一种带有流量控制的多通道气体采样测量方法与流程

1.本发明属于气体采样测量领域，特别涉及一种带有流量控制的多通道气体采样测量方法。


背景技术：

2.气体采样和检测方法是目前环保在线监测领域使用的核心手段。通常使用一条管路连接检测腔和一个采样泵，采样泵的运转使得采样泵进气口出形成相对于外接环境的负压，从而将气体从待测环境抽取到管路内，进而进入到检测腔内。通过各种物理或者化学方法，对气体中所含有的特征物质含量和成分进行定性和定量分析。
3.针对测量点密集、需要同时测量多个不同气体参数、设备安装空间有限的使用场景，由于测量的各个气体参数所使用的检测器，其对于进样流量的要求各不相同，因此需要对多个环境的气体进行分布式采样并独立控制各通道的流量，然后集中在一台设备上进行检测。按照一般的解决方案，每一个气体检测通道都各自使用一个采样泵，并且提供一个采样转子流量计和一个分流转子流量计对流量进行控制。此法可以实现多条通道的气体采集，但会极大增加安装和维护的成本，并且极大增加设备采样系统安装所占据的空间。此外，现有技术并未考虑气体温度、湿度和压力参数对检测的影响，测量系统数据不准确，结果显示不统一。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题，提供一种可以独立调节流量的多通道气体连续采样测量方法，实现一套采样测量系统可以同时且独立连续地进行多个通道的气体采样和测量，以及根据温度、气压、湿度参数调节流量控制，提高测量精度，并将测量结果折合为标态干气体的气体浓度值，统一测量结果。
5.本发明通过以下的技术方案实现：
6.一种带有流量控制的多通道气体采样测量方法，该方法利用的系统包括：包括人机交互触摸屏、采样泵，控制器、多路采样测量单元、气体分流单元、多管路气排；每路采样测量单元包括采样头、过滤器、第一电子流量控制器、检测器、温度传感器、压力传感器和湿度传感器；气体分流单元包括第二电子流量控制器和分流气体管路；所述采样头、过滤器、第一电子流量控制器、检测器使用气管顺序连接；所述多管路气排为长方体盒体，顶部具有多个样气口，长度方向的两侧面对称各有一个开口，一侧为出气口，另一侧为分流口，内部形成一气体通道，所有气口均连接至气体通道内；所述多管路气排的样气口与检测器通过气管连接，所述温度传感器、压力传感器和湿度传感器设置在该段气管中；多管路气排出气口与采样泵连接；多管路气排分流口与气体分流单元的所述第二电子流量控制器通过气管连接；第二电子流量控制器的进气口通过所述分流气体管路连接到分流入口上；所述人机交互触摸屏、第一电子流量控制器、检测器、第二电子流量控制器分别与控制器连接；
7.包括以下步骤：
8.s1：选择测量点位；
9.s2：选择过滤器滤芯；
10.s3：启动电子设备；
11.s4：调整流量归零；
12.通过人机交互触摸屏，设置第一电子流量控制器和第二电子流量控制器的流量为零；
13.s5：启动采样泵，设置流量初始值；
14.设置各个采样测量单元的第一电子流量控制器的流量初始值为预期值；设置第二电子流量控制器的流量值，使得各流量满足关系:
[0015][0016]
式中：fd为分流通道的流量，单位l/min；f
p
为采样泵的额定流量，单位为l/min；f
di
为各个采样测量通道流量，单位l/min；
[0017]
s6：调节流量；
[0018]
控制器根据各采样测量通道采集的温度、湿度和气压值，计算出各采样测量通道的标准干气体流量，将计算结果传输至人机交互触摸屏显示，
[0019]
标准干气体流量的计算公式如下：
[0020][0021]
式中：qn为标准状态下干气体流量，单位l/min；q为第一电子流量控制器实测气体流量，单位l/min；t为实测气体温度，单位℃；ba为当地大气压值，单位kpa；p为实测气体压力，单位kpa；x
sw
为实测气体含湿量；
[0022]
重新调节采样测量通道第一电子流量控制器以及分流通道第二电子流量控制器的流量，使得标准干气体流量满足检测指标要求；
[0023]
s7：气体检测；
[0024]
检测器对采样气体检测，得到待测气体的气体浓度值；
[0025]
s8：折合标准状态下干气体的气体浓度值；
[0026]
折合计算公式如下：
[0027][0028]
式中：cn为标准状态下干气体浓度，单位mg/m3；c为实测气体浓度，mg/m3；
[0029]
s9：采样测量结束。
[0030]
所述步骤s2选择过滤器滤芯，是指根据待检测气体选择过滤器滤芯类型，并根据测量要求选择过滤器滤芯的孔径。
[0031]
所述多管路气排的连接气管的气口上安装有气管接头。
[0032]
所述多管路气排的闲置样气口使用堵头进行密封。
[0033]
所述采样泵的控制开关与控制器连接。
[0034]
本发明的有益效果为：
[0035]
本发明提供了一种可以独立调节流量的多通道气体连续采样测量方法，实现一套
采样测量系统可以同时且连续地进行多个通道的气体采样和测量，节省多路同时采样检测时使用的采样泵，降低了成本，缩小了设备所占的空间；同时，根据温度、气压、湿度参数调节流量控制，提高测量精度，并将测量结果折合为标态干气体的气体浓度值，统一测量结果。
附图说明
[0036]
图1是本发明气体采样测量系统结构示意图。
[0037]
图2是本发明气体采样测量方法流程图。
具体实施方式
[0038]
下面结合附图对本发明做进一步详细说明
[0039]
