SIBATA MP-Σ100HNⅡ空气采样泵定流量控制与高压损采样技术分析

SIBATA MP-Σ100HNⅡ空气采样泵定流量控制与高压损采样技术分析

引言

空气采样是职业卫生检测、室内环境监测和大气环境检测中的基础环节。对于气态污染物而言，采样泵通常需要与吸收瓶、吸附管、DNPH采样管等采样介质配合使用。由于不同采样介质及管路会产生不同程度的压力损失，采样泵不仅需要提供稳定的吸引流量，还需要具备一定的负压输出能力。

在这类应用中，采样流量与系统压力损失之间的匹配关系是设备选型的重要技术因素。

SIBATA柴田科学MP-Σ100HNⅡ采用双隔膜泵和质量流量传感器，流量范围为0.30～1.50L/min，并设置定流量控制功能。其产品定位重点针对压力损失较高的有害气体捕集剂采样。

一、空气采样泵为什么需要考虑压力损失？

在理想情况下，采样泵只需要按照设定流量吸入空气即可。

但实际采样系统通常由多个部件构成：

采样头 → 采样介质 → 导管 → 流量控制系统 → 采样泵

空气通过这些部件时会产生压力损失。

如果系统压力损失较小，一般采样泵即可满足要求；如果采样介质本身阻力较高，则需要采样泵具有更高的吸引压力，否则可能出现：

设定流量提高 → 系统阻力增大 → 实际流量下降

而空气采样最终需要的是在规定条件下获得一定体积的空气样品，因此流量变化可能进一步影响采样体积和检测结果。

因此，对于高压力损失采样系统，采样泵的选择不能只看最大流量，还需要关注其流量—压力特性。

二、MP-Σ100HNⅡ的核心结构

MP-Σ100HNⅡ采用：

双隔膜泵 + 质量流量传感器 + 定流量控制

的结构。

厂家资料显示，该产品泵方式为Double Diaphragm Type，即双隔膜式；流量计采用Mass Flow Sensor，流量精度为设定流量值±5%以内。

其中，双隔膜泵负责产生空气吸引动力，质量流量传感器用于检测实际流量，控制系统则根据检测结果对泵的运行状态进行调节。

从技术逻辑来看，可以理解为：

设定流量 → 泵产生吸引动力 → 传感器检测实际流量 → 控制系统调整 → 保持目标流量

这种闭环控制方式是定流量空气采样设备的核心之一。

三、0.30～1.50L/min流量范围

MP-Σ100HNⅡ的流量可变范围为：

0.30～1.50L/min

流量精度为设定流量值±5%以内。

对于空气采样而言，这--流量范围主要覆盖中低流量采样任务。

但判断设备是否适用时，不能简单按照“目标流量小于1.50L/min"来确定。

原因在于：

目标流量 + 采样系统压力损失

两个条件需要同时满足。

例如目标采样流量为1.5L/min时，厂家给出的定流量使用范围为1～10kPa；而在0.3L/min时，则为2～35kPa。

因此，同一台泵在不同设定流量下所能够承受的系统压力损失并不全相同。

四、流量与压力损失的匹配关系

MP-Σ100HNⅡ 公布的定流量使用范围如下：

这组参数对于设备选型具有比较直接的参考意义。

例如，在1.0L/min采样条件下，如果系统压力损失处于1～22kPa范围内，则属于厂家给出的定流量使用条件。

如果实际系统阻力已经明显超过对应范围，则需要重新评估采样泵和采样系统的匹配关系。

这也是高压损空气采样设备与普通小型空气泵选型时需要重点区分的地方。

五、定流量控制的工作意义

采样过程中，压力损失并不一定保持不变。

以吸附管或其他捕集介质为例，气流在通过介质时会受到阻力。如果采样时间较长，介质状态、颗粒物积累或者其他因素都可能使系统阻力发生变化。

对于没有流量反馈控制的泵而言，系统压力变化可能造成流量发生变化。

MP-Σ100HNⅡ通过流量传感器实时检测吸引流量，再利用定流量控制功能抑制压力变化造成的流量变化。厂家明确表示，该型号具有定流量功能，可以抑制吸引压力变化所造成的吸引流量变化。

