CN215262673U - 一种部分流稀释取样*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种部分流稀释取样***，涉及发动机排放测试技术领域。该部分流稀释取样***包括稀释空气流量控制单元、稀释通道、过滤单元、层流质量流量计、文丘里泵和主机控制单元，稀释空气流量控制单元与稀释空气源连通；稀释通道的进气口与稀释空气流量控制单元和发动机排气源连通；稀释空气和发动机排气能够在稀释通道中形成稀释混合气；过滤单元与稀释通道的出气口连通并收集发动机排气中的颗粒物；层流质量流量计与过滤单元连通；文丘里泵与层流质量流量计连通且文丘里泵的进气口与压缩空气源连通，出气口与外部连通；稀释空气流量控制单元和层流质量流量计均与主机控制单元电连接。该***的响应速度快，精度高，能够降低维护成本。

Description

一种部分流稀释取样***

技术领域

本实用新型涉及发动机排放测试技术领域，尤其涉及一种部分流稀释取样***。

背景技术

随着国家对内燃机行业排放限值的控制越来越严格，对排放控制技术提出更高要求的同时对排放检测设备的精度、响应速度等要求也越来越高。目前发动机尾气颗粒物质量测量的设备分为全流稀释取样***和部分流稀释取样***两种。部分流稀释***不需要全流稀释***那样庞大的流量温度控制***和稀释风道，体积更小，制造、使用和维护成本更低，应用更加灵活，被行业内广泛采用。

现国内普遍采用的部分流稀释取样***多为全部采样型，采用差流流量控制方式，通过控制稀释空气流量和稀释排气流量，以两流量做差的方式间接控制取样流量。一种是采用热式质量流量控制器控制稀释空气流量，热式质量流量计测量稀释混合气流量，层流流量计用于进行流量的检查标定，但是采用热式质量流量控制器和质量流计存在响应速度慢，测量精度低，且不耐脏，易发生飘移的问题；另一种是采用文氏管流量计测量稀释排气流量，两个层流流量计分别测量稀释空气流量和用于流量标定，但是需要额外连接温度、差压、绝压传感器以测量和计算出质量流量，采集信号过多，需定期标定温度、压力传感器，导致线路管路结构复杂，维修困难且需经常维护。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种部分流稀释取样***，响应速度快且精度高，同时，流量计无需外接各种传感器，结构简单可靠，降低了定期标定各种传感器的维护成本。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种部分流稀释取样***，其中包括：

稀释空气流量控制单元，所述稀释空气流量控制单元与稀释空气源连通且能够控制稀释空气的流量；

稀释通道，所述稀释通道的进气口与所述稀释空气流量控制单元和发动机排气源连通；所述稀释空气和发动机排气能够在所述稀释通道中形成稀释混合气；

过滤单元，所述过滤单元与所述稀释通道的出气口连通且能够对所述稀释混合气进行过滤并收集所述发动机排气中的颗粒物；

层流质量流量计，与所述过滤单元连通且用于测量所述稀释混合气的流量；

文丘里泵，所述文丘里泵与所述层流质量流量计连通且所述文丘里泵的进气口与压缩空气源连通，出气口与外部连通；

主机控制单元，所述稀释空气流量控制单元和所述层流质量流量计和所述文丘里泵均与所述主机控制单元电连接。

可选地，所述部分流稀释取样***还包括第一电磁阀，所述第一电磁阀(10)设置于所述文丘里泵进气口和所述压缩空气源之间且用于控制进入所述文丘里泵的压缩空气的通断。

可选地，所述部分流稀释取样***还包括比例阀，所述比例阀设置于所述第一电磁阀和所述文丘里泵的进气口之间且与所述主机控制单元电连接，所述主机控制单元能够控制所述比例阀以控制进入所述文丘里泵的所述压缩空气的进气量。

可选地，所述部分流稀释取样***还包括第二电磁阀，所述第二电磁阀设置于所述稀释空气流量控制单元与所述稀释空气源之间且用于控制进入所述稀释空气流量控制单元的所述稀释空气的通断。

可选地，所述部分流稀释取样***还包括稀释空调，所述稀释空调与所述稀释空气流量控制单元连通且与所述稀释通道的进气口连通，所述稀释空调能够调节所述稀释空气的温度。

可选地，所述过滤单元包括并联连接的第一通道和第二通道，所述第一通道和所述第二通道均依次设置有第一切换球阀、滤纸托架和第三电磁阀，所述第一切换球阀均与所述稀释通道的出气口连通，所述第三电磁阀均与所述层流质量流量计连通。

