燃气分析仪的标定装置和燃气分析系统

技术领域

本发明涉及航空发动机技术领域，特别涉及一种燃气分析仪的标定装置和燃气分析系统。

背景技术

航空发动机在适航取证时要开展燃气分析试验，以验证其污染排放性能是否满足ICAO(国际民用航空组织)规范要求。ICAO规范对燃气分析仪的标定和检查有如下要求：试验前需对燃气分析仪进行零点标定和量程标定；在测试结束时以及在测试中以不大于1小时的间隔对燃气分析仪进行零点和量程进行重检，如果任何一点的变化超过所取量程的满刻度的±2％，则应将燃气分析仪恢复到其规格内，重复进行测试；此外，ICAO规范还要求应周期性(每月一次)地对燃气分析仪进行线性度检查、协同效应检查等。上述标定和检查均需向燃气分析仪通入各种浓度的标准气体。

目前常规做法是在每台燃气分析仪进口设置一个样气/标气两位三通阀，在试验时和燃气分析仪标定检查时进行换向，试验时样气进入燃气分析仪，标定检查时标气进入燃气分析仪。但是上述常规做法往往影响分析仪测量结果的准确性，具体表现在试验中，在向燃气分析仪通入标准气进行标定或检查时，因阀门密封问题，可能导致少量来自燃烧室出口的样气也进行分析仪，影响分析仪的标定或检查，进而影响分析仪测量结果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术对燃气分析仪的标定会影响燃气分析仪测量结果的准确性的缺陷，提供一种燃气分析仪的标定装置和燃气分析系统。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本发明提供一种燃气分析仪的标定装置，所述标定装置包括若干组标定模组，每个所述标定模组包括控制器，以及与所述控制器通信连接的三通调节阀设备和标定单元；不同的所述标定模组用于对不同类别的标准气体进行标定；

所述标定单元、所述三通调节阀设备和所述燃气分析仪通过管路依次连通；

所述控制器用于在标定时生成第一控制指令，基于所述第一控制指令控制对应的所述标定单元的阀门打开；

所述控制器还用于在标定时生成第二控制指令，基于所述第二控制指令驱动对应的所述三通调节阀设备切换至目标工作状态，以使所述标定单元输出的所述标准气体经过所述三通调节阀设备输送至对应的所述燃气分析仪，采用所述标准气体对所述燃气分析仪进行标定操作。

较佳地，所述标定装置包括：开关阀；

所述开关阀的出气口分别和每个所述三通调节阀设备的进气口通过管路连通；

所述开关阀用于在气体测试时开启阀门，以将燃气样本输送至对应的所述燃气分析仪进行测试；

和/或，所述开关阀还用于标定时关闭阀门，以停止所述燃气样本输送至对应的所述燃气分析仪中。

较佳地，所述三通调节阀设备包括第一三通气动阀和第二三通气动阀；

所述第一三通气动阀的出气口和所述第二三通气动阀的进气口通过管路连通；

所述第二三通气动阀的出气口与对应的所述燃气分析仪通过管路连通。

较佳地，所述标定装置还包括：取样耙、第一抽气泵、第三三通气动阀、第四三通气动阀、减压阀和压力传感器；

所述第三三通气动阀分别与所述开关阀和所述减压阀通过管路连通；

所述第一抽气泵分别与所述第三三通气动阀和所述第四三通气动阀通过管路连通；

所述第四三通气动阀与所述第一三通气动阀通过管路连通；

所述三通气动阀与所述压力传感器电连接；

所述取样耙用于对燃烧室出口处的燃气进行取样；

所述第三三通气动阀用于当所述压力传感器测量出所述取样耙出口的所述燃气样本的气体压力大于第一预设阈值时，将所述燃气样本依次通过所述减压阀、所述第四三通气动阀、所述第一三通气动阀、所述第二三通气动阀输送至对应的所述燃气分析仪中；

所述第三三通气动阀还用于当所述压力传感器测量出所述气体压力小于或者等于所述第一预设阈值时，将所述燃气样本依次通过所述第一抽气泵、所述第四三通气动阀、所述第一三通气动阀、所述第二三通气动阀输送至所述对应的所述燃气分析仪中。