因此，定流量功能的意义并不是简单地“让流量保持不变"，而是在设备规定的压力和流量工作范围内尽可能维持设定采样流量。

六、质量流量传感器的作用

MP-Σ100HNⅡ采用质量流量传感器进行流量测量。

与单纯依靠机械浮子显示流量的方式相比，传感器直接参与流量检测和控制，可以为设备的电子化流量管理提供基础。

厂家资料显示，该设备可以直接测量吸引流量，并通过液晶显示器显示：

• 瞬时流量

• 累计流量

• 时间

• 运行模式等信息

瞬时流量显示范围为0.10～2.50L/min。

在实际采样过程中，工作人员可以通过瞬时流量观察当前采样状态。

七、累计流量对采样数据有什么意义？

空气污染物检测通常需要根据采样空气体积计算目标物质浓度。

因此，采样时间和采样流量最终都会影响采样空气体积。

MP-Σ100HNⅡ具备累计流量测量功能，累计流量设定范围为0.0～9999.9L，累计流量显示范围为0.0～19999.9L。

厂家默认将瞬时流量和累计流量显示为25℃、1个大气压换算值，也可以通过设备操作切换为20℃、1个大气压换算值。

因此，在进行采样数据处理时，应明确设备显示数据对应的体积换算条件，并与具体检测方法保持一致。

八、定时采样功能降低现场操作负担

MP-Σ100HNⅡ提供四种测量模式：

手动、倒计时、体积定时、循环定时。

其中循环定时最多可以重复5次。

对于现场环境监测而言，定时功能可以用于按照预设采样时间自动完成采样过程。

例如在需要对不同时间段进行采样时，可以根据具体检测方案设置相应的运行时间，而不必全依靠人工计时和停止设备。

需要注意的是，具体采样时间和采样体积仍应以相应检测标准和方法要求为准。

九、为什么MP-Σ100HNⅡ适合高压损采样？

从技术参数来看，该型号的主要特点并不是追求5L/min甚至更高的采样流量，而是：

在0.30～1.50L/min的空气采样范围内，提供相对较高的吸引压力，并通过定流量功能控制采样流量。

柴田科学 将其定位为MP-ΣN系列中具有较高吸引压力的型号，并明确指出可用于压力损失较高的有害气体捕集剂采样。

因此，如果实际应用采用的是高阻力采样介质，那么在设备选型时，与其单纯比较“最大流量"，更应该比较：

目标流量—压力损失—定流量工作范围

三者之间是否匹配。

十、典型应用：有害气体主动采样

有害气体主动采样通常需要采样泵主动抽取一定体积的空气，使空气通过专用采样介质。

以甲醛采样为例，柴田科学在其室内环境解决方案中，将DNPH主动采样管与MP-Σ100HNⅡ组合用于甲醛主动采样。

其基本过程可以概括为：

空气 → DNPH采样管 → MP-Σ100HNⅡ → 流量控制及采样体积记录

采样完成后，再对采样介质进行后续分析。

需要说明的是，采样泵负责的是空气抽吸和流量控制，目标物质的定性、定量分析还需要依赖相应的采样介质和分析方法。

十一、设备使用中的几个注意事项

1. 注意压力损失

选择采样流量后，需要进一步确认采样管、吸附剂、连接管路等产生的总压力损失。

2. 注意防爆要求

柴田科学 明确表示，MP-Σ100HNⅡ不具备防爆功能。因此，对于存在爆炸性气体环境的场所，应按照相关安全规范选择适用设备。

3. 不用于液体抽吸

该产品为气体采样泵，厂家明确表示不能用于吸引水或液体，否则可能导致设备故障。

4. 注意环境条件

厂家给出的工作环境为：

0～40℃，10～90%RH，且不能结露。

如果现场温度、湿度或气体环境比较特殊，应在使用前确认设备及采样附件的适用性。

5. 定期维护与校准

柴田科学建议，为保持产品性能，进行每年一次的定期检修、校准及耗材更换。

对于用于正式检测工作的采样泵，也应结合实际检测质量管理要求进行流量核查和维护。

十二、MP-Σ100HNⅡ技术参数

数据来源：柴田科学 产品资料。

结语

从空气采样技术角度来看，SIBATA MP-Σ100HNⅡ的核心价值主要体现在高吸引压力与定流量控制的结合。

其0.30～1.50L/min流量范围能够覆盖部分有害气体主动采样需求；双隔膜泵提供吸引动力，质量流量传感器负责流量检测，定流量控制则用于减小采样系统压力变化对实际流量造成的影响。

对于采用高压力损失捕集介质的空气采样任务，选型时应重点关注采样流量与系统压力损失之间的关系，而不能仅以设备的最大流量作为判断依据。