益效果是，本发明通过采样管，以及预处理装置，所述预处理装置与所述采样管连接，所述预处理装置适于对采样管内的气体进行检测，以根据检测结果控制采样管导通或关闭；色谱装置，所述色谱装置与所述采样管连接，所述采样管内的气体适于通入所述色谱装置内进行检测，实现了通过预处理装置中检测机构中的遮盖部可以对传感器本体进行保护，也可以在遮盖部缓慢打开的过程中避免传感器本体快速的伸出套筒伸入三通阀内，避免传感器本体因为快速移动造成损坏。
[0016]
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
[0017]
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0018]
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体
实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
[0019]
图1是本发明的预处理装置的结构示意图；图2是本发明的检测机构的结构示意图；图3是本发明的检测机构的剖视图；图4是本发明的盖板的结构示意图；图5是本发明的套筒的结构示意图；图6是本发明的套筒转动筒的一面结构示意图；图7是本发明的套筒转动筒的另一面结构示意图；图8是本发明的顶块结构示意图；图9是本发明的移动块结构示意图；图10是本发明的传感器本体的结构示意图；图11是本发明的检测机构与三通阀检测状态的结构示意图；图12是本发明的检测机构检测状态的结构示意图；图13是本发明的检测机构检测状态的剖面示意图；图14是本发明的对环境空气非甲烷总烃检测系统的原理示意图；图15是本发明的对环境空气非甲烷总烃检测系统的阀门管路图。
[0020]
图中：1三通阀；2套筒、21第一直槽、22第二直槽、23弧形槽、24顶柱、241第一凹槽；3转动筒、31凸起、32中间环、33第一连接柱、34第二凹槽、35限位槽；4移动块、41通孔、42滑槽、43传感器本体、44滑块、45第二弹簧、46第三弹簧；5盖板、51转动柱、52第二连接柱、53顶块、54限位块。
具体实施方式
[0021]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0022]
实施例1如图1-图15所示，本实施例1提供了一种对环境空气非甲烷总烃检测系统，包括：采样管，以及预处理装置，所述预处理装置与所述采样管连接，所述预处理装置适于对采样管内的气体进行检测，以根据检测结果控制采样管导通或关闭；色谱装置，所述色谱装置与所述采样管连接，所述采样管内的气体适于通入所述色谱装置内进行检测，实现了通过色谱装置中的色谱柱快速分离环境空气中的烃类，结果符合并优于国家标准，且比常规方法更快。
[0023]
在本实施例中，预处理装置将符合色谱装置要求的超净、恒温、流量稳定的样气，源源不断送入色谱装置进行检测，能够使环境空气被直接快速监测而得出非甲烷总烃的含
量，确保了检测结果的准确性和有效性。
[0024]
如图14和图15所示，在本实施例中，所述色谱装置包括：平衡管、定量环、六通阀、十通阀、第一色谱柱、第二色谱柱和fid 检测器；所述十通阀与所述采样管连接；所述定量环与所述十通阀连接；所述第一色谱柱与所述十通阀连接；所述十通阀与所述六通阀连接；所述六通阀与所述第二色谱柱连接；所述六通阀与所述fid 检测器连接；所述平衡管与所述六通阀连接；当进行非甲烷总烃分析时，十通阀关闭状态下气体经十通阀持续进入定量管，开始进样时候，十通阀打开，aux3的载气将气体吹入第一色谱柱；aux3将样品带入第一色谱柱中，在甲烷组分流出进入到第二色谱柱之后，将六通阀打开，aux3将除甲烷以外的组分，吹入到平衡管，由 fid检测得到除甲烷以外的混合组分，再将六通阀关闭，aux3将色谱柱内的甲烷吹出，然后进入fid检测；各色谱柱可以使用专用填料（由特定比例的乙基乙烯苯-二乙烯苯多孔聚合物微球、分子筛、二甲基聚硅氧烷固定液组成）快速分离环境空气中的烃类。可以通过负压进样等方法使待测气体充满定量环， 通过六通阀和十通阀同时切换，分离出样品内的非甲烷总烃快速通过惰性化专用柱到达 fid 检测器，测定非甲烷总烃浓度，甲烷通过专用色谱柱分离出来，其余空气组分反吹放空，再到fid，测定甲烷浓度。直接测得非甲烷总烃和甲烷含量，极大缩短分析周期。在本实施例中，所述预处理装置包括：检测机构、控制模块、三通阀1和气泵；所述三通阀1设置在所述采样管上；所述气泵与所述采样管连接；所述检测机构设置在所述三通阀1上；所述气泵设置在三通阀1与色谱装置之间；所述气泵与所述控制模块电性连接；所述气泵适于将采样管内的气体抽入色谱装置；所述检测机构适于检测采样管内气体的参数，所述控制模块适于根据参数控制所述三通阀1开闭，以及控制气泵开闭；控制模块可以采用工业plc，通过检测机构可以检测采样管内的气体是否符合要求（例如检测机构可以检测气体中是否含有二氧化碳、一氧化碳等杂质气体，可以根据实际可能的情况对检测机构进行更换，以满足检测需求），当检测出杂质时控制模块可以同时控制三通阀1和气泵关闭，避免气体进入色谱装置。
