ELPI培训总结终极版(总结后不断补充版)

1、ELPI培训总结0 前言ELPI采样共分为三个系统：采样系统、稀释系统、测试系统。以下对三个系统的仪器配 件、实验注意事项等进行一一说明。ELPI采样系统示意图1 取样系统取样系统由取样喷嘴、连接管、PM10 预切割器组成1-1 取样系统示意图1.1 取样喷嘴图 1-2 取样头示意图6 分管（DN20） ，口径（ 1 ）取样头的锥角为15 度，用 3/8 寸的内螺纹连接（和卡套）大小为 3.45mm、 3.81 、 4.16、 4.57 等等（ 2）取样喷嘴选取标准参照EPA- 201A1.2 连接管及卡套1.2.1 培训内容（ 1 ） 连接管内径为12mm，该连接管为流体管，不是普通管路，内

2、表面经过处理，表面粗糙度有要求，减少颗粒物的沉积。该管材质为316L，不能出现正偏差也不能出现负偏差，否则卡套装不上（崔林在济南买的管子均连不上，负偏差管），需采用 Dekati 提供的管子，采购价格260 元 /m（ 2） 管弯头：单独提供、90 度直角弯头，由Dekati 专门制作，不能随便弯制；直角弯每边约10cm ，一端可直接用卡套和采样头连接；另一端用卡套接直管段，直管段的另一端用卡套和PM10 预切割器连接。如果有几个直管段需要在直管段间加上卡套（ 3） 卡套： Dekati 公司提供2 个 Swagelok卡套， 中间卡套不赠（可提出数量，有 Dekati卖，约 200 多元/只

3、）（ 4） 取样管管长一般最好不超过1.5m，而且必须采用圆角弯头，其原因如下：主要涉及到取样过程的颗粒物损失问题。在颗粒物采样过程中由于重力、管壁的吸附力及惯性、湍流扰动，易造成颗粒的损失。管长过大损失越大。重力损失壁面吸附损失湍流扰动损失惯失图 1-3 颗粒物在管道内的损失方式（ 5） 但是实际取样管比这个长度长（根据固定污染源监测技术规范） ，如取样60万机组，烟道达到6m 9m， 如果探到中心，取样枪需要4.5m。 如何解决？建议做不同取样管管长的颗粒物损失实验。（ 6） 测量伸进去的直管段及卡套的具体购买需要进一步验证？可能需要多买一点Swagelok 卡套。1.2.2 注意事项：（

4、 1 ）若加长取样管，管子之间的连接不能用焊接的方式，否则内表面不平，要用卡套连接。（ 2）卡套可以拆卸，但是一个卡套只能用一次，卡在一根管上的卡件拆不下来。1.3 PM10 预切割器(10L/min)图 1-4 PM10 预切割器示意图1.3.1 培训内容（ 1）预切割器规格：高度127，直径 79mm，其流量为10L/min ，切割头可以耐温600（ 2）预切割器原理：与旋风分离器原理一致，主要功能是移出取样粒子流中大于10um的颗粒，依据EPA-201A 标准设计。（ 3）加 PM10 预切割器原因：对于燃煤锅炉，大颗粒较多，如果不预切割一部分，则ELPI 的前几级会迅速超载（每一级最多

5、承载1mg） ，而一般大气中PM10 较少，可直接用ELPI 测量，不需加预切割器。（ 4）没有 5L/min 的预切割头的原因：欧洲标准里没有这种型号，无制作标准，材料为316L 不锈钢。（ 5）预切割器放置位置：欧洲标准，取样孔设置大，切割头可以接放入烟道内，我国取样孔小（80mm） ，不能放入到烟道内，必须放在烟道外面。（ 5） PM10 切割器由于通过的气体流量设计值比设计偏小，切割直径比10um 大，大约在 12-13um 左右，所以这个切割器只是起到预切割作用，作用是将大颗粒物先去除掉大部分。1.3.2 注意事项（实验时注意）。（ 1） PM10 切割器可竖直正方或水平放置，不可竖

