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原文传递带标定功能的高温高压高蒸汽浓度气溶胶在线测量装置

专利名称：	带标定功能的高温高压高蒸汽浓度气溶胶在线测量装置
摘要：	一种具有标定功能的高温高压高蒸汽浓度气溶胶的在线测量装置，包括：用于采集待测气溶胶的采样机构、用于过滤已测气溶胶中存在的固体颗粒的高温粒径谱仪、用于防止气溶胶中的水蒸气的冷凝的温度控制装置、用于去除颗粒物的气溶胶过滤装置、流量控制装置以及废气收集装置。本发明结构简单，维护成本低，可实现长期在线测量。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	上海交通大学
发明人：	佟立丽;李玉祥;高圣钦;王俊豪;高志超
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-04T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-07T00:00:00+0800
申请号：	CN201910158645.0
公开号：	CN109855925A
代理机构：	上海交达专利事务所
代理人：	王毓理;王锡麟
分类号：	G01N1/22(2006.01);G;G01;G01N;G01N1
申请人地址：	200240 上海市闵行区东川路800号
主权项：	1.一种具有标定功能的高温高压高蒸汽浓度气溶胶的在线测量装置，其特征在于，包括：标定气溶胶生成系统、气溶胶在线测量系统和气溶胶离线测量系统，其中：所述的标定气溶胶生成系统用于生成标定所需的特定温度、压力的含高温高压水蒸气的粒径分布已知的标定气溶胶，包括：标定容器、标定气溶胶吹入装置、高温高压水蒸气生成装置、标定容器压力微调装置；所述的气溶胶在线测量系统包括：用于采集待测气溶胶的采样机构、用于测量气溶胶中固体颗粒粒径及浓度的高温粒径谱仪、用于防止气溶胶中水蒸气冷凝的温度控制装置、第一流量控制装置以及废气收集装置，其中：高温粒径谱仪的输出端与第一流量控制装置相连，温度控制装置设置于高温粒径谱仪和第一取样探头、第二取样探头之间的管道上，管线表面温度受温度控制装置控制，防止气溶胶中的水蒸气冷凝；所述的气溶胶离线测量系统包括温度控制装置、第八截止阀、气溶胶收集装置、第二流量控制装置、第一止回阀、第二止回阀、第一真空泵、废弃收集箱；所述的标定功能，具体通过以下方式实现： 1)打开第二截止阀、蒸汽发生器，生成高温高压蒸汽； 2)打开第三截止阀，向标定容器中通入适量的高温高压水蒸气，对标定容器进行预热，使所述的标定容器的壁面温度在-摄氏度之间； 3)关闭第三截止阀，打开第一截止阀、第四截止阀，向标定容器中通入粒径分布已知的气溶胶颗粒； 4)关闭第一截止阀、第四截止阀，停止通入气溶胶颗粒； 5)打开第三截止阀，继续向标定容器中通入高温高压蒸汽，对标定容器进行升温升压； 6)待标定回路上的压力测量装置测得的压力值略大于标定压力，关闭第二截止阀、第三截止阀，停止通气； 7)打开电动泄压阀，微调压力容器内的压力至标定压力； 8)打开第五截止阀、第八截止阀，采用气溶胶离线测量系统对标定容器内的标定气溶胶抽取，对标定容器内的气溶胶的粒径分布进行测量； 9)关闭第八截止阀，打开第七截止阀，采用气溶胶在线测量系统对标定容器内的标定气溶胶抽取相同时间，对标定容器内的气溶胶的粒径分布进行测量； 10)对比步骤8和步骤9的测量结果以及标准气溶胶的粒径，完成对高温气溶胶粒径谱仪的标定。 2.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的高温高压水蒸气生成装置通过管道与所述的标定容器的水蒸气进口相连，包括：第二截止阀、用于产生标定所需的高温高压水蒸气的蒸汽发生器、用于控制高温高压水蒸气通入标定容器的开启、关闭的第三截止阀、用于记录通入标定容器的水蒸气量的第二气体流量计，其中：第二截止阀位于蒸汽发生器前的管道上，控制蒸汽发生器的进水。 3.