一种挥发性有机物在线分析仪及其样气预处理系统的制作方法

1.本实用新型涉及挥发性有机物在线分析技术领域，尤其涉及一种挥发性有机物在线分析仪及其样气预处理系统。


背景技术：

2.挥发性有机物又称vocs，挥发性有机物的来源有多种途径，当挥发性有机物的浓度达到一定标准时对人体造成伤害，因此，挥发性有机物的排放浓度成为国内外所研究焦点。
3.目前，在该领域研发人员对现有此类挥发性有机物在线分析公知技术所存在的技术缺陷进行研究，在挥发性有机物在线分析采样时，由于所采样的目标气体存在颗粒物污染杂质、目标样气受温度影响产生冷凝水或结晶、采样目标样气压力不稳定，对挥发性有机物在线分析系统的测量数据造成偏差及影响测量准确度。挥发性有机物在线分析仪直接采样目标样气受压力不稳定而影响测量准确度。在国内外该领域中对于这个问题一直无法解决，因此亟需一种能够使目标样气加热恒温、除尘除水、压力稳定对测量结果更加准确的挥发性有机物在线分析仪。


技术实现要素：

4.为解决现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种挥发性有机物在线分析仪及其样气预处理系统，本实用新型能够使挥发性有机物在线分析仪在测量时目标样气压力以及温度稳定、无尘且不含液态水，保证测量结果更加准确。
5.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.一种挥发性有机物在线分析仪的样气预处理系统，包括恒温加热箱、电动球阀、过滤器、采样泵、第一三通阀、样气预热定量环、目标样气入口管路、目标样气出口管路和目标样气压力调节单元，
7.电动球阀、过滤器、采样泵和样气预热定量环通过管路依次串联并设置于恒温加热箱内，目标样气压力调节单元通过第一三通阀与采样泵和样气预热定量环之间管路连接；第一三通阀至样气预热定量环之间的管路上设有能够与挥发性有机物在线分析仪标定单元连接的第二三通阀；
8.目标样气入口管路的一端延伸至恒温加热箱内并与电动球阀的入口连接；
9.目标样气出口管路的一端延伸至恒温加热箱内并与样气预热定量环的出口连接，目标样气出口管路上设有通断阀门。
10.优选的，恒温加热箱包括保温壳体和加热单元，加热单元包括加热控制单元、温度监测单元和加热板，温度监测单元、加热板、电动球阀、过滤器、采样泵和样气预热定量环均设置于所述保温壳体内。
11.优选的，样气预热定量环包括导热管，所述导热管的形状为螺旋形。
12.优选的，所述螺旋形的螺距为2-3mm、圈数为5.5-6.5圈、内径为63-65mm；所述导热
管的直径为3mm、壁厚为1.2-1.5mm。
13.优选的，目标样气压力调节单元包括旁通排气管路和气储罐，旁通排气管路从恒温加热箱的外部延伸至恒温加热箱的内部并与第一三通阀连接，旁通排气管路上设有第一二通电磁阀，气储罐通过第三三通阀与旁通排气管路连接，第三三通阀位于第一二通电磁阀与第一三通阀之间，气储罐上连接有压力表，旁通排气管路上在第三三通阀与第一二通电磁阀之间设有针形调节阀。
14.优选的，气储罐与压力表之间通过压力缓冲环连接。
15.优选的，所述压力缓冲环采用形状呈螺旋形的管道，所述螺旋形的螺距为2-3mm、圈数为5.0-6.0圈、内径为63-65mm；所述压力缓冲环采用的管道的直径为3mm、壁厚为1.2-1.5mm。
16.优选的，本实用新型挥发性有机物在线分析仪的样气预处理系统还包括5u机箱，所述恒温加热箱和目标样气压力调节单元均设置于所述5u机箱内。
17.本实用新型还提供了一种挥发性有机物在线分析仪，包括标定单元以及本实用新型如上所述的样气预处理系统，所述目标样气出口管路与挥发性有机物在线分析仪的样气进口连接，目标样气入口管路与挥发性有机物在线分析仪伴热管上的目标样气口连接，标定单元与第二三通阀连接。