6、直倒放，最好竖直放置2）预切割头无需清洗，只需要将用一段时间底部的储灰清掉即可（实验后注意）。1.4 取样系统存在问题（ 1 ）该系统不包含取样枪，也没有测温和测压装置。（ 2）测量的时候，等速采样头的流速，需要通过其他仪器测量；（ 3） 取样枪的长度怎么来确定？2 稀释系统图 2-1 稀释系统示意图稀释系统组成：空气加热器、一、二级稀释器、温控器、保温套和空压机烟气可能包含气液固三相物，我们需要测量的是其中的固相颗粒物，国际上认为PM10 一般只是测量干灰，因为如果测量其中挥发性物质，会容易造成两次测量结果不一致，数据不稳定和不唯一。如燃煤烟气中含有恒定其他（N 2、 O2、 CO2、 SO

7、2） ，低温会变成液态的（H 2O、 H 2SO4、少量的VOC ）采用稀释系统时，一级稀释200左右下，将呈液态的VOC 蒸发为气态，且H2O 和 H2SO4的稀释，确保第二级稀释时，这些物质不会饱和，而测得到只是干灰一次颗粒物（包含一次固体颗粒物（干灰）和一次液态颗粒物VOC ）及一次可凝结颗粒物（H 2O、 H 2SO4） ） ，测量只是一次固体颗粒物（干灰）。2.1 二级稀释（5L/min ）2.1.1 培训内容第一级：等温稀释hot Dilution ，蒸发水分为130，有机物200，最高可达到 300（通常在170-200） ；第二级：降温稀释cold dilution ： 40左

8、右。压力表2-2 稀释器示意图二级稀释器的连接温度传感器球形阀，正常工作时打开，启动时关闭，有利于加热2.1.2 注意事项（ 1 ）一级稀释器自由端的球形阀门，正常工作时打开，启动时关闭，这样有利于加热。（ 实验时注意事项）（ 2） 两级稀释器都是一样的，而且稀释比不可调，只有压缩空气在2bar 作用下确定稀释比。（ 实验时注意事项）（ 3）稀释器中的垫片使用约2-3 个月会损坏，需更换。（ 实验后注意事项）（ 4）约半年后，使用六角扳手，超声清洗稀释器。（ 实验后注意事项）2.2 温控器和保温套2-4 温控器示意图2.2.1 培训内容保温套为石棉保温套；加热保温最高只能到350 度。 电源虽

9、然要求为250V， 但国内 220V可以满足需求。功率为1.5KW使用方法：（ 1 ） 第一次使用时，需要设置最高温度保护值（高于该温度，自动停止加热）：长按回车键，在OFF状态下，同时长按5s左右直到显示数值，调节到所需要值即可。（ 2）设置设定温度及上下限：按一次S 键，调节设定温度一般可设150-200左右，具体设多少值，需进一步考究）；温度设定后，再按一次S键，设定上限值（一般+510） ；再按一次 S键，设定下限值（一般- 510）；设定完后，按一下回车键，（注意:上下限设置的是偏离绝对值）2.2.2 注意事项（ 1 ）上下限设置的是偏离绝对值。（ 2）稀释器和预切割器的保温套可以干

10、烧（即中间没有气体通过时可以加热）； 但注意空气加热器不可干烧（即里面无空气流通时，一定不能打开空气加热器）。 （实验前、中注意事项）2.3 油水过滤器2.3.1 培训内容油水过滤器型号：2-5 油水过滤器示意图油水过滤器的四级分别为滤油、滤水、滤水汽和大气颗粒物。此空压机是无油型的，所以压缩空气中不含有油。过滤器的入口上有调节阀，通过调节可观察过滤器出口处的压力稳定在2Bar（注意一定要稳定在2bar，因为DEKARI的稀释器只在2Bar 下标定的）；过滤器的出口用一分二，一部分用 PU 管连至空气加热器上（管子不能太长，一般要求小于1m，以免管子过长阻力过大，使得进入稀释器的压力出现较大偏