可选地，所述过滤单元还包括与所述第一通道和所述第二通道并联连接的第三通道，所述第三通道的两端分别与所述稀释通道的出气口和所述层流质量流量计连通。

可选地，所述第三通道上设置有第四电磁阀。

可选地，所述部分流稀释取样***还包括第二切换球阀，所述第二切换球阀设置于所述发动机排气源和所述稀释通道的进气口之间且用于控制进入所述稀释通道的所述发动机排气的通断。

可选地，所述部分流稀释取样***还包括加热带，所述加热带包覆于所述稀释通道外侧且与所述主机控制单元电连接，所述加热带用于对所述稀释通道加热。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的部分流稀释取样***，通过稀释空气流量控制单元控制进入稀释通道的稀释空气的流量，稀释空气和发动机排气能够在稀释通道内形成稀释混合气，然后经过过滤单元对稀释混合气进行过滤后能够收集发动机排气中的颗粒物，接下来稀释混合气进入到文丘里泵中，通过层流质量流量计能够测量进入文丘里泵的稀释混合气的流量，且层流质量流量计的响应速度快，精度高，能够直接得出质量流量，无需外接各种传感器，结构简单可靠，降低了定期标定各传感器的维护成本。

通过主机控制单元和比例阀能够控制进入文丘里泵的压缩空气的流量，便可控制文丘里泵的取样流量，即稀释混合气的流量，使其满足要求。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的部分流稀释取样***的结构示意图。

图中：

1-稀释空气流量控制单元；2-稀释空气源；3-稀释通道；4-发动机排气源；

51-第一切换球阀；52-滤纸托架；53-第三电磁阀；54-第四电磁阀；

6-层流质量流量计；7-文丘里泵；8-压缩空气源；9-主机控制单元；10-第一电磁阀；11-比例阀；12-第二电磁阀；13-稀释空调；14-第二切换球阀。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图并通过具体实施方式进一步说明本实用新型的技术方案。

如图1所示，该部分流稀释取样***包括稀释空气流量控制单元1、稀释通道3、过滤单元、层流质量流量计6、文丘里泵7和主机控制单元9，其中稀释空气流量控制单元1与稀释空气源2连通且能够控制稀释空气的流量；稀释通道3的进气口与稀释空气流量控制单元1和发动机排气源4连通；稀释空气和发动机排气能够在稀释通道3中形成稀释混合气；过滤单元与稀释通道3的出气口连通且能够对稀释混合气进行过滤并收集发动机排气中的颗粒物；层流质量流量计6与过滤单元连通且用于测量稀释混合气的流量；文丘里泵7与层流质量流量计6连通且文丘里泵7的进气口与压缩空气源8连通，出气口与外部连通；稀释空气流量控制单元1和层流质量流量计6均与主机控制单元9电连接。可以理解的是，该部分流稀释取样***通过稀释空气流量控制单元1控制进入稀释通道3的稀释空气的流量，稀释空气和发动机排气能够在稀释通道3内形成稀释混合气，然后经过过滤单元对稀释混合气进行过滤后能够收集发动机排气中的颗粒，接下来稀释混合气进入到文丘里泵7中，通过层流质量流量计6能够测量进入文丘里泵7的稀释混合气的流量，且层流质量流量计6的响应速度快，精度高，能够直接得出质量流量，无需外接各种传感器，结构简单可靠，降低了定期标定各传感器的维护成本。

本实施例中，稀释空气流量控制单元1为层流质量流量控制器，精度为0.2％F.S；层流质量流量计6的精度为0.4％F.S，在使用过程中，基于质量流量控制器对层流质量流量计6进行标定，使层流质量流量计6达到与层流质量流量控制器相同的精度，且能够保证该精度高于《重型柴油车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》要求的精度以及市场现有设备的精度。可以理解的是，层流质量流量控制器和层流质量流量计6本身均集成了温度和压力传感器，即拥有了层流流量计的高精度、高响应以及不易飘移的特点，又可直接测出质量流量，无需再外接各种温度压力传感器，精简了设备结构并节省了维护成本。在其他实施例中，稀释空气流量控制单元1和层流质量流量计6也可以为其他结构。

可选地，该部分流稀释取样***还包括第一电磁阀10，第一电磁阀10设置于文丘里泵7进气口和压缩空气源8之间且用于控制进入文丘里泵7的压缩空气的通断。可以理解的是，文丘里泵7以压缩空气作为动力，文丘里泵7的采样流量与压缩空气的供气量相关，供气越多，采样流量越大。在其他实施例中，文丘里泵7也可以为其他结构。

