CN110007014A - 一种输气管道气体组分实时分析装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种输气管道气体组分实时分析装置，包括：取样探头，其与输气管道连；样气管路，其入口与第一减压阀相连；第一氦气管路，其入口与第一氦气钢瓶连；第二氦气管路，其入口与第二氦气钢瓶连；第三氦气管路，其入口与第一氦气管路出口和第二氦气管路出口连；色谱标气管路，其入口与色谱标气钢瓶连；气体调压管路，其入口与气动阀连，出口连接在第三氦气管路上；气相色谱分析仪，其载气入口与第三氦气管路出口连，气样气入口与样气管路出口连，标气入口与色谱标气管路出口连，排气口接至大气；站控系统，其与电磁阀、调压器和气相色谱分析仪连。本发明的有益效果：提高输气管道组分检测的准确性、实时性和高效性。
Description
技术领域
本发明涉及管道系统技术领域，具体而言，涉及一种输气管道气体组分实时分析装置。
背景技术
在管道运行过程中，由于涉及与第三方的计量交接，对组分的要求较高，需要对组分进行采样分析。传统管道需要从管道上取样，取样后离线分析，再将分析后的组分信息手动录入到系统来实现。该方法无法自动在线进行组分分析，存在人员负荷较大、过程复杂、耗时较长、实时性不够等问题，最终导致输气管道组分的准确性不高。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种实时分析速度更快、自动化程度高的输气管道气体组分实时分析装置，提高输气管道气体组分检测的准确性。
本发明提供了一种输气管道气体组分实时分析装置，包括：
取样探头，其与输气管道相连，所述取样探头上部与第一减压阀相连；
样气管路，其入口与所述第一减压阀相连，所述样气管路上依次设置第一截止阀、隔膜型过滤器、第一过滤器、第二截止阀、气动阀、第一单向阀、第四截止阀、调压器和第二过滤器；
第一氦气管路，其入口与第一氦气钢瓶相连，所述第一氦气管路上设置第三减压阀；
第二氦气管路，其入口与第二氦气钢瓶相连，所述第二氦气管路上设置第四减压阀；
第三氦气管路，其入口与所述第一氦气管路的出口和所述第二氦气管路的出口相连，所述第三氦气管路上依次设置第五减压阀和第六截止阀；
色谱标气管路，其入口与色谱标气钢瓶相连，所述色谱标气管路上依次设置第二减压阀和第七截止阀；
气体调压管路，其入口与所述气动阀相连，所述气体调压管路的出口连接在所述第五减压阀和所述第六截止阀之间的第三氦气管路上，所述气体调压管路上依次设置电磁阀、气体过滤调压器和第五截止阀；
气相色谱分析仪，其载气入口与所述第三氦气管路的出口相连，所述气相色谱分析仪的样气入口与所述样气管路的出口相连，所述气相色谱分析仪的标气入口与所述色谱标气管路的出口相连，所述气相色谱分析仪的排气口接至大气；
站控系统，其与所述电磁阀、所述调压器和所述气相色谱分析仪相连。
作为本发明进一步的改进，还包括位于所述样气管路上的第一三通和第二三通，所述第一三通的第一端与所述第一过滤器相连，所述第一三通的第二端与所述第二截止阀相连，所述第二三通的第一端与所述第一单向阀相连，所述第二三通的第二端与所述第四截止阀相连，所述第一三通的第三端和所述第二三通的第三端相连，且所述第一三通的第三端和所述第二三通的第三端之间的管路上设有第三截止阀。
作为本发明进一步的改进，还包括位于所述样气管路上的第三三通，所述第三三通的第一端与所述第四截止阀相连，所述第三三通的第二端与所述调压器相连，所述第三三通的第三端接有第一压力表。
作为本发明进一步的改进，还包括放空管路，其入口与所述第二过滤器相连，所述放空管路的出口接至大气，所述放空管路上依次设置流量计和第二单向阀。
作为本发明进一步的改进，还包括位于所述样气管路上的第四三通和第五三通，所述第四三通的第一端与所述调压器相连，所述第四三通的第二端与所述第五三通的第一端相连，所述第四三通的第三端接有第二压力表，所述第五三通的第二端与所述第二过滤器相连，所述第五三通的第三端与安全放散阀的一端相连。
