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一种原位激光粉尘仪器的计量校准检测*

编辑:永利电玩城????来源:未知????发布时间:2019-10-26 09:16????浏览量:
0 引言
粉尘是一种能长期悬浮在空气中的固体颗粒,影响空气质量和能见度, 为大气污染物提供二次污染物的载体, 危害人体健康。随着我国环保监察力度的加大, 固定污染源烟尘排放和道路扬尘成为了被监测的重点[1 - 2] 。目前, 粉尘监测仪一般由采样模块、前处理模块和粉尘分析模块等组成。由于泵吸式采样会受到采样流量、采样方式、采样头类型、采样位置、采样管的影响, 改变被测物质的状态, 导致粉尘监测仪监测结果不能反映实际污染情况[3 - 4] ; 另外, 由于光散射法粉尘仪受湿度影响, 需要对样气进行加热或稀释除湿, 增加了运行和维护成本。原位激光粉尘仪可以直接安置于污染源内部, 通过激光后散射原理对粉尘进行直接检测, 既无需采样, 也无需除湿, 实现了污染源颗粒物浓度的低成本实时监测。但由于烟囱尺寸比较大, 这类仪器设计的检测光程一般大于 1m, 超过了常规标准粉尘检定装置检测舱室长度, 给该永利电玩城官方网站检测增加了难度。
 
JJF 1716—2018《粉尘浓度测量仪型式评价大纲》中不仅要求常温试验检测, 还要求对环境适应性进行检测, 即要求对粉尘仪经工作温度下限和上限进行试验, 试验结束后马上检测, 要求仪器的示值误差 ± 20% 以内为合格[5 - 6] 。但是, 对于高低温试验后如何对粉尘仪进行检测缺乏具体的实施方案。由于颗粒物气溶胶稳定性较差, 容易受到环境温度、湿度的影响[7] ; 同时, 高低温试验箱中难以放置标准粉尘发尘装置和检定装置, 从而增加了环境适应性评价的难度。由于激光后散射的原位粉尘仪内部设置了用于定期检查数值是否漂移的滤光片, 且滤光片示值稳定性好, 因此, 大家提出了利用滤光片来检查环境适应性试验的方法, 同时大家采用延长管的方法, 实现了原位激光粉尘仪的永利电玩城官方网站检测, 为广大永利电玩城官方网站工编辑提供有益的参考。
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1 SDUST-100 型粉尘在线监测仪
SDUST-100 型粉尘在线监测仪结构如图 1 所示, 其测量原理为发光二极管发射的激光, 经挡尘片衰减后照射到烟道中, 经过烟尘的散射后穿过挡尘片, 经过透镜聚焦增益后到达光学传感器, 通过光学传感器处激光强度和发光二极管发射的初始激光强度的比值计算可以得到烟尘浓度值。SDUST-100 型粉尘仪内置滤光片插孔以及反光挡板, 以实现在无尘状态下通过不同程度的滤光片对激光的削弱作用, 来测试粉尘仪示值误差。在长时间监测过程中, 为了避免粉尘沉积在挡尘片外,影响测量结果准确性, 在挡尘片外部一圈设计了2mm 左右缝隙的出风口, 以实现定期反吹, 保持挡尘片的洁净度。
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2 示值误差的检测
检定采用 LYFJ-50 低浓度粉尘仪表检定装置( 张家港朗亿机电设备有限企业) , 该装置结构如图2 所示[8 - 10] , 使用的颗粒物标物为细化煤粉[8, 11] 。该装置检测舱宽度只有 0. 9m, 而 SDUST-100 型粉尘仪激光光程是 1m, 即只有光程大于 1m 时才能准确测定粉尘浓度。为解决这个问题, 大家在检测舱壁上挖了个圆孔, 将被测粉尘仪置于检测室外大于 1m的距离处, 让激光穿过粉尘仪检测室壁上圆孔( 如图 2 中 5 所示) 进入检测室, 如图 3 所示。同时将SDUST-100 粉尘仪和粉尘仪检定装置之间用密闭圆管连接。根据 JJF 1716—2018 技术规范, 设定不同粉尘浓度( 满量程的 20% 、50% 、80% ) , 通过对比滤膜称重法( 标准值) 与被测粉尘仪示值来检测被测粉尘仪示值误差, 结果如表 1 所示。
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表 1 表明, 为满足被测粉尘仪的光程要求, 被测粉尘仪的放置位置与粉尘仪表检定装置之间用外接延长检测管连接, 平衡后延长段产生的浓度不均匀性可作为系统误差抵消, 从而满足原位激光粉尘仪的永利电玩城官方网站检测需求。为验证这一结论, 记录了不同粉尘浓度测量阶段实际测量值的稳定性, 该粉尘仪示值重复性均小于 3% , 被测粉尘仪示值较为稳定。被测粉尘仪在该种检测方法所得显示值与称重法比较, 示值误差均在 ± 6. 5% 之间, 满足 ± 20% 示值误差范围, 符合 JJF 1716—2018 技术规范的要求。为了进一步研究延长段对测量结果的影响, 将检定装置粉尘浓度保持在某一浓度值, 利用 CEL-712 实时粉尘监测仪对外接延长管中的粉尘浓度进行检测, 结果如表 2 所示。结果表明, 延长管中粉尘浓度远远低于检测舱内浓度, 并且在测量期间浓度相对稳定, 虽然浓度有所上升, 但上升速度很慢, 这可能是由于粉尘检测舱底部有排风系统, 粉尘气溶胶从顶端产生并经扩散腔充分扩散混合均匀后, 在重力和底部负压的吸引下沉降后直接被排风系统排除舱外。虽然在一侧安装了延长管, 但若没有额外驱动力, 颗粒物很难改变方向快速扩散到延长管中, 因此, 延长管中粉尘浓度能在一定时间范围内稳定保持在某一较低浓度。所以, 激光粉尘仪检测段的粉尘浓度主要是由检测腔决定的, 加了延长管后不影响 SDUST-100 激光粉尘仪示值误差的检测
 