本实施例中，主机控制单元9采用西门子1200系列的PLC进行流量等信号的采集，至于PLC的具体结构及原理均已为现有技术，在此不再进行赘述。利用PLC的PID功能进行稀释混合气的排气流量和温度的控制，辅以上位机程序进行远程操作以及流量标定等程序。在进行流量标定时，将质量流量控制器和层流质量流量计6串联，文丘里泵7不运转，只控制稀释空气的流量，稀释空气将全部流经层流质量流量计6，然后基于质量流量控制器的流量值来检查和修正层流质量流量计6。在其他实施例中，主机控制单元9也可以为其他结构。

可选地，该部分流稀释取样***还包括比例阀11，比例阀11设置于第一电磁阀10和文丘里泵7的进气口之间且与主机控制单元9电连接，主机控制单元9能够控制比例阀11以控制进入文丘里泵7的压缩空气的进气量。可以理解的是，利用比例阀11控制文丘里泵7的供气流量，层流质量流量计6的测量信号反馈到PLC，利用PLC自身的PID功能调节比例阀11的开度以调节文丘里泵7的压缩空气的供气流量，便可控制文丘里泵7的取样流量即稀释混合气流量，使其满足要求。本实施例中，该部分流稀释取样***的文丘里泵7的稀释混合气的可达到1.5g/s以上。

可选地，该部分流稀释取样***还包括第二电磁阀12，第二电磁阀12设置于稀释空气流量控制单元1与稀释空气源2之间且用于控制进入稀释空气流量控制单元1的稀释空气的通断。本实施例中，主机控制单元9将需要设定的稀释空气流量值转换为模拟量发送给质量流量控制器，质量流量控制器便可直接将稀释空气流量控制到设定大小。

可选地，该部分流稀释取样***还包括第二切换球阀14，第二切换球阀14设置于发动机排气源4和稀释通道3的进气口之间且用于控制进入稀释通道3的发动机排气的通断。可以理解的是，通过第二切换球阀14能够控制进入稀释通道3的发动机排气的通断，当需要通入发动机排气时，打开第二切换球阀14，不需要时关闭即可，操作简单方便。在其他实施例中，也可以使用开关阀代替第二切换球阀14。

可选地，过滤单元包括并联连接的第一通道和第二通道，第一通道和第二通道均依次设置有第一切换球阀51、滤纸托架52和第三电磁阀53，第一切换球阀51均与稀释通道3的出气口连通，第三电磁阀53均与层流质量流量计6连通。过滤单元还包括与第一通道和第二通道并联连接的第三通道，第三通道的两端分别与稀释通道3的出气口和层流质量流量计6连通。具体地，第三通道上设置有第四电磁阀54。本实施例中，第一切换球阀51为气动球阀，在滤纸托架52上设置有滤纸。可以理解的是，在滤纸托架52前的管路采用气动球阀，滤纸托架52后和旁通部分采用电磁阀能够减少稀释混合气中的颗粒在管路中的损耗。采样时文丘里泵7运转提供动力，将第二切换球阀14打开从发动机排气源4内取气，和稀释空气在稀释通道3内充分混合形成稀释混合气，然后按照实际需求操作相应的阀门打开，以控制稀释混合气流经不同的滤纸托架52或第三通道，最终稀释混合气经层流质量流量计6并经由文丘里泵7排出。

本实施例中，滤纸托架52上设置的颗粒物滤纸直径为47mm，文丘里泵7的采样流量设置为1.2g/s，可满足国六法规要求的滤纸迎面风速大于90cm/s。在其他实施例中，可根据实际使用情况，更换其他类型和尺寸的滤纸。

可选地，该部分流稀释取样***还包括稀释空调13，稀释空调13与稀释空气流量控制单元1连通且与稀释通道3的进气口连通，稀释空调13能够调节稀释空气的温度。本实施例中，稀释空调13采样独立的帕尔帖原理进行控制，以保证稀释空气的温度维持在25±5℃的范围内。在其他实施例中，稀释空调13也可以采用其他控制原理进行控制，稀释空气的温度范围也可以根据实际情况适应性调整。

可选地，该部分流稀释取样***还包括加热带，加热带包覆于稀释通道3外侧且与主机控制单元9电连接，加热带用于对稀释通道3加热。本实施例中，采用加热带的同时通过PLC的PID功能进行控制，保证稀释通道3的温度在47±5℃的范围内。在其他实施例中，也可以使用其他加热装置代替加热带，稀释通道3的温度也可以适应性调整。

本实施例中，该部分流稀释取样***的输送管的温度维持在150℃以上，采用玻璃纤维伴热带和PLC的PID功能控制；滤纸的前温度维持在47±5℃的范围内，采用加热器和加热风扇进行温度调节，同时利用PLC的PID功能控制，对整个滤纸托架柜进行加热，以保证过滤效果。在其他实施例中，上述温度均可根据实际使用情况适应性调整。

