气体监测装置和磨煤机系统论文和设计-高华

全文摘要

本实用新型涉及气体监测装置和磨煤机系统，属于气体监测技术领域，气体监测装置包括取样探头和取样管路，取样管路上设置有气体检测模块和选择阀门机构，选择阀门机构包括三个端口，第一端口和第二端口设置在取样管路上，气体监测装置还包括吹扫管路和吹扫模块，吹扫模块的气体输出端连通吹扫管路的一端，吹扫管路的另一端连接选择阀门机构的第三端口，通过控制选择阀门机构的第一端口和第二端口的选择连通，实现气体检测模块对取样探头中的气体成分和\/或浓度检测；通过控制选择阀门机构的第二端口和第三端口的选择连通，使吹扫模块产生的气体经由吹扫管路到达取样管路中，通过高压气体的吹扫作用，避免取样探头以及取样管路的阻塞。

主设计要求

1.一种气体监测装置，包括取样探头和连通该取样探头的取样管路，取样管路上设置有气体检测模块，其特征在于，所述取样管路上设置有选择阀门机构，所述选择阀门机构包括三个端口，第一端口和第二端口设置在取样管路上，且所述第二端口布设在所述取样探头和所述第一端口之间，所述气体监测装置还包括吹扫管路和吹扫模块，所述吹扫模块的气体输出端连通所述吹扫管路的一端，所述吹扫管路的另一端连接所述选择阀门机构的第三端口，所述选择阀门机构能够实现第一端口和第二端口的选择连通或者第二端口和第三端口的选择连通。

设计方案

2.根据权利要求1所述的气体监测装置，其特征在于，所述选择阀门机构与气体检测模块之间的取样管路上设置有一个缓冲除尘机构或者至少两个依次设置的缓冲除尘机构，各缓冲除尘机构的下端设置有用于排出冷凝产生的污水的排污结构，所述排污结构为排污口。

3.根据权利要求1所述的气体监测装置，其特征在于，所述气体监测装置还包括控制模块以及用于检测第一端口输出样气温度的温度检测模块，所述控制模块分别连接温度检测模块和所述选择阀门机构，所述选择阀门机构为三通电磁阀。

4.根据权利要求1所述的气体监测装置，其特征在于，所述气体监测装置还包括螺旋状冷凝排水器，所述螺旋状冷凝排水器的下端与取样管路连通，所述螺旋状冷凝排水器的上端连通所述气体检测模块的检测端。

5.根据权利要求2所述的气体监测装置，其特征在于，所述选择阀门机构与气体浓度检测模块之间的取样管路上设置有至少两个依次设置的缓冲除尘机构，其中，所述选择阀门机构连接第一个缓冲除尘机构，所述气体监测装置还包括螺旋状冷凝排水器，所述螺旋状冷凝排水器的下端与最后一个缓冲除尘机构的上端连通，所述螺旋状冷凝排水器的上端连通所述气体检测模块的检测端。

6.根据权利要求4或5所述的气体监测装置，其特征在于，所述气体监测装置还包括冷却选择三通阀门，冷却选择三通阀门的第一端口为吹扫气体进气口，冷却选择三通阀门的第二端口设置在所述吹扫模块的气体输入端处，冷却选择三通阀门的第三端口通过冷却管路连通所述螺旋状冷凝排水器。

7.根据权利要求5所述的气体监测装置，其特征在于，所述最后一个缓冲除尘机构上开设有样气排出口，所述样气排出口连通样气排出管路，所述样气排出管路上设置有样气排出阀门。

8.根据权利要求2所述的气体监测装置，其特征在于，所述取样管路上设置两个缓冲除尘机构，所述气体监测装置还包括清污管路和清污选择阀门，所述清污管路的一端通过三通管连通在第一缓冲除尘机构和第二缓冲除尘机构之间，清污管路的另一端与所述吹扫模块的气体输出端连通，所述清污选择阀门连通在所述三通管与第二缓冲除尘机构之间。