作为本发明进一步的改进，还包括位于放空管路上的第六三通，所述第六三通的第一端与所述第二单向阀相连，所述第六三通的第二端接至大气，所述第六三通的第三端与所述安全放散阀的另一端相连。
作为本发明进一步的改进，还包括连接所述第一氦气管路、所述第二氦气管路和所述第三氦气管路的第七三通，所述第七三通的第一端与所述第一氦气管路的出口相连，所述第七三通的第二端与所述第二氦气管路的出口相连，所述第七三通的第三端与所述第五减压阀的一端相连。
作为本发明进一步的改进，还包括位于所述第三氦气管路上的第八三通，所述第八三通的第一端与所述第五减压阀的另一端相连，所述第八三通的第二端与所述第六截止阀相连，所述第八三通的第三端与所述第五截止阀相连。
作为本发明进一步的改进，所述第二减压阀的两端分别设有第三压力表和第四压力表，所述第三减压阀上设有第五压力表，所述第四减压阀上设有第六压力表，所述第五减压阀上设有第七压力表，所述气体过滤调压器上设有第八压力表。
作为本发明进一步的改进，还包括防爆接线箱，所述调压器通过第一电缆与所述防爆接线箱相连，所述电磁阀通过第二电缆与所述防爆接线箱相连，所述气相色谱分析仪通过第三电缆与所述防爆接线箱相连，所述防爆接线箱通过第四电缆与站控系统相连。
本发明的有益效果为：
可实现输气管道气体组分的自动在线分析，提高输气管道气体组分检测的准确性、及时性，使输气管道气体组分在线分析更趋于实用化，减少人员负荷。
附图说明
图1为本发明实施例所述的一种输气管道气体组分实时分析装置的结构示意图。
图中，
1、焊接短节；2、取样探头；3、第一减压阀；4、第一截止阀；5、隔膜型过滤器；6、不锈钢管；7、排污阀；8、第一过滤器；9、第一三通；10、第二截止阀；11、气动阀；12、第一单向阀；13、第二三通；14、第三截止阀；15、第四截止阀；16、第三三通；17、第一压力表；18、调压器；19、第四三通；20、第二压力表；21、第五三通；22、第二过滤器；23、安全放散阀；24、流量计；25、第二单向阀；26、第六三通；27、气相色谱分析仪；28、色谱标气钢瓶；29、第二减压阀；30、第三压力表；31、第四压力表；32、第一氦气钢瓶；33、第三减压阀；34、第五压力表；35、第二氦气钢瓶；36、第四减压阀；37、第六压力表；38、第七三通；39、第五减压阀；40、第七压力表；41、第八三通；42、第五截止阀；43、气体过滤调压器；44、电磁阀；45、第六截止阀；46、第七截止阀；47、第一电缆；48、第二电缆；49、第三电缆；50、第四电缆；51、防爆接线箱。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
本发明实施例的一种输气管道气体组分实时分析装置，将气相色谱分析仪27应用到输气管道，实现输气管道气体组分的自动在线分析。如图1所示，本发明的输气管道气体组分实时分析装置包括：取样探头2、样气管路、第一氦气管路、第二氦气管路、第三氦气管路、色谱标气管路、气体调压管路、气相色谱分析仪27和站控系统。
取样探头2通过焊接短管1与输气管道相连，取样探头2上部与第一减压阀3相连。
样气管路的入口与第一减压阀3相连，样气管路的出口与气相色谱分析仪27的样气入口相连，将取样探头2取出的样气注入气相色谱分析仪27中。样气管路上依次设置第一截止阀4、隔膜型过滤器5、第一过滤器8、第二截止阀10、气动阀11、第一单向阀12、第四截止阀15、调压器18和第二过滤器22。第一减压阀3的设置，确保从取样探头2内取出的样气压力在许可范围内，保证整个分析过程的安全运行。第一截止阀4的设置用于将取样探头取出的样气单向流入样气管路进行过滤。隔膜型过滤器5由于在过滤器中增加一层隔膜，使得过滤效果更好，同时使用寿命更长。设置隔膜型过滤器5和第一过滤器8这双重过滤，将取出的样气两次过滤排杂，确保进入管路调压过程中的样气较为纯净。第二截止阀10、第一单向阀12和第四截止阀15的设置用于将过滤后的样气单向流入管路中进行调压。优选的，调压器18带有加热器，一方面确保进入气相色谱分析仪27的样气的压力在允许范围内，另一方面也确保管路中的样气被充分加热至适当温度后送入气相色谱分析仪27中进行分析。第二过滤器22的设置，确保进入气相色谱分析仪27中的样气更为纯净，保障分析的准确性。