较佳地，所述标定装置还包括：安全阀；

所述安全阀分别与所述减压阀和所述第四三通气动阀通过管路连通；

所述安全阀用于释放管路中的所述燃气样本。

较佳地，所述标定装置还包括：过滤器；

所述过滤器分别与所述第四三通气动阀和所述第一三通气动阀通过管路连通；

所述过滤器用于过滤所述燃气样本中的杂质。

较佳地，所述标定装置还包括：温度传感器和第二抽气泵；

所述第二抽气泵分别和所述开关阀和所述第三三通气动阀通过管路连通；

所述温度传感器与所述第二抽气泵电连接；

所述第二抽气泵用于在所述温度传感器测量出所述取样耙出口的所述燃气样本的温度小于第二预设阈值时，对管路进行抽气。

较佳地，所述标定装置还包括：高温柜机和常温柜机；

所述高温柜机和所述常温柜机均用于盛放标定所需的部件，以使部件的温度稳定在设定的温度。

较佳地，所述标定装置还包括：加热器；

所述加热器用于对所述高温柜机进行加热。

较佳地，所述三通调节阀设备包括第一三通电磁阀和第二三通电磁阀；

所述第一三通电磁阀的出气口和第二三通电磁阀的进气口通过管路连通；

所述第二三通电磁阀的出气口与对应的燃气分析仪通过管路连通。

较佳地，所述标定装置还包括：冷凝器；

所述冷凝器与所述开关阀和所述第一三通电磁阀通过管路连通。

较佳地，所述标定装置包括三组所述标定模组。

本发明还提供一种燃气分析系统，包括如前述的燃气分析仪的标定装置。

本发明的积极进步效果在于：

本发明提供了一种燃气分析仪的标定装置和燃气分析系统，燃气分析仪的标定装置通过设置三通调节阀设备，实现了在标定时切换至目标工作状态，以使标定单元输出的标准气体经过三通调节阀设备输送至对应的燃气分析仪进行标定操作。该装置可实现双通双阻功能，满足燃气分析试验分析仪标定和检查需求，避免因样气和标气串气导致分析仪标定和检查不准确，从而确保分析仪的测量准确性和试验结果的准确性。同时，该标定装置通过设置若干组标定模组可以同时或单独实现一种气体或多种气体燃气分析仪的标定，进一步满足了实际需求。

附图说明

图1为本发明实施例1的燃气分析仪的标定装置中的标定模组的模块示意图；

图2为本发明实施例1的燃气分析系统原理图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

如图1，图2所示，本实施例公开了一种燃气分析仪的标定装置，所述标定装置包括若干组标定模组，每个所述标定模组包括控制器01，以及与所述控制器通信连接的三通调节阀设备02和标定单元03；不同的所述标定模组用于对不同类别的标准气体进行标定；

所述标定单元03、所述三通调节阀设备02和所述燃气分析仪通过管路依次连通；

所述控制器01用于在标定时生成第一控制指令，基于所述第一控制指令控制对应的所述标定单元03的阀门打开；

所述控制器01还用于在标定时生成第二控制指令，基于所述第二控制指令驱动对应的所述三通调节阀设备02切换至目标工作状态，以使所述标定单元03输出的所述标准气体经过所述三通调节阀设备02输送至对应的所述燃气分析仪，采用所述标准气体对所述燃气分析仪进行标定操作。

燃气分析仪的标定装置通过设置三通调节阀设备02，实现了在标定时切换至目标工作状态，以使标定单元03输出的标准气体经过三通调节阀设备02输送至对应的燃气分析仪进行标定操作。该装置可实现双通双阻功能，满足燃气分析试验分析仪标定和检查需求，避免因样气和标气串气导致分析仪标定和检查不准确，从而确保分析仪的测量准确性和试验结果的准确性。同时，该标定装置通过设置若干组标定模组可以同时或单独实现一种气体或多种气体燃气分析仪的标定，进一步满足了实际需求。

在一可实施的方式中，所述标定装置包括：开关阀2；

所述开关阀2的出气口分别和每个所述三通调节阀设备02的进气口通过管路连通；

所述开关阀2用于在气体测试时开启阀门，以将燃气样本输送至对应的所述燃气分析仪进行测试；

和/或，所述开关阀2还用于标定时关闭阀门，以停止所述燃气样本输送至对应的所述燃气分析仪中。

在一可实施的方式中，所述三通调节阀设备包括第一三通气动阀9和第二三通气动阀10；

所述第一三通气动阀9的出气口和第二三通气动阀10的进气口通过管路连通；

所述第二三通气动阀10的出气口与对应的燃气分析仪通过管路连通。

本方案，通过在三通调节阀设备02中设置两个三通气动阀不仅有效地保证了在进行分析仪标定和检查时，没有燃气样本或其他气体进入分析仪，而且还有效地控制了燃气分析仪的标定装置成本。