9.根据权利要求2所述的气体监测装置，其特征在于，所述排污结构包括排污管路，各缓冲除尘机构通过排污口均连通至排污管路，所述排污管路上设置有排污阀门。

10.一种磨煤机系统，包括磨煤机，其特征在于，还包括如权利要求1-9任一项所述的气体监测装置，该气体监测装置用于检测所述磨煤机中的气体成分或浓度。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于气体监测技术领域，具体涉及气体监测装置和磨煤机系统。

背景技术

申请公布号为CN108421631A的中国实用新型专利申请公开了一种固体燃料加工安全保护系统，在磨粉机的物料输送管道内设置有一氧化碳浓度传感器。一般情况下，在磨粉机的某处设置取样探头，从取样探头引出取样管路，通过气体检测设备检测取样管路中的气体浓度。但是，由于磨粉机内外存在较大温差，同时磨粉产生的粉尘浓度较高，因此，在取样过程中取样探头内容易产生液态水，进而阻塞取样探头或者后面的取样管路，造成检测不顺利，甚至造成管路损坏。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供气体监测装置和磨煤机系统，用于解决现有气体检测设备在取样过程中取样探头内容易产生液态水，进而阻塞取样探头或者后面的取样管路，造成检测不顺利的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提出一种气体监测装置，包括取样探头和连通该取样探头的取样管路，取样管路上设置有气体检测模块，所述取样管路上设置有选择阀门机构，所述选择阀门机构包括三个端口，第一端口和第二端口设置在取样管路上，且所述第二端口布设在所述取样探头和所述第一端口之间，所述气体监测装置还包括吹扫管路和吹扫模块，所述吹扫模块的气体输出端连通所述吹扫管路的一端，所述吹扫管路的另一端连接所述选择阀门机构的第三端口，所述选择阀门机构能够实现第一端口和第二端口的选择连通或者第二端口和第三端口的选择连通。

本实用新型的气体监测装置通过控制选择阀门机构的第一端口和第二端口的选择连通，实现气体检测模块对取样探头中的气体浓度和\/或成分检测；通过控制选择阀门机构的第二端口和第三端口的选择连通，使吹扫模块产生的气体经由吹扫管路到达取样管路中，通过高压气体在取样管路中的吹扫作用，使高压气体进入到取样探头中，对取样探头进行高压吹扫，去除掉取样探头内的杂物，避免取样探头的阻塞以及取样管路的阻塞，有效保障气体成分和\/或浓度检测的顺利进行，提高气体监测装置的工作效率。

同时，本实用新型还提出一种磨煤机系统，包括磨煤机和上述气体监测装置，用于检测磨煤机中的气体成分或浓度。本实用新型将上述气体监测装置应用于磨煤机系统，由于磨煤机中的一氧化碳也需要检测，且现有磨煤机的气体检测设备在取样过程中同样会产生取样探头内容易产生液态水，进而阻塞取样探头或者后面的取样管路，从而造成检测不顺利的问题，因此，为解决该问题，本实用新型的磨煤机系统通过采用上述气体监测装置实现了磨煤机中的气体成分和\/或浓度检测，有效提高了气体检测的工作效率。

为滤除取样管路中的粉尘，所述选择阀门机构与气体检测模块之间的取样管路上设置有一个缓冲除尘机构或者至少两个依次设置的缓冲除尘机构，各缓冲除尘机构的下端设置有用于排出冷凝产生的污水的排污结构。

优选的，所述排污结构包括排污管路，各缓冲除尘机构通过排污口均连通至排污管路，所述排污管路上设置有排污阀门，通过排污管路将将各缓冲除尘机构的粉尘疏通至固定地点，通过排污管路上的排污阀门控制各缓冲除尘机构的粉尘的排出。又或者，所述排污结构仅为排污口，达到排污目的即可，而不必设置排污管道和排污阀门。

优选的，所述取样管路上设置两个缓冲除尘机构，所述气体监测装置还包括清污管路，所述清污管路的一端通过三通管连通在第一缓冲除尘机构和第二缓冲除尘机构之间。该清污管路用于流通吹扫气体，吹扫气体经过三通管分流分别吹向第一缓冲除尘机构和第二缓冲除尘机构，将吹扫的粉尘通过排污结构排出。

