一种管道截面气体速度、浓度测试系统的制作方法

本发明涉及一种测试系统，具体涉及一种管道截面气体速度、浓度测试系统，属于环境检测。

背景技术：

1、电厂锅炉、工业窑炉、供暖锅炉等污染源的烟气排放是我国大部地区环境大气污染的主要源头，其中的二氧化硫(so2)和氮氧化物(nox)是主要污染因子。为了监测并控制烟气污染物的排放，需要对烟道截面内不同测点的浓度场和速度场分布进行精准测试，再根据测试数据对烟道内烟气流场进行优化，因此烟道内各测点的测试数据对于烟气污染物监测控制非常关键。

2、传统烟气成分连续监测系统只能单点测量，受烟道尺寸大、流场分布不均匀等影响，采用单点测量难以保证在全工况下反映烟气中各成分的真实平均浓度，导致测量数据与实际数据有一定偏差，取样点不具有代表性。

3、现有烟道截面气体速度、浓度的测量大多采用多点取样巡测的方式来实现烟道截面网格测量，例如通过在各测点的取样管路上设置电磁阀，通过控制各电磁阀的通断实现各测点的依次测量，但是这种方式对烟道的测试通常滞后于锅炉运行的迅速变化，不能获得准确的烟道截面参数，速度测量和浓度测量也不能同步进行，且这种方法多是仅沿烟道周向进行测点布置，而烟道内中心点至边缘的气体浓度、速度的变化非常大，因此这种测量方式测量结果不具有代表性，为后期数据分析、监测、控制无法提供准确数据，难以满足烟气排放精确测量的要求。

4、还有一种方式通过沿烟道深度方向和周向矩阵式网格测量的方式来实现多点测量，例如沿不同深度方向布置多个取样管，然后将所有取样管通过烟气传输管路引出烟气至烟气分析仪中进行浓度分析，再通过压力传输管进入到气体压力传感器中检测各取样点烟气的压力信息，每个取样点均设置一条单独的取样管路，每条取样管路上再分别设置压力传输管和烟气传输管，例如在烟道截面沿深度方向布置3个取样点，沿宽度方向布置4组，即需要设置3x4条取样管路，再设置3x4x2条压力传输管和烟气传输管，当烟道尺寸较大时，需要布置更多的取样管路，管路布置十分复杂，数据传输路径长，不仅维修、维护不方便且测试时间也较长。

技术实现思路

1、为克服现有技术的不足，本发明提供一种管道截面气体速度、浓度测试系统，多个测点的气体速度场和浓度场可以同时实时在线测试，测试精度高，且无需布设大量管路，可以根据测点布置现场组装，降低了施工、维修和维护难度。

2、一种管道截面气体速度、浓度测试系统，包括对称插入烟道内的n个探杆测试装置，n≥4，每个探杆测试装置上沿管道截面深度方向均匀布设有m个测试点，m≥2，m×n个测试点以网格均布的形式排列在管道测量截面上；

3、探杆测试装置包括探杆组件、测量腔组件、保温壳、测控模块以及箱体，探杆组件安装在箱体外并与测量腔组件相连，测量腔组件、测控模块均设置在箱体内，保温壳安装在测量腔组件外侧；

4、探杆组件包括基础段和m-1个加长段，基础段和加长段均包括皮托管、连接件、外套管、压力传输管和气体浓度传输管，皮托管通过连接件固定在两个外套管之间，皮托管上设置有两个测压口和气体进口，两个测压口的开口方向沿着烟气流动方向前后布置，压力传输管和气体浓度传输管均布设在外套管内；

5、测量腔组件包括测量腔体、射流组件和气体浓度传感器，测量腔体内开设有与各测点压力传输管连通的压力测试腔以及与各气体浓度传输管连通的气体浓度测试腔，各测点的压差依次通过皮托管上的两个测压口、压力传输管、压力测试腔引至测控模块，各测点的气体依次通过皮托管上的气体进口、气体浓度传输管、气体浓度测试腔、气体浓度传感器引至测控模块，射流组件的负压通道与各气体浓度测试腔连通形成负压以引入各测点气体。

