適用于高壓氣體管道內顆粒物在線檢測的裝置及方法制造方法及圖紙

本發明專利技術提供了一種適用于高壓氣體管道內顆粒物在線檢測的裝置及方法，所述裝置包括在線檢測單元，該在線檢測單元包括依次串接的主采樣嘴以及流量分配器；主采樣嘴的前端伸入需檢測的高壓氣體管道內，末端串接流量分配器氣體進口；流量分配器設置有一個腔體，腔體分出主路及旁路兩條管路，主路依次串接二次采樣嘴、在線顆粒物粒徑譜儀以及第一質量流量控制器，旁路串接第二質量流量控制器；主采樣嘴從高壓氣體管道內采樣后，所采氣樣從流量分配器氣體進口經擴散進入腔體后，分別經二次采樣嘴和旁路出口排出。該裝置還可進一步包括離線檢測單元、長期在線監測單元。本發明專利技術的裝置能夠實現對高壓氣體管道內顆粒物的長期在線檢測。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術是關于管道內顆粒物采集分析技術，具體是關于一種，特別適用于高壓天然氣管道內顆粒物的在線檢測。
技術介紹
管道內顆粒物采集分析技術廣泛應用于各氣體輸送領域，如天然氣管道等。由于天然氣氣源及天然氣管道磨損腐蝕等原因，天然氣輸送過程中會含有黑色的固體雜質等顆粒物。天然氣站場采用過濾分離設備來除去天然氣中的顆粒物，從而保證后續壓縮機、儀表及閥門等重要設備的止常運行。過濾分離設備運行中具有一定的阻力，增加了下游壓縮機的能耗，需要根據天然氣管道內顆粒物的實際情況選擇合適的過濾分離設備和制定合理的運行方案以及天然氣站場排污和清關作業安排。因此，對高壓天然氣管道內顆粒物濃度和粒度分布等狀況進行檢測是很有意義的。目前針對高壓天然氣管道內顆粒物的檢測主要分為離線檢測和在線檢測。離線檢測是指通過高精度的濾筒或濾膜將氣體管道內的粉塵等顆粒物收集，對其稱重后計算出管道內的顆粒物濃度，再借助其他粒度分析儀測定出收集的顆粒物粒徑。這種離線檢測方式可以比較客觀的測定出管道內顆粒物特性，但是當濃度較低時操作時間較長，實時性不好。而目前大多數在線檢測裝置為采用光學原理，只能在常溫常壓下進行檢測，所述檢測設備如果用于高壓工況的檢測則需要將高壓氣體降溫后再通過儀器檢測，而壓力的降低會使某些氣體析出液滴，造成顆粒物團聚，影響測量結果，并且凝結的液滴也會污染光學鏡頭。目前也有少數儀器也可以直接用于高壓工況下在線測量，例如，CN201060152Y公開了一種高壓天然氣管道內粉塵在線檢測裝置，其結構包括插入管道接管的采樣嘴由壓力密封套隔開為兩單元，分別經球閥I 、球閥II 連接差壓傳感器;采樣管依次接流量調節閥I 、冷凝干燥器后與流量傳感器連接，并在流量傳感器之前還加有壓力傳感器I 和溫度傳感器I ;流量傳感器后依次串接減壓裝置、流量傳感器II ，并在流量傳感器II 之前還加有壓力傳感器II 、溫度傳感器11，減壓裝置經流量調節閥11接多余氣體排出管;直管采樣管從減壓裝置中接出經流量傳感器II 、流量調節閥III 后接顆粒分析儀—輸入，從減壓裝置另一出口管經流量調節閥II 接接管后接向顆粒分析儀另一輸入。該裝置結構復雜，且從現場使用情況來看，濃度過低或過高時測量儀器測量結果不準確。此外，針對天然氣長輸管線，顆粒濃度變化大，從幾毫克至幾百毫克，粒徑范圍從O. 3微米至100微米，目前的檢測技術尚不能達到對高壓天然氣管道內顆粒物濃度長期在線監測的技術效果，也不能測量管道內液滴的含量。
技術實現思路
有鑒于上述現有高壓天然氣管道內顆粒物檢測技術存在的缺點，本案專利技術人基于從事相關科研及現場經驗和專業知識，創造性地提出了 一種能夠直接在線檢測和長期監測高壓氣體管道內顆粒物的裝置及方法。本專利技術的一個目的在于提供一種適用于高壓氣體管道內顆粒物在線檢測的裝置，該裝置維護成本低，可靠性強，可實現高壓氣體管道內顆粒物特性的測定，進一步且還可實現長期在線監測。本專利技術的另一目的在于提供利用所述裝置對高壓天然氣管道內顆粒物在線檢測的方法，無需將高壓氣體減壓即可在線實現管道內顆粒物特性的測定，進一步還能夠實現長期在線監測。為達到上述目的，一方而，本專利技術提出一種適用于高壓氣體管道內顆粒物在線檢測的裝置，該裝置包括在線檢測單元；所述在線檢測單元包括通過管路依次串接的主采樣嘴以及流量分配器；所述主采樣嘴的前端伸入需檢測的高壓氣體管道內，末端串接流量分配器氣體進口 ；所述流量分配器設置有一個腔體，腔體前側設置一個氣體進口，后側設置兩個氣體出口而分出主路及旁路兩條管路，主路依次串接二次采樣嘴、在線顆粒物粒徑譜儀以及第一質量流量控制器，旁路串接第二質量流量控制器；主采樣嘴從高壓氣體管道內采樣后，所采氣樣從流量分配器氣體進口經擴散進入腔體后，分別經二次采樣嘴和旁路出口排出。