[发明专利]一种自动调节排放颗粒物稀释采样装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种自动调节排放颗粒物稀释采样装置，采用自动调节PID控制方式可以精确控制稀释比和稀释气体温度，满足欧盟、美国等提出的对微粒测试稀释条件严格要求的法规，属于环境监测领域。

背景技术

各种燃烧源（如机动车、飞机、煤厂等）排放颗粒物是大气环境颗粒物的重要来源。采集排放颗粒物，对其物理化学性质和微粒数目浓度进行分析测试，对提出大气颗粒物污染控制措施和制定合理规范的颗粒物测试标准具有重要意义。为获得精确的测试精度，必须对采样气进行精确的稀释。原因是：稀释降低颗粒物浓度，通过凝结、碰撞、附着、聚合等机理改变采样气中颗粒物粒径分布的机率也随之下降。充分稀释后，颗粒物浓度和颗粒粒径分布相对固定，可以提高测试精度；另外，稀释可以防止凝结水生成，从而防止测量设备损坏；对于某些高浓度采样气也可以防止测试仪器超量程事故。

所以，设计一套集成了排放颗粒物稀释和采样功能的系统十分必要。

目前我国学者开发的颗粒物稀释和过滤采样系统普遍只是单纯地进行稀释、采样等工作，并未把自动控制系统加入，因而系统只能在人工操作的情况下工作，且在采集过程中稀释参数波动无法控制，稳定性差，得出的数据的精确性也较低。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，针对当前排放颗粒物采样系统的不足，提出一种自动调节排放颗粒物稀释采样装置，通过加入PID控制逻辑，使系统变成了闭环控制系统，输入参数（温度、流量等）的变化通过一系列传感器传递给信号处理单元，通过PID控制逻辑产生相应的控制信号，并发送到相应输入参数的控制元件（加热器、流量控制器内电磁阀等），从而保证稀释采样参数的稳定和测试数据的准确。该装置精确、自动化程度高、操作简便。

一种自动调节排放颗粒物稀释采样装置包括由稀释器（Ⅰ）、限压阀（Ⅸ）、流量控制器（Ⅹ）和电加热器（Ⅺ）组成的稀释单元，由光纤滤纸支架（Ⅱ）、流量计（Ⅲ）和抽气泵（Ⅴ）组成与稀释系统相连的滤纸采样单元，由信号处理箱、温度和压力传感器组成的数据采集和处理单元，以及由NI USB-6008数采卡、PC、流量控制器（Ⅹ）等组成的电控单元。其特征在于：稀释空气管路有一个限压阀、一个流量控制器和一个电加热器；稀释后的采样气流过Whatman47mm GF/A光纤滤纸支架、质量流量计和抽气泵，其中光纤滤纸由一个不锈钢过滤架支撑，过滤架处有一个温度传感器，压力传感器检测滤纸两端压力差；在数据采集处理单元中，数据处理箱与各个传感器、电磁阀和NI数据卡、PID控制环节相连；在控制系统中，数据处理器通过数据采集卡连接至PC，同时，数据处理箱通过PID控制逻辑向稀释空气管路中的流量控制器和电加热器发送控制信号，构成闭环控制回路。

本发明的优点在于：

（1）装置中加入了PID控制逻辑，使系统构成了闭环控制，可以根据环境的变化自动调节输入参数（流量、温度等），从而使整个系统自动化程度大大提高，降低了对使用者的依赖性；

（2）本发明集成了稀释、过滤、采集、信号处理、自动控制等功能，成为一个整体运行的系统，且PID控制的自调节功能可以适应不同测试环境（自动适应采样气、稀释空气、环境散热率等的波动），因而具有较好的可移植性和兼容性，适合对各种颗粒物排放源的测量工作。

附图说明

图1为本发明提供的固定燃烧源排放的颗粒物稀释采集系统示意图。

图中：

Ⅰ—稀释器；Ⅱ—过滤器及其支架；Ⅲ—质量流量计(MFM)；Ⅳ—高效颗粒物过滤净化器；Ⅴ—抽气泵；Ⅵ—信号处理与控制单元；Ⅶ—PID控制逻辑；Ⅷ—空气过滤器；Ⅸ—限压阀；Ⅹ—质量流量控制器(MFC)；Ⅺ—电加热器。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明是一种自动调节排放颗粒物稀释采样装置，如图1所示，包括稀释单元、滤纸采样单元、信号处理与控制单元；