一种用于测量气体管路的反吹扫装置
技术领域
本发明属于气体控制技术领域，涉及一种反吹扫装置，特别是涉及一种用于测量气体管路的反吹扫装置。
背景技术
在工业锅炉风量/风压测量是非常重要的一个监测指标，比如火电厂，冶金，煤化工等，即使基于差压风量监测原理风量变送器器/定压风压监测原理风压变送器的风量/风压测量装置，长期工作在有粉尘环境中，如果缺乏无痕防堵吹扫，也是无法长期正常工作的；造成风量/风压测量装置堵塞主要原因：1)测量装置引压管路(测量气体管路)内的气压变化造成被堵塞；2)测量装置引压管路(测量气体管路)气密性差，导致变送器至引压管路泄露点大面积堵塞。
而现有的防堵措施仅限于防堵，无法彻底解决风量/风压测量装置中出现的堵塞问题，现有防堵措施有：
1)派工人定期用吹扫气体吹扫：这种措施既浪费人工，又会影响变送器的波动，影响安全生产。
2)安装在测量气体管路上防堵风压取样器(采用流体力学原理，在系统中增加了风压补偿器，对零点值和满度值、线性值进行了数学推导，对不堵区、不烧毁区、补偿器线性化处理)：该措施在长时间运行后，微粉末照样积聚造成装置堵塞。
3)安装在测量气体管路上恒流式微正压吹扫装置：该恒流微正压吹扫装置吹扫力弱，只能延缓装置堵塞而无法根本解决。
发明内容
为了解决上述存在的技术问题，本发明提供一种无论是正常测量状态，还是吹扫测量状态，仍能无干扰地正常测量测量气体的反吹扫装置，包括：
阀岛，包括阀岛本体及内设有吹扫气体管路、测量气体管路，所述吹扫气体管路入口吹扫气体气压为1MPa及以下，所述测量气体管路入口测量气体气压为8KPa及以下；
测量气体风量/风压变送器，安装在所述测量气体管路出口上，在装置正常测量状态和吹扫测量状态下均实时正常测量测量气体管路入口流入测量气体的风量/风压；
常开电磁阀，安装在阀岛本体上，用于控制所述测量气体管路内气体通断，装置吹扫测量状态下带电，所述测量气体管路断开且吹扫气体与连接测量气体风量/风压变送器的测量气体管路中测量气体被隔离，在带电启动时常开电磁阀瞬时关闭；
常闭电磁阀，安装在阀岛本体上，用于控制设置吹扫气体管路气体通断，装置正常测量状态下不带电，所述吹扫气体管路断开且吹扫气体与测量气体管路中测量气体被隔离，在带电启动时常闭电磁阀瞬时打开；以及
装置控制器，用于控制装置的吹扫测量状态和正常测量状态，分别与常开电磁阀、常闭电磁阀、测量气体风量/风压变送器、堵塞监测压力表之间通过电缆连接。
上述反吹扫装置还包括堵塞监测压力表，安装在与连接测量气体风量/风压变送器的测量气体管路上，用于实时监测与测量气体管路入口连接的测量气体管路是否堵塞，并向装置控制器输出堵塞信号。
上述所述吹扫气体管路入口的吹扫气体气压为0.6MPa及以下，所述测量气体管路入口的测量气体气压为6KPa及以下。
上述所述阀岛本体还设有测量气体圆形凹槽和吹扫气体圆形凹槽；所述测量气体管路还包括测量气体入口管路及与其两端分别连接的测量气体对接入口、测量气体出口管路及与其两端分别连接的测量气体对接出口，所述测量气体圆形凹槽设在阀岛本体一侧面上，所述测量气体对接出口为设在测量气体圆形凹槽中心的一环形凸起，所述测量气体对接入口设在测量气体圆形凹槽内且与测量气体对接出口错开的一平口，所述测量气体对接入口直径大于所述测量气体对接出口直径；所述吹扫气体管路还包括吹扫气体入口管路及与其两端分别连接的吹扫气体对接入口、与测量气体入口管路连通的吹扫气体出口管路及其吹扫气体对接出口，所述吹扫气体圆形凹槽设在阀岛本体一侧面上，所述吹扫气体对接出口为设在吹扫气体圆形凹槽中心的一环形凸起，所述吹扫气体对接入口设在吹扫气体圆形凹槽内且与吹扫气体对接出口错开的一平口，所述吹扫气体对接入口直径大于所述吹扫气体对接出口。
