CN110426249B - 多探头采样装置、氨气混合均匀度的测试***及方法 - Google Patents
多探头采样装置、氨气混合均匀度的测试***及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110426249B CN110426249B CN201910720381.3A CN201910720381A CN110426249B CN 110426249 B CN110426249 B CN 110426249B CN 201910720381 A CN201910720381 A CN 201910720381A CN 110426249 B CN110426249 B CN 110426249B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gas
- scr
- air duct
- flange
- sampling device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 87
- 238000005070 sampling Methods 0.000 title claims abstract description 65
- 239000000523 sample Substances 0.000 title claims abstract description 63
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 57
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 65
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims abstract description 36
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims description 22
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 6
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 6
- 229910000069 nitrogen hydride Inorganic materials 0.000 description 23
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 15
- 238000001321 HNCO Methods 0.000 description 10
- OWIKHYCFFJSOEH-UHFFFAOYSA-N Isocyanic acid Chemical compound N=C=O OWIKHYCFFJSOEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 10
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 9
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 5
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- UXKUODQYLDZXDL-UHFFFAOYSA-N fulminic acid Chemical compound [O-][N+]#C UXKUODQYLDZXDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/02—Devices for withdrawing samples
- G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
- G01N1/2247—Sampling from a flowing stream of gas
- G01N1/2252—Sampling from a flowing stream of gas in a vehicle exhaust
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3504—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
- G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
- G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
- G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
- G01N33/0054—Ammonia
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
- G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
- G01N33/0062—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the measuring method or the display, e.g. intermittent measurement or digital display
