一种烟尘在线采样及称重装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于环境监测技术领域，具体涉及一种烟尘在线采样及称重装置及方法；主要部件包括：上缸，可自动分离与闭合的下缸、下缸导套，下缸导柱，采样缸闭合到位开关，滤膜支架，滤膜，密封圈、加热管、丝杠步进电机、光电位置传感器、称重转移支架，传感器托盘，标定支架等组成；本发明专利技术装置可以自动控制合缸力的大小，确保不发生气密性不良的问题；可以对采样气体及干燥用气体连续加热，最大限度的减小水蒸气对测量精度的影响；可以在测量过程中动态的进行零点和量程的标定，避免称重传感器受温度，粉尘等因素的影响，确保0.1mg级的称量精度。

【技术实现步骤摘要】
一种烟尘在线采样及称重装置及方法
本专利技术属于环境监测
，具体涉及一种烟尘在线采样及称重装置及方法。
技术介绍
烟尘监测的方法总的来说分重量法和非重量（等效）法。非重量（等效）法。又有射线法，光学法，静电法等多种方法。非重量（等效）法大都具有结构简单，满足连续监测的要求等特点，但所有非重量（等效）法都具有溯源性不好的特点，难以满足监督/监管监测的要求。滤膜称重法为国家标准分析方法，适合作为满足监督/监管监测。但目前滤膜称重法都是采用人工捕集的采样方式，操作复杂，不易实现自动连续监测。随着超低排放的实施，烟尘浓度的准确在线监督/监管监测的需求日益迫切，由于涉及监督/监管监测，必须具有溯源性好，满足量值传递的要求，基于这些要求，首选的方法应当是基于重量法。关于超低排放的烟尘浓度监测，目前已有许多方法，例如：中国专利技术专利《测量超低浓度烟尘的粒径分布和质量浓度的装置及方法》和《一种超低浓度湿烟气烟尘在线测量装置及其在线测量方法》公开了一种超低排放下烟尘浓度测量的装置及方法，其采用的方法为光学法。中国专利技术专利《一种取样与称重一体式β射线烟尘质量称重仪》公开了一种超低排放下烟尘浓度测量的装置及方法，其采用的方法为射线法。中国专利技术专利《重量法大气颗粒物浓度在线监测的采样、称量装置与方法》公开了一种重量法大气颗粒物浓度在线监测的采样、称量装置，但根据其权利要求及特征描述，其驱动方式（三个直线步进电机），校准方式（带有自动内校正功能的电子天平）。上述现有技术中，虽然实现了烟尘浓度的测量，但存在采样缸气密性不良的问题，同时受水蒸气的影响导致测量结果不准确；还存在驱动部件多，结构复杂的问题。
技术实现思路
本专利技术为解决基于重量法进行烟尘浓度在线自动测量时现有的称重装置称重结果不够精确且驱动部件多，结构复杂的问题，提供一种烟尘在线采样及称重装置。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案为：一种烟尘在线采样及称重装置，包括由上而下水平设置的三层钢板，分别为顶层钢板4、中层钢板、底层钢板，三层钢板之间通过若干根穿过三者边部的竖直设置的连接柱实现连接固定；所述顶层钢板的底部通过导柱螺栓和螺母连接有开口向下的上缸，且上缸与顶层钢板之间有一定的纵向活动空间，上缸与顶层钢板之间的导柱螺栓上套有合缸力控制弹簧，顶层钢板上还连接有合缸到位开关，所述上缸的底部边缘还连接有上缸密封胶圈；所述底层钢板上固定有丝杠步进电机，所述丝杠步进电机的丝杠的顶端连接有开口向上的且与上缸开口相对的下缸，所述上缸和下缸的外侧面均开设有进气孔且上下缸均内置加热管，所述下缸的顶部边缘还连接有下缸密封胶圈，下缸上放