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的标定容器为耐高温高压的压力容器，该压力容器上设有气溶胶进口、水蒸气进口、泄压口、取样口、安全阀口、排水管、用于测量标定容器内的温度的温度测量装置，其中：气溶胶进口、泄压口、安全阀口位于标定容器顶部，取样口位于标定容器中部，排水管、水蒸气进口位于标定容器底部，排水管线上设有控制排水开关的阀门，温度测量装置位于标定容器管壁附近。 4.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的标定容器压力微调装置包括：用于测量标定容器内的压力的压力测量装置、压力控制装置、用于微调标定容器内压力时控制标定容器向外排出气体量的电动泄压阀、用于过滤排放气体中的固体颗粒防止高速固体颗粒对电动泄压阀造成磨损的气溶胶过滤装置，其中：压力测量装置位于标定容器内将压力信号传递给压力控制装置，电动泄压阀位于与泄压口相连的管道上，压力控制装置通过接收、判断压力测量装置传来的压力信号控制电动泄压阀的开启幅度，气溶胶过滤装置位于电动泄压阀与泄压口之间的管道上。 5.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的采样机构包括：第一取样探头、用于抽取待测气溶胶的第二取样探头以及各自管道上的第五截止阀、第六截止阀，其中：第一取样探头通过取样管线探入标定容器中，在标定高温粒径谱仪时使用，第二取样探头穿过管壁；所述的采样机构的采样功能通过的第二取样探头实现，第二取样探头探入容器内部后直接抽取待测气溶胶，待测气溶胶在第二取样探头中完成定温降压过程；通过与之相连的管道将待测气溶胶通入高温粒径谱仪中进行测量，高温粒径谱仪前设有第七截止阀，用于控制待测气溶胶的进入。 6.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的温度控制装置包括：电加热丝、保温棉、用于测量管道内气体的温度的温度计、调节器、电力控制器，其中：温度计设置于通气管道内部靠近壁面处将温度信号通过线路传递给调节器；调节器通过线路控制电力控制器，调节电流，进而调节所述的电加热丝的发热功率，进而实现管道的加热及温度控制。 7.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的流量控制装置包括：流量计、调节阀和反馈调节装置，其中：流量计分别与高温粒径谱仪的输出端、反馈调节装置的输入端以及调节阀相连，调节阀的输出端通向所述的废气收集装置，反馈调节装置通过获取来自流量计的波动变化信息来控制调节阀的开度，通过调节阀的开度可以有效的调节并稳定第一采样探头、第二采样探头的抽取气溶胶的流量，进而使抽取气溶胶流量固定。 8.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的废气收集装置包括：第三止回阀、第四止回阀、第二真空泵以及废气收集箱，其中：废气收集箱通过第三止回阀和第二真空泵与流量控制装置的输出端相连，流量控制装置与废气收集箱之间进一步设有第四止回阀，在低压条件下第四止回阀关闭，第三止回阀、第二真空泵开启；在高压条件下第四止回阀开启，第二止回阀、第二真空泵关闭。 9.一种基于上述任一权利要求所述气溶胶在线测量系统的控制方法，其特征在于，包括低压控制和高压控制：高压控制是指：当压力容器内的压力较高时，第四止回阀开启，第二止回阀、第二真空泵关闭，通过调整调节阀的开度，调节取样管线中的压力，通过管道与容器内的压力差抽取容器内的气溶胶气体，抽样气溶胶在采样探头处实现等温降压，降压后的气溶胶气体通过受温度控制装置控制壁面温度的取样管线进入高温粒径谱仪进行粒径分布及浓度的测量，测量后的气溶胶被流量计测得流量，并将流量信号传递给反馈调节装置，进而判断气体流量是否在预定范围之内，发出调控信号控制调节阀的开度，进而保证气体流量的稳定，通过流量控制装置的气体排入废气收集箱；低压控制是指：当压力容器内的压力较低时，第四止回阀关闭，第三止回阀、第二真空泵开启，在管道内提供负压，抽取待测气溶胶，待测气体流量通过流量计和第二真空泵之间的配合进行控制，控制取样流量的稳定，温度控制装置控制从壁面到真空泵之间的所有管道的温度的稳定，补偿温度损失，用以防止整个测量过程中水蒸汽冷凝。
所属类别：	发明专利