[0025]
在本实施例中，所述检测机构包括：套筒2、转动部、伸缩部和遮盖部；所述转动部设置在所述套筒2内，并且所述转动部伸出所述套筒2；所述伸缩部设置在所述套筒2内，并且所述伸缩部设置在所述转动部与所述套筒2的内底面之间；所述遮盖布设置在所述转动部与所述伸缩部之间；所述转动部伸出套筒2部分连接在三通阀1上后，使套筒2向三通阀1方向按压，带动转动部向套筒2内部移动，此时遮盖部打开，并且带动伸缩部向套筒2内收缩，伸缩部中的传感器本体43伸入三通阀1内，对气体进行检测；通过遮盖部可以对传感器本体43进行保护，也可以在遮盖部缓慢打开的过程中避免传感器本体43快速的伸出套筒2伸入三通阀1内，避免传感器本体43因为快速移动造成损坏。
[0026]
在本实施例中，所述套筒2的内壁上设置有第一直槽21、第二直槽22和弧形槽23；所述第一直槽21靠近所述套筒2的敞口设置；所述弧形槽23的一端与所述第一直槽21连通，另一端与所述第二直槽22连通；所述第一直槽21与所述第二直槽22沿套筒2的长度方向设置；所述套筒2的内底面上设置有顶柱24，并且顶柱24上端面上设置有第一凹槽241；通过第一直槽21、第二直槽22和弧形槽23的配合可以实现转动部的转动，以及伸缩部的移动，便于实现将传感器本体43伸入三通阀1内进行气体的检测。
[0027]
在本实施例中，所述转动部包括：转动筒3；所述转动筒3贯通设置；所述转动筒3的
外壁上设置有凸起31；所述凸起31设置在第一直槽21中；所述转动筒3内设置有中间环32；所述转动筒3设置在所述套筒2内，并且伸出套筒2设置；所述转动筒3外壁上设置有螺纹；所述中间环32朝向套筒2内底面的一面上等距设置有若干第一连接柱33；所述转动筒3的内壁上设置有若干第二凹槽34，所述第二凹槽34设置在中间环32与套筒2内底面之间；所述第二凹槽34与中间环32朝向套筒2外的一面连通，并且在连通处设置有薄膜；所述第二凹槽34的侧壁上设置有限位槽35；通过螺纹将转动筒3连接在三通阀1上，连接就按压套筒2使得转动筒3依次沿第一直槽21、弧形槽23和第二直槽22移动，使得转动筒3向套筒2内收缩；通过凸起31在第一直槽21、第二直槽22和弧形槽23可以带动转动筒3转动，并且使得转动筒3向套筒2内收缩；并且凸起31位于第一直槽21、第二直槽22和弧形槽23内可以在转动筒3转动时进行限位，避免转动筒3晃动。
[0028]
在本实施例中，所述伸缩部包括：移动块4、传感器本体43、第二弹簧45和第三弹簧46；所述移动块4设置在所述套筒2内，并且所述移动块4设置在套筒2内底面与转动筒3之间；所述移动块4上沿移动块4长度方向设置有通孔41；所述传感器本体43穿设在所述通孔41中；所述通孔41的内壁上沿通孔41长度方向设置有滑槽42；所述传感器本体43的外壁上设置有滑块44，所述滑块44与所述滑槽42适配所述移动块4的底面通过第二弹簧45与所述套筒2的内底面连接；所述传感器本体43的内底面通过第三弹簧46与第一凹槽241的内底面连接；所述遮盖部设置在所述移动块4的上端面上，以遮盖传感器本体43；所述第二弹簧45的旋转方向与所述弧形槽23的旋转方向相反，便于在转动筒3转动时压缩第二弹簧45；在转动筒3向套筒2内底面移动时，带动遮盖部打开，此时带动移动块4向套筒2内底面移动，通过顶柱24与传感器本体43底面接触将传感器本体43向套筒2外顶出；通过第三弹簧46对传感器本体43起拉持作用，在遮盖机构刚打开时传感器本体43不会直接伸出通孔41，在移动块4向套筒2内底面方向继续移动，此时传感器本体43接触顶柱24，由顶柱24向套筒2外顶出，使得传感器伸入三通阀1进行对气体的检测；通过滑槽42与滑块44的配合，可以显示传感器本体43的移动方向避免传感器本体43在移动过程中发生晃动，并且对传感器本体43的伸出长度进行限制；在移动块4向套筒2内底面方向移动时，带动第二弹簧45和第三弹簧46压缩，便于通过相应弹簧的复位带动移动块4和传感器本体43复位。
[0029]
