一种大截面管道碳排放流量精准测量装置的制作方法

本发明涉及流量测量领域，具体为一种大截面管道碳排放流量精准测量装置。

背景技术：

1、碳排放是关于温室气体排放的一个总称或简称，温室气体中最主要的气体是二氧化碳，而二氧化碳正在被认为是对全球大气环境有危害的温室气体，所以需要对碳排放进行管控，推动能源清洁低碳高效利用，推进工业、建筑、交通等领域清洁低碳转型。

2、而因为排放的气体中不可能全部为二氧化碳气体，所以需要先采用皮托管差压测量原理，对管道内的烟气流速进行测量，再通过二氧化碳传感器对管道内的二氧化碳浓度进行测算，最后将数据导入分散控制系统(dcs)中进行相应计算，以获得烟气二氧化碳排放速率及排放量，而将这两种测量方式所需的设备结合在一起组成碳排放测量装置，在管道内安装测量装置的方式有多种选择，插入式安装：这种安装方式是将测量装置插入管道内部，传感器通常具有一个插入式探头或探针，通过将探头插入管道中，测量二氧化碳浓度；法兰式安装：对于一些特定的管道和工业应用，测量装置可以通过法兰式安装固定在管道上，这种方式通常需要一个法兰连接将传感器固定在管道上，并确保气体无法绕过传感器，以获取准确的二氧化碳测量。

3、在对于某些工业过程或燃烧设备，会同时产生二氧化碳气体和粉尘颗粒，这些颗粒物可能包括煤灰、石油焦、炉渣、烟尘等固体颗粒物，根据它们的尺寸和组成，有时候会被称为悬浮颗粒物或细颗粒物，它们会更随二氧化碳气体一同排出，这些颗粒物可能附着在传感器的光学元件或敏感层上，降低传感器的响应和灵敏度，在对测量装置进行维护时大部分工厂都是采用人工方式进行维护，对于插入式安装这种方式来说，通过将管道侧壁上的测量设备拆下进行维护，但插入式安装方式会导致管道整体结构强度降低，对与一些大截面的管道来说法兰式安装更适合进行使用，但法兰式安装方式在维护时需要将管道连接部分拆开，同时大截面的管道重量大导致其维护时需要通过起重设备将附加管件吊起，导致管道使用的测量装置在维护时非常复杂，极大的提高了维护成本。

4、为此，提出一种大截面管道碳排放流量精准测量装置。

技术实现思路

1、本发明提供一种大截面管道碳排放流量精准测量装置，解决测量装置通过人工维护时非常复杂，导致维护成本提高的问题，使测量装置能够定时进行自动维护，通过吹气清堵原理对保障传感器精准运转的过滤网进行疏通，具体的，通过抽气组件将经过滤网过滤后的气体排到传感器上，供传感器检测，同时通过抽气组件排出的气体对堵塞的过滤网进行清理，当达到设定时间时转动组件带动过滤网转动，将清理过的过滤网转动到需要过滤的位置，而长时间使用的过滤网转动到出气的位置进行清理，使测量装置能够定时进行自动维护，大大降低了维护成本，提高了测量装置的自动化程度。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种大截面管道碳排放流量精准测量装置，包括法兰管件、所述法兰管件内安装有皮托管和二氧化碳传感器，还包括安装在所述法兰管件内的放置盒，所述放置盒侧壁开设有两个对称设置的通气窗口，所述放置盒内固定安装有分隔板，所述分隔板与一侧通气窗口之间形成进气腔，所述分隔板与另一侧通气窗口之间形成出气腔，所述二氧化碳传感器安装在所述出气腔内，所述放置盒外侧转动连接有对其进行包裹的转动盒，所述转动盒侧壁安装有两个对称设置的过滤网，所述放置盒上安装有抽气组件，所述抽气组件通过所述进气腔和与其连接的所述过滤网将管道内的气体抽入所述出气腔内，经过二氧化碳传感器的检测后从与所述出气腔连接的所述过滤网排出。

4、其中，需要说明的是过滤网的目数最少为3000目，因为工业过程或燃烧设备工作产生的二氧化碳气体和粉尘颗粒，这些颗粒物可能包括煤灰、石油焦、炉渣、烟尘等固体颗粒物，它们的之间大都在几十微米到几百微米之间，所以想要避免这些颗粒物粘附到传感器的光学元件或敏感层上，导致传感器无法精准测量，就需要使用高目数的过滤网，当是3000目及以上的过滤网通常具有非常细小的孔径尺寸，这意味着它可以有效地过滤掉空气或气体中的微小颗粒物，例如灰尘、烟雾等，由于其细小的孔径尺寸，气体的流通性可能会受到一定程度的影响，当气体通过3000目的过滤网时，过滤网的细小孔径会产生一定的阻力，这会导致气体流动速度降低，所以需要更大的推力来推动气体通过过滤网，因此，相对于较大孔径的过滤网或无过滤网情况下的气体流体性，3000目的过滤网可能会对气体的流速产生一定的限制和阻碍，也就是说想要气体通过过滤网进行检测就需要气体具备一定的流速，然而一些工厂排放的气体无法达到对应的流速，导致传感器无法检测到气体，所以需要增加抽气组件进行辅助检测。

