气相色谱仪用耐污染分流捕集阱滤芯及智能维护预警系统

文档序号:1838219 发布日期:2021-11-16 浏览:8次 >En<

阅读说明:本技术 气相色谱仪用耐污染分流捕集阱滤芯及智能维护预警系统 (Pollution-resistant shunting trap filter element for gas chromatograph and intelligent maintenance early warning system ) 是由 周小靖 何剑威 杨蒙达 周勇 于 2021-09-14 设计创作,主要内容包括:本发明涉及分析仪器技术领域,尤其涉及一种气相色谱仪用耐污染分流捕集阱滤芯及智能维护预警系统,该滤芯包括滤芯壳体和固定于滤芯壳体端部的滤芯压盖,滤芯壳体的两端分别开设有滤芯入口和滤芯出口,滤芯出口内侧由近及远固定有第一过滤层和滤芯压环,滤芯压环上设有透气间隙;且滤芯壳体内填充有吸附剂。该滤芯采用紧配压环和多层无纺布材质过滤层组合的多层滤芯结构,还涉及一种智能维护预警系统,该系统包括数据采集模块、控制单元及显示模块;可杜绝颗粒、粉尘击穿滤芯过滤结构的问题,能够做到对后端分流比例阀的长期高效防护,该系统对分流捕集滤芯及其他相关零部件具有很好的监测预警提示功能。(The invention relates to the technical field of analytical instruments, in particular to a pollution-resistant shunting and trapping filter element for a gas chromatograph and an intelligent maintenance early warning system, wherein the filter element comprises a filter element shell and a filter element gland fixed at the end part of the filter element shell, two ends of the filter element shell are respectively provided with a filter element inlet and a filter element outlet, the inner side of the filter element outlet is fixedly provided with a first filter layer and a filter element press ring from near to far, and the filter element press ring is provided with a ventilation gap; and the filter element shell is filled with an adsorbent. The filter element adopts a multi-layer filter element structure formed by combining a tight-fit compression ring and a plurality of layers of non-woven fabric filter layers, and also relates to an intelligent maintenance early warning system which comprises a data acquisition module, a control unit and a display module; can stop granule, dust puncture filter core filtration&#39;s problem, accomplish the long-term high-efficient protection to rear end reposition of redundant personnel proportional valve, this system has fine monitoring early warning prompt facility to reposition of redundant personnel entrapment filter core and other relevant spare parts.)

气相色谱仪用耐污染分流捕集阱滤芯及智能维护预警系统

技术领域

本发明涉及分析仪器技术领域,尤其涉及一种气相色谱仪用耐污染分流捕集阱滤芯及智能维护预警系统。

背景技术

气相色谱仪是利用色谱分离技术和检测技术,对多组分的复杂混合物进行定性和定量分析的仪器。

捕集阱是一种里面装填有吸附剂的气体净化装置,常用于气相色谱仪内部的气体净化,当将它安装在载气入口阀后,可以有效的吸附载气中的杂质组分,确保载气的纯净;当将其安装于分流/不分流进样口的分流以及隔垫清扫气出口,可以有效地吸附载气中的有机样品,防止样品在后续管路中的冷凝导致管路堵塞。

现有分流捕集系统普遍存在捕集阱滤芯吸附剂填充间隙,缺乏对颗粒、粉尘的长期高效拦截,而分流比例阀又对颗粒粉尘非常敏感,大多数气路控制故障都是由此引起的,尤其是一体化设计的EPC模块,发生故障时往往需整体更换,会给用户带来高昂的维护费用。

气相色谱仪自身缺乏对分流捕集系统寿命的智能检测手段,导致用户难以判断何时进行必要的更换维护以确保仪器的长期稳定运行,少部分用户凭感觉/习惯维护,大部分用户不维护,直到仪器出现故障后停机报修。

分流捕集系统缺乏明确的状态交互提示或预警,吸附剂自身无指示效果,无法肉眼分辨是否已失效,同时吸附剂通常处于多层密封结构中,不易经常性的拆卸观察。

发明内容

为解决上述背景技术中提出的问题,本发明提供一种气相色谱仪用耐污染分流捕集阱滤芯及智能维护预警系统。

为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种气相色谱仪用耐污染分流捕集阱滤芯,包括滤芯壳体和可拆卸固定密封于所述滤芯壳体端部的滤芯压盖,所述滤芯壳体的两端分别开设有滤芯入口和滤芯出口,所述滤芯出口内侧由近及远可拆卸固定有第一过滤层和滤芯压环,所述滤芯压环上设有透气间隙;且所述滤芯壳体内填充有吸附剂。