18.优选的，标定单元包括设备标定入口管路、系统标定入口管路、系统标定出口管路和三通电磁阀，三通电磁阀采用1进2出形式的三通电磁阀，系统标定入口管路的一端与三通电磁阀(17)的进口连接，系统标定出口管路的一端与三通电磁阀的一个出口连接，三通电磁阀的另一个出口与第二三通阀通过管路连接，系统标定入口管路上设有第二二通电磁阀，设备标定入口管路的一端和系统标定入口管路之间通过第四三通阀连接，第四三通阀设置于第二二通电磁阀与三通电磁阀之间，设备标定入口管路上设有第三二通电磁阀，系统标定出口管路的另一端与挥发性有机物在线分析仪伴热管上的目标样气口连接。
19.本实用新型具有如下有益效果：
20.本实用新型挥发性有机物在线分析仪的样气预处理系统利用恒温加热箱能够对设置于其中的样气预热定量环进行加热至预设温度并保温，样气预热定量环设置于恒温加热箱内部，使得目标样进入样气预热定量环中存储保持，使得目标样气中的水保持为气态。这样当目标样气进入挥发性有机物分析仪后，能够避免因目标样气含有水分导致测量精度不准确，同时通过目标样气出口管路上的通断阀门的开关控制挥发性有机物在线分析仪的有效进气量，保持样气预热定量环中一直存储加热目标样气。压力调节单元能够保持目标样气的压力稳定性，因此可使进入样气预热定量环内的目标样气压力稳定。通过设置过滤器能够将目标样气中的灰尘过滤掉，防止灰尘对测量结果准确性的影响。通过设置采样泵能够使目标样气进行运动，保证整个采样过程的中目标样气的输送动力。
21.进一步的，恒温加热箱包括保温壳体和加热单元，利用保温壳体能够进行保温，保证目标样气温度的稳定性，利用加热单元能够将目标样气加热至预设温度，使得目标样气的温度可控。加热单元包括加热控制单元、温度监测单元和加热板，利用加热板能够对管路中的目标样气进行辐射加热，加热结构简单、成本低；温度监测单元能够实施检测样气预热定量环内目标样气的温度，加热控制单元可根据温度监测单元检测的温度控制加热板进行加热，使得目标样气的温度控制在预设范围内。
22.进一步的，样气预热定量环采用螺旋形的导热管，一方面能增加加热面积，提高对目标样气的加热速度，另一方面还能够储存一定体积的目标样气，使得目标样气进入挥发性有机物在线分析仪时，温度较为稳定，波动较小，保持其中的水分为水蒸气而非液态水。
23.进一步的，目标样气压力调节单元中，通过气储罐来保持目标样气的压力稳定性，因此可使进入样气预热定量环内的目标样气压力稳定。通过针形调节阀调节样气目标压力，多余样气压力通过第一二通电磁阀排出。
24.进一步的，气储罐与压力表之间通过压力缓冲环连接，通过压力缓冲环可进一步保持目标样气的压力稳定性，同时还可使压力表避免受到压力的冲击导致易损。
25.本实用新型挥发性有机物在线分析仪通过设置本实用新型上述的样气预处理系统，能够使挥发性有机物在线分析仪在测量时目标样气压力以及温度稳定、无尘且不含液态水，保证测量结果更加准确。
附图说明
26.图1是本实用新型挥发性有机物在线分析仪的样气预处理系统的结构示意图。
27.图中，1-5u机箱，2-恒温加热箱，3-加热板，4-电动球阀，5-过滤器，6-采样泵，7-1-第一三通阀，7-2-第二三通阀，7-3-第三三通阀，7-4-第四三通阀，8-第一二通电磁阀，9-针形调节阀，10-气储罐，11-压力缓冲环，12-压力表，13-样气预热定量环，14-第四二通电磁阀，15-第三二通电磁阀，16-第二二通电磁阀，17-三通电磁阀，18-目标样气入口管路，19-旁通排气管路，20-目标样气出口管路，21-设备标定入口管路，22-系统标定入口管路，23-系统标定出口管路。
具体实施方式
28.下面结合附图和实施例来对本实用新型做进一步的说明。