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/02—Devices for withdrawing samples
- G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
- G01N2001/2285—Details of probe structures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N2021/3595—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using FTIR
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
Abstract
本发明涉及柴油机尾气后处理技术领域，具体公开了一种多探头采样装置，其中，包括：法兰、取气管路、推进机构和驱动机构；法兰包括法兰主体部和法兰支撑部，法兰支撑部与法兰主体部的一侧连接，法兰主体部的一侧的侧壁上设置有至少一个通孔，每个通孔内均设置一个导气管接头，每个导气管接头均连接一根导气管，导气管与法兰支撑部同侧设置，导气管背离导气管接头的一端穿过推进机构并与推进机构固定连接，驱动机构与推进机构连接，每根导气管背离导气管接头的一端均连接一根取气管路。本发明还公开了一种SCR***氨气混合均匀度的测试***及方法。本发明提供的多探头采样装置能够提高氨气混合均匀度的测试精度。
Description
技术领域
本发明涉及柴油机尾气后处理技术领域，尤其涉及一种多探头采样装置、包括该多探头采样装置的SCR***氨气混合均匀度的测试***及SCR***氨气混合均匀度的测试方法。
背景技术
SCR技术是通过向后处理器中喷入能够分解成NH3的尿素水溶液从而实现NOx的选择性转化。NH3在SCR催化剂中分布的均匀程度直接决定了NOx的转化效率和催化剂的利用率。目前技术条件下，多采用提升尿素雾化效果和增加尿素混合器来提升NH3的分布均匀度，并通过CFD仿真方法获得NH3在SCR催化剂端面的分布均匀性指数，从而对NH3均匀性进行评价。同时也有研究机构采用在SCR白载体的最后段焊接固定采样点测试尿素喷入后的分解产物NH3的浓度来间接评价SCR前端面的NH3浓度分布均匀度。
但是上述对NH3浓度的分布均匀度的评价方式由于技术的限制测试误差较大，不能精确的测试尿素喷入后分解出来的氨气在SCR***进气截面的分布均匀程度。
发明内容
本发明提供了一种多探头采样装置、包括该多探头采样装置的SCR***氨气混合均匀度的测试***及SCR***氨气混合均匀度的测试方法，解决相关技术中存在的氨气在SCR***进气截面的分布均匀程度的测试精度低的问题。
作为本发明的一个方面，提供一种多探头采样装置，其中，所述多探头采样装置包括：法兰、取气管路、推进机构和驱动机构；
所述法兰包括法兰主体部和法兰支撑部，所述法兰支撑部与所述法兰主体部的一侧连接，所述法兰主体部的一侧的侧壁上设置有至少一个通孔，每个所述通孔内均设置一个导气管接头，每个导气管接头均连接一根导气管，所述导气管与所述法兰支撑部同侧设置，所述导气管背离所述导气管接头的一端穿过所述推进机构并与所述推进机构固定连接，所述驱动机构与所述推进机构连接，每根所述导气管背离所述导气管接头的一端均连接一根取气管路，每根所述取气管路均能够连接至管路切换装置；
所述驱动机构能够驱动所述推进机构沿垂直于所述法兰主体部的一侧的方向运动，所述推进机构的运动能够带动每根所述导气管的移动，每个所述导气管接头背离所述导气管的一端均能够在所述导气管移动时采集第一SCR后端的气体。
进一步地，所述法兰支撑部上设置有第一固定支架和第二固定支架，所述第一固定支架和所述第二固定支架平行且间隔设置，所述第一固定支架和所述第二固定支架的平行方向与所述驱动机构的驱动方向垂直，所述驱动机构设置在所述第一固定支架和所述第二固定支架上，并能够沿垂直于所述第一固定支架和所述第二固定支架的方向驱动所述推进机构的运动。
进一步地，所述第一固定支架上设置有第一限位结构，所述第二固定支架上设置有第二限位结构，所述驱动机构在所述第一限位机构和所述第二限位机构所限定的范围内驱动所述推进机构运动。
进一步地，所述第一限位机构包括第一限位块和第一固定卡片，所述第一限位块设置在所述第一固定支架上，所述第一固定卡片与所述第一限位块连接，所述第一限位块、第一固定卡片和所述第一固定支架围成第一限位孔。
进一步地，所述第二限位机构包括第二限位块和第二固定卡片，所述第二限位块设置在所述第二固定支架上，所述第二固定卡片与所述第二限位块连接，所述第二限位块、第二固定卡片和所述第二固定支架围成第二限位孔。
进一步地，所述驱动机构包括伺服驱动液压缸。
进一步地，所述推进机构包括推进法兰。
作为本发明的另一个方面，提供一种SCR***氨气混合均匀度的测试***，其中，所述SCR***氨气混合均匀度的测试***包括：SCR***、管路切换装置、气体分析仪、计算装置和前文所述的多探头采样装置，
所述SCR***包括依次连接的DOC、DPF、混合装置、第一SCR和第二SCR，所述DOC的入口位置设置第一NOx传感器和第一温度传感器，所述第一NOx传感器用于检测所述DOC入口的NOx浓度，所述第一温度传感器用于检测所述DOC入口的温度值；
所述DPF的后端设置第二NOx传感器，所述第二NOx传感器用于检测所述DPF后端的NOx浓度；
所述混合装置上设置有尿素喷嘴，所述尿素喷嘴的喷嘴计量***能够获得混合装置内的尿素喷射量；
所述第一SCR前端设置第二温度传感器，所述第二温度传感器用于检测所述第一SCR前端的温度值；
所述第一SCR后端设置所述多探头采样装置，所述多探头采样装置能够采集所述第一SCR后端的气体；
