專利名稱：一種連續(xù)采樣氣體分析系統(tǒng)及其探頭伸縮取樣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種氣體分析系統(tǒng)，具體是一種工業(yè)爐窯高溫端連續(xù)取樣氣體分析 系統(tǒng)及該系統(tǒng)所采用的探頭伸縮取樣裝置。
技術(shù)背景
目前我國的鋼鐵、水泥、電力等國民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)均在通過采用先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行大規(guī)模的 技術(shù)改造，達(dá)到優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高質(zhì)量，降低成本，增加效益，節(jié)約能源，減少污染， 保障安全的目標(biāo)。由于進(jìn)口設(shè)備性能不能適應(yīng)我國鋼鐵、水泥、電力等行業(yè)的爐窯在高 溫，高粉塵，強(qiáng)腐蝕的惡劣工況條件下長期和連續(xù)運(yùn)行的要求，而且國內(nèi)又無成熟的產(chǎn) 品可供使用， 一般高溫取樣分析均采用單探頭間斷工作，為防止探頭燒壞和堵塞，通常 工作10-15分鐘就要取出探頭待冷卻后再插入，因不能連續(xù)的取樣分析，就很難了解燃 燒全過程的真實(shí)情況。因此工作效率低，分析精度差。
本申請人曾采用自身的專利技術(shù)"大容塵流動介質(zhì)過濾器"、"自清式高溫取樣探 頭"、"S03過濾器"及"熱管高溫取樣"創(chuàng)新技術(shù)，成功突破了分析系統(tǒng)在高溫，高粉 塵，強(qiáng)腐蝕的惡劣工況下，長期連續(xù)，可靠運(yùn)行的進(jìn)行取樣分析。由于仍采用單探頭取 樣結(jié)構(gòu)，雖然使探頭取樣時間延長到20分鐘，但還沒有完全達(dá)到連續(xù)取樣的效果。本 實(shí)用新型打破了傳統(tǒng)的觀念，大膽提出了采用雙探頭進(jìn)行交替連續(xù)取樣，顯著提高了工 作效率和氣體分析精度，大大延長了探頭的使用壽命，將工業(yè)爐窯高溫端氣體分析系統(tǒng) 推上了一個新臺階。 實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種可以交替連續(xù)取樣的氣體分析系統(tǒng)以 及該系統(tǒng)所采用的探頭伸縮取樣裝置。
本實(shí)用新型所述的連續(xù)采樣氣體分析系統(tǒng)，包括雙探頭交替自動伸縮取樣裝置和分 析柜兩部分，所述雙探頭交替自動伸縮取樣裝置由兩個相同的探頭伸縮取樣裝置組成， 該探頭伸縮取樣裝置包括高溫取樣探頭，過濾加熱器，自動伸縮組合機(jī)構(gòu)，水控箱，電 控箱，前機(jī)架、后機(jī)架、導(dǎo)軌、電機(jī)和減速器，所述導(dǎo)軌支撐在前機(jī)架及后機(jī)架上， 電機(jī)和與其相連的減速器安裝在導(dǎo)軌一端，減速器帶動自動伸縮組合機(jī)構(gòu)可以沿導(dǎo)軌往 復(fù)滑動，高溫取樣探頭安裝在自動伸縮組合機(jī)構(gòu)并可以隨其一起滑動，高溫取樣探頭前端伸出導(dǎo)軌另一端外，過濾加熱器與高溫取樣探頭連為一體，水控箱，電控箱則安裝在 導(dǎo)軌兩側(cè)，兩個探頭伸縮取樣裝置中探頭的交替伸縮動作及長度均由電控箱內(nèi)的PLC 程序控制，兩個高溫取樣探頭中的樣氣經(jīng)過過濾加熱器后經(jīng)樣氣輸出管道分別輸送至分 析柜。
上述自動伸縮組合機(jī)構(gòu)包括安裝在高溫取樣探頭兩端下面的4個滾輪，高溫取樣探 頭的端頭用鏈條固定，并與減速器通過鏈傳動作往返運(yùn)動。
分析柜中設(shè)有電磁閥、油霧過濾器、抽氣閥、除濕器、分析儀和電控系統(tǒng)，兩個電 磁閥的輸入端分別連接兩個探頭伸縮取樣裝置的樣氣輸出管道，兩個電磁閥的輸出端合 并一路后再依次連接油霧過濾器、抽氣閥、除濕器和分析儀，電控系統(tǒng)分別與上述各部 件連接用于控制各部件。
