专利名称：烟尘采样器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种环保设备，特别涉及一种固定污染源的烟尘采样器。
背景技术：
目前国内外烟尘等速采样器采用采样泵抽取烟道颗粒物计重法测量烟尘浓度。采样前根据采样点的实际情况在采样器主机上设置好各种采样参数，采样时将烟尘采样管由 采样孔插入烟道中，按颗粒物等速采样的原理，按照事先设置好的采样参数控制采样泵抽 取一定量的含尘气体。烟尘采样器的采样需要半小时左右，一次完整的采样操作至少需两名工作人员才 能完成，其中一人进行扶持采样管、更换采样滤膜等工作，另一人控制烟尘采样器主机，包 括采样前各种数据的输入确认，采样中对当前采样状况的监视与控制，采样后的数据处理 等工作。通常，工作平台上的工作环境极其恶劣，空间位置狭窄、环境温度高等，导致烟尘采 样成为一种很艰苦的工作，甚至在采样过程中由于工作人员的拥挤、移动导致烟尘采样器 掉电、采样管倾斜采样嘴偏离气流方向等意外情况。
发明内容本实用新型的目的为了克服现有技术中的不足，提供一种操作简单、有效的人性 化软件操作界面的烟尘采样器，简化了现场采样的操作步骤。本实用新型采用专为工业现 场自动化控制数据传输而建立的无线模块ZigBee这种短距离、低功耗、高可靠的无线通信 技术，用轻巧方便的掌上计算机远程控制烟尘采样器主机的操作，将烟尘采样的控制操作 由工作平台上移开到远离主机的开阔地带。一种烟尘采样器，包括烟尘采样管、含湿量采样管、主机、干燥缓冲瓶、无线模块、 掌上计算机，其特征在于烟尘采样管的抽气连接气嘴或含湿量采样管的抽气连接气嘴与 干燥缓冲瓶一个连接口相连，干燥缓冲瓶另一个连接口与主机的孔口流量计相连，烟尘采 样管的皮托管正端连接气嘴与主机的烟气全压传感器相连，烟尘采样管的皮托管负端连接 气嘴与主机的差压传感器相连，含湿量采样管的干球温度传感器和湿球温度传感器分别与 主机的信号处理和控制电路相连，掌上计算机通过无线模块与主机互连。所述的烟尘采样管包括采样嘴、皮托管、热电偶、采样滤筒、抽气连接气嘴、皮托管 正端连接气嘴、皮托管负端连接气嘴、热电偶连接插座、采样杆，其特征在于采样嘴经采样 滤筒、采样杆连接到采样管尾部的抽气连接气嘴上，抽气连接气嘴用软管连接到干燥缓冲 瓶的进气口，干燥缓冲瓶的出气口连接到主机面板上的烟尘气嘴上，皮托管经采样杆连接 到采样管尾部的皮托管正端连接气嘴、皮托管负端连接气嘴，再用软管分别连接到主机面 板上的皮托管正端、皮托管负端上，热电偶信号线连接到采样管尾部的热电偶连接插座上， 再用信号连接线连接到主机面板上的烟温/含湿插座上。所述的含湿量采样管由干球温度传感器、湿球温度传感器、抽气连接气嘴、干湿球 温度连接插座组成，干球温度传感器和湿球温度传感器都连接到干湿球温度连接插座上，再用连接线连接到主机面板上的烟温/含湿航空插座上，抽气连接气嘴与干燥缓冲瓶的进气口相连，干燥缓冲瓶的出气口与主机面板上的烟尘气嘴相连。所述的主机由孔口流量计15、抽气泵16、差压传感器17、计前温度传感器18、计前 压力传感器19、采样流量传感器20、烟气全压传感器21、信号处理和控制电路22组成，孔 口流量计15的上端连接到主机面板上的烟尘进气口，下端连接到抽气泵16 ；孔口流量计15 侧面的上取压口连接到计前压力传感器19的正端，上、下取压口分别连接到流量传感器20 的正、负端；孔口流量计15侧面的温度探头连接到计前温度传感器18上；主机面板上的皮 托管正端用软管连接到烟气全压传感器21上，主机面板上的皮托管正端、负端用软管分别 连接到差压传感器17上。