一种气体分析装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种气体分析装置及方法，通过设置一路带氧气传感器的样气采集通道、一路带气体流量计的空气采集通道，并由以上两通道混合形成混合气体通道，在混合气体通道中设置气体流量计和稀释气体成分分析单元，通过空气和稀释气体的气体流量计信息计算样气的稀释比,或者采用样气和稀释气体的氧气传感器计算样气的稀释比.通过稀释比以及稀释气体的成分分析信息计算得到样气的气体成分。该装置非常适合于含高水分、以及一些高浓度被测气体对气体传感器寿命影响很大的应用场合(如沼气测量领域对H2S的测量)，该方法可以免去以往复杂的预处理系统，成本低廉，同时可大大延长仪器的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种气体分析装置及方法
本专利技术属于气体检测及分析
，涉及一种气体成分分析装置及方法。
技术介绍
在气体成分在线分析领域中，通常需要考虑消除水分对分析系统可靠性以及分析精度的影响。高的水分在冬天可能造成整个管路的结冰堵塞，需要额外的自动加热和保温系统确保系统正常运行。高的水分也容易造成水分的冷凝形成水滴，造成对仪器元件的损坏。所以，一般在样气进入气体成分分析系统前需要尽量排除水分，例如采用水冷却降温除湿技术、制冷器除湿技术、涡旋管制冷除湿技术、Nafion膜式气体干燥除湿技术等。这些预处理不仅增加了系统成本，同时也是未来运行故障的主要来源。此外，一些应用领域，高浓度的原始样气中某种气体由于浓度过高，传感器的使用寿命很低或者只能使用非常昂贵的气体分析技术才能实现准确测量。例如在沼气成分测量中，若被测气体成分中包含高浓度的H2S(高达10000PPM)，通常采用电化学H2S传感器测量，在测量高浓度高量程H2S时，电化学传感器的寿命甚至只有几周，使得需要通过特殊的装置采用批次方法才能实现在线不实时的测量，例如文献CN202661435U，提出一种延长硫化氢电化学传感器使用寿命的装置，通过硫化氢电化学传感器使用需求来调整硫化氢电化学传感器中分别通入硫化氢气体和空气的时间，可避免为了测试硫化氢样气浓度，一直往硫化氢电化学传感器中通入硫化氢样气对传感器产生的损耗，但是该方法还是不能有效避免在测量硫化氢样气时对传感器的损耗，测试时腐蚀也随之加强，导致气体分析仪的寿命缩短，需经常更换气体传感器，不能实现实时在线测量。
技术实现思路
本专利技术是通过一种基于稀释法的气体分析装置，间接测量气体的组成成分。将被测气体与空气通过一定比例进行混合，以达到稀释被测气体的目的。被测气体稀释后，可将稀释后的气体的露点温度低于现场的环境温度，可使得被测气体在分析过程中不会出现冷凝，可有效避免水分凝结对气体分析系统造成的干扰，同时稀释后的气体可以使得测量传感器的使用寿命显著提高，或者可以使用抗干扰的低成本传感器。通过空气气体流量计和混合气气体流量计信息，可以得到稀释比，也可以通过样气的氧气传感器和混合气的氧气传感器也可以得到稀释比。通过稀释后，稀释气体测气体分析单元可以采用长寿命、或者抗干扰的低成本气体传感器进行检测，通过检测结果和稀释比就可以得到原始样气气体中各组分的浓度。本专利技术采用的技术方案如下：一种气体分析装置，其特征在于：包括：空气采集通道、样气采集通道、以及同时与空气采集通道和样气采集通道连通的混合气体通道。其中，空气采集通道：包括空气进气口、空气抽气装置、进气电磁阀U1、流量调节阀V1、气体流量计W1；样气采集通道：包括样气进气口、样气抽气装置、氧气传感器、进气电磁阀U2、流量调节阀V2；混合气体通道：包括气体流量计W2、气体混合装置、气体分析单元、气体混合装置；如上所述的一种气体分析装置，其特征在于：所述空气采集通道还包括空气过滤装置,空气过滤装置采用HEPA过滤装置。