11、差。） ，另一部分连至二级稀释器的稀释空气入口处；过滤器的入口直接连空压机（空压机出口的减压阀设置在2.5Bar）2.3.2 注意事项（ 1 ）实验过程中，要保证过滤器右边的压力表显示为2bar。 （ 实验时注意事项）（ 2）过滤器在使用时，一般要立着用。（ 实验时注意事项）（ 3）过滤器可再生。滤油和滤水的筒下方可直接拧螺丝放油放水。滤水筒中间的硅胶水含量多时，可用烘箱烘干，再用。（ 实验后注意事项）2.4 空气加热器2-6 空气加热器示意图2.4.1 培训内容 按住，可调节加热温度2.4.2 注意事项1 ）空气加热器必须在空气流通时，才能打开。（ 实验时注意事项）2-7 压缩空气压力调节器

12、示意图2.5.1 培训内容（ 1 ）压缩空气压力调节器流量为180L/min 。（ 2）一般在空压机的出口自带有一个压力减压器，可以作为粗调用，调到大约2.5bar；而在过滤器的入口有一个压力调节器，可以作为细调用（调至2.5bar） 。（ 3）空压机减压阀的作用：将来气的压力减一定数值，所以来气压力大，出气压力也变大。因此调节空压机压力阀门时，会对过滤器后的压力表示数造成显著影响。（ 4）通过一级粗调和一级细调，压缩空气系统不需要稳压罐，可以实现压缩空气系统出口压力的稳定供给（刘华南的介绍）。（ 5）空压机在6bar 是启动，8bar 停止。2.5.2 注意事项（ 1 ）在空气机打开之前，不

13、可打开空气加热器空烧。（ 实验时注意事项）（ 2）压力减压器粗调到2.5bar 左右。 （ 实验时注意事项）（ 3）实验后，先关闭空气加热器后再关闭空压机。（ 实验后注意事项）2.6 稀释比的计算Inlet pressure（mbar）:在预切割器后,一级稀释器前的压力表显示值，二级稀释器压力值为大气压。一级稀释比的计算：根据inlet pressure，选定压力（如980mbar） ，对应 sample flow（流速）和 dilution ratio （稀释比）分别为5.40 和 8.51。二级稀释比的计算：由于二级稀释器连接一级稀释器，一级稀释器的自由端连接大气，因此二级稀释器的inle

14、t pressure 为大气压，假设为1013mbar，对应的sample flow （流速）和 dilution ratio （稀释比）分别为6.13 和7.62。总稀释比计算公式：总稀释比=一级稀释比×二级稀释比=8.51 × 7.62注意： 预先估算一级稀释器前的压力，按软件选定喷嘴，系统连接完后实地测量，观察一级稀释器前的压力，如压力与预估的压力值差值过大，需要根据实测值，重新选定喷嘴。在使用下图的过程中，注意我们关注的稀释比，对于Sample flow 是什么状态下的流量，厂家没有给出具体说明，需进一步考究，该数据不要误用。2-8 稀释器稀释比曲线图 2-9 DL

15、PI 10lpm CALCULATION SHEET（记录烟道气的温度、压力和湿度，烟道流速）通过这张表，以及上面计算出来的sample flow 选择合适的等速采样探头。等速采样器的取样探头，探头直径mm3.453.81 4.16 4.57 5.0 5.46 5.92 6.71 7.62 8.69 9.93 测试系统测试系统分为ELPI和真空泵。3-1 ELPI和真空泵3.1 ELPI3.1.1 ELPI介绍1999 年开始进入中国，针对煤燃烧、汽车尾气颗粒物进行测定。量程： 7nm 10um。 ELPI通过荷饱和电荷（颗粒物和电量与表面积有关）， 测电量来反测颗粒物粒数。公式：N=（分母被

16、认为已知，Q： cm3/s)ELPI采用的是冲击法，获得的颗粒都堆积在铝箔表面（滤膜法：获得的颗粒被吸附到滤膜纤维，后续不好进行分析）。测量管道不要太长，通常小于1.5m （沉降和吸附是主要造成损失的原因）测量管道采用直或圆弧弯道，不要是直角弯道3.1.2 ELPI操作步骤（ 1 ） 检查泄漏 封死ELPI采样口 连接泵和ELPI 打开ELPI和泵 按 ELPI左数第二个按钮，显示压力值（mbar） ， VAC（真空度）=> 300mbar，达到极限真空度（1-2mbar） 关闭 ELPI与真空泵之间的流量阀 若压力值每分钟上升不超过15mbar，则说明不漏气；否则，漏气（需检查各连接口