烟气含湿量的测量采样干湿球法，烟气依次经过干球传感器10和湿球传感器11， 再经过连接气嘴12和干燥缓冲瓶14进入到孔口流量计15，孔口流量计的差压信号到差压 传感器20，测量的流量信号经过计前温度传感器18和计前压力传感器19换算，经过信号处 理和控制电路22处理，控制抽气泵16的抽气流量；烟气依次经过干球传感器10和湿球传 感器11时测得的温度信号进入信号处理和控制电路22处理计算得到烟气含湿量。皮托管2采集到的烟气压力信号，经过烟尘采样管尾部的皮托管正端连接气嘴6 和皮托管负端连接气嘴7，用硅胶管连接到主机上相应的连接气嘴上，进入到差压传感器 17测量烟气流速；从皮托管正端连接气嘴6出来的信号进入到烟气全压传感器21测量烟 气全压；烟温热电偶3的信号经过热电偶连接插座8连接到主机的信号处理和控制电路22 内进行信号处理。采样气流经过采样嘴1到采样滤筒4，用采样软管连接抽气连接气嘴5经过干燥 缓冲瓶14进入到孔口流量计15，孔口流量计的差压信号到差压传感器20，测量的流量信号 经过计前温度传感器18和计前压力传感器19换算，经过主机的信号处理和控制电路22处 理，控制抽气泵16的抽气流量，保证采样嘴1入口处的烟气流速等于烟气流速。采用了人机界面布置方式，包括当前操作状态栏31、采样辅助图形显示区域32、 动态数据显示区域33、其他数据显示区域34、操作进度标签栏35、用户操作区域36、北京时 间37。当前操作状态栏31反白显示在首行，与操作进度标签栏35同步，正在进行的操作步 骤反白显示，已完成的操作步骤用“ V ”标记。北京时间37在采样前、采样中、采样后显示 当前北京时间，在文件查询时显示采样保存时的北京时间。操作进度标签栏35和用户操作区域36，通过按下键盘上相应文字提示键和箭头 指示按键选择，数据输入通过键盘上的数字、小数点直接输入；掌上计算机含有与烟尘采样器主机类似的软件操作界面，通过无线数传模块实现 与主机之间的无线通信；还在于掌上计算机与烟尘采样器主机之间的通信是双向的；其特 征还包括主机操作界面上能完成的所有测量控制和数据处理过程可全部用掌上计算机无 线远程控制。本实用新型主机上的键盘采用人性化的汉字直选键盘，只需一次按键就可以进入 需要进行的操作项目界面，操作简单，还可以通过快捷方式直接进入采样模式，大大提高工 作人员的工作效率。本实用新型烟尘采样的无线通信采用高可靠性的无线数传模块，可以使工作人员 远离采样平台，降低了采样平台的拥挤程度，也降低了由于拥挤可能造成的意外采样事故。
图1为本实用新型的结构示意图。图2为本实用新型的烟尘采样器的包括无线通信的软件结构图。图3为本实用新型的烟尘采样器的软件操作界面模式图。图4为本实用新型的烟尘采样器的主机键盘布置图。
具体实施方式