图1是本发明实施例所述的一种带有流量控制的多通道气体采样和测量系统，该系统包括采样泵9，控制器10、多路采样测量单元、气体分流单元、多管路气排8；每路采样测量单元包括每路采样测量单元包括采样头13、过滤器1、第一电子流量控制器2、检测器3、温度传感器4、压力传感器5和湿度传感器6；气体分流单元包括第二电子流量控制器(12)和气体管路。
[0040]
过滤器1通过气管连接到采样头13，气管一般使用聚四氟乙烯气管。过滤器1、第一电子流量控制器2、检测器3使用气管顺序连接。过滤器1的作用是过滤掉样气中的粉尘、液滴以保护检测器3不被污染，保证检测器3的使用寿命和检测效果。第一电子流量控制器2通过通讯口设置，与控制器10连接，将气体流量稳定的控制在设定流量值的一个小范围之内，并可以读取到实时的实际流量值。多管路气排为长方体盒体，顶部具有多个样气口，长度方向的两侧面对称各有一个开口，一侧为出气口，另一侧为分流口，内部形成一气体通道，所有气口均连接至这个气体通道内，各个开口间全部互通，在需要连接气管的开口上安装有气管接头。
[0041]
多管路气排8的样气口与检测器3通过气管连接，该连接气管中设置有温度传感器4、压力传感器5、湿度传感器6。多管路气排8出气口与采样泵9连接。多管路气排8分流口与气体分流单元的所述第二电子流量控制器12通过气管连接；第二电子流量控制器12的进气口接到分流入口上。分流单元用于调节采样气体流量和采样泵9额定流量的关系，确保采样泵9工作在额定功率。
[0042]
图内的实线连接表示的是气管连接，图内的虚线连接表示的是电缆连接。
[0043]
多管路气排8的闲置样气口使用堵头7进行密封，为保证气密性，使用聚四氟胶带或者螺纹胶等密封材料进行密封。
[0044]
第一电子流量控制器2、检测器3、温度传感器4、压力传感器5、湿度传感器6、第二电子流量控制器12分别与控制器10连接，采样泵9的控制开关与控制器10连接。
[0045]
进一步，该多通道气体采样系统还包括人机交互触摸屏11，触摸屏与控制器10连接，可实现系统控制指令输入以及工作状态显示。
[0046]
图2是本发明实施例所述的一种可独立调节流量的多通道气体采样测量方法的流程示意图。具体步骤如下：
[0047]
s1：选择测量点位；
[0048]
针对固定排放源的监测，将测量点位放置于排放烟囱内，针对无组织排放的监测，在监测区域的下风口安放测量点位。
[0049]
s2：选择过滤器滤芯；
[0050]
根据检测气体选择合适的过滤器滤芯类型，并根据测量要求选择过滤器滤芯的孔径。例如，针对气态污染物的测量需要使用hepa高效过滤器或烧结金属过滤器，针对某些特定气体(如使用电化学原理对氧气进行测量)，为去除挥发性有机物对于测量的影响和对传感器的损伤，可以使用4a分子筛对水分、挥发性有机物、酸性气体等进行过滤，实施检测器保护和过滤干扰。
[0051]
s3：启动电子设备；
[0052]
包括启动人机交互触摸屏11、控制器10、温度传感器4、压力传感器5、湿度传感器6、检测器3、第一电子流量控制器2和第二电子流量控制器12。
[0053]
s4：调整流量归零；
[0054]
通过人机交互触摸屏11，设置第一电子流量控制器2的流量为零，第二电子流量控制器12的流量为零。
[0055]
s5：启动采样泵9，设置流量初始值；
[0056]
首先，启动采样泵9，设置各个采样测量单元的第一电子流量控制器2的流量为预期值；调节第二电子流量控制器2的流量，使得各流量满足关系:
[0057][0058]
式中：fd为分流通道的流量，单位l/min；f
p
为采样泵的额定流量，单位为l/min；f
di
为各个采样测量通道所需流量，单位l/min；
[0059]
s6：调节流量；
[0060]
控制器10根据各个通道采集的温度、湿度和气压值，计算出各个通道的标准干气体流量，并使用温度、湿度和气压对测量值进行补偿，然后将计算结果传输至人机交互触摸屏11显示，
[0061]
标准干气体流量的计算公式如下：
[0062][0063]
式中：qn为标准状态下干气体流量，单位l/min；q为实测气体流量，该值为电子流量控制器2的实测值，单位l/min；t为实测气体温度，单位℃；ba为当地大气压值，单位kpa；p为实测气体压力，单位kpa；x
sw
为实测气体含湿量，表示气体中水蒸汽与总体积的的体积比。
[0064]
重新调节采样测量通道的第一电子流量控制器2以及分流通道的第二电子流量控制器的流量，使得标准干气体流量满足检测指标要求；
[0065]
s7：气体检测；
[0066]
检测器对采样气体检测，得到待测气体的气体浓度；
[0067]
s8：折合标准状态下干气体的气体浓度值；
[0068]
检测得到的是实际状态的气体浓度，由于各个采样点的实际环境，即温度、气压、湿度等参数各不相同，因此在得到的实际测量气体浓度值相等的情况下，由于环境参数不同，其实际折合的标准状态干气体浓度可能并不相等。为了统一衡量测量结果即气体浓度
是否符合排放要求，需要将测量结果折合标准状态下干气体的气体浓度值，计算公式如下：
[0069][0070]
式中：cn为标准状态下干气体浓度，单位mg/m3；c为实测气体浓度，mg/m3；
[0071]
s9：采样测量结束。
[0072]
以上仅为发明的优选实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的思想原则内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在发明的保护范围之内。