一種氣體采樣裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氣體采樣裝置，特別是一種涉及環(huán)境研宄與監(jiān)測，鍋爐煙塵、管道塵、顆粒物等氣溶膠的采樣裝置。
【背景技術】
[0002]一直以來，對于環(huán)境監(jiān)測中顆粒物、塵埃粒子以及鍋爐煙塵、管道塵、顆粒物等氣溶膠顆粒，其采樣過程中是否必須使用等速采樣(即等動力采樣)，領域內相關技術人員一直沒有統(tǒng)一的認識。部分學者提出，由于行業(yè)內技術人員普遍認為對于大小<0.5 μ的粒子而言，是否等速采樣其影響是微不足道的，因此，對于這些例子，非等動力采樣所產生的誤差一般會被人們忽視，可不采取等速采樣另一部分學者則堅持認為，根據他們的理論計算和實驗，若使測試結果準確，必須采取等速采樣的方法。
[0003]相關國家標準中對層流潔凈室中亞微米粒子的采樣，也規(guī)定必須遵循等動力原貝1J。如我國、日本以及德國的有關潔凈室的標準中都提出應該或盡量做到等速采樣。因此氣體或氣溶膠的等速采樣在現(xiàn)實中是被官方機構所認可的。
[0004]所謂等速采樣，即在采樣時，氣體進入采樣嘴的速度應與采樣點的速度相等，。按照相關規(guī)定，其相對誤差應在-5%?+10%以內，以克服由于塵粒運動的慣性作用而引起的塵濃度測量誤差。目前，實際工作中普遍使用普通型采樣管。實際操作時，需要先在現(xiàn)場測出煙氣流速及其他參數(shù)，然后經過計算來確定采樣時流量計應控制的流量。但是，煙氣流速往往不是很穩(wěn)定，并且有些煙氣狀態(tài)參數(shù)不能現(xiàn)場當時測知，采樣時轉子流量計所處的溫度、壓力，事先也不能確定，尤其是對不熟悉的污染源的首次測試，難度就更大。因此，為了滿足采樣現(xiàn)場的要求，應有一個與之相適應的簡便、快速的測量方法。由此可見，如何快速，方便，簡單地實現(xiàn)等速采樣(即等動力采樣)仍然是當前學術研宄領域和現(xiàn)場實測中的尚待研宄和亟待解決的問題。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明是為解決上述問題而提出的，受實測現(xiàn)場與施工經驗的啟發(fā)，提供了一種可調流量的等速氣溶膠采樣裝置，以提高氣溶膠顆粒的采樣速度和精度。
[0006]本發(fā)明采用了如下技術方案:
[0007]本發(fā)明提供的氣體等速采樣裝置具有這樣的特征，包括:氣體流速傳感器，用于測試采樣環(huán)境中的氣溶膠的實時流速V ;采樣通道，截面面積均勻一致；以及依次設置于采樣通道上的采樣嘴、抽氣泵組件以及流量調節(jié)裝置。
[0008]其中，氣體流速傳感器和流量調節(jié)裝置相連接，流量調節(jié)裝置根據氣體流速傳感器得到的實時流速數(shù)據V得到對應的氣溶膠流量數(shù)據L ;抽氣泵組件包括抽氣泵以及控制抽氣泵工作狀態(tài)的變頻器，變頻器同流量調節(jié)裝置相連接，依據氣溶膠流量數(shù)據L控制抽氣泵，從而實現(xiàn)抽氣泵的抽氣流量L '與氣溶膠流量L相等且與氣溶膠的實時流速相匹配。
[0009]本發(fā)明提供的氣體采樣裝置還可以具有這樣的特征:采樣通道的橫截面為圓形。
[0010]本發(fā)明提供的氣體采樣裝置還可以具有這樣的特征:采樣嘴呈喇叭形，橫截面積由外向內逐漸縮小。
[0011]本發(fā)明提供的氣體采樣裝置，為了加強采樣氣體氣流組織的穩(wěn)定性，還可以具有這樣的特征:采樣嘴呈喇叭形，橫截面積由外向內逐漸縮小。
[0012]本發(fā)明提供的氣體采樣裝置，為了方便調節(jié)達到滿足采樣嘴軸線和氣溶膠流動方向平行的要求，還可以具有這樣的特征:采樣嘴和采樣通道之間連接有撓性軟管，撓性軟管和采樣嘴的連接端的角度可任意調節(jié)。
[0013]本發(fā)明提供的氣體采樣裝置，為了方便調節(jié)和便于握持操縱，還可以具有這樣的特征:采樣通道整體呈“L”形，包括橫向段和豎向段，采樣嘴安裝在橫向段端口。