结合附图对本实用新型作进一步的描述。如图1所示，本实用新型包括烟尘采样管、含湿量采样管、主机、干燥缓冲瓶14、无线模块、掌上计算机，烟尘采样管的抽气连接气嘴5或含湿量采样管的抽气连接气嘴12与 干燥缓冲瓶14 一个连接口相连，干燥缓冲瓶14另一个连接口与主机的孔口流量计15相 连，烟尘采样管的皮托管正端连接气嘴6与主机的烟气全压传感器21相连，烟尘采样管的 皮托管负端连接气嘴7与主机的差压传感器17相连，含湿量采样管的干球温度传感器10 和湿球温度传感器11分别与主机的信号处理和控制电路22相连，掌上计算机通过无线模 块与主机互连。所述的烟尘采样管包括采样嘴1、皮托管2、热电偶3、采样滤筒4、抽气连接气嘴5、 皮托管正端连接气嘴6、皮托管负端连接气嘴7、热电偶连接插座8、采样杆9组成，采样嘴经 采样滤筒4、采样杆9连接到采样管尾部的抽气连接气嘴12上，抽气连接气嘴12用软管连 接到干燥缓冲瓶14的进气口，干燥缓冲瓶14的出气口连接到主机面板上的烟尘气嘴上，皮 托管2经采样杆连接到采样管尾部的皮托管正端连接气嘴6、皮托管负端连接气嘴7，再用 软管分别连接到主机面板上的皮托管正端、皮托管负端上，热电偶3信号线连接到采样管 尾部的热电偶连接插座8上，再用信号连接线连接到主机面板上的烟温/含湿插座上。所述的含湿量采样管由干球温度传感器10、湿球温度传感器11、抽气连接气嘴 12、干湿球温度连接插座13组成，干球温度传感器10和湿球温度传感器11分别连接到干 湿球温度连接插座13上，再用连接线连接到主机面板上的烟温/含湿航空插座上。所述的主机由孔口流量计15、抽气泵16、差压传感器17、计前温度传感器18、计前 压力传感器19、采样流量传感器20、烟气全压传感器21、信号处理和控制电路22组成。孔 口流量计15的上端连接到主机面板上的烟尘进气口，下端连接到抽气泵16 ；孔口流量计15 侧面的上取压口连接到计前压力传感器19的正端，上、下取压口分别连接到流量传感器20 的正、负端；孔口流量计15侧面的温度探头连接到计前温度传感器18上；主机面板上的皮 托管正端用软管连接到烟气全压传感器21上，主机面板上的皮托管正端、负端用软管分别 连接到差压传感器17上。烟气含湿量的测量采样干湿球法，烟气依次经过干球传感器10和湿球传感器11， 再经过连接气嘴12和干燥缓冲瓶14进入到孔口流量计15，孔口流量计的差压信号到差压 传感器20，测量的流量信号经过计前温度传感器18和计前压力传感器19换算，经过控制电 路22处理，控制抽气泵16的抽气流量；烟气依次经过干球传感器10和湿球传感器11时测 得的温度信号进入信号处理和控制电路22处理计算得到烟气含湿量。皮托管2采集到的烟气压力信号，经过烟尘采样管尾部的皮托管正端连接气嘴6和皮托管负端连接气嘴7，用硅胶管连接到主机上相应的连接气嘴上，进入到差压传感器 17测量烟气流速；从皮托管正端连接气嘴6出来的信号进入到烟气全压传感器21测量烟 气全压；烟温热电偶3的信号经过热电偶连接插座8连接到主机的信号处理和控制电路22 内进行信号处理。采样气流经过采样嘴1到采样滤筒4，用采样软管连接抽气连接气嘴5经过干燥缓冲瓶14进入到孔口流量计15，孔口流量计的差压信号到差压传感器20，测量的流量信号 经过计前温度传感器18和计前压力传感器19换算，经过主机的信号处理和控制电路22处 理，控制抽气泵16的抽气流量，保证采样嘴1入口处的烟气流速等于烟气流速。采用了人机界面布置方式，包括当前操作状态栏31、采样辅助图形显示区域32、 动态数据显示区域33、其他数据显示区域34、操作进度标签栏35、用户操作区域36、北京时 间37。当前操作状态栏31反白显示在首行，与操作进度标签栏35同步，正在进行的操作步 骤反白显示，已完成的操作步骤用“ V ”标记。北京时间37在采样前、采样中、采样后显示 当前北京时间，在文件查询时显示采样保存时的北京时间。