第一氦气管路的入口与第一氦气钢瓶32相连，第一氦气管路上设置第三减压阀33。第二氦气管路的入口与第二氦气钢瓶35相连，第二氦气管路上设置第四减压阀36。第三氦气管路的入口与第一氦气管路的出口和第二氦气管路的出口相连，第三氦气管路的出口与气相色谱分析仪27的载气入口相连，第三氦气管路上依次设置第五减压阀39和第六截止阀45。第一氦气管路和第二氦气管路的结合应用，使得进入第三氦气管路的氦气满足气相色谱分析仪27的载气流量要求。第三减压阀33的设置，确保从与第一氦气钢瓶32出来的氦气的压力在允许范围内。第四减压阀36的设置，确保从第二氦气钢瓶35出来的氦气的压力在允许范围内。第五减压阀39的设置，确保进入气相色谱分析仪27中的载气的压力在允许范围内。第六截止阀45的设置，用于将第一氦气钢瓶32和第二氦气钢瓶35中的载气单向流入气相色谱分析仪27中。
色谱标气管路的入口与色谱标气钢瓶28相连，色谱标气管路的出口与气相色谱分析仪27的标气入口相连，色谱标气管路上依次设置第二减压阀29和第七截止阀46。第二减压阀29的设置，确保进入气相色谱分析仪27中的色谱标气的压力在允许范围内。第七截止阀46的设置，用于将色谱标气钢瓶28中的色谱标气单向流入气相色谱分析仪27中进行标定。
气体调压管路的入口与气动阀11相连，气体调压管路的出口连接在第五减压阀39和第六截止阀45之间的第三氦气管路上，气体调压管路上依次设置电磁阀44、气体过滤调压器43和第五截止阀42。电磁阀44的设置，确保将气输入气动阀11的气缸，使气动阀11能正常工作。气体过滤调压器43的设置，确保进入气动阀11中的压力调整到适当的范围内，保证气动阀11的正常工作。第五截止阀42的设置，用于将气体单向流入气动阀11的气缸中。
气相色谱分析仪27的排气口接至大气。
电磁阀44、调压器18和气相色谱分析仪27均与站控系统相连。
进一步的，隔膜型过滤器5通过不锈钢管6与排污阀7相连，待分析完成后，打开排污阀7将样气管路中的部分余气排至安全区。
进一步的，样气管路上设置第一三通9和第二三通13，第一三通9的第一端与第一过滤器8相连，第一三通9的第二端与第二截止阀10相连，第二三通13的第一端与第一单向阀12相连，第二三通13的第二端与第四截止阀15相连，第一三通9的第三端和第二三通13的第三端相连，且第一三通9的第三端和第二三通13的第三端之间的管路上设有第三截止阀14。第一单向阀12就是防止逆流的，容易出现故障，设置第三截止阀14主要是为了防止单向阀12故障，便于检修。
进一步的，样气管路上的第三三通16，第三三通16的第一端与第四截止阀15相连，第三三通16的第二端与调压器18相连，第三三通16的第三端接有第一压力表17。
进一步的，还包括放空管路，放空管路的入口与第二过滤器22相连，放空管路的出口接至大气，放空管路上依次设置流量计24和第二单向阀25。
进一步的，还包括样气管路上的第四三通19和第五三通21，第四三通19的第一端与调压器18相连，第四三通19的第二端与第五三通21的第一端相连，第四三通19的第三端接有第二压力表20，第五三通21的第二端与第二过滤器22相连，第五三通21的第三端与安全放散阀23的一端相连。调压器18调压的过程中，第一压力表17和第二压力表20实时监测样气管路上的压力值。
进一步的，还包括放空管路上的第六三通26，第六三通26的第一端与第二单向阀25相连，第六三通26的第二端接至大气，第六三通26的第三端与安全放散阀23的另一端相连。待分析完成后，打开安全放散阀23和第二单向阀25将样气管路中的部分余气排至大气中。