上述所述常开电磁阀，包括：
外套筒A，设在阀岛本体的测量气体圆形凹槽上对外进行密封，包括外套筒A本体及其带外螺纹凸台的上端头、带外周沿的下端口；所述外套筒A本体为非导磁金属材料制成；
静铁芯A，用于产生电磁力，包括静铁芯A本体及其中心细通孔，且所述静铁芯A本体中心细通孔的下端口设一下凹槽；
阀芯，用于通断测量气体圆形凹槽中测量气体对接出口和测量气体对接入口之间气体，包括顶杆、密封柱体和外弹簧；其中所述密封柱体置于所述静铁芯A本体下凹槽中，所述顶杆放置在静铁芯A本体的中心细通孔中，所述外弹簧设置所述密封柱体和测量气体对接出口之间；
动铁芯A，用于将静铁芯A对其产生电磁力传递给所述阀芯，对所述阀芯产生向下机械推力，其置于所述外套筒A本体内的静铁芯A本体上侧；
电磁线圈A，用于使静铁芯A本体产生电磁力从而吸引动铁芯A，包括线圈A、骨架A、挡环A和外壳A，所述线圈A绕在所述骨架A中，并嵌入所述外壳A中且利用所述挡环A固定；
下固定部件，利用所述外套筒A本体的下端口外周沿将所述外套筒A本体固定在所述阀岛本体的测量气体圆形凹槽上；以及
上固定部件，用于将所述电磁线圈A上下固定所述外套筒A本体外。
上述所述密封柱体，包括带下开口的圆柱状壳体及其侧壁孔、和依次从圆柱状壳体下开口嵌入的内弹簧、下端面带凸台的倒凸型密封塞，所述内弹簧弹力大于所述外弹簧弹力。
上述所述下固定部件，包括空心下模块、空心上模块、内O型密封圈、外O型密封圈以及螺钉A；其中所述空心下模块通过螺钉A固定在所述阀岛本体的测量气体圆形凹槽上，所述空心上模块螺纹拧紧在空心下模块中并通过外套筒A本体的下端口外周沿将外套筒A本体与阀岛本体固定在一起，且所述内O型密封圈设置在外套筒A本体的下端口外周沿和空心下模块之间，所述外O型密封圈设置空心下模块和阀岛本体之间接触面处所设的环形凹槽中。
上述所述上固定部件，为一固定螺丝帽，利用螺纹拧紧在外套筒A本体上端头的凸台外将所述电磁线圈A上下固定。
上述所述非导磁金属材料为不锈钢、铜或航空铝。
上述所述常闭电磁阀包括：
外套筒B，设在阀岛本体的吹扫气体圆形凹槽上对外进行密封，包括底端带外沿的外套筒B本体、环形导磁槽、螺钉B和下O型密封圈；其中所述外套筒B本体底端外沿用于通过螺钉B与所述阀岛本体固定一起，且在其底面设一可嵌入下O型密封圈的环形凹槽；所述环形导磁槽设在外套筒B本体上端部外侧面；所述外套筒B本体为非导磁金属材料制成；
静铁芯B，用于产生电磁力，通过过盈嵌入外套筒B本体中；
动铁芯B，将所述静铁芯B对其产生向上电磁吸力，使所述吹扫气体对接出口与所述吹扫气体对接入口之间气体连通；轴向移动的动铁芯B嵌入外套筒B本体中，且安装在所述外套筒B本体中静铁芯B下侧；包括动铁芯B本体及其通气侧面凹槽、横向气孔、向上凹槽；其中所述向上凹槽设在动铁芯B本体上端面中心，所述通气侧面凹槽设在所述动铁芯B本体侧表面，所述向上凹槽通过横向气孔与通气侧面凹槽连通；
复位弹簧，用于动铁芯B本体在外套筒B本体中复位，使所述吹扫气体对接出口与所述吹扫气体对接入口之间气体断开；复位弹簧一端卡入所述动铁芯B本体向上凹槽内，另一端顶在静铁芯B下端面；
电磁线圈B，用于使静铁芯B产生磁力从而吸引动铁芯B，包括线圈B、骨架B、挡环B和外壳B，所述线圈B绕在所述骨架B中，并嵌入所述外壳B中且利用所述挡环B固定，电磁线圈B套在外套筒B本体外；以及
上端螺母，通过螺纹拧在所述外套筒B本体的上端头上将所述电磁线圈B上下固定在外套筒B本体外。