如上所述的一种气体分析装置，其特征在于：所述样气采集通道还包括阻火器。如上所述的一种气体分析装置，其特征在于：空气抽气装置、样气抽气装置可为风扇或气泵。如上所述的一种气体分析装置，其特征在于：气体流量计W1、W2为超声波气体流量计。如上所述的一种气体分析装置，其特征在于：气体混合装置载气为由从空气进气口通入的空气和从样气进气口通入的样气混合而成。一种气体分析方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：打开进气电磁阀U1，开启流量调节阀V1，启动空气采集通道；步骤2：将空气抽取至气体混合装置中，读取气体流量计W1的流量为F1，读取气体流量计W2的流量为F2：若F1≠F2，采用F1或则和F2作为校准气体流量计较准，使得F1＝F2，执行步骤3；若F1＝F2，执行步骤3；步骤3：通过气体分析单元，测空气中含有样气的某一成分X浓度为C空X；步骤4：打开进气电磁阀U1,通过气体流量计W1读取流量值F3，通过气体流量计W2读取流量值F4；步骤5：通过气体分析单元采集气体流量计W1、W2的流量数据，计算稀释比R：步骤6：通过调节流量调节阀V1、V2，确定R值:R≥N(N为自然数)，使其满足稀释气体达到了一定的稀释比例；步骤7：通过稀释气体的气体分析单元检测出混合后稀释气体浓度Cx，并根据R值，计算样气中气体的实际浓度Cx′：Cx′×(F4-F3)+C空X×F3＝Cx×F4Cx′＝R×(Cx-C空X)+C空X步骤8：修正浓度：若C1′+C2′+...+Ci′≠100％，需修正，修正后的样气中气体浓度为Px:……X为样气中某一成分，X＝1、2、3……i。一种气体分析方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：从样气进气口通入样气：读取样气通道的氧气传感器数值A1；读取混合气体通道的气体分析单元数值A2，通过校准调零，使A1＝A2＝20.9％；步骤2：从空气进气口通入空气：打开进气电磁阀U1，调节流量调节阀V1，将空气抽取至气体混合装置中，通过气体分析单元测得空气中氧气浓度为C空氧＝20.9％；步骤3：从样气进气口通入样气：调节流量调节阀V2，启动样气采集通道，将样气抽取至气体混合装置中，通过氧气传感器，测得样气中氧气浓度为C样氧，通过气体分析单元采集气体混合装置中氧气浓度为C混氧，并计算稀释比R：步骤4：通过调节流量调节阀V1、V2，确定R值:R≥N(N为自然数)，使其满足一定的稀释比需求；步骤5：打开空气进气电磁阀U1，启动空气采集通道，通过气体分析单元，测得空气中含有样气的某一成分X浓度为C空X；步骤6：打开电磁阀U1，通过稀释通道的气体分析单元采集混合后样气，通过气体分析单元可检测出混合后气体浓度Cx、通过稀释比R可计算出样气中气体的实际浓度Cx′：Cx′＝R×(CX-C空X)+C空X；步骤7：修正浓度：若C1′+C2′+...+Ci′≠100％，需修正，修正后的样气中气体浓度为Px:……X为样气中某一成分，X＝1、2、3……i。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：.通过稀释法进行取样，混合后的气体含水量低，露点温度低于环境温度，避免在分析过程中样气中的水分冷凝影响气体分析的准确性，免去复杂的预处理系统，降低仪器成本和运行维护费用；3.将高浓度的气体稀释后，可以采用长寿命，抗干扰的低成本气体传感器进行稀释混合气的气体成分分析，在通过稀释比还原原始气体的气体成分的浓度。这种方法延长了气体传感器使用寿命；降低了仪器的购买成本。附图说明图1为本专利技术的实施例一示意图；图2为本专利技术实施例二示意图；图3为本专利技术实施例一流程图。图4为本专利技术实施例二流程图。