置有圆盘状的滤膜支架，滤膜支架上放置有滤膜；与上缸和下缸相对应中层钢板上开有可使下缸穿过的通孔，所述下缸的外侧面与底层钢板固定连接有若干根竖直设置的可伸缩套管，可伸缩套管包括外套管和内套管，外套管的上端与下缸的外侧面固定连接，内套管的底端固定在底层钢板上且上端伸入至外套管内，所述若干根外套管的下端共同穿过并固定连接有标定支架，所述标定支架的中部开有用于丝杠步进电机穿过的通孔；所述底层钢板的下方设置有称重传感器，所述称重传感器与底层钢板之间设置有传感器托盘，所述传感器托盘上固定连接有若干根竖直设置的称重转移支架，称重转移支架的顶部均分别穿过底层钢板和标定支架，位于标定支架上方的称重转移支架上套设有小托架，所述小托架带有膨大端部，所述称重转移支架的顶部位于滤膜支架边缘的正下方；当传感器托盘与称重传感器接触且滤膜支架与称重转移支架接触时，滤膜支架与上缸的距离大于小托架与标定支架的距离；所述中层钢板上还设有控制器，所述合缸到位开关、称重传感器、丝杠步进电机以及加热管均与控制器连接。可自动分离与闭合的上缸和下缸，用于捕集采样的烟尘。上缸采用导柱螺栓等方式固定在称重装置的顶层钢板上，以确保上缸与顶层钢板之间有一定的纵向活动空间。下缸在丝杠的顶升作用下，向上运动时，首先与上缸接触，然后上缸下缸及夹在其中的滤膜支架、滤膜一起向上运动，合缸力控制弹簧被压缩，压缩到一定位置时，合缸到位开关接通，表明合缸到位。合缸力的大小要确保上缸密封胶圈下缸密封胶圈适当变形，上缸密封胶圈、下缸密封胶圈、滤膜支架、滤膜紧密结合，确保了气密性。这种弹性压紧的方式相比位置检测或步进电机计步的方式既保证了密封又避免了电机堵转。将待测气体通过软管由上缸进气孔接入，经过滤膜后由下缸流出，进行采样，采样完成后，首先关闭采样气路，打开干净空气阀，向采样缸内送入干净空气，干净空气在采样缸内加热器的控制下，达到120℃以上的一个恒定温度。对滤膜进行干燥，然后进行称重。本专利技术的另一目的，提供一种烟尘在线采样及称重方法，采用上述的烟尘在线采样及称重装置来实现，包括以下步骤：a、采样；初始位时，传感器托盘位于称重传感器上，滤膜支架位于称重转移支架上且与称重转移支架接触；开始采样时，丝杠步进电机工作，下缸在丝杠的顶升作用下，标定支架也同步上行，上行一段距离后，下缸与滤膜支架接触，之后下缸、标定支架、滤膜支架一起上行，再上行一段距离后，标定支架与固定在称重转移支架上的小托架接触，之后，称重转移支架也同步向上运动，直到下缸与上缸接触且合缸力控制弹簧被压缩，压缩到一定位置时，合缸到位开关接通，发出合缸到位信号，表明合缸到位，上下缸闭合后形成采样缸，丝杠步进电机停止工作，将待测气体由软管组成的采样气路从上缸进气孔接入，经过滤膜后由下缸流出，进行采样；b、采样完成后，首先关闭采样气路，向采样缸内送入干净空气，干净空气在采样缸内加热管的控制下，达到120℃以上的一个恒定温度，对滤膜进行干燥；干燥的同时进行零点的测量，由于下缸仍处于最上位，通过与下缸直接连接的标定支架将连带称重转移支架，传感器托盘均脱离了称重传感器，控制器控制称重传感器进行称重得到零点值M10；c、滤膜干燥完成后，控制器同时也完成了零点的测量，这时控制装置控制丝杠步进电机带动下缸下行，标定支架同步下行，称重转移支架，传感器托盘在重力的作用下也同时下行，当传感器托盘与称重传感器接触后，称重转移支架，传感器托盘停止下行；这时控制器控制丝杠步进电机带动下缸和标定支架继续下行一定的距离使称重转移支架