29.本实用新型挥发性有机物在线分析仪的主要改进在于在现有的挥发性有机物在线分析仪的基础上增设本实用新型的样气预处理系统，参照图1，本实用新型挥发性有机物在线分析仪包括标定单元以及样气预处理系统，样气预处理系统包括5u机箱1、恒温加热箱2、电动球阀4、过滤器5、采样泵6、第一三通阀7-1、样气预热定量环13、目标样气入口管路18、目标样气出口管路20和目标样气压力调节单元，恒温加热箱2和目标样气压力调节单元均设置于5u机箱1内。电动球阀4、过滤器5、采样泵6和样气预热定量环13通过管路依次串联并设置于恒温加热箱2内，目标样气压力调节单元通过第一三通阀7-1与采样泵6和样气预热定量环13之间管路连接；第一三通阀7-1至样气预热定量环13之间的管路上设有能够与挥发性有机物在线分析仪标定单元连接的第二三通阀7-2；目标样气入口管路18的一端延伸至恒温加热箱2内并与电动球阀4的入口连接；目标样气出口管路20的一端延伸至恒温加热箱2内并与样气预热定量环13的出口连接，目标样气出口管路20上设有通断阀门。该通断阀门采用第四二通电磁阀14。目标样气出口管路20与挥发性有机物在线分析仪的样气进口连接，目标样气入口管路18与挥发性有机物在线分析仪伴热管上的目标样气口连接，标定单元与第二三通阀7-2连接。标定单元包括设备标定入口管路21、系统标定入口管路22、系统标定出口管路23和三通电磁阀17，三通电磁阀17采用1进2出形式的三通电磁阀，系统标定入口管路22的一端与三通电磁阀17的进口(称为1接口)连接，系统标定出口管路23的一
端与三通电磁阀17的一个出口(称为2接口)连接，三通电磁阀17的另一个出口(称为3接口)与第二三通阀7-2通过管路连接，系统标定入口管路22上设有第二二通电磁阀16，设备标定入口管路21的一端和系统标定入口管路22之间通过第四三通阀7-4连接，第四三通阀7-4设置于第二二通电磁阀16与三通电磁阀17之间，设备标定入口管路21上设有第三二通电磁阀15，系统标定出口管路23的另一端与挥发性有机物在线分析仪伴热管上的目标样气口连接。具体的，恒温加热箱2包括保温壳体和加热单元，加热单元包括加热控制单元、温度监测单元和加热板3，温度监测单元、加热板3、电动球阀4、过滤器5、采样泵6和样气预热定量环13均设置于保温壳体内。样气预热定量环13包括导热管，导热管的形状为螺旋形。样气预热定量环13的螺距为3mm、圈数为5.5圈、内径为63mm；所述导热管的直径为3mm、壁厚为1.5mm。目标样气压力调节单元包括旁通排气管路19和气储罐10，旁通排气管路19从恒温加热箱2的外部延伸至恒温加热箱2的内部并与第一三通阀7-1连接，旁通排气管路19上设有第一二通电磁阀8，气储罐10通过第三三通阀7-3与旁通排气管路19连接，第三三通阀7-3位于第一二通电磁阀8与第一三通阀7-1之间，气储罐10上连接有压力表12，气储罐10与压力表12之间通过压力缓冲环11连接。压力缓冲环11采用形状呈螺旋形的管道，所述螺旋形的螺距为3mm、圈数为5.0圈、内径为63mm；所述压力缓冲环11采用的管道的直径为3mm、壁厚为1.5mm。旁通排气管路19上在第三三通阀7-3与第一二通电磁阀8之间设有针形调节阀9。通过调节针形调节阀9使样气压力通过压力表12稳定于使用压力范围，目标样气压力通过气储罐10、压力缓冲环11保持缓冲稳定。目标样气出口管路20与挥发性有机物在线分析仪的样气进口连接，目标样气入口管路18与挥发性有机物在线分析仪伴热管上的目标样气口连接，标定单元与第二三通阀7-2连接。在5u机箱1上设置管路接口，以便于目标样气入口管路18、目标样气出口管路20、设备标定入口管路21、系统标定入口管路和系统标定出口管路23与其他部件的连接，使整个样气预处理系统集成化、模块化。
30.参照图1，本实用新型挥发性有机物在线分析仪中，标校气体分别从第三二通电磁阀15、第二二通电磁阀16、第四三通阀7-4、三通电磁阀17、第二三通阀7-2、样气预热定量环13和目标样气出口管路20进入挥发性有机物系统中对设备进行标校。
