一种气体采样装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种气体采样装置，特别是一种涉及环境研宄与监测，锅炉烟尘、管道尘、颗粒物等气溶胶的采样装置。
【背景技术】
[0002]一直以来，对于环境监测中颗粒物、尘埃粒子以及锅炉烟尘、管道尘、颗粒物等气溶胶颗粒，其采样过程中是否必须使用等速采样(即等动力采样)，领域内相关技术人员一直没有统一的认识。部分学者提出，由于行业内技术人员普遍认为对于大小<0.5 μ的粒子而言，是否等速采样其影响是微不足道的，因此，对于这些例子，非等动力采样所产生的误差一般会被人们忽视，可不采取等速采样另一部分学者则坚持认为，根据他们的理论计算和实验，若使测试结果准确，必须采取等速采样的方法。
[0003]相关国家标准中对层流洁净室中亚微米粒子的采样，也规定必须遵循等动力原贝1J。如我国、日本以及德国的有关洁净室的标准中都提出应该或尽量做到等速采样。因此气体或气溶胶的等速采样在现实中是被官方机构所认可的。
[0004]所谓等速采样，即在采样时，气体进入采样嘴的速度应与采样点的速度相等，。按照相关规定，其相对误差应在-5%?+10%以内，以克服由于尘粒运动的惯性作用而引起的尘浓度测量误差。目前，实际工作中普遍使用普通型采样管。实际操作时，需要先在现场测出烟气流速及其他参数，然后经过计算来确定采样时流量计应控制的流量。但是，烟气流速往往不是很稳定，并且有些烟气状态参数不能现场当时测知，采样时转子流量计所处的温度、压力，事先也不能确定，尤其是对不熟悉的污染源的首次测试，难度就更大。因此，为了满足采样现场的要求，应有一个与之相适应的简便、快速的测量方法。由此可见，如何快速，方便，简单地实现等速采样(即等动力采样)仍然是当前学术研宄领域和现场实测中的尚待研宄和亟待解决的问题。
【发明内容】
[0005]本发明是为解决上述问题而提出的，受实测现场与施工经验的启发，提供了一种可调流量的等速气溶胶采样装置，以提高气溶胶颗粒的采样速度和精度。
[0006]本发明采用了如下技术方案:
[0007]本发明提供的气体等速采样装置具有这样的特征，包括:气体流速传感器，用于测试采样环境中的气溶胶的实时流速V ;采样通道，截面面积均匀一致；以及依次设置于采样通道上的采样嘴、抽气泵组件以及流量调节装置。
[0008]其中，气体流速传感器和流量调节装置相连接，流量调节装置根据气体流速传感器得到的实时流速数据V得到对应的气溶胶流量数据L ;抽气泵组件包括抽气泵以及控制抽气泵工作状态的变频器，变频器同流量调节装置相连接，依据气溶胶流量数据L控制抽气泵，从而实现抽气泵的抽气流量L '与气溶胶流量L相等且与气溶胶的实时流速相匹配。
[0009]本发明提供的气体采样装置还可以具有这样的特征:采样通道的横截面为圆形。
[0010]本发明提供的气体采样装置还可以具有这样的特征:采样嘴呈喇叭形，横截面积由外向内逐渐缩小。
[0011]本发明提供的气体采样装置，为了加强采样气体气流组织的稳定性，还可以具有这样的特征:采样嘴呈喇叭形，横截面积由外向内逐渐缩小。
[0012]本发明提供的气体采样装置，为了方便调节达到满足采样嘴轴线和气溶胶流动方向平行的要求，还可以具有这样的特征:采样嘴和采样通道之间连接有挠性软管，挠性软管和采样嘴的连接端的角度可任意调节。
[0013]本发明提供的气体采样装置，为了方便调节和便于握持操纵，还可以具有这样的特征:采样通道整体呈“L”形，包括横向段和竖向段，采样嘴安装在横向段端口。
[0014]本发明提供的气体采样装置，还可以具有这样的特征:气溶胶流量L与气溶胶的实时流速V之间的关系是L = VS，这里S是所述采样通道内截面面积。
[0015]发明作用与效果
[0016]本发明控制技术和理论原理简单可靠，可较高程度的保证等速采样。
[0017]本发明结构简单，操作方便，无需在取样测试时现场测出烟气流速及其他参数，大大的提高取样的速度，同时避免了传统方法测量参数的麻烦和不准确数据的影响。
[0018]对操纵者的操纵技术和对相关专业知识的了解没有严格要求，只需将本采样装置放置在采样地点如烟囱，开阔地等即可完成采样操纵。
[0019]在现场实测采样中，是一种能为大多数普通工人，研宄人员，实验师等熟练掌握的采样装置。
[0020]该装置零部件为市面成熟产业化的部件，无需专门设计制作，成本较低，适用范围广，可适用于各种场合和单位。
【附图说明】
[0021]图1是本发明的气体采样装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]以下结合附图来说明本发明的【具体实施方式】。
[0023]图1是本实施例的气体采样装置的结构示意图:
[0024]如图1所示，气体采样装置100，包括气体流速传感器I，流量调节装置2，采样嘴3，采样通道4，抽气泵5和变频器6。其中，采样嘴3，变频器6控制的抽气泵5和流量调节装置2依次安装在采样通道4上，气体流速传感器I与流量调节装置2连接，同时流量调节装置2与控制抽气泵的变频器6连接，流量调节装置2根据气体流速传感器I测试的实时流速数据V得到对应的气溶胶流量数据L ;变频器6同所述流量调节装置2连接，依据气溶胶流量数据L控制抽气泵5，从而实现抽气泵的抽气流量L '与气溶胶流量L相等且与气溶胶的实时流速相匹配，实现等速采样。