所述管路切换装置与所述多探头采样装置连接，所述管路切换装置能够控制所述多探头采样装置的气体采集，并能够将所述多探头采样装置采集的气体发送至所述气体分析仪；
所述气体分析仪能够对所述多探头采样装置采集的气体进行分析，获得第一SCR后端的气体的各组分浓度值；
所述计算装置能够根据所述第一SCR后端的气体的各组分浓度值计算得到第一SCR前端的NH3的分布均匀度系数。
作为本发明的另一个方面，提供一种应用前文所述的SCR***氨气混合均匀度的测试***的SCR***氨气混合均匀度的测试方法，其中，所述SCR***氨气混合均匀度的测试方法包括：
在预设的发动机工况下，多探头采样装置在管路切换装置的控制下对第一SCR后端的多个测点的气体进行持续时间采集，得到每个测点的气体；
气体分析仪对每个测点的气体分别进行分析，得到每个测点的气体的各组分浓度值；
计算装置根据多个测点的气体的各组分浓度值计算得到第一SCR前端的NH3的分布均匀度系数。
进一步地，所述SCR***氨气混合均匀度的测试方法还包括在所述计算装置根据多个测点的气体的各组分浓度值计算得到第一SCR前端的NH3的分布均匀度系数的步骤前进行的：
多样采集装置在管路切换装置的控制下对第一SCR后端的至少四个测点的气体重新采集，得到每个测点的气体；
气体分析仪对重新采集的每个测点气体分别进行分析，得到重新采集的每个测点的气体的各组分浓度值；
计算装置将重新采集的每个测点的气体的各组分浓度值与第一次采集到的对应的测点的气体的各组分浓度值进行差值计算；
若差值在预设误差范围内，则计算装置执行后续步骤。
通过上述多探头采样装置，设置至少一根导气管，能够实现对第一SCR后端的气体的多点采集，且通过上述多探头采样装置的结构可以实现竖向安装、横向安装，或者与第一SCR成任何角度的安装，这样能够占用很小空间且能够最大程度的采集第一SCR后端上的气体，当该多探头采样装置应用到SCR***氨气混合均匀度的测试***中时，由于能够多测试点的采集到气体，从而能够提高氨气混合均匀度的测试精度。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提供的多探头采样装置的轴测图。
图2为本发明提供的多探头采样装置的主视图。
图3为本发明提供的SCR***氨气混合均匀度的测试***的结构示意图。
图4为本发明提供的多探头采样装置与管路切换装置以及气体分析仪的连接示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本领域技术人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包括，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
还需要说明的是，氧化型催化器(Diesel Oxidation Catalyst，简称DOC)，选择性催化还原催化器(Selective Catalytic Reduction，简称SCR)，颗粒捕集器(DieselParticulate Filter，简称DPF)。
在实现氨气混合均匀度的测试之前，先对实现氨气混合均匀性的测试原理进行详细说明。
目前行业内采用氨混均匀性系数NH3_UI来评价SCR催化剂入口截面处的NH3分布均匀程度。如把SCR催化剂入口截面分成若干个面单元，则NH3_UI的计算公式如下：
其中，NH3_UI表示氨混合均匀性系数，A表示载体截面积，Ai表示单元i面积，mi表示单元i轴向NH3的浓度，
表示平均NH3的浓度。
根据计算公式，只需要在SCR催化剂入口截面上测试有限个单元面的NH3浓度，即可得到整个入口截面的NH3_UI。但是由于SCR催化剂入口截面上气流和尿素分布的复杂性，采用直接测试SCR入口截面的NH3浓度存在困难。由于SCR催化剂载体是蜂窝陶瓷，对气流和气体组分具有良好的整流作用，故第一SCR的出口面上的气流分布和NH3分布均非常稳定。因此，采用在第一SCR出口截面上设置测点的方式间接推算出SCR入口截面的NH3浓度是更好的选择。
尿素水溶液喷入混合器后，在高温和催化剂作用下发生热解和和水解，生成产物主要是HNCO、NH3和CO2，化学反应公式如下所示：
(NH2)2CO＝>HCNO+NH3，
HCNO+H2O＝>NH3+CO2。
但如果排气温度较低的情况下，尿素分解不完全，可能生成其他复杂的化学产物甚至产生结晶体。但这些复杂产物对测试NH3的分布均匀性没有影响，可以不用考虑。尿素分解生成的NH3在催化剂的作用下和尾气中的NOx一系列的化学反应，生成的产物比较复杂。此处暂只考虑两种主要化学反应。即快反应和标准反应，反应公式如下：
Standard SCR：4NH3+4NO+O2＝4N2+6H2O，
Fast SCR：4NH3+2NO+2NO2＝4N2+6H2O。
从反应公式可以看出，转化NOx所需的NH3摩尔数与NOx摩尔数为1:1。因此可以由第一SCR下游的NH3泄露量+与NOx反应所需的NH3量+未水解成NH3的HNCO量计算出上游的NH3理论值。计算公式如下：
NH3，usSCR＝NH3，UIFlange+(NOx，usSCR-NOx，UIFlange)+HNCO，
其中，NH3,UIFlange表示多探头采样装置测得的NH3的浓度，NOx,usSCR表示SCR前的NOx浓度(可由DPF后NOx传感器得到)，NOx,UIFlange表示多探头采样装置测得的NOx浓度，HNCO表示多探头采样装置测得的HNCO浓度。
此处，NH3,UIFlange为多探头采样装置处测到的NH3浓度，也是第一SCR没有反应完的NH3。NOx,usSCR为第一SCR前的NOx浓度，可从DPF后NOx传感器测得。但第一SCR前的NOx浓度分布一定程度上受混合器的影响，因此，当气流在第一SCR前端面分布非常均匀时，可视为第一SCR前的NOx为完全均匀分布，可直接采用DPF后NOx传感器测得值计算。