17、，在绿圈上涂真空泵油）漏气后的处理方法： 查一下管路， 喷射盘上的绿色橡胶Viton 橡胶圈，用真空泵油涂抹，注意拿棉签擦干净 重新对整个冲击器压紧2）测量步骤 连接电源 连接真空泵和ELPI,用串口线连接电脑和ELPI 打开在ELPI上的电源（绿键） 检查是否泄漏 连接ELPI采样口 打开ELPI程序窗口 标 0 气：点击Flush zero（约30s，自动停止）关闭flush 点击charger，打开泵， charger U=50.5KV，chargerI=1.0uA，pressure 100 5mv点击 not saving，开始计数，若采样完毕，再点击一次，并关闭charger 和真空

18、泵3.1.3 测量软件操作（ 1 ）点击 start measuring（ 2）进入set up 界面，输入文件名称及一些基本信息，其中：last cleaned 表示 ELPI冲击器最后一次清洗时间sampling 下拉菜单：greased al-foils、 al-foils、 bare stage、 nuclepore 、 filter 、 othersetup-measure 菜单中 -setup file A 中， load setup 指的是调用以前的init 文件， save setup 指的事存储现在修改后init 的文件。（ 3） Charger setup: 若没有选用7n

19、m 级，选择10lpm ；选用 7nm 级， 10lpm with fiter stage有无 7nm 级的ELPI的压力测点位置不一样，需要再测量软件中正确选择ELPI的型号，另外在 ELPI无 7nm 级时， trap 发挥作用（400v的电压） ，将 30nm 的颗粒预先分离，以免使得真空泵内的油受污染；有7nm 一级时，无400v 的电压。4）撞击器：出口保证100mbar，记得修改数据（ 5）通信连接点，端口选择。端口一旦改变就要重新安装驱动。如何安装驱动：uport1100-software-windows xp-x86- 安装（根据个人电脑系统自主选择）6) program ：不

20、用修改7) Defaults 1s/记一个数，测得的数据是滑移平均Range为静电计量程，小量程准确，大量程数据反应快。一般选为10 万。Save interval：存储间隔1sDensity：颗粒物密度，一般为1.00Dp：空气动力学粒径Dilution ：稀释比，一般设置为1，再后续处理。8） Save file delimiter ：数据如何隔开（，；等）Correction ：校正Auto save index：自动取名Start saving at even：自动存储数据9）点击OK，进入软件测量界面显示的左图横坐标是粒度（直径）的对数坐标，右图的纵坐标是电流，单位fA=10-15A

21、3.1.4 分析软件 ELPIXLS4.01打开已经测量数据Open new，可得到直方图、累积图和线图Info ： 信 息 表 current ： 电 流 current.chart: 电 流 图 表 calculated.moment: 瞬 时 计 算 值 concentration.chart ：总粒数变化distribution ：粒径浓度分布（直方图）all distributions ：所有图表（累积图）all distributions.line: 线图注意事项： Info 图表中 density 默认为1.00，为物质实密度若有异常数据，可在excel 表格中剔除对应时间内的无

22、用数据。修正，表示小颗粒被大颗粒物粘住，会使结果变大。没有修正，表示没有粘住。3.1.5 实验注意事项 flush 在± 15fA 之间属于正常工作范围。若在±15fA 之外，说明收集盘里面有灰，需清洗，于100烘箱中烘干。收集盘定期清洗。每一级最多采集样量为1mg，若颗粒物量太多，会反弹。（ 实验中注意） charger 在 4.5kv-5.5kv之间正常工作。若电压高于5.5kv，说明荷电器脏了，需要清洗荷电器壁面和Teflon 椎体表面，但是电晕针（钨针） 不能清洗。由于电晕放电为恒流控制，若荷电器吸附的颗粒物过多，为了达到恒流（1uA） ，必须不断提高电压。若电压低