在本实施例中，所述遮盖部包括：若干盖板5；所述盖板5与所述第一连接柱33一一对应；所述盖板5朝向套筒2内底面的端面上设置有转动柱51；所述盖板5的另一端面上设置有第二连接柱52，所述第二连接柱52与对应的第一连接柱33之间通过第四弹簧连接；所述转动柱51转动设置在移动块4上；所述盖板5朝向套筒2内底面的端面与移动块4的上端面紧密接触，并向通孔41伸出，使得各盖板5拼合后完全遮盖通孔41；盖板5可以是类三角形，其三条侧边均为弧形；在转动筒3沿弧形槽23转动时，第一连接柱33跟随转动筒3转动，此时通过第四弹簧带动第二连接柱52使得对应盖板5转动，将通孔41打开；盖板5可以是六个，并且转动方向上外壁的弧长大于内壁的弧长，便于完整的遮盖通孔41，并且在打开时不会影响其他盖板5的转动；六块盖板5的拼合可以形成一个圆形，以遮盖通孔41；转动柱51设置时部分露出盖板5，第二连接柱52部分露出盖板5，转动柱51可以设置在盖板5的一角便于带动盖板5转动时不会影响其他盖板5转动；盖板5与其他盖板5接触的侧壁上设置有密封条，提高密封效果；盖板5朝向套筒2内底面的一端面上设置有干燥层，在盖板5闭合时该端面与传感器本体43端面接触，保持传感器本体43的干燥，确保传感器本体43在进入三通阀1进行检测
时的检测精度。
[0030]
在本实施例中，所述遮盖部还包括：与盖板5对应的顶块53；所述顶块53设置在所述第二凹槽34内，所述顶块53的侧壁上设置有与限位槽35适配的限位块54；所述限位块54与限位槽35之间通过第一弹簧连接；在盖板5闭合时，顶块53通过第一弹簧的支撑作用伸出第二凹槽34，在盖板5打开的过程中，盖板5会挤压顶块53使得顶块53向第二凹槽34内收缩，此时挤压第二凹槽34内的气体使得薄膜鼓起与三通阀1接触，确保三通阀1与转动筒3之间螺纹连接的密封性。
[0031]
在本实施例中，具体的过程是：通过转动筒3外壁上的螺纹与三通阀1的螺纹连接，在螺纹连接后，推动套筒2向三通阀1方向移动，此时转动筒3的凸起31在第一直槽21中移动至弧形槽23，在弧形槽23中移动时转动筒3发生转动，此时通过第四弹簧带动第二连接柱52使得盖板5围绕转动柱51转动（盖板5打开，在盖板5打开的过程中传感器本体43通过第三弹簧46的拉力传感器本体43不会伸出通孔41，在传感器本体43接触顶柱24并随着套筒2继续移动时通过顶柱24顶出通孔41），在转动过程中挤压顶块53使得薄膜鼓起（确保密封效果），在凸起31移动至第二直槽22中时转动结束，此时继续带动移动块4向套筒2内底面移动，在移动过程中传感器本体43接触顶柱24，通过顶柱24将传感器本体43顶出套筒2进入三通阀1进行检测。
[0032]
实施例2在实施例1的基础上，本实施例2还提供一种实施例1中对环境空气非甲烷总烃检测系统的检测方法，包括：对采样管内的气体进行检测后，采样管内的气体适于通入色谱装置内进行检测。
[0033]
综上所述，本发明通过采样管，以及预处理装置，所述预处理装置与所述采样管连接，所述预处理装置适于对采样管内的气体进行检测，以根据检测结果控制采样管导通或关闭；色谱装置，所述色谱装置与所述采样管连接，所述采样管内的气体适于通入所述色谱装置内进行检测，实现了通过遮盖部可以对传感器本体43进行保护，也可以在遮盖部缓慢打开的过程中避免传感器本体43快速的伸出套筒2伸入三通阀1内，避免传感器本体43因为快速移动造成损坏。
[0034]
本技术中选用的各个器件（未说明具体结构的部件）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技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。并且，本技术所涉及的软件程序均为现有技术，本技术不涉及对软件程序作出任何改进。
[0035]
在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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发明中的具体含义。
[0036]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0037]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0038]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0039]
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
[0040]
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。