为方便控制吹扫气体的流向，所述三通管与第二缓冲除尘机构之间设置有清污选择阀门，清污选择阀门打开时，吹扫气体分别吹向第一缓冲除尘机构和第二缓冲除尘机构，清污选择阀门关闭时，吹扫气体吹向第一缓冲除尘机构。

进一步，所述清污管路的另一端与所述吹扫模块的气体输出端连通，通过吹扫模块产生吹向第一缓冲除尘机构和第二缓冲除尘机构的吹扫气体。或者，所述清污管路的另一端直接连通高压气源，无需连通吹扫模块的气体输出端。

为方便监控取样管路上的样气温度，所述气体监测装置还包括控制模块，以及用于检测第一端口输出样气温度的温度检测模块，所述控制模块采样连接所述温度检测模块。

为实现选择阀门机构的自动控制，进一步的，所述控制器控制连接所述选择阀门机构，该选择阀门机构为三通电磁阀，通过控制器实现选择阀门机构的自动控制。

当气体监测装置不设置上述缓冲除尘机构时，所述气体监测装置还包括螺旋状冷凝排水器，所述螺旋状冷凝排水器的下端与取样管路连通，所述螺旋状冷凝排水器的上端连通所述气体检测模块的检测端，该螺旋状冷凝排水器用于排除气道中的水分。

当气体监测装置设置上述缓冲除尘机构时，所述选择阀门机构与气体浓度检测模块之间的取样管路上设置有至少两个依次设置的缓冲除尘机构，其中，所述选择阀门机构连接第一个缓冲除尘机构，所述气体监测装置还包括螺旋状冷凝排水器，所述螺旋状冷凝排水器的下端与最后一个缓冲除尘机构的上端连通，所述螺旋状冷凝排水器的上端连通所述气体检测模块的检测端，该螺旋状冷凝排水器用于排除气道中的水分。

另外，所述最后一个缓冲除尘机构上开设有样气排出口，所述样气排出口连通样气排出管路，所述样气排出管路上设置有样气排出阀门。当气体检测模块检测完毕后，通过控制样气排出管路上的样气排出阀门，将样气完全排出，为下次样气检测做好准备。

进一步，所述气体监测装置还包括冷却选择三通阀门，冷却选择三通阀门的第一端口为吹扫气体进气口，冷却选择三通阀门的第二端口设置在所述吹扫模块的气体输入端处，冷却选择三通阀门的第三端口通过冷却管路连通所述螺旋状冷凝排水器。当选择连通冷却选择三通阀门的第一端口和第二端口时，使吹扫气体从吹扫模块的气体输入端进入，实现吹扫的吹扫作用；当选择连通三通阀门的第一端口和第三端口时，使吹扫气体进入螺旋状冷凝排水器，实现待检测样气的吹扫降温。

附图说明

图1是本实用新型的一种气体监测装置示意图；

图2是本实用新型的气体监测装置的气体吹扫过程示意图；

图3是本实用新型的气体监测装置的过热保护过程示意图；

图4是本实用新型的气体监测装置的清污过程示意图；

附图中的标号说明如下：

1—取样探头，2—第一缓冲除尘机构，3—第二缓冲除尘机构，4—气体检测模块，5—吹扫模块，6—螺旋状冷凝排水器，7—温度检测模块，8—输粉管，9—吹扫管路，10—清污管路，11—排污管路，12—磨煤机，SV1—清污选择阀门，SV2—清污阀门，SV3—冷却选择三通阀门，31、32、33—冷却选择三通阀门的第一端口、第二端口、第三端口，SV4—样气排出阀门，SV5—排污阀门，SV6—三通电磁阀，61、62、63—三通电磁阀的第一端口、第二端口、第三端口，SV7—吹扫阀门，201—排污口，301—排污口。

具体实施方式

本实用新型提出一种气体监测装置，既适用于磨煤机中的气体成分检测，也适用于磨粉机中的气体浓度检测。下面以检测磨煤机中的气体浓度为例，结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明。