[0014]本發(fā)明提供的氣體采樣裝置，還可以具有這樣的特征:氣溶膠流量L與氣溶膠的實時流速V之間的關系是L = VS，這里S是所述采樣通道內截面面積。
[0015]發(fā)明作用與效果
[0016]本發(fā)明控制技術和理論原理簡單可靠，可較高程度的保證等速采樣。
[0017]本發(fā)明結構簡單，操作方便，無需在取樣測試時現(xiàn)場測出煙氣流速及其他參數(shù)，大大的提高取樣的速度，同時避免了傳統(tǒng)方法測量參數(shù)的麻煩和不準確數(shù)據的影響。
[0018]對操縱者的操縱技術和對相關專業(yè)知識的了解沒有嚴格要求，只需將本采樣裝置放置在采樣地點如煙囪，開闊地等即可完成采樣操縱。
[0019]在現(xiàn)場實測采樣中，是一種能為大多數(shù)普通工人，研宄人員，實驗師等熟練掌握的采樣裝置。
[0020]該裝置零部件為市面成熟產業(yè)化的部件，無需專門設計制作，成本較低，適用范圍廣，可適用于各種場合和單位。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明的氣體采樣裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0022]以下結合附圖來說明本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0023]圖1是本實施例的氣體采樣裝置的結構示意圖:
[0024]如圖1所示，氣體采樣裝置100，包括氣體流速傳感器I，流量調節(jié)裝置2，采樣嘴3，采樣通道4，抽氣泵5和變頻器6。其中，采樣嘴3，變頻器6控制的抽氣泵5和流量調節(jié)裝置2依次安裝在采樣通道4上，氣體流速傳感器I與流量調節(jié)裝置2連接，同時流量調節(jié)裝置2與控制抽氣泵的變頻器6連接，流量調節(jié)裝置2根據氣體流速傳感器I測試的實時流速數(shù)據V得到對應的氣溶膠流量數(shù)據L ;變頻器6同所述流量調節(jié)裝置2連接，依據氣溶膠流量數(shù)據L控制抽氣泵5，從而實現(xiàn)抽氣泵的抽氣流量L '與氣溶膠流量L相等且與氣溶膠的實時流速相匹配，實現(xiàn)等速采樣。
[0025]氣體流速傳感器I可實時監(jiān)測并傳遞管道內實時流速V。
[0026]根據流體流量計算公式:
[0027]L = SV
[0028]進一步的根據圓形管中流體流量理論計算式
[0029]L= π d2v/4
[0030]可知，當采樣通道截面內徑d恒定時，對應的氣溶膠流量L只與實時流速V唯一相關。故通過調節(jié)抽氣泵抽氣流量L'大小可以實現(xiàn)煙塵或顆粒物進入采樣嘴的速度與采樣點的煙塵或顆粒物速度相等，即實現(xiàn)了等速采樣。
[0031]本實施例即是利用傳感器來確定采樣時的實時流速V，通過將實時流速V信號傳遞到流量調節(jié)裝置進而輸出控制指令來完成對抽氣泵的抽氣流量的調節(jié)，實現(xiàn)采樣裝置的抽氣流量L '同采樣點的實時流速V相配合，實現(xiàn)等速采樣。
[0032]流量調節(jié)裝置2根據氣體流速傳感器I提供的實時流速V數(shù)據和采樣通道的截面面積S，計算并實時調整抽氣泵的抽氣流量L '。
[0033]采樣嘴3是一個捕集裝置，設置于采樣通道的頂端，呈喇叭形，由外向內截面積逐漸縮小。采樣時必須使采樣嘴對準氣流流向，否則進入采樣嘴的顆粒物量將減少，特別當采集樣本場合有大顆粒物，否則將致使采樣所得濃度與排放管道內顆粒物實際濃度不符，造成采樣誤差。一般要求采樣嘴軸線和氣流流向的偏差角不得超過5°。為了保證采樣嘴對準氣流流向，本實施例優(yōu)選采樣嘴通過撓性軟管和采樣通道連接，撓性軟管位于采樣嘴和采樣通道之間，和采樣嘴的連接端的角度可任意調節(jié)用于滿足采樣嘴軸線和氣溶膠流動方向平行的要求。