6、进一步的，各连接件内均开设有若干通孔，所述通孔用于分别使皮托管上的测压口与压力传输管连通、气体进口与气体浓度传输管连通。

7、进一步的，测控模块包括压差传感器模块、气体浓度分析模块、主控制器模块、电源模块和无线传输模块，各测点压差通过各皮托管上的测压口同时传递至压差传感器模块，各测点的气体浓度通过各皮托管上的气体进口同时传递至气体浓度分析模块，压差传感器模块和气体浓度测量传感器模块分别与主控制器信号相连，主控模块通过无线传输模块将各测点的速度信号和气体浓度信号发送至外部计算机，电源模块分别与压差传感器模块、气体浓度测量传感器模块、主控制器模块、无线传输模块相连。

8、进一步的，射流组件包括射流腔体、m个射流件、m个射流出气管，射流腔体上开设的负压通道与测试腔体内气体浓度测试腔连通，且负压通道对应设置在射流件喷嘴的上方，所述射流出气管安装在喷嘴的出口处，射流件安装在射流腔体内，射流件沿周向开设有多个射流吹气口，射流腔体上开设有与各射流件的射流吹气口连通的气源孔，用于将压缩气体吹入射流件中。

9、进一步的，皮托管包括底座、全压测压管和静压测压管，全压测压管正对气流方向，静压测压管背对气流方向，底座靠近两个测压管的一面设置为弧形面，弧形面的半径与各外套管的外径尺寸一致，各连接件均包括侧连接部与中间连接部，侧连接部为与外套管外径相同的圆形版，中间连接部与皮托管的底座配合安装。

10、进一步的，皮托管的底座与连接件的中间连接部之间设置有密封件，连接件的侧连接部与外套管之间设置有密封件，基础连接部的外套管与测量腔体之间设置有密封件。

11、进一步的，还包括反吹系统，反吹系统包括反吹管路和电磁阀组，测量腔体内开设有m组反吹管路，m组反吹管路同时连接到压缩气体管路上，电磁阀组包括m个电磁阀，每个电磁阀对应连接在压缩气体管路与各反吹管路之间，每个反吹管路分别与每个测点的压力传输管、气体浓度传输管连通，电磁阀组与主控制器模块信号相连。

12、进一步的，负压通道内设置有阶梯孔并安装有弹簧小球结构，当反吹系统启动时，压缩气体的压力迫使小球向下运动以封堵负压通道，正常测试状态下，弹簧小球悬浮在负压通道内以使气流通过。

13、进一步的，还包括压缩气体加热管路，压缩气体加热管路的进口设置在测量腔体上，测量腔体内开设有气体加热孔，各外套管和各连接件内设置有气体加热回路，气体加热回路的出口与测量腔体内的压缩气体管路连通，所述压缩气体管路用于将压缩气体引入反吹系统和射流组件中。

14、进一步的，测量腔体内的压缩管路附近设置加热棒，利用加热棒对压缩气体进行加热。

15、本发明所提供的方法和系统，以网格化测点布置的方式在烟道截面上进行气体速度场和浓度场的测试，多个测点可以同时实时在线测试，相较于多点取样巡测可以真实反应当前管道截面内烟气状态，采集的数据更加精确，为后期数据分析、监测、控制无法提供准确数据，满足了烟气排放精确测量的要求；整个系统通过n个探杆测试装置进行联动，每个探杆测试装置单独设置有测试系统，数据传输路径短，响应速度快；每个探杆测试装置均将压力传输管和气体浓度传输管设置在外套管内，可以直接将压差信号和气体浓度信号传输至每个单独的测试系统，无需像传统方法一样布设大量管路，既节约了成本，也便于后期检修；每个探杆测试装置均可以现场组装，探杆组件的长度可以根据管道尺寸选择加长段的个数，加长段的长度还可以定制，便于运输，且较于传统定长取样管组网布置更加灵活；射流组件与测量腔结构配合使各测点的样气直接引入测试系统进行气体浓度测试，并设置加热管路或者加热棒对进入射流腔的压缩气体进行加热，防止测量气体在射流件出气口处因水气冷凝而造成的堵塞现象。