本專利技術中，所述“前”、“后”或“末”的方向是指按照氣體流動的上下游方向而言，即，氣流方向是從“前”流向“后”或“末”。本專利技術的適用于高壓氣體管道內顆粒物在線檢測的裝置中，利用所述流量分配器的結構設計，可以讓進入其腔體的氣流在腔體內部形成湍流，進而使其內的顆粒物混合均勻，來滿足二次取樣嘴可以采到具有代表性的樣品。根據本專利技術的具體實施方案，本專利技術的適用于高壓氣體管道內顆粒物在線檢測的裝置中，所述流量分配器的腔體直徑大于氣體進口與主路出口，所述旁路為從主路上引出的分支管路；優選地，氣體進口、腔體與主路出口設置在同一中心線上；更優選地，旁路出口的中心線方向與氣體進口中心線方向呈垂直設置。本專利技術中，所述流量分配器的結構尺寸只要能實現讓所述流量分配器腔體的氣流在腔體內部形成湍流而混合均勻的目的即可。根據本專利技術的優選方案，所述流量分配器的腔體直徑與氣體進口直徑的比例為2 10 :1 ;腔體長度(沿采樣氣流方向)與腔體直徑的比例為0.5 3 1，可根據氣體流速進行適當調整。根據本專利技術的具體實施方案，本專利技術的適用于高壓氣體管道內顆粒物在線檢測的裝置中，主采樣嘴通過機械或液壓結構伸縮至氣體管道中的待測位置；優選地，所述裝置還包括隨主采樣嘴深入管道內的以下設備中的一種或多種能測量壓力和/或溫度的傳感器，和/或具有測量流速功能的探頭。根據本專利技術的具體實施方案，本專利技術的適用于高壓氣體管道內顆粒物在線檢測的裝置中，所述二次采樣嘴前端伸入氣體分配器內部，對進入流量分配器中的氣體中的粉塵進行二次采樣，其末端與第一氣體出口相連。根據本專利技術的優選具體實施方案，本專利技術的適用于高壓氣體管道內顆粒物在線檢測的裝置中，所述主路的在線顆粒物粒徑譜儀與第一質量流量控制器之間還進一步串接設置有第一顆粒物捕集器。這樣，在進行在線檢測的同時也可對顆粒物進行離線采集檢測，可同在線檢測的結果相互驗證。根據本專利技術的具體實施方案，本專利技術的適用于高壓氣體管道內顆粒物在線檢測的裝置還可進一步包括離線檢測單元；該離線檢測單元包括第二顆粒物捕集器，該第二顆粒物捕集器一端連接于主采樣嘴與流量分配器之間的管路上，另一端連接于旁路出口與第二質量流量控制器之間的管路上。離線檢測單元的設置主要是用于將其檢測結果同在線檢測的結果比較，驗證可靠性。根據本專利技術的具體實施方案，本專利技術的適用于高壓氣體管道內顆粒物在線檢測的裝置還進一步包括長期在線監測單元；該長期在線監測單元包括粉塵濃度傳感器和計算機，粉塵濃度傳感器用于檢測管道內的粉塵情況，將管道內的顆粒物濃度值轉成電流信號傳輸至計算機以實現長期在線監測。另一方面，本專利技術還提供了一種對高壓氣體管道內顆粒物進行在線檢測的方法，該方法是利用本專利技術所述的裝置對高壓氣體管道內顆粒物進行在線檢測，其中，利用在線檢測單元的主采樣嘴從高壓氣體管道內采集氣樣，所采氣樣從流量分配器氣體進口經擴散進入腔體后，分別進入主路與旁路；利用顆粒物在線粒徑譜儀對主路中二次采樣嘴所采氣樣中顆粒物的濃度和粒徑進行測定，并利用第一質量流量控制器對進入顆粒物在線粒徑譜儀的氣體流量進行計量和控制，利用第二質量流量控制器計量和控制進入旁路的多余氣體的流量，以滿足在線粒徑譜儀自身流量的要求以及在線檢測單元等速采樣的要求。根據本專利技術的具體實施方案，本專利技術的高壓氣體管道內顆粒物在線檢測的方法中，第一質量流量控制器所測氣體流量與第二質量流量控制器所測氣體流量之和為進入整個在線檢測單元的氣體本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種適用于高壓氣體管道內顆粒物在線檢測的裝置，該裝置包括：在線檢測單元；所述在線檢測單元包括通過管路依次串接的主采樣嘴以及流量分配器；所述主采樣嘴的前端伸入需檢測的高壓氣體管道內，末端串接流量分配器氣體進口；所述流量分配器設置有一個腔體，腔體前側設置一個氣體進口，后側設置兩個氣體出口而分出主路及旁路兩條管路，主路依次串接二次采樣嘴、在線顆粒物粒徑譜儀以及第一質量流量控制器，旁路串接第二質量流量控制器；主采樣嘴從高壓氣體管道內采樣后，所采氣樣從流量分配器氣體進口經擴散進入腔體后，分別經二次采樣嘴和旁路出口排出。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：姬忠禮，許喬奇，陳鴻海，熊至宜，
申請(專利權)人：中國石油大學北京，
類型：發明
國別省市：