如图1所示的气体监测装置，包括用于抽取磨煤机12中样气的取样探头1，连通取样探头1的取样管路，以及取样管路上设置的气体检测模块4。取样探头1内置有两级烧结过滤器，防止取样探头1内进入粉尘。取样管路上设置有三通电磁阀SV6，三通电磁阀SV6包括三个端口，其中，三通电磁阀SV6的第一端口61和第二端口62设置在取样管路上，且第二端口62靠近取样探头1设置。气体监测装置还包括吹扫管路9和吹扫模块5，吹扫模块5的气体输出端连通吹扫管路9的一端，吹扫管路9的另一端连接三通电磁阀SV6的第三端口63。

本实用新型的气体监测装置通过控制三通电磁阀SV6的第一端口61和第二端口62的选择连通，实现气体检测模块4对样气的气体浓度检测，通过控制三通电磁阀SV6的第二端口62和第三端口63的选择连通，使吹扫模块5产生的高压气体经由吹扫管路9到达取样管路中，通过高压气体在取样管路中的吹扫作用，避免取样探头1的阻塞，以及取样管路的阻塞，有效保障气体浓度检测顺利进行，提高气体监测装置的工作效率。

图1中，为滤除取样管路中的粉尘，所述三通电磁阀SV6与气体检测模块之间的取样管路上设置有两个依次设置的缓冲除尘机构，分别为第一缓冲除尘机构2和第二缓冲除尘机构3，各缓冲除尘机构(2,3)的下端设置有用于排出冷凝产生的污水的排污结构，该排污结构包括排污管路11，各缓冲除尘机构(2,3)通过排污口(201,301)均连通至排污管路11，排污管路11上设置有排污阀门SV5，通过排污管路11上的排污阀门SV5控制各缓冲除尘机构(2,3)中粉尘和冷凝水(或粉尘和冷凝水形成的煤浆)的排出，通过排污管路11将各缓冲除尘机构(2,3)的粉尘和冷凝水(或粉尘和冷凝水形成的煤浆)排出至固定地点，例如排出至磨煤机12的输粉管8中。

作为其他实施方式，各缓冲除尘机构(2,3)的下端设置的排污结构仅为排污口(201,301)，达到排污目的即可，而不必设置排污管道11和排污阀门SV5。

气体监测装置还包括清污管路10，清污管路10的一端通过三通管连通在第一缓冲除尘机构2和第二缓冲除尘3机构之间，该清污管路用于流通吹扫气体，吹扫气体经过三通管分流分别吹向第一缓冲除尘机构2和第二缓冲除尘机构3，将吹扫的粉尘和冷凝水(或煤粉和冷凝水形成的煤浆)通过排污结构排出。

为方便控制吹扫气体的流向，上述三通管与第二缓冲除尘机构3之间设置有清污选择阀门SV1，清污选择阀门SV1打开时，吹扫气体分别吹向第一缓冲除尘机构2和第二缓冲除尘机构3，清污选择阀门SV1关闭时，吹扫气体吹向第一缓冲除尘机构2。

清污管路10的另一端与吹扫模块5的气体输出端连通，通过吹扫模块产生吹向第一缓冲除尘机构2和第二缓冲除尘机构3的吹扫气体。作为其他实施方式，清污管路10的另一端直接连通高压气源，无需连通吹扫模块5的气体输出端。

为方便吹扫管路9和清污管路10的控制，吹扫管路9上设置有吹扫阀门SV7(为脉冲阀)，清污管路10上设置有清污阀门SV2(为脉冲阀)。

为方便监控取样管路上的样气温度，气体监测装置还包括控制模块，控制模块采样连接有温度检测模块7，温度检测模块7用于检测三通电磁阀SV6的第一端口61输出的样气温度。

本实施例中的控制器控制连接三通电磁阀SV6，以实现三通电磁阀SV6的自动控制，作为其他实施方式，三通电磁阀SV6可以采用其他选择阀门机构代替，如非自动控制的三通阀门，无需用控制器控制，仅通过手动控制三通阀门的三个端口，同样能够实现三通电磁阀SV6的功能。

