一种火炬燃烧污染物排放检测系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及有机气体检测技术领域，具体的说是一种火炬燃烧污染物排放检 测系统。
【背景技术】
[0002] 石化企业为确保生产安全、防止意外事故发生，通常设置火炬将生产过程中产生 的一些无法回收且具有一定毒性、危险性或腐蚀性的可燃性气体转变为危害较小的气体， 直接排入大气，根据燃烧器是否远离地面，可将火炬类型分为高架火炬和地面火炬。由于高 架火炬存在造价低且处理量大的优势，因此在实际应用中占据主体地位。火炬燃烧器在高 空燃烧，所以火炬头燃烧受多种因素影响，火炬燃烧后未燃尽有机挥发物（VOCs)的测量更 是一件非常困难的事情，可选择的测量技术很少，国内外对火炬排放的测量一直没有很好 的办法，国外火炬排放有一种简单的测量方法，林格曼黑度，把烟气测量分为六个等级进行 目测，这种测量是非常粗糙的，国内尚无针对石化项目火炬污染源的专门性技术导则和规 范，究其缘由是没有合适的测量工具，无法制定规则，因此需要一种专门的仪器进行精确测 量，能够保证快速、低成本、精确的获得火炬燃烧后排放的状况。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型的目的是提供一种火炬燃烧污染物排放检测系统。
[0004] 为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
[0005] -种火炬燃烧污染物排放检测系统，该系统包括飞行器和检测装置，检测装置安 装在飞行器上，飞行器上设有用于控制检测装置开关的云台及飞控装置，所述飞行器由地 面控制站遥控操作，地面控制站包括用于控制飞行轨迹的飞行器遥控操作平台和用于控制 检测装置的云台遥控操作平台，飞控装置的飞行控制模块与地面控制站的GCS对接，飞行 控制模块设定GPS经炜度定点自动降落，飞行器的飞行轨迹控制在距离火炬炬头IOOm的球 形面上；
[0006] 所述飞行器遥控操作平台设置有六段控制开关，分别为手动增稳、功能档、GPS模 式、自动悬停、自动导航和返航降落；
[0007] 所述检测装置包括热辐射计、VOCs检测仪和H2S检测仪；
[0008] 所述检测装置包括热辐射计和气体采样工具；
[0009] 所述的飞行器为旋翼无人机；
[0010] 飞行器和火炬钢架之间通过钢丝牵引线连接。
[0011] 本实用新型的有益效果：
[0012] 本实用新型提供的火炬燃烧污染物排放检测系统，采用飞行器携带检测装置检测 采集火炬排放数据，可以精确的控制检测位置，到达一般测量装置难以到达的空中；可以精 确检测火炬排放的污染物，对VOCs检测仪检测结果进行计算，可得出VOCs排放的精确值， 为火炬排放大气污染制定相应标准提供了可靠的检测设备与依据；飞行器和火炬钢架之间 通过钢丝牵引线连接，可以使飞行器在出现故障时不会坠落起火。
【附图说明】
[0013] 图1本实用新型结构俯视图；
[0014] 图2本实用新型结构侧视图；
[0015] 图3飞行器飞行轨迹示例图；
[0016] 附图标记：1、旋翼，2、机架，3、降落支架，4、电子空气栗，5、云台，6、检测装置，7、飞 控装置，8、钢丝牵引线。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合【具体实施方式】对本实用新型做进一步的阐述。
[0018] 如图所示：一种火炬燃烧污染物排放检测系统，该系统包括飞行器和检测装置6， 检测装置6安装在飞行器上，飞行器上设有用于控制检测装置6开关的云台5及飞控装置 7,所述飞行器由地面控制站遥控操作，地面控制站包括用于控制飞行轨迹的飞行器遥控操 作平台和用于控制检测装置的云台遥控操作平台，飞控装置7的飞行控制模块与地面控制 站的GCS对接，飞行控制模块设定GPS经炜度定点自动降落，飞行器的飞行轨迹控制在距离 火炬炬头IOOm的球形面上；所述的飞行器为旋翼无人机；
[0019] -种利用如上所述系统检测火炬燃烧污染物排放的方法，该方法采用旋翼无人机 携带检测装置，在距离火炬炬头IOOm处的球面上对火炬燃烧污染物排放进行检测，通过公 式得出单位时间燃烧污染物的排放总量：
[0021] 其中A为球表面；E为球面面元dA处的燃烧污染物的值；r为球半径；ε为极角； η为方位角；然后对检测结果进行修正：
[0022]
[0023] 其中Φ"3?为燃烧污染物的总量；Φ为燃烧污染物的检测值；k为修正系数。