作为优选,所述滤芯压环为片状的多齿圆环结构,且与所述第一过滤层紧密贴合。

作为优选,所述滤芯壳体内还依次固定有第二过滤层和第三过滤层,所述第三过滤层固定于所述滤芯入口一端的所述滤芯压盖的内侧,所述第二过滤层固定于所述第一过滤层与第三过滤层之间。

作为优选,所述第一过滤层、第二过滤层和第三过滤层均为无纺布层。

作为优选,所述滤芯壳体与滤芯压盖之间以及所述滤芯壳体两端的端面上均固定有O型密封圈。

本发明还提供一种智能维护预警系统,该系统基于上述的气相色谱仪用耐污染分流捕集阱滤芯,包括数据采集模块、控制单元及显示模块;所述数据采集模块包括压力检测单元、计数单元;所述压力检测单元,用于检测滤芯内吸附剂区域的压力,并将检测的压力信息发送至控制单元;所述计数单元,用于对气相色谱仪中各消耗性零部件的使用次数或/和使用时长分别以计数或/和计时的方式进行数据统计,并将统计的使用次数或/和使用时长发送至控制单元;所述控制单元,用于分别接收压力检测单元传送的压力信息以及计数单元传送的包括使用次数或/和使用时长在内的数据统计信息,并分别将接收的压力信息和预设的压力阈值进行对比,将接收的各计数或/和计时信息与预设的各使用次数阈值或/和使用时长阈值进行逐一对比,当接收的压力信息、计数或/和计时信息中有超过对应预设阈值时,则控制单元发送对应预警信息至显示模块;所述显示模块,用于接收控制单元发送的压力信息、计数或/和计时信息并进行显示和预警提醒。

作为优选,所述压力检测单元包括压力传感器,所述压力传感器设于滤芯内,用于检测滤芯内吸附剂区域的压力,并将检测的压力信息发送至控制单元;所述计数单元为计数器,所述控制单元为微处理器或CPU,所述显示模块包括显示屏和信号灯。

作为优选,所述显示屏,用于接收控制单元发送的压力信息、计数或/和计时信息以及相应的预警信息并进行显示;所述信号灯,用于以灯光色彩的形式,显示出滤芯或/和其它各消耗性零部件的生命周期状态。

作为优选,所述生命周期状态通过下列公式得出,

式中,X为生命周期百分比,Y为相应数据采集模块采集的滤芯内压力值、各消耗性零部件的使用次数或/和使用时长;Z为Y相对应的预设阈值;

然后通过控制单元将得出的各生命周期状态与各信号灯预设的灯光色彩进行逐一对应并显示:即控制单元将通过上述公式运算得出的生命周期状态转化为灯光色彩信号并发送给对应的信号灯进行显示。

作为优选,所述数据采集模块还包括温度检测单元,所述温度检测单元,用于检测滤芯内的温度,并将检测的温度信息发送至控制单元,并在显示模块上显示。

本发明的有益效果是:

1)分流捕集滤芯采用紧配压环和多层无纺布材质过滤层组合的多层滤芯结构,可杜绝颗粒、粉尘击穿滤芯过滤结构的问题,能够做到对后端分流比例阀的长期高效防护。

2)通过对分流捕集滤芯及其他相关零部件的压力堵塞实时监测数据反馈和维护预警计数管理两种智能检测手段,丰富气相色谱仪自身的智能判断能力,维护判断相较用户感官判断更准确,大幅减轻人工检修压力。

3)控制单元通过无线通讯芯片与LED灯模块之间的实时信号传输,提供基于灯光颜色变化的预警提示,帮助用户更直观的了解分流捕集系统的当前状态,大幅降低故障停机风险。

附图说明

图1为本发明中分流捕集阱滤芯的结构示意图;

图2为本发明中滤芯压环的结构示意图;

图3为本发明中智能监测的流程图;

图4为本发明中智能监测控制的流程图;

图5为本发明中智能维护计数管理控制的流程图;

图6为本发明中智能预警交互的流程图;

其中,1-滤芯壳体,2-滤芯压盖,3-滤芯入口,4-滤芯出口,5-第一过滤层,6-滤芯压环,7-第二过滤层,8-第三过滤层,9-吸附剂,10-密封圈。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本申请再作进一步详细的说明。

一种气相色谱仪用耐污染分流捕集阱滤芯,如图1、图2所示,包括滤芯壳体1和可拆卸固定密封于滤芯壳体1端部的滤芯压盖2,滤芯壳体1的两端分别开设有滤芯入口3和滤芯出口4,滤芯出口4内侧由近及远可拆卸固定有第一过滤层5和滤芯压环6,滤芯压环6上设有透气间隙,如透气孔;且滤芯壳体1内填充有吸附剂9,如活性炭、分子筛、硅胶、酸性特征吸附剂、磷化物特征吸附剂等。