为了实现对NH3的浓度、NOx浓度以及HNCO浓度的获取，在本实施例中提供了一种多探头采样装置，图1和图2分别是根据本发明实施例提供的多探头采样装置的轴测图和主视图，如图1和图2所示，包括：法兰5-1、取气管路5-6、推进机构5-4和驱动机构5-7；
所述法兰5-1包括法兰主体部5-101和法兰支撑部5-102，所述法兰支撑部5-102与所述法兰主体部5-101的一侧连接，所述法兰主体部5-101的一侧的侧壁上设置有至少一个通孔，每个所述通孔内均设置一个导气管接头5-2，每个导气管接头5-2均连接一根导气管5-3，所述导气管5-3与所述法兰支撑部5-102同侧设置，所述导气管5-3背离所述导气管接头5-2的一端穿过所述推进机构5-4并与所述推进机构5-4固定连接，所述驱动机构5-7与所述推进机构5-4连接，每根所述导气管5-3背离所述导气管接头5-2的一端均连接一根取气管路5-6，每根所述取气管路5-6均能够连接至管路切换装置；
所述驱动机构5-7能够驱动所述推进机构5-4沿垂直于所述法兰主体部5-101的一侧的方向运动，所述推进机构5-4的运动能够带动每根所述导气管5-3的移动，每个所述导气管接头5-2背离所述导气管5-3的一端均能够在所述导气管5-3移动时采集第一SCR后端的气体。
通过上述多探头采样装置，设置至少一根导气管，能够实现对第一SCR后端的气体的多点采集，且通过上述多探头采样装置的结构可以实现竖向安装、横向安装，或者与第一SCR成任何角度的安装，这样能够占用很小空间且能够最大程度的采集第一SCR后端上的气体，当该多探头采样装置应用到SCR***氨气混合均匀度的测试***中时，由于能够多测试点的采集到气体，从而能够提高氨气混合均匀度的测试精度。
具体地，为了实现对驱动机构5-7的支撑，所述法兰支撑部5-102上设置有第一固定支架5-8和第二固定支架5-9，所述第一固定支架5-8和所述第二固定支架5-9平行且间隔设置，所述第一固定支架5-8和所述第二固定支架5-9的平行方向与所述驱动机构5-7的驱动方向垂直，所述驱动机构5-7设置在所述第一固定支架5-8和所述第二固定支架5-9上，并能够沿垂直于所述第一固定支架5-8和所述第二固定支架5-9的方向驱动所述推进机构5-4的运动。
进一步地，为了实现对驱动机构5-7的支撑，所述第一固定支架5-8上设置有第一限位结构，所述第二固定支架5-9上设置有第二限位结构，所述驱动机构5-7在所述第一限位机构和所述第二限位机构所限定的范围内驱动所述推进机构5-4运动。
优选地，所述第一限位机构包括第一限位块5-12和第一固定卡片5-10，所述第一限位块设置在所述第一固定支架5-8上，所述第一固定卡片5-10与所述第一限位块5-12连接，所述第一限位块5-12、第一固定卡片5-10和所述第一固定支架5-8围成第一限位孔。
优选地，所述第二限位机构包括第二限位块5-13和第二固定卡片5-11，所述第二限位块5-13设置在所述第二固定支架5-9上，所述第二固定卡片5-11与所述第二限位块5-13连接，所述第二限位块5-13、第二固定卡片5-11和所述第二固定支架5-9围成第二限位孔。
可以理解的是，所述第一限位孔和所述第二限位孔平行且对应设置，所述驱动机构5-7能够穿过所述第一限位孔和所述第二限位孔后驱动所述推进机构5-4的运动，且所述驱动机构5-7与所述推进机构5-4垂直设置。
优选地，所述驱动机构5-7包括伺服驱动液压缸。
需要说明的是，通过伺服驱动液压缸实现对推进机构的驱动，能够使得测点的选择非常灵活，基本可以涵盖所有关注点。
优选地，所述推进机构5-4包括推进法兰。
优选地，如图1和图2所示，本实施例以6个导气管为例。应当理解的是，在考虑导气管的尺寸、气流分布以及法兰的固定尺寸后，采用6个导气管能够达到对气流分布影响小且能够实现多个测点的目的。
需要说明的是，本实施例中多探头采样装置通过法兰安装固定，便于安装及拆卸，可以在不同方案，不同项目中多次重复利用。
作为本发明的另一实施例，提供一种SCR***氨气混合均匀度的测试***，其中，如图3所示，所述SCR***氨气混合均匀度的测试***包括：SCR***、管路切换装置SwitchBox、气体分析仪FTIR、计算装置和前文所述的多探头采样装置5，
所述SCR***包括依次连接的DOC、DPF、混合装置Mixer、第一SCR和第二SCR，所述DOC的入口位置1设置第一NOx传感器和第一温度传感器，所述第一NOx传感器用于检测所述DOC入口的NOx浓度，所述第一温度传感器用于检测所述DOC入口的温度值；
所述DPF的后端2设置第二NOx传感器，所述第二NOx传感器用于检测所述DPF后端的NOx浓度；
所述混合装置Mixer上设置有尿素喷嘴3，所述尿素喷嘴3的喷嘴计量***能够获得混合装置内的尿素喷射量；
所述第一SCR前端4设置第二温度传感器，所述第二温度传感器用于检测所述第一SCR前端的温度值；
所述第一SCR后端设置所述多探头采样装置5，所述多探头采样装置5能够采集所述第一SCR后端的气体；
所述管路切换装置Switch Box与所述多探头采样装置5连接，所述管路切换装置Switch Box能够控制所述多探头采样装置5的气体采集，并能够将所述多探头采样装置5采集的气体发送至所述气体分析仪FTIR；
所述气体分析仪FTIR能够对所述多探头采样装置5采集的气体进行分析，获得第一SCR后端的气体的各组分浓度值；
所述计算装置能够根据所述第一SCR后端的气体的各组分浓度值计算得到第一SCR前端的NH3的分布均匀度系数。
通过上述SCR***氨气混合均匀度的测试***，由于采用了前文的多探头采样装置，能够多测试点的采集到气体，从而能够提高氨气混合均匀度的测试精度。
