1. 产品简介

苏玛罐限流采样器（又称采样恒流阀、恒流控制器等），是环境监测中采集气体时段平均样时使用的一种专用设备。   用预先抽真空的采样罐（苏玛罐）采集空气样，有瞬时样和平均样两种方式。瞬时样的采集比较简单，操作时只需打开采样罐阀门，利用罐内真空将空气样在短时间（通常小于5秒）吸入到采样罐中。这种方式采集的样品代表打开阀门瞬间的周边空气污染状况。平均样（又称混合样，时段平均样）的采集要复杂一些，在打开阀门进行采样时，需控制气样进入采样罐的流速，使气体在整个采样期间以同样等流量进入采样罐。这种方式采集的样品代表周边空气在整个采样过程期间的平均污染情况。在环境空气VOCs 监测中，平均样的采样时间通常为0.5-h, 1-h, 3-h, 8-h, 24-h, 和一周，其中又以1-h ，3-h，和24-h平均样最为常见。

实际操作中，平均样的气体采集流速控制有两种方法，一是利用质量流量控制器（Mass Flow Controller）来主动控制流入采样罐的气体流速。这种方法需要专门的设备，在整个采样过程必须有插座电源的支持，适合固定监测站中的气样采集。 另一种方法是利用罐本身的真空和周边空气间的压差做为气体流动的驱动力，通过管路中一个小孔（限流孔）的泄漏进行采样，即所谓的被动真空采样法。它的优点是无需电源支持，适合野外任何地点的采样。问题在于，随着采样过程的进行，罐内的气体压力会逐渐升高（真空度减少），与周边空气间的压差逐渐减少，因此气样流速会逐渐降低，不能满足平均样的恒流采样要求。本说明中介绍的采样限流阀，正是为解决这一问题而设计。这个限流阀的目的，是为保证罐内压力从- 30” Hg （初始真空）到 - 3” Hg （终止弱真空）的上升过程中，从周边空气到采样罐的气体流速维持恒定（不因罐内压力的上升而变化，或变化很小），从而满足平均样的流量恒定要求。

图1   安装在采样罐上的限流阀

罐采样中使用的采样限流阀，最早源于美国Parker公司，后由美国Restek公司进行表面钝化，以Veriflo® SC423XL 的型号推向环境监测市场。随后，美国Entech公司开发出类似结构的Entech CS1200E型采样限流阀。 2017年底，本公司利用具独立知识产权的InsertSi® 硅烷化表面钝化技术，研发成功SFV-100 型系列限流阀，并实现产业化。 SFV-100 型系列限流阀，继承了此类产品结构和工作原理，但考虑到前两家产品在实用中的缺点，采用大直径、软膜片、薄阀体的设计，使产品在性能上大为提高（流量波动性大幅减少，并能维持流速恒定至更弱的真空度），成为目前市场上最优质的罐采样限流阀（恒流控制器）。

2. 产品结构和工作原理

限流阀的实物如图2 所示，主要部件包括颗粒物过滤器、弯道进样管、限流孔、主阀体、压力表接口、及采样罐接口（1/4英寸管）。其中，颗粒物过滤器为采样时气体的进口，内部有孔径为2 µm的不锈钢烧结片过滤材料，其作用是去除气样中大于 2 µm的颗粒，以防颗粒物堵塞下游的限流孔及污染已采集的气样（颗粒物在存储过程中可能会释放出VOCs到气体样品中）。 气样经采样弯管后在限流孔受到初步限流，然后进入限流阀主阀体，在此受到二次流量控制，最后流入下游的采样罐。采样罐内的实时压力可通过安装到压力表接口上的压力表显示

采样限流阀的内部结构如图3 所示，主要部件包括喷嘴位置调节保护螺帽、316不锈钢主阀体、活塞式喷嘴、膜片密封 O型圈、不锈钢弹性膜片、和阀体后盖。限流阀对气体流量的恒流功能分两步实现。第一步，通过限流孔的大小来限定流量的大概范围。第二步，通过膜片和喷嘴间的协同作用，对流量进行补偿，使其恒定在一个固定的设定值，实现恒流。

图4 显示了使用SFV-100 型限流阀后3升罐3小时采样的全过程流量测量结果。在3-小时的采样时间内，SFV-100 型限流阀能将流量稳定地恒流在目标流量14.4 mL/min上下，真正满足恒流采样的要求。 维持的采样流量，可一直稳定到采样开始后200分钟，此时采样罐已基本采满，真空度只有 3 inHg左右，流量才开始急速下降。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图2   采样限流阀部件

图3   采样限流阀内部结构示意图

图4 3-升罐3-小时采样流量测定结果

4. 产品技术参数

（1）阀体材料：惰硅InertSi® 钝化316不锈钢

（2）流量范围：0.5～300 mL/min (ccm) 可调

（3） 进样弯管：惰硅InertSi®钝化，开口朝下，可防雨水雾水进入。 弯管外径1/4英寸，长度10 cm 或 30 cm。进样口配有铜保护盖帽

（4） 颗粒物过滤器：内含2-µm孔径的硅烷化不锈钢烧结滤片 (可更换)

     （5）限流孔：材质红宝石，有6个型号供选择，分别对应不同的流量范围 (表1 )