上述述动铁芯B本体下端面还设向下凹槽及嵌入其中密封垫。
上述所述非导磁金属材料为不锈钢、铜或航空铝。
本发明提供的一种用于测量气体管路的反吹扫装置，主要采用测量气体对接入口直径大于其测量气体对接出口直径的常开电磁阀，和吹扫气体入口管路大通径设计和吹扫气体出口管路小通径设计的常闭电磁阀，同时巧妙地利用吹扫气体气压(1MPa及以下)远远大于测量气体气压(8KPa及以下)；无论在正常测量状态下吹扫气体入口管路中吹扫气体强大压力作用实现了常闭电磁阀对测量气体管路中测量气体可靠地隔离密封，还是在吹扫测量状态下进入测量气体入口管路中吹扫气体的强大压力作用实现了常开电磁阀对测量气体出口管路中测量气体可靠地隔离密封，而且还可以确保常闭电磁阀瞬时打开，确保了装置在正常测量状态和吹扫测量状态下气体测量工作安全可靠。
附图说明
图1为本发明提供的一种用于测量气体管路的反吹扫装置系统示意图。
图2为图1所示系统中常开电磁阀结构示意图。
图3为图1所示系统中常闭电磁阀结构示意图。
图4为图1所示系统中阀岛主视图。
图5为图1所示系统中阀岛后视图。
图6为图1所示系统中阀岛俯视图。
图7为图6中A-A的剖视图。
图8为图6中B-B的剖视图。
图9为图6中C-C的剖视图。
图10为图6中D-D的剖视图。
图11为图4中E-E的剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种用于测量气体管路的反吹扫装置进行详细说明。
如图1，为本发明提供的一种用于测量气体管路的反吹扫装置系统示意图，包括阀岛100、常开电磁阀300、常闭电磁阀200、测量气体风量/风压变送器400、堵塞监测压力表(图中未示出)和装置控制器(图中未示出)。
所述阀岛100的结构：
如图1及图4-10，所述阀岛100包括阀岛本体100A及内设有吹扫气体管路、测量气体管路、测量气体圆形凹槽111和吹扫气体圆形凹槽108；
所述测量气体管路包括测量气体入口管路(包括103和105)及与其两端分别连接的测量气体对接入口和连接被测量气体管路的测量气体管路入口、测量气体出口管路(包括104和102)及与其两端分别连接的测量气体对接出口和安装测量气体风量/风压变送器400的测量气体管路出口，所述测量气体圆形凹槽111设在阀岛本体100A一侧面上，所述测量气体对接出口为设在测量气体圆形凹槽111中心的一环形凸起，所述测量气体对接入口设在测量气体圆形凹槽111内且与测量气体对接出口错开的一平口；
所述吹扫气体管路包括吹扫气体入口管路(包括101、114和107)及与其两端分别连接的吹扫气体对接入口和连接吹扫气体的吹扫气体管路入口、与测量气体入口管路103段连通的吹扫气体出口管路(包括106和117)及其吹扫气体对接出口，所述吹扫气体圆形凹槽108设在阀岛本体100A一侧面上，所吹扫气体对接出口为设在吹扫气体圆形凹槽108中心的一环形凸起，所述吹扫气体对接入口设在吹扫气体圆形凹槽108内且与吹扫气体对接出口错开的一平口。
为了加大吹扫测量状态时吹扫气体进气量及提高对测量气体入口管路的吹扫效果：所述吹扫气体入口管路101段由外及内设计为逐级缩小的三级管径管路结构，其最内侧一级管径管路段管径与吹扫气体入口管路114段管径相同；所述测量气体入口管路103段由外及内设计为逐级缩小的二级管径管路结构，所述测量气体入口管路105段垂直紧贴吹扫气体出口管路117段内侧壁与测量气体入口管路103段较小管径管路内端连通；所述测量气体出口管路102段由外及内设计为逐级缩小的二级管径管路结构，所述测量气体出口管路104段垂直与测量气体出口管路102段较小管静管路内端连通；同时上述管路管段管径的设计原则是：阀岛本体内的测量气体入口管路103段中较小管径大于吹扫气体入口管路107段管径，等于吹扫气体管路入口101段中最小管径；或者是：阀岛本体内的测量气体入口管路103段中较小管径等于吹扫气体管路入口101段中最小管径。