如图3所示，在发动机台架上安装SCR***。并在净化器DOC入口位置1安装第一NOx传感器和第一温度传感器来测试SCR***入口的NOx浓度及入口温度值。在DPF后端位置2安装第二NOx传感器测量DPF后端的NOx,usSCR。在尿素喷嘴位置3处通过喷嘴计量***获得尿素喷射量，同时确认尿素喷射量和ECU标定值是否一致。在第一SCR前端位置4处安装第二温度传感器，用于监控是否达到了所测工况的温度值。在催化剂第一SCR后10mm位置安装多探头采样装置5，多探头采样装置5上排布6根取样管，用来在所在截面特定位置上进行气体取样。多探头采样装置5连接管路切换装置Switch Box，管路切换装置Switch Box与气体分析仪FTIR进行信号传输，气体分析仪FTIR用来测试气体样本中NOx、NH3、N2O和HNCO等组分的浓度。即可以直接测试第一SCR后端截面上的排放污染物NOx,UIFlange和N2O及尿素分解产物NH3,UIFlange和HNCO的浓度值。
多探头采样装置5根据SCR催化剂载体的尺寸大小定制，应尽多的设置测试点，一般在第一SCR出口截面上布置30～50个测试点，如图4所示。
启动发动机，将发动机工况调至所需工况，包括转速、扭矩、原排NOx。将多探头采样装置5移至载体中心点进行数据监控，待转速、扭矩、SCR前温度、流量、尿素喷射等数据稳定后，将多探头采样装置5中的一个探头移至测试点1，重新稳定2min后，测量NOx、NH3、N2O和HNCO的浓度值，测量时间为30s，取其平均值作为该点各组分的浓度值；然后依次测量后续测点。测完所有测点后，再复测点1、2、3、4，与初次测量值比较，若误差小于10％，则认为所测试验数据满足要求；若误差大于10％，则等待10min，再次复测，直到满足要求为止。将在第一SCR后端测得的各测点NOx、NH3、N2O、HNCO的浓度值，转换为第一SCR前端面对应测点的NH3浓度值。计算公式如下：
NH3，usSCR＝NH3，UIFlange+(NOx，usSCR-NOx，UIFIange)+HNCO，
这样就得到了第一SCR前端面的NH3浓度值分布，再采用氨混均匀性公式：
计算出氨混均匀性NH3_UI的数值，即为第一SCR前端面上NH3的分布均匀度系数。
作为本发明的另一实施例，提供一种应用前文所述的SCR***氨气混合均匀度的测试***的SCR***氨气混合均匀度的测试方法，其中，所述SCR***氨气混合均匀度的测试方法包括：
在预设的发动机工况下，多探头采样装置在管路切换装置的控制下对第一SCR后端的多个测点的气体进行持续时间采集，得到每个测点的气体；
气体分析仪对每个测点的气体分别进行分析，得到每个测点的气体的各组分浓度值；
计算装置根据多个测点的气体的各组分浓度值计算得到第一SCR前端的NH3的分布均匀度系数。
所述SCR***氨气混合均匀度的测试方法还包括在所述计算装置根据多个测点的气体的各组分浓度值计算得到第一SCR前端的NH3的分布均匀度系数的步骤前进行的：
多样采集装置在管路切换装置的控制下对第一SCR后端的至少四个测点的气体重新采集，得到每个测点的气体；
气体分析仪对重新采集的每个测点气体分别进行分析，得到重新采集的每个测点的气体的各组分浓度值；
计算装置将重新采集的每个测点的气体的各组分浓度值与第一次采集到的对应的测点的气体的各组分浓度值进行差值计算；
若差值在预设误差范围内，则计算装置执行后续步骤。
通过上述SCR***氨气混合均匀度的测试方法，由于采用了前文的多探头采样装置，能够多测试点的采集到气体，从而能够提高氨气混合均匀度的测试精度。
关于SCR***氨气混合均匀度的测试方法的具体工作过程可以参照前文的SCR***氨气混合均匀度的测试***的描述，此处不再赘述。
本发明提供的SCR***氨气混合均匀度的测试方法及测试***，直接通过发动机台架进行测试，排放物质更接近整车工况，结果更加准确；且采样多探头采样装置，能够变换安装角度，且能够最大程度在第一SCR后端截面上增加测试点，图4中所示的测试点为46个。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种SCR***氨气混合均匀度的测试***，其特征在于，所述SCR***氨气混合均匀度的测试***包括：SCR***、管路切换装置、气体分析仪、计算装置和多探头采样装置，
所述SCR***包括依次连接的DOC、DPF、混合装置、第一SCR和第二SCR，所述DOC的入口位置设置第一NOx传感器和第一温度传感器，所述第一NOx传感器用于检测所述DOC入口的NOx浓度，所述第一温度传感器用于检测所述DOC入口的温度值；
所述DPF的后端设置第二NOx传感器，所述第二NOx传感器用于检测所述DPF后端的NOx浓度；
所述混合装置上设置有尿素喷嘴，所述尿素喷嘴的喷嘴计量***能够获得混合装置内的尿素喷射量；
所述第一SCR前端设置第二温度传感器，所述第二温度传感器用于检测所述第一SCR前端的温度值；
所述第一SCR后端设置所述多探头采样装置，所述多探头采样装置能够采集所述第一SCR后端的气体；
所述管路切换装置与所述多探头采样装置连接，所述管路切换装置能够控制所述多探头采样装置的气体采集，并能够将所述多探头采样装置采集的气体发送至所述气体分析仪；
所述气体分析仪能够对所述多探头采样装置采集的气体进行分析，获得第一SCR后端的气体的各组分浓度值；
所述计算装置能够根据所述第一SCR后端的气体的各组分浓度值计算得到第一SCR前端的NH3的分布均匀度系数；
所述多探头采样装置包括：法兰、取气管路、推进机构和驱动机构；
