本發(fā)明屬于氣體監(jiān)測領(lǐng)域，具體涉及一種氣體留樣裝置、在線監(jiān)測-同步留樣系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

大氣污染對生態(tài)環(huán)境及人體的危害已經(jīng)引起了社會公眾的廣泛關(guān)注，而其重點也從以往的二氧化硫、氮氧化物等酸雨類污染物質(zhì)，轉(zhuǎn)移到了現(xiàn)在的臭氧、揮發(fā)性有機(jī)物等霧霾和光化學(xué)前體物質(zhì)。針對我國嚴(yán)峻的大氣污染形式，除了被廣泛應(yīng)用的傳統(tǒng)實驗室方法之外，目前在線分析方法的應(yīng)用也越來越普遍。

從標(biāo)準(zhǔn)角度而言，氣態(tài)污染物的在線分析方法(尤其是揮發(fā)性有機(jī)物等)目前在國內(nèi)還相當(dāng)欠缺，因此在使用相應(yīng)在線分析儀器進(jìn)行監(jiān)測時，一般都需要采用傳統(tǒng)實驗室方法進(jìn)行比對分析。當(dāng)在線分析儀器檢測到濃度異常之后，也需要權(quán)威機(jī)構(gòu)通過實驗室標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行驗證。目前行業(yè)內(nèi)主要采取的方式是，在使用在線分析儀器進(jìn)行監(jiān)測時，由技術(shù)人員單獨同步進(jìn)行相關(guān)樣品采集工作；或是在在線分析儀器報警之后，由技術(shù)人員前往現(xiàn)場進(jìn)行人工采樣。目前常用的氣體采樣方式或多或少都需要人工值守，以保證樣品采集質(zhì)量。

氣體在線分析儀器和實驗室分析采用不同的方式進(jìn)行采樣，可能會導(dǎo)致采樣的同步性和一致性較差。目前兩種分析手段一般都是獨立進(jìn)行的，因此采樣口的位置并非相同，而污染物的濃度存在著空間分布上的差異，尤其對于大氣等開放式環(huán)境而言，風(fēng)速、風(fēng)向、溫濕度等多種因素導(dǎo)致污染物的濃度空間上的變化更為劇烈。

實驗室分析采樣是需要通過人工對樣品進(jìn)行更換，即在上一個樣品采集完成之后，需要將該樣品從采樣裝置上取下并保存，其中采樣袋或蘇瑪罐需要進(jìn)行密封，防止采集的氣體逸散，吸附管也需要將管帽擰緊，防止污染；而后需要取新的采樣袋或者吸附管安裝在采樣裝置上，才能開始新的采樣周期。這種采樣方式非常費事費力，且需要人員經(jīng)常查看、操作，并會在采樣過程中帶入不容忽視的人為干擾。此外，同時如果在線分析儀器監(jiān)測到污染物濃度超標(biāo)之后，需要等到儀器報警之后才能通知人工進(jìn)行采樣，這無疑會錯失采樣時機(jī)，因此具有嚴(yán)重的滯后性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明首先提供了一種氣體自動留樣裝置，解決采樣過程中人員值守以及人為干擾對樣品污染的問題。所述裝置包括：

管線，用于輸送氣體樣品；

流量計，用于測量所述管線中樣品的流量；

三通電磁閥，用于控制所述管線中樣品的走向，與所述流量計相連；

針閥，用于調(diào)節(jié)所述管線中樣品的流量，與所述三通電磁閥相連；

多通閥，用于選擇留樣管線，與所述三通電磁閥相連；

留樣單元，用于留存所述樣品，與所述多通閥相連。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述留樣單元包括兩通電磁閥、吸附管，所述吸附管分別與所述多通閥和所述兩通電磁閥相連。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述留樣單元包括氣袋或蘇瑪罐，所述氣袋或蘇瑪罐與所述多通閥相連。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述多通閥包括底座和上蓋，