[0024] 旋翼无人机携带检测装置对火炬进行检测，检测装置包括热辐射计、VOCs检测仪 和H2S检测仪，通过飞行控制模块编制飞行控制程序，设定gps经炜度定点自动降落，飞行 轨迹控制在距火炬头IOOm的球形面内；旋翼无人机在飞行过程中受两套独立的传感器监 测，当旋翼无人机偏离设定飞行轨道时，地面控制站通过人工操作控制台修正无人机轨道， 地面控制站双遥控操作平台，即飞行器遥控操作平台和云台遥控操作平台，当旋翼无人机 到达指定位置时，地面控制站发出指令打开云台数据采集开关，VOCs检测装置开始工作，将 收集到的信号存储在VOCs检测仪的存储器上，旋翼无人机降落之后将收集到的VOCs信息 进行处理；
[0025] 或旋翼无人机携带气体采样工具，飞到距离火炬头IOOm的位置进行采样，返回地 面后对所采的样进行VOCs浓度检测；
[0026] 数据处理方案：把所到的VOCs的数据，通过公式得出单位时间燃烧污染物的排放 总量：
[0028] 其中A为球表面；E为球面面元dA处的燃烧污染物的值；r为球半径；ε为极角； η为方位角；
[0029] 实际计算时采用求和代替积分，这种情况下，可以采用下面的公式算出：
[0031] 然后对检测结果进行修正：
[0033] 其中Φ"3?为燃烧污染物的总量；Φ为燃烧污染物的检测值；k为修正系数。
[0034] 具体在对火炬进行测量时，先对旋翼无人机进行摇晃调整，确保旋翼1、机架2、电 子空气栗4安装平衡，将悬停飞行时的震动系数、摇晃系数降到10以下，多轴飞行器的对称 性对飞行稳定性具有极其重要的影响，先将飞行控制模块程序设定好，飞行模块采用X4V2 飞行模块，飞行控制模块需要连接地面控制站的GCS，飞行控制模块COM 口通过USB转串口 连接线连接到PC，打开PC地面站就可以对旋翼无人机进行控制，旋翼无人机遥控操作平台 设置有六段控制开关，分别是手动增稳、功能档、GPS模式、自动悬停、自动导航和返航降落， 然后控制旋翼无人机飞到火炬火焰一定距离内，对火炬火焰进行绕飞，VOCs检测仪装在云 台上，云台可以对VOCs检测仪进行开关控制，云台同时还装有数据存储装置；火炬钢架和 旋翼无人机之间通过钢丝牵引线8连接，可以使无人机在出现故障时不会坠落起火。
[0035] 飞行轨迹控制在如图3所示的轨迹范围内，在无人机飞行轨迹的采样中极角為篆 和方位角的步长控制的越小，VOCs的值测量越精确，为了取得精确的测量结果，在VOCs 浓度值变化较大的区域取小步长，在变化较小的区域，取较大的步长。
[0036] 飞行轨迹及步长控制设定好之后，开始进行采样，同一个位置要进行三次采样的 算数平均值作为这个位置的VOCs的浓度。
[0037] 误差分析及数据处理，先对数据进行分析，去除测量误差较大的点，按上文所述的 方法进行计算得出VOCs的排放值，测量值受温度，风速，湿度，测量仪器本身的误差等的影 响，用修正系数k对计算值进行修正，最后得出火炬的VOCs排放值。
【主权项】
1. 一种火炬燃烧污染物排放检测系统，该系统包括飞行器和检测装置，其特征在于： 检测装置安装在飞行器上，飞行器上设有用于控制检测装置开关的云台及飞控装置，所述 飞行器由地面控制站遥控操作，地面控制站包括用于控制飞行轨迹的飞行器遥控操作平台 和用于控制检测装置的云台遥控操作平台，飞控装置的飞行控制模块与地面控制站的GCS 对接，飞行控制模块设定GPS经炜度定点自动降落，飞行器的飞行轨迹控制在距离火炬炬 头IOOm的球形面上。2. 如权利要求1所述的火炬燃烧污染物排放检测系统，其特征在于：所述飞行器遥控 操作平台设置有六段控制开关，分别为手动增稳、功能档、GPS模式、自动悬停、自动导航和 返航降落。3. 如权利要求1所述的火炬燃烧污染物排放检测系统，其特征在于：所述检测装置包 括热辐射计、VOCs检测仪和H2S检测仪。4. 如权利要求1所述的火炬燃烧污染物排放检测系统，其特征在于：所述检测装置包 括热辐射计和气体采样工具。5. 如权利要求1所述的火炬燃烧污染物排放检测系统，其特征在于：所述的飞行器为 旋翼无人机。6. 如权利要求1所述的火炬燃烧污染物排放检测系统，其特征在于：飞行器和火炬钢 架之间通过钢丝牵引线连接。
【专利摘要】本实用新型涉及一种火炬燃烧污染物排放检测系统，该系统包括飞行器和检测装置，检测装置安装在飞行器上，飞行器上设有用于控制检测装置开关的云台及飞控装置，所述飞行器由地面控制站遥控操作，地面控制站包括用于控制飞行轨迹的飞行器遥控操作平台和用于控制检测装置的云台遥控操作平台，飞控装置的飞行控制模块与地面控制站的GCS对接，飞行控制模块设定GPS经纬度定点自动降落，飞行器的飞行轨迹控制在距离火炬炬头100m的球形面上；采用飞行器携带检测装置检测采集火炬排放数据，可以精确的控制检测位置，到达一般测量装置难以到达的空中。
【IPC分类】B64C39/02, G01N33/00
【公开号】CN204832151
【申请号】CN201520637254
【发明人】王瑞星, 邵松, 万大阳, 王弯弯
【申请人】洛阳瑞昌石油化工设备有限公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年8月24日