一种气体的调压与稳压装置
技术领域
本实用新型涉及一种气体的调压与稳压装置，可用于需要稳定压力气源的测量仪器或其它具有相同需要的应用使用，属于测量或检测领域。
背景技术
在一些测量和检测系统中，需要稳定气压的气源来帮助测量和检测的完成。比如稀释法的烟气成分测量需要一定压力的零气来作为稀释气体对样气进行一定比例的稀释，并且该零气的压力需要保持一定的稳定性，否则零气压力的波动会影响稀释比，进而影响测量结果的精确性。又比如ePTFE膜（以聚四氟乙烯为原料经膨化拉伸形成的多微孔膜）的透气度和防水测试，行业要求的测试压力分别为7KPa和30KPa，因此需要对应稳定压力的气源。
现有的气体调压和稳压一般是通过比例阀来完成，但是比例阀的压力调节和控制精度不高，如目前市场上高端的比例阀其调节精度为其量程的±0.5%，即0-0.5MPa的量程下调节误差±2.5KPa、0-0.1MPa的量程下调节误差±0.5KPa。其调节精度满足一般工业控压的要求，但是对于一些高精度的测量系统，其调节和控压的精度仍不能完全满足要求，特别是如用于ePTFE膜透气量检测这类相对较低恒定气压要求的应用。
此外，对于较高输出压力（0.XMPa输出压力）的应用，目前还有的压力调节和稳定方式是在输出端接一个泄压阀，在上游压力大于泄压阀阙值时泄压阀的阀芯被顶起，泄除一定气体从而保证下游的气压稳定。该方式的弊端是上游的气源需要充足，否则输出端会产生波动；并且该方式对气源的消耗量很大，因此使用成本高；另外该方式输出压力和泄压阀的启动阙值一一对应，无法后期调整或输出可控的压力曲线。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种气体的调压与稳压装置。
为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种气体的调压与稳压装置，包括调压模块、压力传感器、控制系统和气体流动管道，所述调压模块、压力传感器和控制系统通过控制电路与气体流动管道连接组成一个输出气压的闭环控制系统；所述调压模块包括电机、调压阀、固定件和联轴器，所述电机的输出轴与调压阀通过联轴器连接，电机和调压阀的外部通过固定件固定使两者外部保持相对固定；所述调压阀的进气口连接气体流动管道上游，出气口连接气体流动管道下游，所述压力传感器与气体流动管道连通，且位于调压模块的下游端；所述电机和控制系统通过控制电路连接，压力传感器和控制系统通过控制电路连接，控制系统根据压力传感器反馈的当前气体压力值反馈控制电机转动，从而带动调压阀进行气体压力的调节。
更进一步的，还包括备用调压模块，所述备用调压模块内部结构与其内部结构的相互连接方式均与所述调压模块相同，备用调压模块和控制系统通过控制电路连接，调压模块的上游端的气体流动管道分出一条支管，该支管另一端连接调压模块的下游端，支管上连接备用调压模块，支管位于压力传感器的上游端，备用调压模块与调压模块并联，备用调压模块所在的支管上设有常开阀，调压模块所在的气体流动管道上设有常闭阀。
更进一步的，所述电机选用交流电机、步进电机、伺服电机或其它可控正、反转的电机。
更进一步的，所述控制系统选用单片机、PCL或其它控制系统。
更进一步的，所述调压阀选用通过机械式旋拧实现开度大小调整的气体调节阀。
有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：本实用新型使用电机结构控制调压阀进行气压调节和稳定，而非现有的比例阀或泄压阀压力控制，调节精度更高；且本实施例的调压范围更大，可低至输出端压力为零（即全关闭）和可高至达到输入压力的最低值；此外本实用新型不但能输出恒定的设定压力，而且能根据需要输出变化的压力；同时，本实用新型设有备用调压模块，在原有的调压装置出现故障后直接打开备用调压装置所在管道和电路结构，备用调压装置继续对气压进行调节，提高了零气发生器的可靠性，提高了本装置的容错率。
附图说明
图1为本实用新型的原理示意图，
图2为本实用新型的调压模块的结构示意图，
图3为本实用新型的调压模块的全剖结构示意图，
图4为本实用新型的第二个实施例的原理示意图，