为排除气体中的水分，气体监测装置还包括螺旋状冷凝排水器6，螺旋状冷凝排水器6的下端与第二缓冲除尘机构3的上端连通，螺旋状冷凝排水器6的上端连通气体检测模块4的检测端。

第二缓冲除尘机构3上开设有样气排出口，样气排出口连通样气排出管路，样气排出管路上设置有样气排出阀门SV4，当气体检测模块4检测完毕后，通过控制样气排出管路上的样气排出阀门SV4，将样气完全排出，为下次样气检测做好准备。

图1中，气体监测装置还包括冷却选择三通阀门SV3，冷却选择三通阀门SV3的第一端口31为吹扫气体进气口，冷却选择三通阀门SV3的第二端口32设置在吹扫模块5的气体输入端处，冷却选择三通阀门SV3的第三端口33通过冷却管路连通螺旋状冷凝排水器6。当选择连通冷却选择三通阀门SV3的第一端口31和第二端口32时，使吹扫气体从吹扫模块5的气体输入端进入，实现吹扫的吹扫作用；当选择连通三通阀门SV3的第一端口31和第三端口33时，使吹扫气体进入螺旋状冷凝排水器6，实现待检测样气的吹扫降温。

本实用新型的气体监测装置不仅具有气体浓度测量功能，还具有气体吹扫、过热保护和清污功能。

如图1所示，气体监测装置的气体浓度测量过程如下：

由于磨煤机内部压力大于大气压，磨煤机内部的含煤粉的样气在磨煤机内部微正压的作用下进入取样探头1，经取样探头1内部的两级烧结过滤器过滤后进入取样管路，由于磨煤机内部高温，样气在进入取样管路后会冷凝成水，故在管路最低的位置增加缓冲除尘机构，包括第一缓冲除尘机构2和第二缓冲除尘机构3(缓冲除尘机构的数量也可以根据具体情况设置)，各缓冲除尘机构底部设置有排污口(201,301)，需要定期检查缓冲除尘机构并放水。样气通过螺旋状冷凝排水器6进入气体检测模块4的取样口进行测量，样气按照图1中的箭头方向流通，测量完毕后，样气随着螺旋状冷凝排水器6中的冷凝水顺管路下流至第二缓冲除尘机构3，再经过样气排出管路和样气排出阀门SV4排入大气。

气体检测模块4把检测的测量值通过四芯电缆并采用RS485信号传输给上位机，上位机根据气体检测模块4检测的测量值和设定阈值进行比较，判断该测量值是否超出设定阈值，若超出则发出报警信号。

在气体监测装置进行气体浓度测量之间，需要对取样管路和取样探头进行气体吹扫，如图2所示，气体监测装置的气体吹扫过程为：

首先预设吹扫时间，当预设吹扫时间开始时，清污阀门SV2关闭，冷却选择三通阀门SV3的第一端口31口和第二端口32口连通，三通电磁阀SV6的第二端口62和第三端口63口连通，吹扫阀门SV7打开，吹扫气体按照图2中的箭头方向进行脉冲式吹扫，预设吹扫时间结束后气体监测装置则进行气体浓度测量。

当控制器通过温度检测模块7检测到的温度低于设定下限温度时，判定取样管道堵塞，再次按照上述气体吹扫过程对取样管路和取样探头进行气体吹扫。预设吹扫时间结束后，若控制器通过温度检测模块7检测到的温度仍然低于设定下限温度，发出报警信号至DCS(Distributed Control System,分布式控制系统)，告知运行人员需要对取样探头进行深度清理。

如图3所示，气体监测装置的过热保护过程如下：

当夏天环境温度高时，需要对进入气体监测装置内进行降温，冷却选择三通阀门SV3的第一端口31和第三端口33连通，吹扫气体按照图3中的箭头方向通过冷却管路持续吹入螺旋状冷凝排水器6，实现气体监测装置内的温度恒定。当控制器通过温度检测模块7检测到的温度高于设定上限温度时，关闭清污选择阀门SV1，停止气体监测装置的气体浓度测量，电磁阀SV1为关闭状态停止测量，加大冷却管路中吹扫气体的吹气量，直到满足气体浓度测量的开始条件，气体监测装置才可以进行气体浓度测量。气体浓度测量的开始条件可以根据具体需要设置，一种气体浓度测量的开始条件为：检测螺旋状冷凝排水器中的温度小于或等设定温度。