进一步的，还包括连接第一氦气管路、第二氦气管路和第三氦气管路的第七三通38，第七三通38的第一端与第一氦气管路的出口相连，第七三通38的第二端与第二氦气管路的出口相连，第七三通38的第三端与第五减压阀39的一端相连。
进一步的，还包括位于第三氦气管路上的第八三通41，第八三通41的第一端与第五减压阀39的另一端相连，第八三通41的第二端与第六截止阀45相连，第八三通41的第三端与第五截止阀42相连。
进一步的，第二减压阀29的两端分别设有第三压力表30和第四压力表31，用于监测色谱标气管路上的压力值。第三减压阀33上设有第五压力表34，用于监测第一氦气管路上的压力值。第四减压阀36上设有第六压力表37，用于监测第二氦气管路上的压力值。第五减压阀39上设有第七压力表40，用于监测第三氦气管路上的压力值。气体过滤调压器43上设有第八压力表，用于监测气体调压管路上的压力值。
进一步的，还包括防爆接线箱51，调压器18通过第一电缆47与防爆接线箱51相连，电磁阀44通过第二电缆48与防爆接线箱51相连，气相色谱分析仪27通过第三电缆49与防爆接线箱51相连，防爆接线箱51通过第四电缆50与站控系统相连。将调压器18的压力信号、电磁阀44的阀门信号和气相色谱分析仪27的实时分析结果上传至站控系统。站控系统为PLC或DCS等。
进一步的，样气管路、第一氦气管路、第二氦气管路、第三氦气管路、色谱标气管路和气体调压管路均采用不锈钢管6。进一步的，考虑到室外环境，不锈钢管6根据环境温度等设置电热伴。
本发明的输气管道气体组分实时分析装置具体检测原理为：在整个管路中，载气实时流动，首先通过多次注入标气，实现对期限色谱分析仪的标定。然后，由取样探头从充满高压天然气的输气管道内获取具有代表性的样气。利用管路内的过滤、调压等装置，获得满足条件的样气注入气相色谱分析仪，然后由气相色谱分析仪对样气进行分析，输出组分信息到站控系统。
具体包括以下步骤：
步骤1，启动气相色谱分析仪27。
步骤2，关闭输气管道气体组分实时分析装置的所有阀门。
步骤3，设置气相色谱分析仪27的分析参数，包括温度、分析时长和分析时间间隔。
步骤4，设置第一氦气管路上的第三减压阀33、第二氦气管路上的第四减压阀36和第三氦气管路上的第五减压阀39的压力值。
步骤5，打开第三氦气管路上的第六截止阀45，将载气即氦气注入气相色谱分析仪27中。
步骤6，打开气体调压管路上的第五截止阀42，并设置好气体调压管路上的气体过滤调压器43的压力值。
步骤7，设置色谱标气管路上第二减压阀29的压力值，并打开色谱标气管路上的第七截止阀46，将色谱标气注入气相色谱分析仪27中，进行气相色谱分析仪27的标定校准。
步骤8，待气相色谱分析仪27的标定校准完成后，设置取样探头2上的第一减压阀3的压力值和样气管路上的调压器18的压力值。
步骤9，依次打开样气管路上的第一截止阀4、第二截止阀10、第一单向阀12和第四截止阀15。
步骤10，打开样气管路上的气动阀11，将取样探头2从输气管道取出的样气注入气相色谱分析仪27中。
步骤11，气相色谱分析仪27分析样气，输出分析结果并上传至站控系统，关闭气动阀11。
步骤12，重复步骤10-11直至完成全部分析，关闭第一截止阀4、第二截止阀10、第一单向阀12、第四截止阀15和气相色谱分析仪27。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种输气管道气体组分实时分析装置，其特征在于，包括：
取样探头(2)，其与输气管道相连，所述取样探头(2)上部与第一减压阀(3)相连；
样气管路，其入口与所述第一减压阀(3)相连，所述样气管路上依次设置第一截止阀(4)、隔膜型过滤器(5)、第一过滤器(8)、第二截止阀(10)、气动阀(11)、第一单向阀(12)、第四截止阀(15)、调压器(18)和第二过滤器(22)；
第一氦气管路，其入口与第一氦气钢瓶(32)相连，所述第一氦气管路上设置第三减压阀(33)；