所述法兰包括法兰主体部和法兰支撑部，所述法兰支撑部与所述法兰主体部的一侧连接，所述法兰主体部的一侧的侧壁上设置有至少一个通孔，每个所述通孔内均设置一个导气管接头，每个导气管接头均连接一根导气管，所述导气管与所述法兰支撑部同侧设置，所述导气管背离所述导气管接头的一端穿过所述推进机构并与所述推进机构固定连接，所述驱动机构与所述推进机构连接，每根所述导气管背离所述导气管接头的一端均连接一根取气管路，每根所述取气管路均能够连接至管路切换装置；
所述驱动机构能够驱动所述推进机构沿垂直于所述法兰主体部的一侧的方向运动，所述推进机构的运动能够带动每根所述导气管的移动，每个所述导气管接头背离所述导气管的一端均能够在所述导气管移动时采集第一SCR后端的气体。
2.根据权利要求1所述的测试***，其特征在于，所述法兰支撑部上设置有第一固定支架和第二固定支架，所述第一固定支架和所述第二固定支架平行且间隔设置，所述第一固定支架和所述第二固定支架的平行方向与所述驱动机构的驱动方向垂直，所述驱动机构设置在所述第一固定支架和所述第二固定支架上，并能够沿垂直于所述第一固定支架和所述第二固定支架的方向驱动所述推进机构的运动。
3.根据权利要求2所述的测试***，其特征在于，所述第一固定支架上设置有第一限位结构，所述第二固定支架上设置有第二限位结构，所述驱动机构在所述第一限位机构和所述第二限位机构所限定的范围内驱动所述推进机构运动。
4.根据权利要求3所述的测试***，其特征在于，所述第一限位机构包括第一限位块和第一固定卡片，所述第一限位块设置在所述第一固定支架上，所述第一固定卡片与所述第一限位块连接，所述第一限位块、第一固定卡片和所述第一固定支架围成第一限位孔。
5.根据权利要求3所述的测试***，其特征在于，所述第二限位机构包括第二限位块和第二固定卡片，所述第二限位块设置在所述第二固定支架上，所述第二固定卡片与所述第二限位块连接，所述第二限位块、第二固定卡片和所述第二固定支架围成第二限位孔。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的测试***，其特征在于，所述驱动机构包括伺服驱动液压缸。
7.根据权利要求1至5中任意一项所述的测试***，其特征在于，所述推进机构包括推进法兰。
8.一种应用权利要求1至7中任意一项所述的SCR***氨气混合均匀度的测试***的SCR***氨气混合均匀度的测试方法，其特征在于，所述SCR***氨气混合均匀度的测试方法包括：
在预设的发动机工况下，多探头采样装置在管路切换装置的控制下对第一SCR后端的多个测点的气体进行持续时间采集，得到每个测点的气体；
气体分析仪对每个测点的气体分别进行分析，得到每个测点的气体的各组分浓度值；
计算装置根据多个测点的气体的各组分浓度值计算得到第一SCR前端的NH3的分布均匀度系数。
9.根据权利要求8所述的SCR***氨气混合均匀度的测试方法，其特征在于，所述SCR***氨气混合均匀度的测试方法还包括在所述计算装置根据多个测点的气体的各组分浓度值计算得到第一SCR前端的NH3的分布均匀度系数的步骤前进行的：
多样采集装置在管路切换装置的控制下对第一SCR后端的至少四个测点的气体重新采集，得到每个测点的气体；
气体分析仪对重新采集的每个测点气体分别进行分析，得到重新采集的每个测点的气体的各组分浓度值；
计算装置将重新采集的每个测点的气体的各组分浓度值与第一次采集到的对应的测点的气体的各组分浓度值进行差值计算；
若差值在预设误差范围内，则计算装置执行后续步骤。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910720381.3A CN110426249B (zh) | 2019-08-06 | 2019-08-06 | 多探头采样装置、氨气混合均匀度的测试***及方法 |
| PCT/CN2020/086994 WO2021022841A1 (zh) | 2019-08-06 | 2020-04-26 | 多探头采样装置、氨气混合均匀度的测试***及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910720381.3A CN110426249B (zh) | 2019-08-06 | 2019-08-06 | 多探头采样装置、氨气混合均匀度的测试***及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110426249A CN110426249A (zh) | 2019-11-08 |
| CN110426249B true CN110426249B (zh) | 2022-05-20 |
Family
ID=68414318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910720381.3A Active CN110426249B (zh) | 2019-08-06 | 2019-08-06 | 多探头采样装置、氨气混合均匀度的测试***及方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110426249B (zh) |
| WO (1) | WO2021022841A1 (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110426249B (zh) * | 2019-08-06 | 2022-05-20 | 无锡威孚力达催化净化器有限责任公司 | 多探头采样装置、氨气混合均匀度的测试***及方法 |
| CN111208261A (zh) * | 2020-01-10 | 2020-05-29 | 天纳克（苏州）排放***有限公司 | 排气后处理***的氨气浓度均匀性测试方法 |