和传感器托盘将全部质量加载到称重传感器上后丝杠步进电机停止，这时滤膜支架、滤膜还未落到称重转移支架上，这时控制器再控制称重传感器启动一次称重，这时得到的质量为M11；M11为称重转移支架和传感器托盘的测量值；M10，M11将用于动态标定；d、称重转移支架，传感器托盘的质量测量完成后，控制器控制丝杠步进电机带动下缸下行、标定支架继续下行，滤膜支架、滤膜在重力作用下也自行下行，由于称重转移支架已经落在传感器上不在向下运动，下缸继续下行一段距离后，滤膜支架落在称重转移支架，也不再向下运动，控制装置控制丝杠步进电机带动下缸继续下行一段距离后，滤膜支架将与下缸完全脱离，这时控制器控制称重传感器进行第三次采样，得到质量M12，M12代表了称重转移支架、传感器托盘、滤膜支架、滤膜的质量；e、计算，由于重转移支架、传感器托盘为已知重量M1，根据以上各步得到的测量数据计算出本次滤膜包括滤膜上截留的烟尘的质量M1m：M1m=k*M12-M1（M11-M10）*k=M1k=M1/（M11本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种烟尘在线采样及称重装置，其特征在于，包括由上而下水平设置的三层钢板，分别为顶层钢板（4）、中层钢板、底层钢板，三层钢板之间通过若干根穿过三者边部的竖直设置的连接柱实现连接固定；所述顶层钢板（4）的底部通过导柱螺栓（3）和螺母连接有开口向下的上缸（1），且上缸（1）与顶层钢板（4）之间有一定的纵向活动空间，上缸（1）与顶层钢板（4）之间的导柱螺栓（3）上套有合缸力控制弹簧（5），顶层钢板（4）上还连接有合缸到位开关（6），所述上缸（1）的底部边缘还连接有上缸密封胶圈（10）；所述底层钢板上固定有丝杠步进电机（16），所述丝杠步进电机（16）的丝杠（7）的顶端连接有开口向上的且与上缸（1）开口相对的下缸（2），所述上缸（1）和下缸（2）的外侧面均开设有进气孔且上下缸均内置加热管，所述下缸（2）的顶部边缘还连接有下缸密封胶圈（11），下缸（2）上放置有圆盘状的滤膜支架（8），滤膜支架（8）上放置有滤膜（9）；与上缸（1）和下缸（2）相对应中层钢板上开有可使下缸（2）穿过的通孔，所述下缸（2）的外侧面与底层钢板固定连接有若干根竖直设置的可伸缩套管，可伸缩套管包括外套管（18）和内套管（19），外套管（18）的上端与下缸（2）的外侧面固定连接，内套管（19）的底端固定在底层钢板上且上端伸入至外套管（18）内，所述若干根外套管（18）的下端共同穿过并固定连接有标定支架（12），所述标定支架（12）的中部开有用于丝杠步进电机（16）穿过的通孔；所述底层钢板的下方设置有称重传感器（15），所述称重传感器（15）与底层钢板之间设置有传感器托盘（14），所述传感器托盘（14）上固定连接有若干根竖直设置的称重转移支架（13），称重转移支架（13）的顶部均分别穿过底层钢板和标定支架（12），位于标定支架（12）上方的称重转移支架（13）上套设有小托架（17），所述小托架（17）带有膨大端部，所述称重转移支架（13）的顶部位于滤膜支架（8）边缘的正下方；当传感器托盘（14）与称重传感器（15）接触且滤膜支架（8）与称重转移支架（13）接触时，滤膜支架（8）与上缸（1）的距离大于小托架（17）与标定支架（12）的距离；所述中层钢板上还设有控制器，所述合缸到位开关（6）、称重传感器（15）、丝杠步进电机（16）以及加热管均与控制器连接。...