23、于4.5kv，说明气体中水分含量过多，电容阻抗降低，导致电压降低。Charger 不报警不用清洗。电压若高压报警，则停机。（ 实验中注意） 空气动力学直径为1um 以上的颗粒物不能信任ELP，I 须通过分析天平进行称重测量质量浓度。原因：用粒数浓度测量质量浓度时，粒度越大，单个粒子质量越大，由粒数浓度带来的偏差会影响质量浓度偏差，因此测得的质量浓度越不准，而粒度越小，质量浓度越准。 （ 实验后注意） Trap 解释：若有7nm 级，右边电压为0V，能够把小颗粒收集若没有 7nm 级，右边电压400V，保证30nm 即不进入泵中 管道若漏气的话，ELPI可能测的气体是大气，所以在测量前了解大气的

24、图谱（实验前注意） 时不时看看压力表是不是2bar（ 实验前实验中都注意） 测量前大约知道被测量气体的图谱（实验前注意）3.2 真空泵3.2.1 培训内容功率： 1kw德国产油：油为GS32号油。油耗主要为排气带走的少量油。有四个口：气入口，出口，油入口，出口正常情况下，油清澈透明，呈淡黄色，可工作500-600h3.2.2 注意事项1、 、托运过程一定要把油放掉，否则会损坏过滤板（实验前注意）2、 一般室外温度在15以上时，可在室外启动，如果室外温度低于15， 用之前检查油是否为液态，油成固态时启动会烧泵，这时候需要放置于室内，油热起来，将泵启动，再放室外，否则会烧掉泵（实验前注意）3、 不

25、要直接对大气抽气，否则油从排气口喷出去（泵的原理象 水环式真空泵）（ 实验前注意）4、 如果油发黑、有悬浮物，说明 7nm 以下的颗粒物进入油里，需要彻底换油（ 实验前注意）5、真空泵的空气出口，最后不要封口，以防忘了揭开，泵将憋坏（实验前，实验后注意）6、泵启动时，泵空气入口的阀要关闭，使得泵零负荷启动，但如果是接ELPI也不可零负荷启动（即泵入口空气阀可打开时启动，因为ELPI阻力很大）（ 实验前注意）7、真空加油时，需要注意液位线。液位需高于最低液位。真空泵的油一般澄清透明（其实有点发黄），用的时间长，可能成黑色。油一般500-600h 需要换一次。换油时需要全换，不要留一半，换一半。换

26、油时需要倒干净。加完油后需要将加油口封好。4 清洗4.1 稀释器清洗4.1.1 清洗判断 若喷嘴由圆形变成椭圆，说明积灰 ELPI测得的周围大气或标0 气的分布图结果，颗粒数数据越来越小，可能是喷嘴堵了，特别是第一级稀释器4.1.2 清洗方法先用压缩空气吹洗，再用超声水浴洗，洗完后晾干或烘干即可4.1.3 ELPI清洗 不锈钢零件：超声波水浴酒精清洗，可在烧杯中盛放酒精，放在去离子水浴中清洗（实验现场使用娃哈哈纯净水即可满足需求） 特氟龙圈：清洗方法同上，但必须单独清洗，不能用纸张等擦干，可用吹风机吹干或用烘箱（100）烘干 绿圈： 不能清洗。注意： 每次其他部件清洗完毕后，将绿圈上涂上真空泵

27、油，防止漏气 Charger： 用酒精棉清洗壁面和锥体，但不用清洗电晕针（钨丝材质）。 （汽车检测通常是charger 报警后再进行清洗）清洗频率：impactor 一般使用2-3 次实验清洗一次，可通过观察Ejection plate 上的孔来判断。5 总体系统实验注意事项：（ 1 ） 数据存储时，注意采样时间和数据采集时间，不要使EXCEL表格超过36000行（ 实验后进行数据处理时注意）（ 2） 试验后，稀释系统的空气加热器电源关闭后，需要再通冷空气10min 以上，已冷却空气加热器，防止烧坏（实验后注意）（ 3）实验过程中，注意定时观察过滤器出口压力稳定在2bar，采样过程中制定巡检制度，定时对影