其中，1-调压模块，2-压力传感器，3-控制系统，4-控制电路，5-气体流动管道，6-备用调压模块，7-常开阀，8-常闭阀，101-电机，102-调压阀，103-固定件，104-联轴器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
本实用新型适用于零气发生器装置，用于为电厂烟气稀释法分析提供零气，该零气发生器的压力调节和控制部分即为本实用新型的调压与稳压装置，其原理图如图1（图中箭头方向为气体流动的方向）所示，包括调压模块1、压力传感器2、控制系统3和气体流动管道5，调压模块1、压力传感器2和控制系统3通过控制电路4与气体流动管道5连接组成一个输出气压的闭环控制系统；如图2和图3所示，调压模块1包括电机101、调压阀102、固定件103和联轴器104，电机101的输出轴与调压阀102通过联轴器104连接，电机101和调压阀102的外部通过固定件103固定使两者外部保持相对固定；调压阀102的进气口连接气体流动管道5上游，出气口连接气体流动管道5下游，压力传感器2与气体流动管道5连通，且位于调压模块1的下游端；电机101和控制系统3通过控制电路4连接，压力传感器2和控制系统3通过控制电路4连接，控制系统3根据压力传感器2反馈的当前气体压力值反馈控制电机101转动，从而带动调压阀102进行气体压力的调节。
本实施例中，电机101选用交流电机、步进电机、伺服电机或其它可控正、反转的电机；控制系统3可以选用单片机、PCL或LabVIEW等其它控制系统进行控制，本实施例中的控制系统3选用STM32单片机作为控制系统的微控制器，控制系统还包括液晶显示器、数模转换模块和五个按键，液晶显示器为4寸，用于输出压力、控制精度设定值和实时的输出压力的显示；数模转换模块为16位数模转换模块，用于对压力传感器模拟量的数模转换；按键用于输出压力和控制精度；此外控制系统3还可选用PCL或LabVIEW作为控制系统，其输出压力分别设定为7KPa和30KPa，在这种在零气发生器中的输出压力需要较低的应用中，控制精度能在±0.1KPa内，相对于现有技术的比例阀具有很大的优势。
本实施例的调压模块1使用一款42步进电机和机械调压阀，调压阀102选用通过机械式旋拧实现开度大小调整的气体调节阀。电机101和调压阀102的转轴通过联轴器104连接，外壳结构通过铝结构的固定件103相互固定，压力传感器2的量程为0-1MPa，输出4-20mA的模拟量信号，
本实用新型适用的零气发生器一般输出压力要求在0.3MPa左右，在该设定压力范围内，本实施例的压力控制精度能长期维持在±0.001MPa（即±1KPa）内，因此具有很高的压力控制精度。
为了改进本实用新型的反馈系统，还提出第二个实施例，如图4（图中箭头方向为气体流动的方向）所示，本调压与稳压装置还包括一个备用调压模块6，备用调压模块6的内部结构与其内部结构的相互连接方式均与调压模块1相同，备用调压模块6和控制系统3通过控制电路4连接，调压模块1的上游端的气体流动管道5分出一条支管，该支管另一端连接调压模块1的下游端，支管上连接备用调压模块6，支管位于压力传感器2的上游端，备用调压模块6与调压模块1并联，备用调压模块6所在的支管上设有常开阀7，调压模块1所在的气体流动管道5上设有常闭阀8。本实施例设置这个备用调压模块6的目的在于：控制系统4收到的压力传感器6所检测到的调压气体压力值是在一定范围内波动的，其波动范围的精度在±0.001MPa（即±1KPa）内，当超过这一精度范围时，工作人员可以判断出调压装置中的电机101或调压阀102出了故障，这时候就闭合备用调压模块6所在支管上的常开阀7，打开调压模块1所在管道上的常闭阀8，待处理气体进入备用调压模块6中，备用调压模块6、压力传感器2、控制系统3和气体流动管道5构成新的闭环控制系统，控制系统4控制备用调压模块6运行，由备用调压装置2继续进行气压调节，提高了零气发生器的可靠性和容错率。
此外，本实用新型提供的调压和稳压装置不仅可以用于对气体的调压和稳压，可以扩展为对其他流体的压力调节和稳定。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