在一具体的实施例中，所述标定装置包括：开关阀2、第一三通气动阀9、第二三通气动阀10、第一燃气分析仪17和第一标定单元26；

所述第一三通气动阀9分别与所述第二三通气动阀10和所述开关阀2通过管路连通；

所述第二三通气动阀10分别与所述第一燃气分析仪17和所述第一标定单元26通过管路连通；

所述第一三通气动阀9和所述第二三通气动阀10均用于在标定时将所述第一标定单元26的标准气体输送至所述第一燃气分析仪17中以标定所述第一燃气分析仪17。

其中，开关阀2可以为二通开关阀2。第一三通气动阀9和第二三通气动阀10可以采用两位三通气动阀，两位三通气动阀是一种用于气动设施的、有两个位置状态、三个接口的换向阀。其种类很多，从控制方式上可分电控阀、气控阀、机控阀、手控阀，脚踏阀等。原理因工作位置不同时，不同的接口连通。两位三通气动阀能够更加精准，灵活地控制管路中的气体流向。

第一燃气分析仪17可以为UHC(Unburnt Hydrocarbon，未燃烧烃)分析仪，对应的第一标定单元26可以为UHC标定单元。UHC分析仪用来测量燃气样本中UHC的体积浓度，最终用来计算污染排放指数、燃烧效率、燃气温度等性能参数，UHC标定单元为包括UHC分析仪零点标定、量程标定、线性度检查、协同效应检查所需的各种标准气体相关的气瓶、减压阀、开关阀、压力传感器等。

图2中标识了气体流向，对于两位三通气UHC分析仪可以对未燃烧烃进行分析，UHC标定单元用于对未燃烧烃的标定单元。动阀“样气”代表试验时燃烧室出口样气流入第一分析仪，第一分析仪可以为UHC分析仪，“标气”代表所述UHC标定单元中的标气进入UHC分析仪以便进行分析仪标定或检查。UHC分析仪标定或检查时，燃烧室出口的燃气将不再进入UHC分析仪，同时，所述两位三通气动阀和所述两位三通气动阀之间管路的样气将从所述两位三通气动阀排走，这样能确保没有任何一点样气进入UHC分析仪，只有标气进入UHC，保障了UHC分析仪的标定、检查和测量准确性。

在一可实施的方式中，所述标定装置还包括：取样耙1、第一抽气泵5、第三三通气动阀3、第四三通气动阀7、减压阀4、压力传感器21；

所述第三三通气动阀3分别与所述开关阀2和减压阀4通过管路连通；

所述第一抽气泵分别与所述第三三通气动阀3和所述第四三通气动阀7通过管路连通；

所述第四三通气动阀7与所述第一三通气动阀9通过管路连通；

所述三通气动阀与所述压力传感器21电连接；

所述取样耙1用于对燃烧室出口的燃气进行取样；

所述第三三通气动阀3用于当所述压力传感器21测量出取样耙1出口的燃气样本的气体压力大于第一预设阈值时，将燃气样本依次通过所述减压阀4、所述第四三通气动阀7、所述第一三通气动阀9、所述第二三通气动阀10输送至所述第一燃气分析仪17中；

所述第三三通气动阀3还用于当所述压力传感器21测量出气体压力小于等于第一预设阈值时，将燃气样本依次通过所述第一抽气泵5、所述第四三通气动阀7、所述第一三通气动阀9、所述第二三通气动阀10输送至所述第一燃气分析仪17中。

其中，第三三通气动阀3和第四三通气动阀7可以采用两位三通气动阀。第三三通气动阀3和第四三通气动阀7用于控制样气流向，当压力传感器21测得的取样耙1出口样气压力高于0.25MPa时，样气流经所述减压阀4那一路；当取样耙1出口样气压力低于0.25MPa时，样气流经所述第一抽气泵那一路。图2中标识了两位三通气动阀的流向，“高压”代表样气流经所述减压阀4那一路，“低压”代表样气流经所述第一抽气泵那一路。所述减压阀4用于在样气压力高时对样气进行减压，以满足分析仪对样气的压力要求。第一抽气泵用于在样气压力低时进行抽气，以满足分析仪对样气的压力和流量要求。