这样，吹扫气体由阀岛本体内吹扫气体管路入口流至测量气体管路入口，吹扫气体不会被节流，气压1MPa及以下的吹扫气体由测量气体管路入口喷射释放出去时其膨胀可达200-1400倍，可大大地提高了吹扫气体吹扫测量气体入口管路的清扫效果。
所述常开电磁阀的结构：
如图2为常开电磁阀300的结构示意图，安装在阀岛本体的测量气体圆形凹槽上，用于控制设置该测量气体圆形凹槽中测量气体对接出口和测量气体对接入口之间气体通断，包括外套筒A、静铁芯A、动铁芯A 311、电磁线圈A、阀芯、下固定部件和上固定部件。
所述外套筒A，设在阀岛本体的测量气体圆形凹槽上对外进行密封，包括外套筒A本体310及其带外螺纹凸台的上端头、带外周沿的下端口；所述外套筒A本体310为非导磁金属材料制成，如不锈钢、铜或航空铝；
所述静铁芯A，用于产生电磁力，包括静铁芯A本体313及其中心细通孔，且所述静铁芯A本体中心细通孔的下端口设一下凹槽；
所述阀芯，用于通断测量气体圆形凹槽中测量气体对接出口和测量气体对接入口之间气体，包括顶杆312、密封柱体和外弹簧318，其中所述密封柱体置于所述静铁芯A本体下凹槽中，所述顶杆放置在静铁芯A本体中心细通孔中，所述外弹簧设置所述密封柱体和测量气体对接出口之间；为了使测量气体对接出口关闭密封效果更好，所述密封柱体结构设计为：带下开口的圆柱状壳体314及其侧壁孔317、和依次从其下端口嵌入的内弹簧315、下端面带凸台的倒凸型密封塞316，所述侧壁孔317用于内弹簧恢复时的通气孔，所述内弹簧弹力大于所述外弹簧弹力；
所述动铁芯A 311，用于将静铁芯A对其产生电磁力传递给所述阀芯，对所述阀芯产生向下机械推力；其置于所述外套筒A本体内的静铁芯A本体上侧；
所述电磁线圈A，用于使静铁芯A本体产生电磁力从而吸引动铁芯A，包括线圈A303、骨架A 302、挡环A 304和外壳A 301，所述线圈A绕在所述骨架A中，并嵌入所述外壳A中且利用所述挡环A固定；
所述下固定部件，利用所述外套筒A本体的下端口外周沿将所述外套筒A本体固定在所述阀岛本体100A的测量气体圆形凹槽上；包括空心下模块306、空心上模块307、内O型密封圈308、外O型密封圈309以及螺钉A 305；其中所述空心下模块306通过螺钉A 305固定在所述阀岛本体100A的测量气体圆形凹槽上，所述空心上模块307螺纹拧紧在空心下模块306中并通过外套筒A本体的下端口外周沿将外套筒A本体与阀岛本体100A固定在一起，且所述内O型密封圈308设置在外套筒A本体的下端口外周沿和空心下模块306之间，所述外O型密封圈309设置空心下模块306和阀岛本体100A之间接触面处所设的环形凹槽中。
所述上固定部件，用于将电磁线圈A上下固定所述外套筒A本体外，是一固定螺丝帽360，利用螺纹拧紧在外套筒A本体310上端头的凸台外将所述电磁线圈A上下固定。
所述常闭电磁阀的结构：
如图3为常开电磁阀200的结构示意图，安装在阀岛本体的吹扫气体圆形凹槽上，用于控制设置该吹扫气体圆形凹槽中吹扫气体对接出口和吹扫气体对接入口之间气体通断，包括外套筒B、静铁芯B 220、动铁芯B、复位弹簧230、电磁线圈B和上端螺母260。