在有些实施例中,滤芯压环6为片状的多齿圆环结构,且与第一过滤层5紧密贴合。

在有些实施例中,滤芯壳体1内还依次固定有第二过滤层7和第三过滤层8,第三过滤层8固定于滤芯入口3一端的滤芯压盖2的内侧,第二过滤层7固定于第一过滤层5与第三过滤层8之间。

在有些实施例中,吸附剂9包括物理吸附剂和/或化学吸附剂。在工作过程中,可视分流捕集阱的吸附捕集需求,灵活搭配各类物理吸附剂或针对性的化学吸附剂,以便最终实现对样品组分的高效吸附,保护后端放空组件。

在有些实施例中,第一过滤层5、第二过滤层7和第三过滤层8均为无纺布层,具体为多层微孔无纺布,可拦截微米级粉尘及颗粒物的物理击穿。

在有些实施例中,滤芯壳体1与滤芯压盖2之间以及滤芯壳体1两端的端面上均固定有O型密封圈10。

在工作时,气相色谱载气携带高温汽化样品组分,由分流捕集滤芯入口3进入分流补集阱滤芯,经多种滤芯吸附剂9针对性高效吸附及多层无纺布过滤层强力拦截后,将样品组分及粉尘颗粒截止在分流补集阱滤芯内部,净化后的载气经分流捕集滤芯出口4及后端放空组件做排放处理。其中,滤芯壳体1和滤芯端盖2均为不锈钢类金属材质,滤芯壳体1为滤芯主体,滤芯端盖2为可拆卸组装式部件;滤芯壳体1、滤芯压盖2的密封均由O型氟橡胶密封圈10通过镜像密封实现,以确保分流补集阱滤芯的整体密封性能。

进一步参阅图2所示,本分流捕集阱滤芯结构中含有的滤芯压环6,为多齿圆环结构的不锈钢类金属薄片,通过配套装配工装与滤芯壳体1内腔作紧配压配,配合无纺布材质的第一过滤层5,进而形成一无间隙的物理隔离层,可实现对微米级粉尘及颗粒物的高效拦截,截止粉尘、颗粒的通过,对分流捕集阱滤芯出口后放空组件形成高效防护。

还提供一种智能维护预警系统,该系统基于上述的气相色谱仪用耐污染分流捕集阱滤芯,包括数据采集模块、控制单元及显示模块;数据采集模块包括压力检测单元、计数单元;

压力检测单元,用于检测滤芯内吸附剂区域的压力,是用压力传感器监测该区域的压力数据可以更好的表征吸附的状态,并将检测的压力信息发送至控制单元;

计数单元,用于对气相色谱仪中各消耗性零部件的使用次数或/和使用时长(指的是各零部件的累计使用时长)分别以计数或/和计时的方式进行数据统计,并将统计的使用次数或/和使用时长发送至控制单元;气相色谱仪的使用与否通过触发进样机制进行确认,即执行一项进样操作即为一次使用。

控制单元,用于分别接收压力检测单元传送的压力信息以及计数单元传送的包括使用次数或/和使用时长在内的数据统计信息,并分别将接收的压力信息和预设的压力阈值进行对比,将接收的各计数或/和计时信息与预设的各使用次数阈值或/和使用时长阈值进行逐一对比,当接收的压力信息、计数或/和计时信息中有超过对应预设阈值时,则控制单元发送对应预警信息至显示模块;

显示模块,用于接收控制单元发送的压力信息、计数或/和计时信息并进行显示和预警提醒。

需要指出的是,数据采集模块采集的各种数据信息,或其他模块、单元的信息均可以通过数模转换器转换后再发送至控制单元,或从控制单元发出。

在有些实施例中,压力检测单元包括压力传感器,压力传感器设于滤芯内,用于检测滤芯内吸附剂区域的压力,并将检测的压力信息发送至控制单元;计数单元为计数器,每执行一次进样流程后计量数字+1,计数器内置下位机主程序中即可,控制单元为微处理器或CPU,显示模块包括显示屏和信号灯。

在有些实施例中,显示屏,用于接收控制单元发送的压力信息、计数或/和计时信息以及相应的预警信息并进行显示;信号灯,用于以灯光色彩的形式,显示出滤芯或/和其它各消耗性零部件的生命周期状态;其中,滤芯或/和其它各消耗性零部件的生命周期状态通过下列公式得出:

式中,X为生命周期百分比,Y为相应数据采集模块采集的滤芯内压力值、各消耗性零部件的使用次数或使用时长,Z为Y相对应的预设阈值;