操作进度标签栏35和用户操作区域36，通过按下键盘上相应文字提示键和箭头 指示按键选择，数据输入通过键盘上的数字、小数点直接输入。掌上计算机含有与烟尘采样器主机类似的软件操作界面，通过无线数传模块实现 与主机之间的无线通信；还在于掌上计算机与烟尘采样器主机之间的通信是双向的；其特 征还包括主机操作界面上能完成的所有测量控制和数据处理过程可全部用掌上计算机无 线远程控制。测量烟气含湿量时，将含湿量采样管通过烟道上的采样孔放到烟道中，启动抽气 泵按预设的流量抽取烟气经过干球传感器10、湿球传感器11，测量的干球温度信号t。和湿 球信号tb送到信号处理和控制电路22中，根据差压传感器17、全压传感器21测量计算得 的烟气静压Ps、计前压力传感器19测得的湿球表面压力Pb、热电偶3测得的烟温ts，经过处 理计算得出烟气的含湿量Xsw。进行烟尘采样前，先根据烟尘采样器显示屏上软件提示，输入烟道的相关尺寸，进 行采样布点操作，预测流速选嘴时，将烟尘采样管的皮托管2放入烟道中相应的采样点上， 信号处理和控制电路22根据差压传感器17测得的各点烟气动压Pd，计算得到平均动压^ 和平均烟气流速^；，再进一步计算选择烟尘采样的采样嘴直径d。安装好采样嘴1到烟尘采 样管上，安装好称重好的烟尘采样滤膜4，将采样管放入到烟道中，差压传感器17实时测得 的各点烟气动压Pd，烟气静压Ps和烟气温度ts换算得到的测量状态下湿烟气密度P s，由Pd 和P s计算得到烟气流速Vs ；根据采样流量传感器20测得的采样流量和烟气静压Ps、计前 温度传感器18测得的Pp含湿量Xsw、采样嘴直径d计算得到采样的吸引速度；由信号处理 和控制电路22调节控制采样泵16的转速大小，使烟尘采样的吸引速度vs’近似等于烟气 流速vs，实现皮托管平行跟踪等速采样的目的。如图2所示，烟尘采样器采用了无线模块ZigBee这种低功耗、高效率的近距离无 线通信技术。作为应用于工业现场自动化传感控制方面的传输方式，无线模块Zigbee提供 了三级安全模式，包括无安全设定、使用接入控制清单(ACL)防止非法获取数据以及采用 高级加密标准(AES 128)的对称密码，以灵活确定其安全属性；同时，作为应用于工业现场 自动化传感控制方面的传输方式，ZigBee具有简单、实用方便、高可靠性等特点，有效地避免了采样现场出现传输干扰等问题；掌上计算机与采样器主机在采样的全过程实现双向通 信，操作主机的工作人员可以完全远离采样平台实现远程控制，也可以选择在采样平台上 直接通过主机上键盘控制采样。 烟尘采样的软件操作如图3所示，当前操作状态栏31反白显示在首行，与操作进 度标签栏35同步；采样辅助图形显示区域32显示当前进行项目的状态、烟道形状、布点、采 样点的动态显示，与操作进度标签栏35和动态数据显示区域33同步；操作进度标签栏35 可以通过键盘上相应按键直接选择相应测量操作步骤，正在进行的操作标签反白显示，已 完成的操作标签上用“ V ”标记；用户操作区域36显示了当前操作状态下的具体操作内容 列表，列表序号通过键盘上对应数字键选择相应内容；北京时间37在采样前、采样中、采样 后显示当前北京时间，在文件查询时显示采样保存时的北京时间。如图4所示，烟尘采样器采样汉字和数字混合显示键盘，分为功能键区域38、数字 键区域39，功能键区域38左侧显示的是布点、含湿、选嘴、采样、烟气5个功能键，涵盖了烟 尘烟气测量采样工作的五大结构性工作步骤，功能键操作与主机界面上的操作进度标签栏 35指示一一对应，已完成的工作用“ V ”标记，按功能键区域38上侧的数据、快捷、采零3个 功能键，直接进入数据处理、快捷方式进入采样状态、传感器采零等操作；数字键区域39用 于用户操作区域36中的数字输入及做相应选择。全部按键是一键直选方式完成相应操作。