[0025]气体流速传感器I可实时监测并传递管道内实时流速V。
[0026]根据流体流量计算公式:
[0027]L = SV
[0028]进一步的根据圆形管中流体流量理论计算式
[0029]L= π d2v/4
[0030]可知，当采样通道截面内径d恒定时，对应的气溶胶流量L只与实时流速V唯一相关。故通过调节抽气泵抽气流量L'大小可以实现烟尘或颗粒物进入采样嘴的速度与采样点的烟尘或颗粒物速度相等，即实现了等速采样。
[0031]本实施例即是利用传感器来确定采样时的实时流速V，通过将实时流速V信号传递到流量调节装置进而输出控制指令来完成对抽气泵的抽气流量的调节，实现采样装置的抽气流量L '同采样点的实时流速V相配合，实现等速采样。
[0032]流量调节装置2根据气体流速传感器I提供的实时流速V数据和采样通道的截面面积S，计算并实时调整抽气泵的抽气流量L '。
[0033]采样嘴3是一个捕集装置，设置于采样通道的顶端，呈喇叭形，由外向内截面积逐渐缩小。采样时必须使采样嘴对准气流流向，否则进入采样嘴的颗粒物量将减少，特别当采集样本场合有大颗粒物，否则将致使采样所得浓度与排放管道内颗粒物实际浓度不符，造成采样误差。一般要求采样嘴轴线和气流流向的偏差角不得超过5°。为了保证采样嘴对准气流流向，本实施例优选采样嘴通过挠性软管和采样通道连接，挠性软管位于采样嘴和采样通道之间，和采样嘴的连接端的角度可任意调节用于满足采样嘴轴线和气溶胶流动方向平行的要求。
[0034]采样通道4是采样的一个过程通道，采用金属圆管制备。为了保证等速采样，金属圆管的横截面积均匀一致。采样通道整体呈“L”形，包括横向段和竖向段，喇叭形采样嘴安装在横向段端口。在现场采样过程中，将该采样装置置于烟尘或颗粒物管道内，在简单的人工辅助下其会自动完成采样的全过程。
[0035]利用本实施例中的气体采样装置进行气溶胶样品采样的方法，包括以下步骤:
[0036]步骤一，将气体流速传感器放置到要采样地点的适当位置，并保证气体流速传感器正对采样气体的流动方向，准确测定所述气溶胶的实时流速V ;
[0037]步骤二，握持所述采样装置并调节所述采样嘴的角度，使得所述采样的嘴轴线与气流流向的偏差角在5°内；
[0038]步骤二，进彳丁米样。
[0039]以上所述仅为本发明的较佳实施方式，并非用来限定本发明的实施范围。
【主权项】
1.一种气体采样装置，用于采集气溶胶样品，其特征在于，包括: 气体流速传感器，用于测试采样环境中的所述气溶胶的实时流速V ; 采样通道，截面面积均匀一致；以及 依次设置于所述采样通道上的采样嘴、抽气泵组件以及流量调节装置， 其中，所述气体流速传感器和所述流量调节装置连接，所述流量调节装置根据所述气体流速传感器得到的实时流速数据V得到对应的气溶胶流量数据L ; 所述抽气泵组件包括抽气泵以及控制所述抽气泵工作状态的变频器，所述变频器同所述流量调节装置连接，依据所述气溶胶流量数据L控制抽气泵，从而实现抽气泵的抽气流量L '与所述气溶胶流量L相等且与所述气溶胶的实时流速相匹配。2.根据权利要求1所述的气体采样装置，其特征在于: 其中，所述采样通道的横截面为圆形。3.根据权利要求1所述的气体采样装置，其特征在于: 其中，所述采样嘴呈喇叭形，横截面积由外向内逐渐缩小。4.根据权利要求1所述的气体采样装置，其特征在于: 其中，所述采样嘴和所述采样通道之间连接有挠性软管，所述挠性软管和所述采样嘴的连接端的角度可任意调节用于满足采样嘴轴线和气溶胶流动方向平行的要求。5.根据权利要求1所述的气体采样装置，其特征在于: 其中，所述采样通道整体呈“ L ”形，包括横向段和竖向段，采样嘴安装在横向段端口。6.根据权利要求1所述的气体采样装置，其特征在于: 其中，所述气溶胶流量L与所述气溶胶的实时流速V之间的关系是L = VS, S是所述采样通道内截面面积。7.一种采用权利要求1所述气体采样装置进行气溶胶样品采样的方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一，将气体流速传感器放置到要采样的地点的适当位置，并保证气体流速传感器正对采样气体的流动方向，准确测定所述气溶胶的实时流速V ； 步骤二，握持所述采样装置并调节所述采样嘴的角度，使得所述采样的嘴轴线与气流流向的偏差角在5。内； 步骤三，进行采样。
【专利摘要】一种气体采样装置，其主要由气体流速传感器1、采样嘴3、采样通道4、抽气泵5、变频器6和流量调节装置2组成。在烟气、粉尘、颗粒物等的检测采样中，为保证可靠和快捷方便的等速采样，本装置通过气体流速传感器1测得取样点气体流速，同时将测得的气体流速信号及时传递给流量调节装置2，从而计算出采样通道的流量，通过变频器来调整实现采样点气体流速同采样点流量匹配，以保持采样过程中，采样通道4内的流速与采样点气流流速一致，从而实现等速采样，取得有代表性的样品。
【IPC分类】G01N1/24
【公开号】CN104913955
【申请号】CN201510232306
【发明人】邹志军, 蔡姣, 廖洋洲, 张帅, 姜蕴娟
【申请人】上海理工大学
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年5月8日