5、所述抽气组件包括活塞筒、活塞板、进气管、出气管、活塞杆、推动板、电动伸缩杆、单向阀，所述放置盒上设有活塞筒，所述放置盒上固定安装有与所述活塞筒连接的进气管，且所述进气管与所述进气腔连接，所述放置盒上固定安装有与所述活塞筒连接的出气管，且所述出气管延伸至所述出气腔内，并靠近所述二氧化碳传感器检测头处，与所述二氧化碳传感器检测头之间的距离大于10mm且小于50mm，所述进气管和所述出气管上均安装有单向阀，所述活塞筒内滑动连接有活塞板，所述活塞板上固定安装有延伸至所述活塞筒外的活塞杆，所述活塞杆上固定安装有推动板，所述法兰管件上固定安装有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的活动端与所述推动板固定安装。

6、进行检测时，电动伸缩杆运转，电动伸缩杆的活动端移动，带动推动板上移，移动的推动板通过活塞杆拉动活塞板上移，连接的进气管通过过滤网将外部的气体抽入进气腔内，使外部的气体经过过滤网的过滤才会流入进气腔内，进气管将进气腔内的气体抽入活塞筒内，上升到指定位置时，电动伸缩杆的活动端下移，通过推动板和活塞杆带动活塞板下移，将活塞筒内的气体通过出气管推入出气腔内，其中进气管和出气管上安装的单向阀方向相反，使进气管只能进气而不能出气，而出气管只能出气而不能进气，通过出气腔内的二氧化碳传感器检测进入的气体，同时进入出气腔内的气体想要排出时，就需要通过出气腔连接的过滤网，在气体排出的同时，将堵塞在过滤网上的灰尘颗粒吹出过滤网孔洞，对过滤网进行疏通。

7、在某些应用中，如室内空气质量监测，传感器距离气源较远可以更好地代表环境中的整体二氧化碳浓度。这是因为离气源较远的位置可以避免受到局部气流影响或气体浓度的局部变化，而在本发明中不需要检测整个环境，而只想针对特定区域或位置进行二氧化碳浓度的监测，所以距离靠近气源能够更加精准的进行检测，而将气源放的位置距离传感器感应头小于10mm时，可能导致过度饱和或干扰，这可能会导致传感器无法准确检测气体或者产生错误的读数，而当距离大于50mm时，传感器无法充分接触到此时排出的气体，导致排出的气体与先前的气体混合在一起，无法检测到实施通过的气体浓度。

8、所述圆筒内安装有驱动所述转动盒旋转的转动组件，且所述抽气组件上安装有齿条，抽气组件带动所述齿条向下移动时驱动所述转动组件周期性运转，所述转动组件包括转动柱、棱柱杆、第一锥齿轮、铁片、电磁铁、圆孔、锁定架、第二锥齿轮、传动齿轮、支撑柱、稳定板、刮板架，所述放置盒内转动连接有转动柱，所述转动柱的一端与所述转动盒固定安装，所述转动柱的另一端延伸至所述圆筒内，所述转动柱上开设有棱柱槽，所述棱柱槽内滑动连接有棱柱杆，所述圆筒内设有与所述棱柱杆固定安装的第一锥齿轮，所述第一锥齿轮上转动连接有铁片，所述圆筒上固定安装有与所述铁片配合的电磁铁，所述放置盒上开设有多个圆孔，所述圆孔的深度小于所述放置盒顶部圆板的厚度，所述棱柱杆上固定安装有与所述圆孔配合的锁定架，所述圆筒内壁上转动连接与所述第一锥齿轮配合的第二锥齿轮，所述第二锥齿轮转轴延伸至所述圆筒外并固定安装有传动齿轮，所述圆筒与所述法兰管件之间固定安装有支撑柱，所述齿条固定安装在所述推动板上并与所述传动齿轮配合，所述齿条上固定安装有滑动在所述支撑柱上的稳定板，所述放置盒上固定安装有刮板架，所述刮板架与所述转动盒侧壁抵接，且所述刮板架刮板的长度与所述过滤网的长度相等。