3 环境适应性检测
JJF 1716—2018 粉尘仪型式评价大纲中要求对仪器进行高低温实验, 测试其分别在工作温度下限( - 10℃ ) 和温度上限( 40℃ ) 静置 2h 后, 马上进行检测, 要求仍然得满足示值误差 ± 20% 的要求。一方面, 对于高低温箱和粉尘仪检定装置放置位置比较远的情况, 难以满足该检测要求; 另一方面, 粉尘仪检定装置响应时间比较慢, 从设定目标浓度到浓度稳定至少 5min, 也不满足马上检测的要求。因此, 寻找一个便携的、稳定的粉尘信号源, 有利于保障环境适应性检测结果的准确性。由于 SDUST-100粉尘仪内部自带校准滤光片( 30% , 50% 和 80% ) ,该滤光片对应特定的粉尘浓度, 且滤光片在不同温度条件下是稳定的。所以, 可参照 JJG 976—2010透射式烟度计检定规程[12] , 对示值误差进行检测。表 3 是 利 用 滤 光 片 测 量 得 到 的 环 境 适 应 性 检 测结果。以 20℃ ( 常温条件) 时仪器的实测值为参考标准值, 分别将仪器放置于 - 10℃ 和 40℃ 试验箱内 2h后马上对仪器进行测试。测试结果表明仪器的示值误差均在 ± 1% 以内, 说明该激光后散射原理的粉尘仪示值的准确性基本不受温度影响, 满足示值误差 ± 20% 的要求。同时也表明, 标准滤光片法作为便携的、稳定的粉尘信号源, 可用于粉尘仪环境适应性检测, 比真实尘源具有更稳定、更快捷的优势。
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4 结论
基于激光后散射原理的原位激光粉尘仪利用原位安装检测, 避免了泵吸采样和温湿度处理对污染源颗粒物监测结果的影响, 同时增加反吹功能避免挡尘片被污染。由于烟囱尺寸比较大, 这类设备检测光程比较长, 一般大于 1m, 超出了常规粉尘仪检定装置检测舱室的长度, 给该仪器计量检测增加了难度。本项目采用外接延长管的方法, 满足了该类仪器对光程的要求, 结果表明延长段中粉尘浓度稳定在较低水平, 对粉尘浓度没有显著影响。如果能利用便携且稳定性更好的标准滤光片, 用于光散射法粉尘仪高低温试验后的示值误差检测, 不仅能大大提高检测效率, 而且结果也更科学、更合理。

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