如图4所示，气体监测装置的清污过程如下：

气体监测装置在运行一段时间后两个缓冲除尘机构内部存在积尘和水(即煤泥)，打开排污阀门SV5和清污阀门SV2，关闭样气排出阀门SV4和吹扫阀门SV7，关闭三通电磁阀SV6的第二端口62和第三端口63，冷却选择三通阀门SV3的第一端口31和第二端口32连通，吹扫气体按照图4中的箭头方向吹扫第一缓冲除尘机构2和第二缓冲除尘机构3中的煤泥，将煤泥通过排污管路11排出至输粉管8中，并且，由于磨煤机12出口和输粉管8之间存在差压，更利于排出煤泥。同时，两个缓冲过滤器上均设有观察孔，当通过观察孔观测到第一缓冲除尘机构2吹扫不干净、第二缓冲除尘机构3吹扫干净时，通过关闭清污选择阀门SV1实现第一缓冲除尘机构2的单独吹扫功能。

相比于现有技术中的气体监测装置，本实用新型的气体监测装置具有如下优点：

a.由于磨煤机内外存在较大温差，同时磨煤产生的粉尘浓度较高，现有技术中的气体监测装置在取样过程中容易产生液态水，阻塞取样管路，取样泵易损坏。而本实用新型的借助磨煤机内部的正压作为取样动力，不再设置取样泵，减少了产品成本。

b.现有技术中的气体监测装置采用多级滤芯式过滤组件滤除煤粉，由于煤粉浓度较高，滤芯使用周期较短，需要大量更换滤芯式过滤组件的滤芯，维护不方便，运行成本高。而本实用新型的气体监测装置无滤芯式过滤组件，通过两个过滤器和两个缓冲除尘机构的方式达到较好的除尘效果。

c.本实用新型通过安装温度检测模块检测三通电磁阀的第一端口输出样气的温度，判断取样管路是否堵塞，当取样管道堵塞时开启气体监测装置的气体吹扫功能。

d.通过缓冲除尘机构的排污口与磨煤机的输粉管的管道连接，利用高压气源脉冲吹扫，使气体监测装置内部留存的煤泥返回磨煤机的输煤管，减小维护工作量。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。例如，本实施例的温度检测模块选用较大温度检测范围的温度传感器，温度传感器的型号可以在市面上进行选择。本实施例的气体检测模块可以根据具体的气体检测需求进行选择，如只需要检测气体成分，选用只检测气体成分的传感器作为气体检测模块，如需要检测某种气体的浓度，选用针对某种气体的浓度传感器。

又如，本实施通过设置缓冲除尘机构除去样气中的粉尘，作为其他实施方式，本实施例的气体监测装置可以不设置缓冲除尘机构，当不设置缓冲除尘机构时，为排除气体中的水分，螺旋状冷凝排水器的下端与取样管路连通，螺旋状冷凝排水器的上端连通气体检测模块的检测端。

又如，本实施例的吹扫模块可以是吹扫设备，比如吹风机或者气体泵，用于产生高压气体。如果从冷却选择三通阀门SV3的第一端口31输入的本是高压气体，本实施例的吹扫模块也可以只是一个高压气体输入口或者一个脉冲吹扫装置(例如，一种型号为TNP01的脉冲吹扫装置)，外部的高压气体通过该高压气体输入口或者脉冲吹扫装置的脉冲控制后进入吹扫管路。

又如，本实施例可以采用型号为GLHC1000的缓冲除尘机构，也可以采用其他型号，缓冲除尘机构的数量既可以是一个，也可以是两个以上，根据具体的需求设置缓冲除尘机构的数量。

又如，本实施例的清污阀门SV2和吹扫阀门SV7为脉冲阀，可以根据需要进行选择脉冲阀型号，如TMF-Z-20等。

需要说明的是，本实用新型中的上端、下端等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

设计图

气体监测装置和磨煤机系统论文和设计

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