本方案，通过设置第一抽气泵5、第三三通气动阀3、第四三通气动阀7、减压阀4、压力传感器21，使得燃气样本能够根据取样耙1出口的燃气样本的气体压力，流经不同的管路进行减压或增压的处理，从而满足分析仪对样气的压力和流量要求，确保了燃气分析仪测量结果的准确性。

在一可实施的方式中，所述标定装置还包括：安全阀16；

所述安全阀16分别与所述减压阀4和所述第四三通气动阀7通过管路连通；

所述安全阀16用于释放管路中的燃气样本，以减少管路中的压力。

本方案中，安全阀16在所述减压阀4损坏时将自动起跳，泄放压力，避免高压力样气损坏下游分析仪。

在一可实施的方式中，所述标定装置还包括：过滤器8；

所述过滤器8分别与所述第四三通气动阀7和所述第一三通气动阀9通过管路连通；

所述过滤器8用于过滤燃气样本中的杂质。

本方案中，过滤器8用于过滤样气中的杂质，以满足分析仪对样气的洁净度要求，从而确保了燃气分析仪测量结果的准确性。

在一可实施的方式中，所述标定装置还包括：温度传感器20、第二抽气泵6；

所述第二抽气泵6分别和所述开关阀2和所述第三三通气动阀3通过管路连通；

所述温度传感器20与所述第二抽气泵6电连接；

所述第二抽气泵6用于在所述温度传感器20测量出取样耙1出口的所述燃气样本的温度小于第二预设阈值时，对管路进行抽气。

本方案中，第二抽气泵6用于在所述温度传感器20测得的取样耙1出口样气温度小于第二预设阈值时，如145℃时进行抽气，使得更多的样气流经取样耙1，从而提高取样耙1出口样气温度，防止燃气中部分成分发生冷凝，影响测量结果。

在一可实施的方式中，所述标定装置还包括：高温柜机23和常温柜机24；

所述高温柜机23和所述常温柜机24均用于盛放测量所需的部件。

本方案中，所述高温机柜用于容纳UHC和NOx测量所需的管道、阀门等部件，所述常温机柜用于容纳CO、CO2测量所需的管道、阀门等部件。

在一可实施的方式中，所述标定装置还包括：加热器25；

所述加热器25用于对所述柜机进行加热。

所述电加热器25用于为所述高温机柜加热，以使得高温柜机23的温度能够满足盛放部件的温度要求，确保了部件的性能，进而确保了燃气分析仪测量结果的准确性。

在一可实施的方式中，所述标定装置还包括：第五三通气动阀11、第六三通气动阀12、第二燃气分析仪18和第二标定单元27；

所述第五三通气动阀11分别与所述开关阀2和所述第六三通气动阀12通过管路连通；

所述第六三通气动阀12分别与所述第二燃气分析仪18和所述第二标定单元27通过管路连通；

所述第五三通气动阀11和所述第六三通气动阀12均用于在标定时将所述第二标定单元27的标准气体输送至所述第二燃气分析仪18中以标定所述第二燃气分析仪18。

本方案中，第五三通气动阀11和第六三通气动阀12可以采用两位三通气动阀。第二燃气分析仪18可以为NOx(氮氧化物)分析仪，对应的第二标定单元27可以为NOx标定单元。NOx分析仪用来测量燃气样本中NOx、CO和CO2的体积浓度，最终用来计算污染排放指数、燃烧效率、燃气温度等性能参数，NOx标定单元述NOx标定单元包括NOx分析仪零点标定、量程标定、线性度检查所需的各种标准气体相关的气瓶、减压阀、开关阀、压力传感器等。

在一可实施的方式中，

所述三通调节阀设备包括第一三通电磁阀14、第二三通电磁阀15；

所述第一三通电磁阀14的出气口和第二三通电磁阀15的进气口通过管路连通；

所述第二三通电磁阀15的出气口与对应的燃气分析仪通过管路连通。

在一具体的实施例中，所述标定装置包括：

第一三通电磁阀14、第二三通电磁阀15、第三燃气分析仪19和第三标定单元28；

所述第一三通电磁阀14分别与所述第二三通电磁阀15和所述开关阀2通过管路连通；

所述第二三通电磁阀15分别与所述第三燃气分析仪19和所述第三标定单元28通过管路连通；

所述第一三通电磁阀14和第二三通电磁阀15均用于在标定时将所述第三标定单元28的标准气体输送至所述第三燃气分析仪19中以标定所述第三燃气分析仪19。

本方案中，第一三通电磁阀14和第二三通电磁阀15可以采用两位三通电磁阀。第三燃气分析仪19可以为CO/CO2(一氧化碳/二氧化碳)分析仪，对应的第三标定单元28可以为CO/CO2标定单元。CO/CO2分析仪可以测量样气中CO或CO2的体积浓度，最终用来计算污染排放指数、燃烧效率、燃气温度等性能参数。CO/CO2标定单元为包括CO/CO2分析仪零点标定、量程标定、线性度检查所需的各种标准气体相关的气瓶、减压阀、开关阀、压力传感器等。