本實(shí)用新型中的高溫取樣探頭，流動介質(zhì)過濾器、薄壁過濾器、探頭加熱器等均安 裝在由電機(jī)、減速機(jī)、鏈傳動裝置組成的滑動導(dǎo)軌上，可自由地伸縮移動，兩探頭交替 伸縮的時間、間隔、長度等均通過PLC程序自動控制， 一般設(shè)置探頭的取樣時間為10 分鐘，兩探頭的交替進(jìn)行使取樣和分析達(dá)到了完全連續(xù)而不間斷。在工作過程中，探頭 部分由電控箱中PLC控制其交替插入、抽出的時間和長度，運(yùn)行過程中出現(xiàn)的異常會 發(fā)出報警信號傳至控制室，對應(yīng)的指示燈亮，兩只微電腦溫控器可實(shí)現(xiàn)探頭恒溫，以免 探頭被燒壞。另外雙探頭切換取樣實(shí)現(xiàn)連續(xù)分析，反吹狀態(tài)的探頭自動抽出以解決反吹 氣干擾一取樣氣體濃度的弊端。
分析柜主要有分析儀器，控制部分和由過濾器各種閥件、流量計(jì)等組成的樣氣預(yù)處 理模塊構(gòu)成，具有"自動"和"手動"兩大控制狀態(tài)，系統(tǒng)處于手動狀態(tài)時可以進(jìn)行反 吹、分析、校對儀器和系統(tǒng)試漏等各項(xiàng)工作，此狀態(tài)用于開機(jī)和定期檢修。
工業(yè)運(yùn)行時，系統(tǒng)處于自動狀態(tài)，這時系統(tǒng)發(fā)出自動觸點(diǎn)閉合信息。在此狀態(tài)下進(jìn) 行采樣、分析，當(dāng)分析結(jié)束后，系統(tǒng)自動進(jìn)行排水和反吹清灰，反吹結(jié)束再進(jìn)行下一周 期分析。整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，便于安裝，調(diào)試，維修，它可顯著改變以往單探頭不能連 續(xù)采樣的弊端。通過連續(xù)取樣，更能了解燃燒過程的真實(shí)情況，正確分析出CO、 02、 NOx等成份，提高氣體分析的精度和效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。整個動作采用電控系統(tǒng)自動 控制和操作，省時省力，節(jié)能降耗，符合環(huán)保要求。特別適用于鋼鐵、水泥、電站等行 業(yè)的高溫端分析系統(tǒng)。

圖1連續(xù)采樣氣體分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖；其中a是探頭伸縮取樣裝置結(jié)構(gòu)圖，b是a 圖的左視圖，c是分析柜結(jié)構(gòu)圖。
圖2分析系統(tǒng)流程圖。
具體實(shí)施方式
如圖la、圖lb和圖lc所示，本實(shí)用新型所述的連續(xù)采樣氣體分析系統(tǒng)，包括雙探 頭交替自動伸縮取樣裝置和分析柜兩部分，所述雙探頭交替自動伸縮取樣裝置由兩個相 同的探頭伸縮取樣裝置組成，該探頭伸縮取樣裝置包括高溫取樣探頭1 ，過濾加熱器2， 自動伸縮組合機(jī)構(gòu)3，水控箱4，電控箱5，前機(jī)架6、后機(jī)架7、導(dǎo)軌8、電機(jī)9和減 速器IO，所述導(dǎo)軌8支撐在前機(jī)架6及后機(jī)架7上，電機(jī)9和與其相連的減速器10 安裝在導(dǎo)軌8—端，減速器10帶動自動伸縮組合機(jī)構(gòu)3可以沿導(dǎo)軌8往復(fù)滑動，自動 伸縮組合機(jī)構(gòu)3包括安裝在高溫取樣探頭1兩端下面的4個滾輪，高溫取樣探頭1的端 頭用鏈條固定，并與減速器通過鏈傳動作往返運(yùn)動。高溫取樣探頭l安裝在自動伸縮組 合機(jī)構(gòu)3并可以隨其一起滑動，高溫取樣探頭1前端伸出導(dǎo)軌8另一端外，過濾加熱器 2與高溫取樣探頭1連為一體，水控箱4，電控箱5則安裝在導(dǎo)軌兩側(cè)，兩個探頭伸縮 取樣裝置中探頭的交替伸縮動作及長度均由電控箱5內(nèi)的PLC程序控制，兩個高溫取 樣探頭1中的樣氣經(jīng)過過濾加熱器2后經(jīng)樣氣輸出管道分別輸送至分析柜。2、根據(jù)權(quán) 利要求1所述的連續(xù)采樣氣體分析系統(tǒng)，其特征是分析柜中設(shè)有電磁閥21、油霧過濾 器22、抽氣閥23、除濕器24、分析儀25和電控系統(tǒng)26,兩個電磁閥21的輸入端分別 連接兩個探頭伸縮取樣裝置的樣氣輸出管道，兩個電磁閥21的輸出端合并一路后再依 次連接油霧過濾器22、抽氣閥23、除濕器24和分析儀25，電控系統(tǒng)26分別與上述各 部件連接用于控制各部件。