所述底座設(shè)有樣品入口、樣品出口、中心圓孔和圓孔，所述樣品入口分別與所述三通電磁閥和所述中心圓孔相連，所述樣品出口分別與所述留樣單元和所述圓孔相連；

所述上蓋可旋轉(zhuǎn)，并設(shè)有一條幅向凹槽，所述幅向凹槽用于連通所述底座的中心圓孔和圓孔。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述多通閥底座的厚度為1-1.5cm，所述多通閥的半徑為2.5-3.5cm。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述多通閥與所述三通電磁閥之間的管線的長度為5-10cm，所述多通閥與所述留樣單元之間的管線的長度為20-30cm。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述管線由鈍化不銹鋼制成。

本發(fā)明還提供了一種氣體在線監(jiān)測-同步留樣系統(tǒng)，可以解決解決實驗室采集樣品與在線分析樣品的同時性和一致性的問題。所述系統(tǒng)包括：

采樣裝置，用于采集氣體樣品；

三通閥，用于分流，與所述采樣設(shè)備相連；

在線分析裝置，用于檢測、分析氣體，與所述三通閥相連；

上述自動留樣裝置，用于留存氣體，與所述三通閥相連。

進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供了一種利用上述系統(tǒng)進(jìn)行氣體在線監(jiān)測-同步留樣的方法。所述方法包括如下步驟：

建立采集通道；

利用所述采樣裝置采集氣體樣品，并將所述樣品通過所述三通閥分別送入所述在線分析裝置和所述自動留樣裝置；

利用所述在線分析裝置對所述樣品進(jìn)行檢測，并對檢測結(jié)果進(jìn)行分析處理；

切換所述自動留樣裝置的三通電磁閥和多通閥，將所述樣品送入所述留樣單元；

調(diào)整所述自動留樣裝置的針閥，使所述流量計的讀數(shù)在所述多通閥的中心圓孔與圓孔連通前后保持不變。

本發(fā)明提供的自動留樣裝置可以實現(xiàn)多個樣品的自動留樣，保證在較長周期內(nèi)對樣品采集的數(shù)量要求，增強(qiáng)了其自動化程度和實用性程度。該自動留樣裝置的留樣單元可以使用不同的樣品采集裝置，包括氣態(tài)、蘇瑪罐和吸附管等。

本發(fā)明提供的氣體在線監(jiān)測-同步留樣系統(tǒng)自動化程度高，能實現(xiàn)氣體在進(jìn)行在線分析的同時，對所需樣品進(jìn)行自動采樣?？筛鶕?jù)不同被測項目及測量頻率來劃分組合，進(jìn)行靈活選擇設(shè)置，從而達(dá)到分別采樣、分析和留樣復(fù)測的目的。

本發(fā)明系統(tǒng)留樣的樣本，能體現(xiàn)即時超標(biāo)樣品的真實性和代表性，為實驗室分析提供準(zhǔn)確樣本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例中的一種氣體自動留樣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例中的一種氣體自動留樣裝置的多通閥的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例中的一種氣體在線監(jiān)測-同步留樣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為正常監(jiān)測模式下樣品的走向示意圖；

圖5為在線監(jiān)測-同步留樣系統(tǒng)在在線監(jiān)測-同步留樣模式下樣品的走向示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行更加詳細(xì)的說明，以便能夠更好地理解本發(fā)明的方案以及其各個方面的優(yōu)點。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本發(fā)明的限制。

如圖1所示，本發(fā)明提供的氣體自動留樣裝置包括管線、流量計11、三通電磁閥12、針閥13、多通閥14和留樣單元15。

管線用于輸送氣體樣品。流量計11，用于測量管線中樣品的流量。三通電磁閥12用于控制管線中樣品的走向，與流量計11相連。針閥13用于調(diào)節(jié)管線中樣品的流量，與三通電磁閥12相連。多通閥14用于選擇留樣管線，與三通電磁閥12相連。留樣單元15用于留存所述樣品，與多通閥14相連。