31.参照图1，将设备标定入口管路21和系统标定入口管路22分别与各自对应的标定气瓶连接，第三二通电磁阀15打开，三通电磁阀17的电磁阀线圈断电时，三通电磁阀17的1接口和3接口接通，对挥发性有机物在线分析仪进行标定，标定与采样为一体式设计，标定管路缩短，有效的节省标定时间和标定气体的使用。
32.参照图1，将设备标定入口管路21和系统标定入口管路22分别与各自对应的标定气瓶连接，第二二通电磁阀16打开，三通电磁阀17的电磁阀线圈通电时，三通电磁阀17的1接口和2接口接通，对挥发性有机物在线分析仪系统进行全程标定，与采样为一体式设计，标定管路缩短，有效的节省标定时间和标定气体的使用。
33.本实用新型中目标样气通过过滤器5进行颗粒物的过滤，目标样气通过第一三通阀7-1后一部分分入样气预热定量环13内保温加热，当挥发性有机物在线分析仪采样时，第四二通电磁阀14打开，样气预热定量环13内加热保持的样气通过目标样气通道的出口管路20进入挥发性有机物在线分析仪。同时解决现在行业内此类装置因水分干扰测量精度的不足之处。
34.本实用新型中一部分目标样气通过第一三通阀7-1进入样气压力调节单元，通过
调节针形调节阀9使样气压力通过压力表12稳定于使用压力范围，目标样气压力通过气储罐10、压力缓冲环11保持缓冲稳定。同时解决现在行业内此类装置因目标样气压力不稳定干扰测量精度的不足之处。
35.本实用新型中通过控制上述若干二通电磁阀和三通电磁阀的开关来进行挥发性有机物分析仪和挥发性有机物分析仪系统的标定。与采样为一体式设计，标定管路缩短，有效的节省标定时间和标定气体的使用。同时解决现在行业内此类装置因管路太长导致标定时间长，标定气体浪费的不足之处。
36.上述方案中，加热板3可采用铸铝加热板，电动球阀4可采用高温电动球阀，以便于在恒温加热箱2能正常工作，过滤器5可采用精密过滤器，采样泵6可采用高温采样泵，以便于在恒温加热箱2能正常工作。
37.本实用新型挥发性有机物在线分析仪的工作原理及过程如下：
38.在开始时，将设备标定入口管路21和系统标定入口管路22分别与各自对应的标定气瓶连接，采样泵6从目标样气入口管路18的进口端采样目标样气，目标样气通过目标样气入口管路18、过滤器5、第一三通阀7-1、样气预热定量环13、目标样气出口管路20的出口流出，进入挥发性有机物在线分析仪；目标样气通过过滤器5进行颗粒物的过滤，目标样气通过第一三通阀7-1后一部分分入样气预热定量环13内保温加热，一部分进入压力调节单元进行压力稳定调节；当挥发性有机物在线分析仪采样时，第四二通电磁阀14打开，样气预热定量环13内加热保持的样气通过目标样气通道的出口进入挥发性有机物在线分析仪。
39.目标样气通过第一三通阀7-1一部分进入压力调节单元，目标样气进入气储罐10、压力缓冲环11、压力表12，针形调节阀9调节目标样气压力，使压力表12显示压力稳定于一个定值，多余目标样气通过第一二通电磁阀8排除。
40.挥发性有机物在线分析仪的标定，第三二通电磁阀15打开，三通电磁阀17的电磁阀线圈断电时，1接口和3接口接通对挥发性有机物在线分析仪进行标定。
41.挥发性有机物在线分析仪的系统标定，第二二通电磁阀16打开，三通电磁阀17的电磁阀线圈通电时，1接口和2接口接通对挥发性有机物在线分析仪系统进行全程标定。
42.本实用新型的上述方案中，样气预处理系统恒温加热箱内有加热板，通过温度控制可调节加热温度范围，恒温加热箱内部安装有样气预热定量环，样气预热定量环呈螺旋状，处于恒温加热箱内部加热环境中，目标样进入样气预热定量环中存储保持，通过样气预热定量环螺旋状进行加热处理。可使目标样气经过干燥后进入挥发性有机物分析仪，避免因目标样气含有水分导致测量精度不准确，同时通过第四二通电磁阀开关控制有效进气量，保持样气预热定量环中一直存储加热目标样气。