| CN113818949A (zh) * | 2021-10-26 | 2021-12-21 | 无锡威孚力达催化净化器有限责任公司 | 汽车尾气中NOx浓度的测试方法、混合装置及后处理*** |
| CN114077848B (zh) * | 2021-11-16 | 2022-11-04 | 无锡时和安全设备有限公司 | 一种新型传感器阵列板及其混合气体分析方法 |
| CN114235435B (zh) * | 2021-12-10 | 2024-03-19 | 保定市屹马汽车配件制造有限公司 | 一种汽车排气***氨混测试装置 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102854184A (zh) * | 2012-09-07 | 2013-01-02 | 天津世纪动力科技发展有限公司 | 发动机尾气中氨气、氮氧化物共测专用测量*** |
| CN103867273A (zh) * | 2014-04-04 | 2014-06-18 | 北京科领动力科技有限公司 | 一种柴油机scr***还原剂分布均匀性测量装置及方法 |
| CN103969403A (zh) * | 2014-05-09 | 2014-08-06 | 哈尔滨工程大学 | 一种scr***管道内氨气浓度均匀性的测量方法 |
| CN204359574U (zh) * | 2015-02-04 | 2015-05-27 | 国家电网公司 | 一种应用在燃煤电厂脱硝cems***中的采样装置 |
| CN205679585U (zh) * | 2016-05-31 | 2016-11-09 | 邢红涛 | Scr脱硝工艺的流场检测*** |
| CN205861653U (zh) * | 2016-07-19 | 2017-01-04 | 南京博沃科技发展有限公司 | 一种SCR出口NOx浓度分布式巡测*** |
| CN108412593A (zh) * | 2018-04-13 | 2018-08-17 | 无锡威孚力达催化净化器有限责任公司 | 一种并联筒式后处理结构总成 |
| CN109540612A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-03-29 | 河北工业大学 | 一种多通道等速烟气采样装置 |
| CN109884256A (zh) * | 2019-03-27 | 2019-06-14 | 河南科技大学 | Scr催化箱多截面测量*** |
| CN110082168A (zh) * | 2019-06-04 | 2019-08-02 | 佛山华谱测智能科技有限公司 | 一种多通道气体取样探头及包括该探头的取样装置 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102725051A (zh) * | 2009-11-20 | 2012-10-10 | 丹麦技术制造公司 | 选择性催化还原*** |
| DE112013005119T8 (de) * | 2012-10-23 | 2015-09-03 | Cummins Emission Solutions Inc. | Bewertung des Verhaltens des Gleichverteilungsindexes in einem SCR-Nachbehandlungssystem |
| CN105424882B (zh) * | 2015-11-17 | 2017-05-17 | 国网山东省电力公司电力科学研究院 | Scr脱硝***多支路烟气取样装置及取样方法 |
| CN108225816A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-06-29 | 刘婷婷 | 一种农业土样采集装置 |
| CN110426249B (zh) * | 2019-08-06 | 2022-05-20 | 无锡威孚力达催化净化器有限责任公司 | 多探头采样装置、氨气混合均匀度的测试***及方法 |
-
2019
- 2019-08-06 CN CN201910720381.3A patent/CN110426249B/zh active Active
-
2020
- 2020-04-26 WO PCT/CN2020/086994 patent/WO2021022841A1/zh active Application Filing
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102854184A (zh) * | 2012-09-07 | 2013-01-02 | 天津世纪动力科技发展有限公司 | 发动机尾气中氨气、氮氧化物共测专用测量*** |
| CN103867273A (zh) * | 2014-04-04 | 2014-06-18 | 北京科领动力科技有限公司 | 一种柴油机scr***还原剂分布均匀性测量装置及方法 |
| CN103969403A (zh) * | 2014-05-09 | 2014-08-06 | 哈尔滨工程大学 | 一种scr***管道内氨气浓度均匀性的测量方法 |
| CN204359574U (zh) * | 2015-02-04 | 2015-05-27 | 国家电网公司 | 一种应用在燃煤电厂脱硝cems***中的采样装置 |
| CN205679585U (zh) * | 2016-05-31 | 2016-11-09 | 邢红涛 | Scr脱硝工艺的流场检测*** |
| CN205861653U (zh) * | 2016-07-19 | 2017-01-04 | 南京博沃科技发展有限公司 | 一种SCR出口NOx浓度分布式巡测*** |