[0034]采樣通道4是采樣的一個過程通道，采用金屬圓管制備。為了保證等速采樣，金屬圓管的橫截面積均勻一致。采樣通道整體呈“L”形，包括橫向段和豎向段，喇叭形采樣嘴安裝在橫向段端口。在現(xiàn)場采樣過程中，將該采樣裝置置于煙塵或顆粒物管道內，在簡單的人工輔助下其會自動完成采樣的全過程。
[0035]利用本實施例中的氣體采樣裝置進行氣溶膠樣品采樣的方法，包括以下步驟:
[0036]步驟一，將氣體流速傳感器放置到要采樣地點的適當位置，并保證氣體流速傳感器正對采樣氣體的流動方向，準確測定所述氣溶膠的實時流速V ;
[0037]步驟二，握持所述采樣裝置并調節(jié)所述采樣嘴的角度，使得所述采樣的嘴軸線與氣流流向的偏差角在5°內；
[0038]步驟二，進彳丁米樣。
[0039]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施方式，并非用來限定本發(fā)明的實施范圍。
【主權項】
1.一種氣體采樣裝置，用于采集氣溶膠樣品，其特征在于，包括: 氣體流速傳感器，用于測試采樣環(huán)境中的所述氣溶膠的實時流速V ; 采樣通道，截面面積均勻一致；以及 依次設置于所述采樣通道上的采樣嘴、抽氣泵組件以及流量調節(jié)裝置， 其中，所述氣體流速傳感器和所述流量調節(jié)裝置連接，所述流量調節(jié)裝置根據所述氣體流速傳感器得到的實時流速數(shù)據V得到對應的氣溶膠流量數(shù)據L ; 所述抽氣泵組件包括抽氣泵以及控制所述抽氣泵工作狀態(tài)的變頻器，所述變頻器同所述流量調節(jié)裝置連接，依據所述氣溶膠流量數(shù)據L控制抽氣泵，從而實現(xiàn)抽氣泵的抽氣流量L '與所述氣溶膠流量L相等且與所述氣溶膠的實時流速相匹配。2.根據權利要求1所述的氣體采樣裝置，其特征在于: 其中，所述采樣通道的橫截面為圓形。3.根據權利要求1所述的氣體采樣裝置，其特征在于: 其中，所述采樣嘴呈喇叭形，橫截面積由外向內逐漸縮小。4.根據權利要求1所述的氣體采樣裝置，其特征在于: 其中，所述采樣嘴和所述采樣通道之間連接有撓性軟管，所述撓性軟管和所述采樣嘴的連接端的角度可任意調節(jié)用于滿足采樣嘴軸線和氣溶膠流動方向平行的要求。5.根據權利要求1所述的氣體采樣裝置，其特征在于: 其中，所述采樣通道整體呈“ L ”形，包括橫向段和豎向段，采樣嘴安裝在橫向段端口。6.根據權利要求1所述的氣體采樣裝置，其特征在于: 其中，所述氣溶膠流量L與所述氣溶膠的實時流速V之間的關系是L = VS, S是所述采樣通道內截面面積。7.一種采用權利要求1所述氣體采樣裝置進行氣溶膠樣品采樣的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一，將氣體流速傳感器放置到要采樣的地點的適當位置，并保證氣體流速傳感器正對采樣氣體的流動方向，準確測定所述氣溶膠的實時流速V ； 步驟二，握持所述采樣裝置并調節(jié)所述采樣嘴的角度，使得所述采樣的嘴軸線與氣流流向的偏差角在5。內； 步驟三，進行采樣。
【專利摘要】一種氣體采樣裝置，其主要由氣體流速傳感器1、采樣嘴3、采樣通道4、抽氣泵5、變頻器6和流量調節(jié)裝置2組成。在煙氣、粉塵、顆粒物等的檢測采樣中，為保證可靠和快捷方便的等速采樣，本裝置通過氣體流速傳感器1測得取樣點氣體流速，同時將測得的氣體流速信號及時傳遞給流量調節(jié)裝置2，從而計算出采樣通道的流量，通過變頻器來調整實現(xiàn)采樣點氣體流速同采樣點流量匹配，以保持采樣過程中，采樣通道4內的流速與采樣點氣流流速一致，從而實現(xiàn)等速采樣，取得有代表性的樣品。
【IPC分類】G01N1/24
【公開號】CN104913955
【申請?zhí)枴緾N201510232306
【發(fā)明人】鄒志軍, 蔡姣, 廖洋洲, 張帥, 姜蘊娟
【申請人】上海理工大學
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年5月8日