圖1所示的氣體自動留樣裝置的留樣單元15包括多個(為了方便說明，下文中將其記為n個)吸附管151和兩通電磁閥152，吸附管151分別與多通閥14和兩通電磁閥152相連。吸附管151用于裝樣，兩通電磁閥152用于留樣時的排氣和保護(hù)吸附管151免受污染。

在本發(fā)明的其他實施例中，吸附管151和兩通電磁閥152可被替換為氣袋或蘇瑪罐。

本發(fā)明采用多通閥14選擇留樣管線，圖2為本發(fā)明實施例中一種優(yōu)選的多通閥的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2(1)所示為多通閥14的底座，底座是固定的。其中，底座設(shè)有樣品入口(即圖中的a)、樣品出口(即圖中的b1、b2，未完全標(biāo)出)和中心圓孔(即圖中的d)。圖2(1)中的虛線內(nèi)圓為定位圓，其上的圓點(圖中僅示出了兩個，c1、c2)為圓孔。圖2(1)中的黑色實線(即a、d之間的連接線，b、c之間的連接線)表示連接部分是連通的，樣品可以通過。即，樣品入口a分別與三通電磁閥12和中心圓孔d相連，樣品出口(b1、b2等)分別與留樣單元15和圓孔(c1、c2等)相連。圖2(2)所示為多通閥14的上蓋，其可旋轉(zhuǎn)，并設(shè)有一條幅向凹槽(即為圖中的黑色實線)，幅向凹槽用于連通底座的中心圓孔(d)和圓孔(c1、c2)等。圖2(2)中的虛線內(nèi)圓也為定位圓。

從三通電磁閥12出來的樣品由樣品入口a進(jìn)入，到達(dá)中心圓孔d，再通過上蓋的幅向凹槽到達(dá)圓孔c1(或c2等)，然后再到達(dá)樣品出口b1(或b2等)，進(jìn)入留樣單元15。需要說明的是，本發(fā)明的多通閥不限于上述結(jié)構(gòu)，只要能實現(xiàn)留樣管線的選擇和切換即可。

為了能減少留樣時各個樣品之間的相互干擾，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，多通閥底座14的厚度為1-1.5cm，半徑為2.5-3.5cm。更優(yōu)選地，多通閥14與三通電磁閥12之間的管線的長度為5-10cm，多通閥14與留樣單元14之間的管線的長度為20-30cm。

為了防止管線的管壁對樣品產(chǎn)生吸附或解析，本發(fā)明提供自動留樣裝置的管線優(yōu)選采用鈍化不銹鋼制備。此外，當(dāng)管線在材質(zhì)是鈍化不銹鋼管時，多通閥14與三通電磁閥12之間的管線的長度及多通閥14與留樣單元14之間的管線的長度對樣品的干擾很小，此時管線的長度可以根據(jù)需要變動。

本發(fā)明提供的自動留樣裝置可以實現(xiàn)多個樣品的自動留樣，保證在較長周期內(nèi)對樣品采集的數(shù)量要求，增強(qiáng)了其自動化程度和實用性程度。

如圖3所示，本發(fā)明提供的氣體在線監(jiān)測-同步留樣系統(tǒng)包括：自動留樣裝置1、在線分析裝置2、三通閥3和采樣裝置4。

采樣裝置4用于采集氣體樣品；在本發(fā)明優(yōu)選的實施例中，采樣裝置為采樣泵。三通閥3用于分流，與采樣設(shè)備4相連。在線分析裝置2用于檢測、分析氣體，與三通閥3相連；在本發(fā)明優(yōu)選的實施例中，在線分析裝置為質(zhì)譜儀。自動留樣裝置1用于留存氣體，與三通閥3相連；圖3所示的自動留樣裝置的具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