| CN108412593A (zh) * | 2018-04-13 | 2018-08-17 | 无锡威孚力达催化净化器有限责任公司 | 一种并联筒式后处理结构总成 |
| CN109540612A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-03-29 | 河北工业大学 | 一种多通道等速烟气采样装置 |
| CN109884256A (zh) * | 2019-03-27 | 2019-06-14 | 河南科技大学 | Scr催化箱多截面测量*** |
| CN110082168A (zh) * | 2019-06-04 | 2019-08-02 | 佛山华谱测智能科技有限公司 | 一种多通道气体取样探头及包括该探头的取样装置 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Selective catalytic reduction converter design: The effect of ammonia nonuniformity at inlet;Thiyagarajan Paramadayalan et al.;《Korean Journal of Chemical Engineering》;20131121;全文 * |
| 柴油机尿素SCR氨分布均匀性的试验与模拟优化;陈镇等;《车用发动机》;20120229;全文 * |
| 混合器对车用柴油机尿素SCR***性能影响的试验研究;赵彦光等;《汽车工程》;20110425;全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110426249A (zh) | 2019-11-08 |
| WO2021022841A1 (zh) | 2021-02-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110426249B (zh) | 多探头采样装置、氨气混合均匀度的测试***及方法 | |
| CN101988422B (zh) | 用于对scr催化剂的工作进行检验的方法和*** | |
| CN108915827B (zh) | 基于SCR化学反应数学模型改善发动机NOx排放量的方法 | |
| EP2806254B1 (en) | Fuel consumption measuring instrument | |
| CN104271913A (zh) | 用于测量废气中成分的仪器 | |
| US8966965B2 (en) | Selective catalytic reduction outlet mixing device | |
| US20210115832A1 (en) | System And Method For Monitoring Exhaust Gas | |
| US6668663B2 (en) | Method and apparatus to determine flow rate with the introduction of ambient air | |
| CN105443217A (zh) | 一种检测三元催化器堵塞的方法及装置 | |
| US5218857A (en) | Exhaust-gas analyzer | |
| CN101138702A (zh) | 发动机尾气催化净化器活性评价*** | |
| SE1050084A1 (sv) | Skattning av en avvikelse för åtminstone en modellvariabel hos en katalysatormodell | |
| CN102251856A (zh) | 压缩天然气发动机空燃比同步自动测量装置及其方法 | |
| Sapio et al. | Experimental and numerical analysis of latest generation diesel aftertreatment systems | |
| WO2014113567A2 (en) | Method and apparatus for analysis and selective catalytic reduction of nox-containing gas streams | |
| CN217006549U (zh) | 一种scr脱硝***氮氧化物取样装置 | |
| CN109736925A (zh) | 一种柴油机大管径尾气管道氮氧化物测定方法 | |
| CN111208261A (zh) | 排气后处理***的氨气浓度均匀性测试方法 | |
| JP4032115B2 (ja) | 排ガス流量測定方法 | |
| EP3653853A1 (en) | Nox slip detection | |
| KR101393227B1 (ko) | 배기가스 유량 측정방법 및 장치 | |
| CN208075915U (zh) | 一种气体处理测量***及气体处理催化箱、箱体 | |
| CN112145269A (zh) | 一种基于柴油机排气中no2比例计算的尿素喷射量计算方法 | |
| US20180238847A1 (en) | Method for evaluating exhaust gas simulation | |
| CN108332798A (zh) | 气体处理测量***及气体处理催化箱、箱体 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |