[实用新型]静压或动压平衡式等速采样仪用流速自动跟踪装置

说明书

测定流动气体中的粉尘浓度，必须使用等速采样仪。理论分析和实验结果表明：欲测定流动状态下含尘气体的粉尘浓度，务使采样流速v等于流场内采样点含尘气体的流速V₀，否则，所采集的尘样不具有代表性。

国内生产的用于测定烟道或管道内气流含尘浓度的各种等速采样仪器均为手动操作。当含尘气体的流速V₀变化频繁时，由人工观测仪器的读数并据此调节采样流量，难以做到及时跟踪，往往导致较大的等速误差。因此，使采样流速V自动实时跟踪采样点含尘气体的流速V₀，是准确测定流动气体中粉尘浓度的关键技术。

国外于八十年代初期研制出全自动等速采样装置。以日本石桥科学工业（株）的专利产品KF－8808－Ⅱ型为代表，这是一种基于动压平衡原理的自动等速采样仪器：由压力传感器把反映V₀和v的动、静压转换为电信号，经A／D转换后输入Z－80微处理器，计算结果再经D／A输出，控制两只（粗调和细调）电动调节阀用的伺服电机。通过改变采样管道阻力（阀门开度）的手段来调节采样气体的流速v，使之跟踪V₀。这种流速自动跟踪系统有以下缺点：

1.电动调节阀由交流伺服电机经链条传动操作，结构复杂，体积较大。

2.采样泵必须全负荷工作才能适应采取改变管道阻力（阀门开度）调节采样气体流速的方案，这就要求采样泵及其拖动电机的功率有足够大的裕度，势必导致体积大而重，且能耗高。其他国家的产品（如美国hund公司的MESA监测系统）大同小异。

上述两种国外最新产品均属于“动压平衡法”的测量原理。

实现等速采样的另一种方法是“静压平衡法”。利用特殊结构的采样管以保证当管内外的压力差为零时即达到等速状态。基于“静压平衡法”的自动等速采样仪，国内外均未见报道。

本实用新型的目的是提供一种能够使现行的由人工操作的等速采样仪改造成能够自动实时跟踪流速的装置，或者以本实用新型为核心重新设计一种自动等速采样仪。

说明书附图为原理方框图。

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

本实用新型的目的是这样实现的：利用工作在零压差刻度附近的微压差传感器2，实时检测静压或动压平衡采样管1的压力平衡状态，构成「零压差检测环节」，其接法如下：用于静压平衡法采样时，高压侧接采样管外的压力信号，低压侧接采样管内的压力信号；用于动压平衡法采样时，高压侧接皮托管的静压端，低压侧接采样管孔板的下游。其输出信号接至脉宽调制（PWM）专用集成电路4的输入放大级进行比例积分（PI）运算，构成控制单元3，用以控制PWM输出的占空比。经功放管5对拖动采样泵7的直流电动机6施以斩波调速，使电动机的转速稳定在保持采样管的压力处于平衡状态的数值上，此时V＝V₀，从而实现流速自动实时跟踪。

本实用新型比国外同类装置（以日本KF－8808－Ⅱ为例）有以下优越之处：

1.采样泵及其拖动电机不必运行在满载状态，视采样点含尘气体的流速V₀而定。因而电耗低（约降低1／3），重量和体积明显减小，且可由蓄电池供电，便于现场监测。

2.取消了两只电动调节阀，结构大为简化。

3.成本低。日本KF－8808－Ⅱ每台进口售价十余万元人民币，而以本实用新型为核心技术构成的全自动等速采样仪，估价仅为其1／10。