所述外套筒B，设在阀岛本体的吹扫气体圆形凹槽对外进行密封，包括底端带外沿的外套筒B本体210、环形导磁槽211、螺钉B 212和下O型密封圈213；其中所述外套筒B本体210底端外沿通过螺钉B与所述阀岛本体100A固定一起，且在其底面设一可嵌入下O型密封圈213的环形凹槽；所述环形导磁槽211设在外套筒B本体210上端部外侧面；所述外套筒B本体210为非导磁金属材料制成，如不锈钢、铜或航空铝；
所述静铁芯B 220，用于对动铁芯B产生电磁力，通过过盈嵌入外套筒B本体210中；
所述动铁芯B，将所述静铁芯B 220对其产生向上电磁力，使所述吹扫气体对接出口与所述吹扫气体对接入口之间气体连通，轴向移动的动铁芯B设置于外套筒B本体210中，且安装在所述外套筒B本体210中静铁芯B 220下侧；其包括动铁芯B本体240及其通气侧面凹槽242、横向气孔241、向上凹槽；其中所述向上凹槽设在动铁芯B本体240上端面中心，所述通气侧面凹槽242设在所述动铁芯B本体240侧表面，所述向上凹槽通过横向气孔241与通气侧面凹槽242连通；为了在不带电状态下对吹扫气体对接出口106进行更好地密封，在动铁芯B本体240下端面中心还设一向下凹槽，且嵌入其内一密封垫250；
所述复位弹簧230，用于动铁芯B本体在外套筒B本体210中复位，使所述吹扫气体对接出口与所述吹扫气体对接入口之间气体断开；复位弹簧230一端卡入所述动铁芯B本体240向上凹槽内，另一端顶在静铁芯B 220下端面；
所述电磁线圈B，用于使静铁芯B产生磁力从而吸引动铁芯B本体，包括线圈B 203、骨架B 202、挡环B 204和外壳B 201，所述线圈B绕在所述骨架B中，并嵌入所述外壳B中且利用所述挡环B固定；所述电磁线圈B套在外套筒B本体210外，并利用上端螺母260螺纹拧在所述外套筒B本体的上端头上，将所述电磁线圈B上下固定在外套筒B本体210外。
如图1至图11，上述用于测量气体管路的反吹扫装置工作原理如下：
阀岛本体的测量气体管路入口接被测量气体(其气压8KPa及以下)，阀岛本体的测量气体管路出口接风量/风压变送器，阀岛本体的吹扫气体管路入口接吹扫气体(其气压为1MPa及以下)，常开电磁阀安装在阀岛本体的测量气体圆形凹槽上，常闭电磁阀安装在阀岛本体的吹扫气体圆形凹槽上，堵塞监测压力表安装在阀岛本体的测量气体出口管路上，装置控制器分别与常开电磁阀、常闭电磁阀、堵塞监测压力表通过电缆连接。
1)装置在正常测量状态下,即安装在测量气体输出管路上堵塞监测压力表对测量气体入口管路监测没有堵塞时，装置控制器控制常开电磁阀和常闭电磁阀均不动作(即均不加电源)：
常开电磁阀中外弹簧318的弹力克服密封柱体、动铁芯A 311和顶杆312的自身重力，测量气体对接出口为打开状态，测量气体出口管路104段和测量气体入口管路105段之间的测量气体连通。同时，常闭电磁阀中吹扫气体依次经过吹扫气体入口管路107、侧面凹槽242、横通气孔241、向上凹槽至由静铁芯B 220和动铁芯B之间形成的空间，利用复位弹簧230和吹扫气体对动铁芯B通过密封垫250使吹扫气体对接出口封闭。常闭电磁阀不动作时动铁芯B受力有：复位弹簧向下弹力F1、动铁芯B自身重力F2、吹扫气体进入电磁阀内部形成向下压力F3(约1MPa及气压及以下)和吹扫气体出口管路的测量气体向上压力F4(其气压8KPa及以下)，在即使无或压力很小的测量气体也能确保吹扫气体不会串通至吹扫气体出口管路中，而不会对变送器正常测量气体风量/风压测量形成干扰。这样，测量气体依次由测量气体管路入口、测量气体入口管路、测量气体对接入口、测量气体对接出口、测量气体出口管路、测量气体管路出口流至风量/风压变送器，实时地监测被测量气体管路的风量/风压大小。