本实施例中，该部分流稀释取样***为定容采样，即在试验过程中保持稀释混合气的流量GTOT固定。试验过程需要从排气管中实时取样的流量GP与发动机的排气流量GEXH成比例，该比例值r按照试验的实际情况进行设定,即GP＝GEXH×r。稀释空气的流量GDIL由设定的GTOT和需要的GP计算得出，即GDIL＝GTOT-GP，然后由质量流量控制器直接控制到相应的GDIL流量值。该***采用差流流量控制，通过PLC、流量计、比例阀闭环控制GTOT流量到设定值，即可间接控制GP流量。试验中将稀释混合气中的颗粒收集到滤纸上，试验结束后进行称重，计算本次试验收集的颗粒物质量，再与整个试验过程中的采样时间、实际流量等参数进行计算，即可得出所需试验结果。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种部分流稀释取样***，其特征在于，包括：

稀释空气流量控制单元(1)，所述稀释空气流量控制单元(1)与稀释空气源(2)连通且能够控制稀释空气的流量；

稀释通道(3)，所述稀释通道(3)的进气口与所述稀释空气流量控制单元(1)和发动机排气源(4)连通；所述稀释空气和发动机排气能够在所述稀释通道(3)中形成稀释混合气；

过滤单元，所述过滤单元与所述稀释通道(3)的出气口连通且能够对所述稀释混合气进行过滤并收集所述发动机排气中的颗粒物；

层流质量流量计(6)，与所述过滤单元连通且用于测量所述稀释混合气的流量；

文丘里泵(7)，所述文丘里泵(7)与所述层流质量流量计(6)连通且所述文丘里泵(7)的进气口与压缩空气源(8)连通，出气口与外部连通；

主机控制单元(9)，所述稀释空气流量控制单元(1)和所述层流质量流量计(6)均与所述主机控制单元(9)电连接；

所述过滤单元包括并联连接的第一通道和第二通道，所述第一通道和所述第二通道均依次设置有第一切换球阀(51)、滤纸托架(52)和第三电磁阀(53)，所述第一切换球阀(51)均与所述稀释通道(3)的出气口连通，所述第三电磁阀(53)均与所述层流质量流量计(6)连通。

2.根据权利要求1所述的部分流稀释取样***，其特征在于，所述部分流稀释取样***还包括第一电磁阀(10)，所述第一电磁阀(10)设置于所述文丘里泵(7)进气口和所述压缩空气源(8)之间且用于控制进入所述文丘里泵(7)的压缩空气的通断。

3.根据权利要求2所述的部分流稀释取样***，其特征在于，所述部分流稀释取样***还包括比例阀(11)，所述比例阀(11)设置于所述第一电磁阀(10)和所述文丘里泵(7)的进气口之间且与所述主机控制单元(9)电连接，所述主机控制单元(9)能够控制所述比例阀(11)以控制进入所述文丘里泵(7)的所述压缩空气的进气量。

4.根据权利要求1所述的部分流稀释取样***，其特征在于，所述部分流稀释取样***还包括第二电磁阀(12)，所述第二电磁阀(12)设置于所述稀释空气流量控制单元(1)与所述稀释空气源(2)之间且用于控制进入所述稀释空气流量控制单元(1)的所述稀释空气的通断。

5.根据权利要求1所述的部分流稀释取样***，其特征在于，所述部分流稀释取样***还包括稀释空调(13)，所述稀释空调(13)与所述稀释空气流量控制单元(1)连通且与所述稀释通道(3)的进气口连通，所述稀释空调(13)能够调节所述稀释空气的温度。

6.根据权利要求1所述的部分流稀释取样***，其特征在于，所述过滤单元还包括与所述第一通道和所述第二通道并联连接的第三通道，所述第三通道的两端分别与所述稀释通道(3)的出气口和所述层流质量流量计(6)连通。

7.根据权利要求6所述的部分流稀释取样***，其特征在于，所述第三通道上设置有第四电磁阀(54)。

8.根据权利要求1所述的部分流稀释取样***，其特征在于，所述部分流稀释取样***还包括第二切换球阀(14)，所述第二切换球阀(14)设置于所述发动机排气源(4)和所述稀释通道(3)的进气口之间且用于控制进入所述稀释通道(3)的所述发动机排气的通断。

9.根据权利要求1所述的部分流稀释取样***，其特征在于，所述部分流稀释取样***还包括加热带，所述加热带包覆于所述稀释通道(3)外侧且与所述主机控制单元(9)电连接，所述加热带用于对所述稀释通道(3)加热。

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