具体实施方式实施例一见附图1：一种气体分析装置，包括空气采集通道、样气采集通道、混合气体通道；空气采集通道由空气进气口、空气抽气装置、进气电磁阀U1、流量调节阀V1、气体流量计W1组成；样气采集通道由样气进气口、进气电磁阀U2、空气抽气装置、流量调节阀V2组成；混合气体通道由气体流量计W2、气体混合装置、气体分析单元组成；样气采集通道内为沼气；空气采集通道可设置空气过滤装置，空气过滤装置为HEPA过滤器。空气抽气装置为风扇，、样气抽气装置为气泵。气体流量计W1、气体流量计W2为超声波气体流量计，精度1.5级，量程比1:160由从空气进气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体分析装置，其特征在于：包括：空气采集通道，样气采集通道，以及同时与空气采集通道和样气采集通道连通的混合气体通道，其中，空气采集通道：包括空气进气口、空气抽气装置、进气电磁阀U1、流量调节阀V1、气体流量计W1；样气采集通道：包括样气进气口、样气抽气装置、氧气传感器、进气电磁阀U2、流量调节阀V2；混合气体通道：包括气体流量计W2、气体混合装置、气体分析单元、气体混合装置。

【技术特征摘要】
1.一种气体分析装置，其特征在于：包括：空气采集通道，样气采集通道，以及同时与空气采集通道和样气采集通道连通的混合气体通道，其中，空气采集通道：包括空气进气口、空气抽气装置、进气电磁阀U1、流量调节阀V1、气体流量计W1；样气采集通道：包括样气进气口、样气抽气装置、氧气传感器、进气电磁阀U2、流量调节阀V2；混合气体通道：包括气体流量计W2、气体混合装置、气体分析单元、气体混合装置。2.根据权利要求1所述的一种气体分析装置，其特征在于：所述空气采集通道还包括空气过滤装置,空气过滤装置采用HEPA过滤装置。3.根据权利要求2所述的一种气体分析装置，其特征在于：所述样气采集通道还包括阻火器。4.根据权利要求2所述的一种气体分析装置，其特征在于：空气抽气装置、样气抽气装置可为风扇或气泵。5.根据权利要求2所述的一种气体分析装置，其特征在于：气体流量计W1、W2为超声波气体流量计。6.根据权利要求2所述的一种气体分析装置，其特征在于：气体混合装置载气为由从空气进气口通入的空气和从样气进气口通入的样气混合而成。7.一种气体分析方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：打开进气电磁阀U1，开启流量调节阀V1，启动空气采集通道；步骤2：将空气抽取至气体混合装置中，读取气体流量计W1的流量为F1，读取气体流量计W2的流量为F2：若F1≠F2，采用F1或则和F2作为校准气体流量计较准，使得F1＝F2，执行步骤3；若F1＝F2，执行步骤3；步骤3：通过气体分析单元，测空气中含有样气的某一成分X浓度为C空X；步骤4：打开进气电磁阀U1,通过气体流量计W1读取流量值F3，通过气体流量计W2读取流量值F4；步骤5：通过气体分析单元采集气体流量计W1、W2的流量数据，计算稀释比R：步骤6：通过调节流量调节阀V1、V2，确定R值:m≤R≤n(m、n为自然数)，使得稀释气体达到了一定的稀释比例；步骤7：通过稀释气体的气体分析单元检测出混合后稀释气体浓度Cx，并根据R值，计算样气中气体的实际浓度Cx′：Cx′×(F4-F3)+C空X×F3＝Cx×F4Cx′＝R×(Cx-C空X)+C空X步骤8：修正浓度：若C1′+C2′...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊友辉，张扬威，卢佳伟，
申请(专利权)人：湖北锐意自控系统有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42