在一可实施的方式中，所述标定装置还包括：冷凝器13；

所述冷凝器13与所述开关阀2和所述第一三通电磁阀14通过管路连通。

本方案中，冷凝器13用于对样气进行冷凝，满足第三燃气分析仪19对样气的干燥度要求，例如当第三燃气分析仪19为CO/CO2分析仪时，冷凝器13用于满足CO/CO2分析仪对CO/CO2样气的干燥度要求，进而确保了燃气分析仪测量结果的准确性。

为便于更好地理解本发明，下面为对燃气分析仪的标定装置的具体操作做进一步描述。现以对UHC分析仪、NOx分析仪、CO/CO2分析仪的标定为例进行说明。

在试验中，对UHC分析仪、NOx分析仪、CO/CO2分析仪的标定，具体操作如下：首先关闭开关阀2，然后改变三通气动阀、两位三通电磁阀的流向，使其处于图2所示的“标气”流向；之后打开UHC标定单元中的相关阀门，使得相应标准气体(浓度约为满刻度的0％、30％、60％和90％的标准气体等)流入UHC分析仪，接下来进行UHC的标定或检查；UHC分析仪标定或检查完毕，按照上述方法分别进行NOx分析仪和CO/CO2分析仪的标定或检查。

本方案中，相应标准气体的浓度不仅限于满刻度的0％、30％、60％和90％的标准气体，可根据实际需求选择相应的浓度进行标定。

实施例2

如图2所示，本实施例公开了一种燃气分析系统，该燃气分析系统包括了燃气分析仪的标定装置。

本方案中，燃气分析仪的标定装置可以采用实施例1中的燃气分析仪的标定装置。

为便于更好地理解本发明，下面为对燃气分析系统的具体操作做进一步描述。现以燃气分析系统中包括有UHC分析仪、NOx分析仪、CO/CO2分析仪为例进行说明。

首先打开所述开关阀2，根据所述压力传感器21测得的取样耙1出口样气压力大小，选择流经所述减压阀4那一路或流经所述第一抽气泵那一路。即取样耙1出口的样气流经160℃电伴热保温管进入到所述高温机柜；在所述高温机柜中，样气流经开关阀2和第三三通气动阀3、第四三通气动阀7，如果样气压力高于0.25MPa，那么样气流经所述减压阀4那一路，否则样气流经所述第一抽气泵那一路。然后样气经过所述过滤器8后，分成三条支路：一条支路为样气通过第一三通气动阀9、第二三通气动阀10，然后通过160℃电伴热保温管进入UHC分析仪，对于第一三通气动阀9、第二三通气动阀10，样气沿着图2所示的“样气”方向流动；另一条支路为样气通过第五三通气动阀11、第六三通气动阀12，然后通过65℃电伴热保温管进入所述NOx分析仪，对于两位三通气动阀，样气沿着图2所示的“样气”方向流动；第三条支路为样气通过所述冷凝器13、所述两位三通电磁阀后进入所述CO/CO2分析仪，对于第一三通电磁阀14、第二三通电磁阀15，样气沿着图2所示的“样气”方向流动。

本实施例公开了一种燃气分析系统，该燃气分析系统包括了上述实施例中的燃气分析仪的标定装置通过设置三通调节阀设备，实现了在标定时切换至目标工作状态，以使标定单元输出的标准气体经过三通调节阀设备输送至对应的燃气分析仪进行标定操作。该装置可实现双通双阻功能，满足燃气分析试验分析仪标定和检查需求，避免因样气和标气串气导致分析仪标定和检查不准确，进而确保分析仪的测量准确性和试验结果的准确性。同时，该标定装置通过设置若干组标定模组可以同时或单独实现一种气体或多种气体燃气分析仪的标定，进一步满足了实际需求。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。