  （6）下端接口：英制1/4” Swagelok内螺纹，兼容市场上所有采样罐（苏玛罐）

5   采样限流阀的使用  

(1) 确定目标采样流量 罐真空采样中，所采的气样体积一般只能到罐容积的90% 左右，再多时罐内的真空就不足以维持恒流采样的要求。对于常见体积的采样罐，理想的目标采样流量见下表（表2） ：

表2   罐采样常见目标采样流量 (mL/min)

比如，用容积为3L的采样罐，采集3h的平均样，目标采样流量为14.4 mL/min；又如，用容积为6L的采样罐，采集24h的平均样，目标采样流量为3.6 mL/min。目标采样流量的具体计算和采样罐容积、采样时长、最终采样压力、采样点大气压、海拔高度等因素有关。本公司的限流采样流量评估仪软件带有自动计算目标采样流量的功能。如有需要，请和本公司技术人员联系。

请注意，目标采样流量的计算需使用采样罐的实际容积，而不是标称容积。一些进口采样罐的标称容积只是近似值，和实际容积并不一致，两者间的差别有时可高达10 % 以上。 在选取限流阀的目标采样流量时请依照实际容积进行计算，否则会造成采样终止压力低（标称容积过小时），或者采样时长未到提前采满（标称容积过大时）的情况，影响所采气样的代表性。   我公司生产的采样罐（aqitech® 品牌），严格执行实际容积 = 标称容积的标准，在室温下两者间的差别不超过1 % ，避免了这种情况的出现。

(2) 校准限流阀采样流量    在确定好目标采样流量后，根据表1中的流量范围，选择合适的红宝石限流孔。 比如，3L罐3h采样的14.4 mL/min目标采样流量，可选择R007 孔（流量可调范围10 — 25 mL/min）。然后，通过限流阀背后的流量调节螺丝，通过观察流量计或限流采样流量评估仪（图5）将实际流量调节至目标值，并盖好保护螺帽。 流量校准的具体操作程序和过程，请参考本公司的恒流采样器测试平台软硬件说明。

凡在我公司购买的采样限流阀，技术人员会根据客户的具体采样应用场景选配好相应的红宝石限流孔，并校准采样流量。 客户拿到产品后，如果采样应用场景（采样罐容积，采样时长、大气压等）没有变化，可直接使用。

限流阀的流量校准后，受运输震动、温度变化等因素的影响，可能会发生小幅度的变化。为确保采样质量，一般来说，每个项目采样开始时，以及随后每隔3个月，应对限流阀的设定流量进行一次核准或调节，并打印记录，留存备查。

(3) 采 样   采样罐预先抽真空，然后将限流阀安装于采样罐的阀门之上，取下进气口的保护铜盖帽，打开采样罐阀门即可开始采样（图6）。   限流阀上的真空表，指示采样罐内的实际压力，随着采样过程的进行，会逐渐上升至接近一个大气压的状态。如果使用采样定时器，请连接于采样罐和限流阀之间。

            　                                                                          图5   采样限流阀流量校准                     图6   限流阀采集平均样 (1-升和6-升采样罐)

(4) 清洁和保养    限流阀为被动采样设备，除弹性膜片外内部无活动部件，因此很少需要定期保养。 为避免限流阀存储时不受环境污染，在每次采样后，请将进气口的铜盖帽，以及下端出气口的堵塞安装回原位（手紧即可）。 同时，为避免样品、限流阀、采样罐、以及采样线路受空气中颗粒物的污染，请经常更换限流阀前端颗粒物过滤器中的不锈钢烧结过滤片（耗材）。 通常使用的是为有效孔径2-µm 的过滤片 （图7 和图8）。 滤片安装时，粗网格一侧为支撑层，对着弹簧安装。

                                　                                                                  图7   颗粒物过滤器                                                                   图8   不锈钢烧结过滤片

如有需要对限流阀进行清洗，可将洁净的氮气或除烃空气接于采样弯管（标准1/4英寸 Swagelok 接口），同时去掉限流阀下端出口的堵塞，进行内部腔体和膜片冲洗。 为防止膜片受损，接入气体的表压不可超过0.3个大气压（绝对压力不超过1.3个大气压）。 一般冲洗2 ~ 5分钟即可。

请勿将限流阀放入清罐仪内进行加热清洗。加热可能导致膜片弹性受损，影响流量恒定功能。

6. 质量保证

本公司生产的采样限流阀，质量保证期为壹年，自用户收到产品之日开始计算。采样限流阀出厂前，每一只均经过严格的流量性能检验和洁净度检验，保证成品合格率100％。 如您在正常使用过程中遇到产品质量问题，请及时与我公司联系。 质保期内，我公司将为您提供免费维修或更换。 质保期后，我公司对产品提供终身跟踪服务，如需维修或维护将收取适当费用。

请注意，以下情况不属于质保范围：

（1）限流阀阀体或部件受外力碰撞而损坏损伤。

（2）因误操作引起的损坏。常见的如链接不当造成阀门螺纹损伤；颗粒物进入阀门而造成阀门损坏；使用压力过高造成压力表或膜片损坏等。

（3）因采集了含有难清洗的物质（如油污类）的气样而造成限流阀内壁污染。

（4）因不可抗拒因素（如自然灾害、社会公害、环境公害等）造成的损坏。