然后通过控制单元将得出的各生命周期状态与各信号灯预设的灯光色彩进行逐一对应并显示,即控制单元将通过上述公式运算得出的生命周期状态转化为灯光色彩信号并发送给对应的信号灯进行显示。具体地,可在零部件寿命消耗(即生命周期百分比)<80%时,通过亮绿灯来指示;在零部件寿命消耗80%~100%之间,通过亮黄灯来指示;在零部件寿命消耗(即生命周期百分比)>100%时,通过亮红灯来指示。

在有些实施例中,数据采集模块还包括温度检测单元,温度检测单元为温度传感器,温度传感器置于滤芯内,以用于检测滤芯内的温度,并将检测的温度信息发送至控制单元,并在显示模块上显示。

实施例

一种智能维护预警系统,如图3~6所示,该系统基于上述的气相色谱仪用耐污染分流捕集阱滤芯。其具体功能通过以下方式实现:

首先需要指出,下述的对压力的智能监测是通过上述设置的相互信号连通的压力传感器、温度传感器、控制单元及显示模块来完成的。

下述的维护计数智能管理是通过上述设置的相互信号连通的计数模块、控制单元及显示模块来完成。

(1)用于压力堵塞的智能监测系统:

实现原理:随着分流补集阱中滤芯所装填的吸附剂对目标样品组分的持续吸附捕集,滤芯吸附剂的形态和性质会发生变化,体现出的物理特性为滤芯吸附剂区域的阻力逐渐变大,进而影响压力变动,两者的关联关系基本为一逼近极限值的曲线图。基于此特性,通过检测滤芯吸附区域的压力变化情况,与不同吸附体系的理论阈值作计算比较,进而可获得当前分流补集阱滤芯的使用生命周期状况,并可给出生命周期百分比及是否需更换维护的提示性结论。图4为阈值自动监控时的控制循环逻辑,系统一直监控实时状态是否超阈值,并给出状态值GC和PC。

基于上述原理,对分流捕集流路中压力堵塞的智能监测,具体的实现方式为:

对于压力堵塞的智能监测,可通过定时自触发或人工介入的方式开启智能监测,主要过程如下:打开智能监测有关模块系统的开关,通过温度传感器及控制单元执行监测所需温度参数设定,而后关闭辅助流路,待温度等状态稳定后,执行捕集流路完全打开指令,然后通过压力传感器持续收集捕集流路的压力信息并读取稳定值,将该压力信息传送至不同吸附体系的数据库进行相应预设阈值比较和分析。如当前压力值<理论预设阈值,则本次智能检测通过,系统给出分流捕集生命周期提示,并自动执行系统恢复程序,分析状态;如当前压力值≥理论预设阈值,则本次智能检测不通过,系统(主要指控制单元)给出分流捕集流路的故障状态提示,用户可根据故障维护指引展开人工故障排查和维护工作,待问题得到解决后可再次人工启动分流捕集智能检测,二次执行如上流程并获得检测结果。

(2)智能维护计数系统:

智能维护计数系统,主要用于对气相色谱仪中消耗性零部件的使用状态进行精确的计数管理。用户可根据使用情况自定义分流捕集阱的可使用次数或天数,并在更换新的分流捕集阱模块时对相应的计数维护进行重置操作。当用户选择“次数”为基准计数模式时,气相色谱仪每启动一次分析流程,系统即会在当前计数基础上+1;当用户选择“天数”为基准计数模式时,气相色谱仪根据内部电路的计时系统,每24h,系统即会在当前计数基础上+1。无论何种计数模式,当某个模块的计数值达到设定阈值时,维护计数智能管理系统即会发出该模块的维护预警信息,用户可根据维护指引完成模块维护工作。

(3)执行智能预警交互的预警处理系统:

上述的压力堵塞的智能检测系统以及智能维护计数系统,基于多种触发及监测实施模式,将获取的数据信息提交传送至控制单元(此处指CPU处理部),经运算分析及汇总后,形成分流捕集滤芯、及其他零部件等处的预警信息。该预警信息可通过外部设备、工作站软件、内部设备3种形式进行预警交互输出。其中外部设备可以为无线LED灯模块,通过接收内置于CPU主机电路的无线通讯芯片,可连续、实时给出分流捕集滤芯、及其他零部件等处的当前状态信息及所处的生命周期阶段,以灯光色彩的形式给出明确的维护预警提示,工作站软件可以为交换机、色谱工作站等软件,利用消耗品监测动态管理模块展示消耗品的使用情况,内部设备形式多样,可以是内置的蜂鸣器、绑定的指示灯等形式。内部设备通过显示屏展示智能监测管理模块、维护计数管理模块处理的状态信息和预警信息,更加直观。

以上,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不同限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。并且,本发明各个实施方式之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

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