本實(shí)用新型安裝有兩個取樣探頭，各自在自動伸縮組合機(jī)構(gòu)的驅(qū)動下完成取樣過 程其結(jié)構(gòu)形式及原理是取樣探頭l，過濾器、加熱器2用法蘭螺栓連接于一體，兩 端下面裝有4個滾輪，端頭用鏈條固定，在步進(jìn)電機(jī)，減速器傳動鏈輪帶動鏈條作往返 運(yùn)動。電控箱中有PLC程序控制其運(yùn)動速度、間隙時間和伸縮長度。兩探頭交替進(jìn)行， 實(shí)現(xiàn)連續(xù)取樣的過程。
探頭工作原理如圖l所示本探頭采用恒溫水冷原理，冷卻水經(jīng)水汽控制箱內(nèi)控
制閥調(diào)節(jié)到所需流量。從進(jìn)水口引入到探頭內(nèi)，水在探頭取樣管外循環(huán)后從出水口排出，
探頭內(nèi)裝有兩只溫度傳感元件，檢測探頭內(nèi)溫度。溫度為6(TC時，補(bǔ)水閥打開，探頭內(nèi)由于水量增加，從取樣管上帶走熱量也增加探頭取樣管加速降溫，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定溫度
5(TC補(bǔ)水閥關(guān)閉，保證探頭可長期在1300'C條件下連續(xù)工作不致燒壞變形。如水流量不 夠，探頭內(nèi)溫度超過80'C時，探頭將被自動從爐窯內(nèi)取出，同時報警指示燈亮，主控室 的報警信號派員排除故障，故障排除后按手動開關(guān)將探頭送入爐窯內(nèi)，為防止樣氣在低 溫處板結(jié)，因此該探頭在過濾器部分加熱恒溫，溫度約130'C。另外探頭定時反吹，反 吹壓力由過濾減壓閥調(diào)節(jié)，通常為0.6MPa 。
電器控制原理是分析柜中預(yù)處理，探頭處水流量控制，探頭的自動伸縮過程及反 吹氣控制中所有閥和泵均由PLC自動控制，同時所有的外部控制信號和報警信號都輸入 給PLC或由PLC發(fā)出，所有電動閥和泵的驅(qū)動元件為固態(tài)繼電器，無觸點(diǎn)零相位觸發(fā)， 可靠性高，無電壓尖鋒干擾。
氣體流程是如圖2所示，樣氣進(jìn)入取樣管1經(jīng)伴熱器、流動介質(zhì)過濾器、薄壁過 濾器2過濾后進(jìn)入分析柜，然后經(jīng)電磁閥切換，樣氣經(jīng)油污過濾器4后進(jìn)抽氣泵5再進(jìn) 入制冷除濕器除濕，除濕器中的冷凝水經(jīng)氣液分離器分離后經(jīng)電磁閥進(jìn)入自動排水。處 理后的樣氣進(jìn)入分析儀器進(jìn)行分析。分析流量一般通過流量計(jì)和調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)為 0.8-lL/min,旁路進(jìn)行排空。
權(quán)利要求1、一種連續(xù)采樣氣體分析系統(tǒng)，其特征是包括雙探頭交替自動伸縮取樣裝置和分析柜兩部分，所述雙探頭交替自動伸縮取樣裝置由兩個相同的探頭伸縮取樣裝置組成，該探頭伸縮取樣裝置包括高溫取樣探頭(1)，過濾加熱器(2)，自動伸縮組合機(jī)構(gòu)(3)，水控箱(4)，電控箱(5)，前機(jī)架(6)、后機(jī)架(7)、導(dǎo)軌(8)、電機(jī)(9)和減速器(10)，所述導(dǎo)軌(8)支撐在前機(jī)架(6)及后機(jī)架(7)上，電機(jī)(9)和與其相連的減速器(10)安裝在導(dǎo)軌(8)一端，減速器(10)帶動自動伸縮組合機(jī)構(gòu)(3)可以沿導(dǎo)軌(8)往復(fù)滑動，高溫取樣探頭(1)安裝在自動伸縮組合機(jī)構(gòu)(3)并可以隨其一起滑動，高溫取樣探頭(1)前端伸出導(dǎo)軌(8)另一端外，過濾加熱器(2)與高溫取樣探頭(1)連為一體，水控箱(4)，電控箱(5)則安裝在導(dǎo)軌兩側(cè)，兩個探頭伸縮取樣裝置中探頭的交替伸縮動作及長度均由電控箱(5)內(nèi)的PLC程序控制，兩個高溫取樣探頭(1)中的樣氣經(jīng)過過濾加熱器(2)后經(jīng)樣氣輸出管道分別輸送至分析柜。