【技术特征摘要】
1.一种烟尘在线采样及称重装置，其特征在于，包括由上而下水平设置的三层钢板，分别为顶层钢板（4）、中层钢板、底层钢板，三层钢板之间通过若干根穿过三者边部的竖直设置的连接柱实现连接固定；所述顶层钢板（4）的底部通过导柱螺栓（3）和螺母连接有开口向下的上缸（1），且上缸（1）与顶层钢板（4）之间有一定的纵向活动空间，上缸（1）与顶层钢板（4）之间的导柱螺栓（3）上套有合缸力控制弹簧（5），顶层钢板（4）上还连接有合缸到位开关（6），所述上缸（1）的底部边缘还连接有上缸密封胶圈（10）；所述底层钢板上固定有丝杠步进电机（16），所述丝杠步进电机（16）的丝杠（7）的顶端连接有开口向上的且与上缸（1）开口相对的下缸（2），所述上缸（1）和下缸（2）的外侧面均开设有进气孔且上下缸均内置加热管，所述下缸（2）的顶部边缘还连接有下缸密封胶圈（11），下缸（2）上放置有圆盘状的滤膜支架（8），滤膜支架（8）上放置有滤膜（9）；与上缸（1）和下缸（2）相对应中层钢板上开有可使下缸（2）穿过的通孔，所述下缸（2）的外侧面与底层钢板固定连接有若干根竖直设置的可伸缩套管，可伸缩套管包括外套管（18）和内套管（19），外套管（18）的上端与下缸（2）的外侧面固定连接，内套管（19）的底端固定在底层钢板上且上端伸入至外套管（18）内，所述若干根外套管（18）的下端共同穿过并固定连接有标定支架（12），所述标定支架（12）的中部开有用于丝杠步进电机（16）穿过的通孔；所述底层钢板的下方设置有称重传感器（15），所述称重传感器（15）与底层钢板之间设置有传感器托盘（14），所述传感器托盘（14）上固定连接有若干根竖直设置的称重转移支架（13），称重转移支架（13）的顶部均分别穿过底层钢板和标定支架（12），位于标定支架（12）上方的称重转移支架（13）上套设有小托架（17），所述小托架（17）带有膨大端部，所述称重转移支架（13）的顶部位于滤膜支架（8）边缘的正下方；当传感器托盘（14）与称重传感器（15）接触且滤膜支架（8）与称重转移支架（13）接触时，滤膜支架（8）与上缸（1）的距离大于小托架（17）与标定支架（12）的距离；所述中层钢板上还设有控制器，所述合缸到位开关（6）、称重传感器（15）、丝杠步进电机（16）以及加热管均与控制器连接。2.根据权利要求1所述的一种烟尘在线采样及称重装置，其特征在于，所述下缸（2）的外侧面与底层钢板固定连接有三根竖直设置的可伸缩套管，三根外套管（18）的上端均布在下缸（2）的外侧面上并与下缸（2）外侧面焊接。3.根据权利要求1或2所述的一种烟尘在线采样及称重装置，其特征在于，所述标定支架（12）为圆盘形，与称重转移支架（13）相对应的标定支架（12）上开有用于称重转移支架（13）穿过的通孔，所述小托架（17）包括相互连接在一起的呈圆柱状的上半部和圆锥状的下半部，圆柱状的上半部的顶端带有圆柱形的膨大部。4.根据权利要求3所述的一种烟尘在线采样及称重装置，其特征在于，传感器托盘（14）呈三角形，传感器托盘（14）上固定连接有三根竖直设置的称重转移支架（13），所述称重转移支架（13）由轻型材料制成。5.一种烟尘在线采样及称重方法，采用如权利要求1所述的一种烟尘在线采样及称重装置来实现，其特征在于，包括以下步骤：a、采样；初始位时，传...

【专利技术属性】
技术研发人员：董克，李莉，韩文辉，韩文，贾宏飞，韩晓亮，张磊，
申请(专利权)人：山西省环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：山西,14