2)装置在吹扫测量状态下，即堵塞监测压力表监测到测量气体入口管路堵塞或者在吹扫预定时刻或时间时：
装置控制器首先对常开电磁阀加电，静铁芯A产生电磁力使动铁芯A 311向下移动，通过顶杆312利用密封柱体使外弹簧318产生形变，这样倒凸型密封塞316瞬时地密封测量气体对接入口，这样测量气体出口管路104和测量气体入口管路105之间测量气体断开(所述密封柱体内设内弹簧315及倒凸型密封塞316，为了确保密封柱体密封测量气体对接入口时可靠密封，由于测量气体出口管路104内存在测量气体，其压力会使倒凸型密封塞316向上产生形变而使其更好地密封而设置的)，这时，测量气体入口管路与吹扫气体出口管路连通；然后装置控制器立刻对常闭电磁阀加电，静铁芯B 220产生电磁力使动铁芯B本体240向上移动，吹扫气体入口管路和吹扫气体出口管路连通，MPa级吹扫气体和密封在测量气体出口管路中的KPa级气压对常开电磁阀的密封柱体上下作用，在电磁线圈A电磁力的基础上，形成一个很大压力差(即使存在一外弹簧318向上弹力)，可以确保无任何吹扫气体串入测量气体出口管路中从而使风量/风压变送器在装置吹扫状态下也能安全无干扰地工作，同时将吹扫气体通过吹扫气体出口管路流至测量气体入口管路进行反吹扫。由于吹扫气体通过吹扫气体管路流向测量气体入口管路，MPa级吹扫气体在测量气体入口处瞬间喷出膨胀达到200-1400倍，测量气体入口管路内的沉积物将瞬时被吹扫干净；然后装置控制器对常闭电磁阀断电，断开吹扫气体管路，停止吹扫气体吹扫，装置控制器再对常开电磁阀断电，测量气体管路恢复正常测量状态下的连通，风量/风压变送器继续实时监测测量气体管路中测量气体。在吹扫测量状态下，风量/风压变送器在不受吹扫气体干扰情况保持测量气体管路吹扫前的风量/风压参数。
长时间处在气体风量/风压监测中测量气体管路，测量气体管路入口和测量气体入口管路容易出现尘埃堆积造成其堵塞，这样导致对被测量气体风量/风压监测不准，甚至出现失测；若一旦出现上述堵塞现象，控制器控制常开电磁阀和常闭电磁阀带电工作，在吹扫过程中通过常开电磁阀闭合，使风量/风压变送器连接测量气体出口管路与吹扫气体隔离，不仅确保吹扫气体通过气体吹扫管路反吹测量气体入口管路，而且避免吹扫气体对风量/风压变送器的干扰，从而确保所述风量/风压变送器能够实时准确地监测被测量气体管路的风量/风压。
在吹扫过程中确保常开电磁阀瞬间更好地关闭主要利用常开电磁阀电磁力，和在其测量气体对接入口直径大于其测量气体对接出口直径的结构设计基础上，利用吹扫气体(1MPa及以下)对阀芯产生压力远远大于密封在测量气体出口管路中测量气体压力((8KPa及以下)，使常开电磁阀隔绝密封吹扫气体效果大大增强；常闭电磁阀在吹扫气体入口管路吹扫气体1MPa及以下压力作用下，对其加电开启时依靠常闭电磁阀本身电磁力能瞬间更好地开启，吹扫气体出口管路设计为大通径，吹扫气体入口管路设计为较小通径，这样不仅在装置正常测量状态下对吹扫气体出口管路很好的隔离了其吹扫气体入口管路中吹扫气体，确保正常测量仪表的工作安全，而且也能使常闭电磁阀容易打开。这样无论在正常测量状态下吹扫气体入口管路中吹扫气体强大压力作用实现了常闭电磁阀对测量气体管路中测量气体隔离密封，还是在吹扫测量状态下进入测量气体入口管路中吹扫气体的强大压力作用实现了常开电磁阀对测量气体出口管路中测量气体隔离密封，为装置正常测量状态和吹扫测量状态均确保了气体测量工作安全可靠。