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)采樣氣體分析系統(tǒng)，其特征是分析柜中設(shè)有電磁 閥(21)、油霧過濾器(22)、抽氣閥(23)、除濕器(24)、分析儀(25)和電控系統(tǒng)(26)， 兩個電磁閥(21)的輸入端分別連接兩個探頭伸縮取樣裝置的樣氣輸出管道，兩個電磁 閥(21)的輸出端合并一路后再依次連接油霧過濾器(22)、抽氣閥(23)、除濕器(24) 和分析儀(25)，電控系統(tǒng)(26)分別與上述各部件連接用于控制各部件。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的連續(xù)采樣氣體分析系統(tǒng)，其特征是自動伸縮組合 機(jī)構(gòu)(3)包括安裝在高溫取樣探頭(1)兩端下面的4個滾輪，高溫取樣探頭(1)的 端頭用鏈條固定，并與減速器通過鏈傳動作往返運(yùn)動。
4、 一種探頭伸縮取樣裝置，其特征是它包括高溫取樣探頭(1)，過濾加熱器(2)， 自動伸縮組合機(jī)構(gòu)(3),水控箱(4)，電控箱(5)，前機(jī)架(6)、后機(jī)架(7)、導(dǎo)軌(8)、 電機(jī)(9)和減速器(10)，所述導(dǎo)軌(8)支撐在前機(jī)架(6)及后機(jī)架(7)上，電機(jī)(9)和與其相連的減速器(10)安裝在導(dǎo)軌(8) —端，減速器(10)帶動自動伸縮組 合機(jī)構(gòu)(3)可以沿導(dǎo)軌(8)往復(fù)滑動，高溫取樣探頭(1)安裝在自動伸縮組合機(jī)構(gòu)(3)并可以隨其一起滑動，高溫取樣探頭(1)前端伸出導(dǎo)軌(8)另一端外，過濾加 熱器(2)與高溫取樣探頭(1)連為一體，水控箱(4)，電控箱(5)則安裝在導(dǎo)軌兩 側(cè)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的探頭伸縮取樣裝置，其特征是自動伸縮組合機(jī)構(gòu)(3) 包括安裝在高溫取樣探頭(1)兩端下面的4個滾輪，高溫取樣探頭(1)的端頭用鏈條 固定，并與減速器通過鏈傳動作往返運(yùn)動。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種能連續(xù)取樣進(jìn)行分析的氣體分析系統(tǒng)及其探頭伸縮取樣裝置。系統(tǒng)包括雙探頭交替自動伸縮取樣裝置和分析柜兩部分，自動伸縮取樣裝置由兩個相同的探頭伸縮取樣裝置組成，探頭伸縮取樣裝置中探頭的交替伸縮動作及長度均由電控箱內(nèi)的PLC程序控制，兩個高溫取樣探頭中的樣氣經(jīng)過過濾加熱器后經(jīng)樣氣輸出管道分別輸送至分析柜。分析柜主要由分析儀器、PLC控制系統(tǒng)和各種閥件，流量計(jì)等樣氣預(yù)處理模塊組成，整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，便于安裝，調(diào)試，維修，它可顯著改變以往單探頭不能連續(xù)采樣的弊端。通過連續(xù)取樣，更能了解燃燒過程的真實(shí)情況，正確分析出CO、O₂、NO_X等成份，提高氣體分析的精度和效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。
文檔編號G01N1/22GK201222065SQ20082003843
公開日2009年4月15日 申請日期2008年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月16日
發(fā)明者索紀(jì)文 申請人:索紀(jì)文