本發(fā)明提供的氣體在線監(jiān)測-同步留樣系統(tǒng)有兩種工作模式：正常監(jiān)測模式和在線監(jiān)測-同步留樣模式。圖4為正常監(jiān)測模式下樣品的走向示意圖；圖5為在線監(jiān)測-同步留樣模式下樣品的走向示意圖。

如圖4所示，在正常監(jiān)測模式下，采樣裝置4采集樣品，樣品通過三通閥3分流后，一部分進(jìn)入在線分析裝置2，在線分析裝置2對樣品進(jìn)行檢測，并對檢測結(jié)果進(jìn)行分析處理；另一部分依次通過流量計11、三通電磁閥12和針閥13后排空。此時三通電磁閥12與多通閥14連接的部分關(guān)閉，多通閥14處于原始位置(即多通閥14的圓孔(c1、c2等)和中心圓孔d并未連通)。在圖4中，兩通電磁閥152也處于關(guān)閉狀態(tài)，保護(hù)吸附管不受外界污染。

如圖5所示，在在線監(jiān)測-同步留樣模式下，采樣裝置4采集樣品，樣品通過三通閥3分流后，一部分進(jìn)入在線分析裝置2，在線分析裝置2對樣品進(jìn)行檢測，并對檢測結(jié)果進(jìn)行分析處理；旋轉(zhuǎn)多通閥14的上蓋，使多通閥14的中心圓孔與圓孔c1連通，另一部分樣品依次通過流量計11、三通電磁閥12、多通閥14進(jìn)入留樣單元15。當(dāng)?shù)谝粋€吸附管裝樣完成后，若要結(jié)束留樣，即可切換三通電磁閥12，關(guān)閉三通電磁閥12與多通閥14的連接通路。若還需要繼續(xù)留樣，切換多通閥14，使其中心圓孔d與圓孔c2連通，樣品進(jìn)入第二個吸附管。依次類推，直至留樣完成。

為了保證留樣管線中的氣阻一致、進(jìn)樣量一致、以及采集體積的一致性，在在線監(jiān)測-同步留樣模式下，需對針閥13進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得多通閥14的中心圓孔與圓孔連通前后，流量計11的讀數(shù)一致。這樣也可以保證不同模式下留樣管線中的氣阻也是一致的。

即，利用上述系統(tǒng)進(jìn)行氣體在線監(jiān)測-同步留樣的方法包括如下步驟：

建立采集通道；

利用采樣裝置4采集氣體樣品，并將樣品通過三通閥3分別送入在線分析裝置2和自動留樣裝置1；

利用在線分析裝置2對樣品進(jìn)行檢測，并對檢測結(jié)果進(jìn)行分析處理；

切換自動留樣裝置1的三通電磁閥12和多通閥14，將樣品送入留樣單元15；

調(diào)整自動留樣裝置的針閥13，使流量計11的讀數(shù)在多通閥14的中心圓孔d與圓孔(c1、c2等)連通前后保持不變。

綜上可知，本發(fā)明提供的自動留樣裝置可以實現(xiàn)多個樣品的自動留樣，保證在較長周期內(nèi)對樣品采集的數(shù)量要求，增強(qiáng)了其自動化程度和實用性程度。該自動留樣裝置的留樣單元可以使用不同的樣品采集裝置，包括氣態(tài)、蘇瑪罐和吸附管等。

本發(fā)明提供的氣體在線監(jiān)測-同步留樣系統(tǒng)自動化程度高，能實現(xiàn)氣體在進(jìn)行在線分析的同時，對所需樣品進(jìn)行自動采樣?？筛鶕?jù)不同被測項目及測量頻率來劃分組合，進(jìn)行靈活選擇設(shè)置，從而達(dá)到分別采樣、分析和留樣復(fù)測的目的。

本發(fā)明系統(tǒng)留樣的樣本，能體現(xiàn)即時超標(biāo)樣品的真實性和代表性，為實驗室分析提供準(zhǔn)確樣本。

最后應(yīng)說明的是：顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。