9、当设备运行到指定时间时，电磁铁通电，通电的电磁铁对下方的铁片进行吸附，使的铁片带动下方的棱柱杆和第一锥齿轮上移，上移的第一锥齿轮与一侧的第二锥齿轮啮合，此时的推动板带动齿条下移，移动的齿条与下方的传动齿轮啮合，并带动其进行旋转，旋转的传动齿轮通过第二锥齿轮和第一锥齿轮带动棱柱杆旋转，旋转的棱柱杆通过下方的转动柱带动转动盒转动，当转动盒上的过滤网转动到与通气窗口重合的位置时，使已经被清理的过滤网转动到进气腔的一侧，让长时间进行过滤的过滤网转动到出气腔的一侧进行清理，电动伸缩杆停止运转，且电磁铁断电，使得棱柱杆和其上固定的第一锥齿轮通过重力原因回到原位，当然，为了保证设备的整体密封性，在通气窗口靠近过滤网的一侧安装橡胶环。

10、固定安装的刮板架，使转动组件带动转动盒旋转时，刮板架上的刮片滑动在转动盒上，同时刮板架刮板的长度与所述过滤网的长度相等，使得刮板能够紧密的与过滤网抵接，当过滤网转动到刮板架的位置时，刮板架上的刮片对过滤网上粘连的粉尘颗粒进行清理，刮板架上的刮板为硅胶材料制成，且刮板向转动盒转动的方向倾斜，使刮除的颗粒能够被流动的气体带离。

11、所述抽气组件和转动组件还包括安装在所述进气腔内的活塞筒，所述活塞筒的进气端安装有单向阀并与所述过滤网连通，所述进气腔内安装有推动所述活塞筒内活塞板移动的电动伸缩杆，所述活塞筒的进气端安装有与所述出气腔连接的管道，且所述管道也安装有单向阀，使整个抽气组件安装在放置盒内，并且抽气组件只负责进行抽气，所述放置盒上固定安装有电机，所述电机与所述转动柱固定安装，所述电机驱动外侧的所述转动盒旋转，通过电机和电动伸缩杆能够精准控制转动盒旋转的角度和活塞筒的进气量，使得所述转动盒上的所述过滤网能够更多，所述转动盒包括顶盖和底盖，所述顶盖和所述底盖之间固定安装有呈环形设置的过滤网，通过运用电动伸缩杆和电机使得设备的整体成本上升，且需要更多的支撑柱对其进行支撑，当然如果管道内流动的颗粒物多时，可以使用上述结构进行使用。

12、所述传动齿轮远离所述活塞筒的一侧设有挡板，所述挡板固定安装在所述放置盒上，所述挡板的高度与所述传动齿轮顶部到所述放置盒之间的高度相对，且所述齿条位于所述挡板和所述传动齿轮之间，且所述齿条上的齿数与所述传动齿轮齿数比为5:3。

13、通过设置的挡板防止灰尘颗粒粘附到传动齿轮上，影响传动齿轮的正常运转，同时齿条处于传动齿轮和挡板，避免齿条上的齿与吹过来的灰尘颗粒直接接触，同时齿条上的齿数与传动齿轮齿数比为5:3，使得齿条只能带动传动齿轮旋转半圈多一点，避免齿条上的齿数过多，导致大量的粉尘颗粒粘附在齿根处，影响齿条与齿轮的啮合。

14、所述转动盒下方设有固定安装在所述法兰管件上的固定管，所述固定管内固定安装有皮托管，所述固定管与所述转动盒之间转动连接有旋转接头，且所述旋转接头与所述皮托管内管连通，所述放置盒内底部开设有通气槽，且所述通气槽与所述出气腔连通，所述转动盒靠近所述过滤网的一侧开设有两个对称设置的出气槽，所述出气槽与两侧的所述通气槽之间的距离大于所述过滤网的弧长，且所述出气槽与所述通气槽配合，所述出气槽上安装有与所述旋转接头固定安装的连接管件。

15、转动组件带动转动盒旋转时，转动盒上安装的过滤网也会发生转动，导致过滤网与通气窗口错开，而此时的出气管会继续向出气腔内排气，导致气体无法排出，所以当过滤网转动时开设在转动盒上的出气槽会与放置盒上的通气槽连通，导致排入出气腔内的气体会通过通气槽和出气槽进入下方的连接管件内，进入连接管件内的气体会通过旋转接头进入皮托管内，对皮托管内进入的粉尘颗粒进行疏通，出气槽与两侧通气槽之间的距离大于过滤网的弧长，使得过滤网完全与通气窗口错开时，出气槽能够与通气槽处于相切状态，保证出气腔内不会产生正压，避免传感器受到损坏。

16、所述转动盒上固定安装有两个对称设置的限位块，所述放置盒上固定安装有监测块，所述监测块上开设有圆孔，所述圆孔内设有滚珠，所述滚珠与所述圆孔内壁之间安装有压缩弹簧，所述限位块上开设有与所述滚珠配合的圆槽，且所述圆槽内和所述滚珠上均安装有导电片，且所述限位块的宽度小于所述圆筒的直径。