权利要求一种烟尘采样器，包括烟尘采样管、含湿量采样管、主机、干燥缓冲瓶、无线模块、掌上计算机，其特征在于烟尘采样管的抽气连接气嘴或含湿量采样管的抽气连接气嘴与干燥缓冲瓶的一个连接口相连，干燥缓冲瓶另一个连接口与主机的孔口流量计相连，烟尘采样管的皮托管正端连接气嘴与主机的烟气全压传感器相连，烟尘采样管的皮托管正端连接气嘴与皮托管负端连接气嘴与主机的差压传感器相连，含湿量采样管的干球温度传感器和湿球温度传感器分别与主机的信号处理和控制电路相连，掌上计算机通过无线模块与主机互连。
2.根据权利要求1所述的烟尘采样器，其特征在于所述的烟尘采样管包括采样嘴、 皮托管、热电偶、采样滤筒、抽气连接气嘴、皮托管正端连接气嘴、皮托管负端连接气嘴、热 电偶连接插座、采样杆，采样嘴经采样滤筒、采样杆连接到采样管尾部的抽气连接气嘴上， 抽气连接气嘴用软管连接到干燥缓冲瓶的进气口，干燥缓冲瓶的出气口连接到主机面板上 的烟尘气嘴上，皮托管经采样杆连接到采样管尾部的皮托管正端连接气嘴、皮托管负端连 接气嘴，再用软管分别连接到主机面板上的皮托管正端、皮托管负端上，热电偶信号线连接 到采样管尾部的热电偶连接插座上，再用信号连接线连接到主机面板上的烟温/含湿插座 上。
3.根据权利要求1所述的烟尘采样器，其特征在于所述的含湿量采样管由干球温度 传感器、湿球温度传感器、抽气连接气嘴、干湿球温度连接插座组成，干球温度传感器和湿 球温度传感器分别连接到干湿球温度连接插座上，再用连接线连接到主机面板上的烟温/ 含湿航空插座上，干燥缓冲瓶的出气口与主机面板上的烟尘气嘴相连。
4.根据权利要求1所述的烟尘采样器，其特征在于所述的主机由孔口流量计、抽气 泵、差压传感器、计前温度传感器、计前压力传感器、采样流量传感器、烟气全压传感器、信 号处理和控制电路组成，孔口流量计的上端连接到主机面板上的烟尘进气口，下端连接到 抽气泵；孔口流量计侧面的上取压口连接到计前压力传感器的正端，上、下取压口分别连接 到流量传感器的正、负端；孔口流量计侧面的温度探头连接到计前温度传感器上；主机面 板上的皮托管正端用软管连接到烟气全压传感器上，主机面板上的皮托管正端、负端用软 管分别连接到差压传感器上。
专利摘要本实用新型涉及一种烟尘采样器，包括烟尘采样管、含湿量采样管、主机、干燥缓冲瓶、无线模块、掌上计算机，烟尘采样管的抽气连接气嘴或含湿量采样管的抽气连接气嘴与干燥缓冲瓶一个连接口相连，干燥缓冲瓶另一个连接口与主机的孔口流量计相连，烟尘采样管的皮托管正端连接气嘴与主机的烟气全压传感器相连，烟尘采样管的皮托管负端连接气嘴与主机的差压传感器相连，含湿量采样管的干球温度传感器和湿球温度传感器分别与主机的信号处理和控制电路相连，掌上计算机通过无线模块与主机互连。本实用新型操作简单、有效的人性化软件操作界面，简化了现场采样的操作步骤。
文档编号G01N1/14GK201561880SQ20092022771
公开日2010年8月25日 申请日期2009年8月28日 优先权日2009年8月28日
发明者何刚, 向红梅, 马建辉, 黄黎明 申请人:武汉境辉环保科技有限公司