17、当过滤网转动到与通气窗口重合的位置时，限位块与监测块相互配合，监测块内的压缩弹簧推动滚珠进入限位块上开设的圆槽内，对转动盒进行锁定，防止转动盒因为气体的流速过大发生自行旋转，同时滚珠上设置的导电片也会与圆槽内的导电片接触，导致电路导通，此时的转动组件控制转动盒停止运转，使转动盒每次转动的角度都保持固定，因为限位块上开设有圆槽导电片安装在圆槽内，导致粉尘颗粒会吹入圆槽内将导电片堵住，而限位块的宽度小于圆筒的直径，使得气体吹过来时圆筒能够对限位块进行遮挡，避免灰尘颗粒进入圆槽内。

18、所述出气腔设置在管道迎风面的一侧，而所述进气腔设置在管道背风面的一侧，所述放置盒靠近所述出气腔的一侧固定安装有挡风板，所述挡风板呈半弧形，且其高度与所述过滤网高度相等，所述皮托管头部与固定管之间的距离等于所述挡风板底部与所述固定管之间的距离。

19、因为在本发明中通过抽气的形式将外部流通的气体抽入放置盒内进行检测，使得进气口无论处于那个位置气体均可进入放置盒内，所以将设备的进气腔设置在管道背风面的一侧，避免一些粉尘颗粒因气体的流通性从而粘附到过滤网，加快过滤网的堵塞时间，同时，因为出气腔设置在管道迎风面的一侧，导致气体将过滤网上的灰尘颗粒清除时，会因为气体流向的原因重新被吹到过滤网上，所以安装挡风板防止管道内流通的气体对过滤网的疏通造成干扰，而安装挡风板会影响吹过来气体的流速，所以增加皮托管头部到固定管之间的距离，防止挡风板干扰到皮托管的正常检测。

20、所述放置盒上固定安装有清除板，所述清除板与所述转动盒侧壁抵接，所述清除板安装在远离所述挡风板的一侧，所述清除板远离所述转动盒的两个侧边呈30°倾斜状，且所述清除板的顶部与所述转动盒的顶部齐平。

21、当设备长时间使用时会有大量灰尘颗粒堆积到放置盒与转动盒转动连接处，导致转动盒卡住无法旋转，所以在放置盒上安装清除板，当转动盒旋转时堆积在连接处的灰尘颗粒会被清除板刮起，而两个侧边呈30°倾斜状是粉尘颗粒会堆积到其上，一般而言，对于大多数液体污渍，较小的倾斜角度可以使其相对容易地移动到刮板上方，但是当倾斜角度小于30°时导致倾斜面的坡度过长，与转动盒侧壁之间形成夹角，使得粉尘颗粒产生堆积，倾斜角角度越小产生的夹角越大，而当倾斜角度大于30度时，一些没有粘连性的粉尘颗粒会很难被推动到清除板上，所以选择呈30°倾斜角的清理板，因为清除板的顶部与转动盒的顶部齐平，使得管道内流通的气体会将堆积在其上的灰尘颗粒吹离清除板上。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

23、1、解决测量装置通过人工维护时非常复杂，导致维护成本提高的问题，使测量装置能够定时进行自动维护，通过吹气清堵原理对保障传感器精准运转的过滤网进行疏通，具体的，通过抽气组件将经过滤网过滤后的气体排到传感器上，供传感器检测，同时通过抽气组件排出的气体对堵塞的过滤网进行清理，当达到设定时间时转动组件带动过滤网转动，将清理过的过滤网转动到需要过滤的位置，而长时间使用的过滤网转动到出气的位置进行清理，使测量装置能够定时进行自动维护，大大降低了维护成本，提高了测量装置的自动化程度。

24、2、将出气腔设置在管道迎风面的一侧，进气腔设置在管道背风面的一侧，使进行过滤时的过滤网背对气流的流向，当然通过抽气组件将外部流通的气体抽入放置盒内进行检测，使得进气腔无论处于那个位置气体均可进入放置盒内，避免一些粉尘颗粒因气体的流通性从而被气体直接吹到过滤网上，从而加快过滤网的堵塞时间，使测量装置能够定时进行自动维护的同时，减小其维护的频率，增加使用寿命。

25、3、通过放置盒上固定安装的刮板架，使转动组件带动转动盒旋转时，刮板架上的刮片滑动在转动盒上，同时刮板架刮板的长度与所述过滤网的长度相等，使得刮板能够紧密的与过滤网抵接，当过滤网转动到刮板架的位置时，刮板架上的刮片对过滤网上粘连的粉尘颗粒进行清理，且刮板延转动盒转动的方向倾斜，使刮除的颗粒能够被流动的气体带离，使其能够进行多次清理，从而提高抽气组件对过滤网进行清理的效果，使测量装置进行自动维护时的效率更高。