第二氦气管路，其入口与第二氦气钢瓶(35)相连，所述第二氦气管路上设置第四减压阀(36)；
第三氦气管路，其入口与所述第一氦气管路的出口和所述第二氦气管路的出口相连，所述第三氦气管路上依次设置第五减压阀(39)和第六截止阀(45)；
色谱标气管路，其入口与色谱标气钢瓶(28)相连，所述色谱标气管路上依次设置第二减压阀(29)和第七截止阀(46)；
气体调压管路，其入口与所述气动阀(11)相连，所述气体调压管路的出口连接在所述第五减压阀(39)和所述第六截止阀(45)之间的第三氦气管路上，所述气体调压管路上依次设置电磁阀(44)、气体过滤调压器(43)和第五截止阀(42)；
气相色谱分析仪(27)，其载气入口与所述第三氦气管路的出口相连，所述气相色谱分析仪(27)的样气入口与所述样气管路的出口相连，所述气相色谱分析仪(27)的标气入口与所述色谱标气管路的出口相连，所述气相色谱分析仪(27)的排气口接至大气；
站控系统，其与所述电磁阀(44)、所述调压器(18)和所述气相色谱分析仪(27)相连。
2.根据权利要求1所述的输气管道气体组分实时分析装置，其特征在于，还包括位于所述样气管路上的第一三通(9)和第二三通(13)，所述第一三通(9)的第一端与所述第一过滤器(8)相连，所述第一三通(9)的第二端与所述第二截止阀(10)相连，所述第二三通(13)的第一端与所述第一单向阀(12)相连，所述第二三通(13)的第二端与所述第四截止阀(15)相连，所述第一三通(9)的第三端和所述第二三通(13)的第三端相连，且所述第一三通(9)的第三端和所述第二三通(13)的第三端之间的管路上设有第三截止阀(14)。
3.根据权利要求1所述的输气管道气体组分实时分析装置，其特征在于，还包括位于所述样气管路上的第三三通(16)，所述第三三通(16)的第一端与所述第四截止阀(15)相连，所述第三三通(16)的第二端与所述调压器(18)相连，所述第三三通(16)的第三端接有第一压力表(17)。
4.根据权利要求1所述的输气管道气体组分实时分析装置，其特征在于，还包括放空管路，其入口与所述第二过滤器(22)相连，所述放空管路的出口接至大气，所述放空管路上依次设置流量计(24)和第二单向阀(25)。
5.根据权利要求4所述的输气管道气体组分实时分析装置，其特征在于，还包括位于所述样气管路上的第四三通(19)和第五三通(21)，所述第四三通(19)的第一端与所述调压器(18)相连，所述第四三通(19)的第二端与所述第五三通(21)的第一端相连，所述第四三通(19)的第三端接有第二压力表(20)，所述第五三通(21)的第二端与所述第二过滤器(22)相连，所述第五三通(21)的第三端与安全放散阀(23)的一端相连。
6.根据权利要求5所述的输气管道气体组分实时分析装置，其特征在于，还包括位于放空管路上的第六三通(26)，所述第六三通(26)的第一端与所述第二单向阀(25)相连，所述第六三通(26)的第二端接至大气，所述第六三通(26)的第三端与所述安全放散阀(23)的另一端相连。
7.根据权利要求1所述的输气管道气体组分实时分析装置，其特征在于，还包括连接所述第一氦气管路、所述第二氦气管路和所述第三氦气管路的第七三通(38)，所述第七三通(38)的第一端与所述第一氦气管路的出口相连，所述第七三通(38)的第二端与所述第二氦气管路的出口相连，所述第七三通(38)的第三端与所述第五减压阀(39)的一端相连。
8.根据权利要求7所述的输气管道气体组分实时分析装置，其特征在于，还包括位于所述第三氦气管路上的第八三通(41)，所述第八三通(41)的第一端与所述第五减压阀(39)的另一端相连，所述第八三通(41)的第二端与所述第六截止阀(45)相连，所述第八三通(41)的第三端与所述第五截止阀(42)相连。
9.根据权利要求1所述的输气管道气体组分实时分析装置，其特征在于，所述第二减压阀(29)的两端分别设有第三压力表(30)和第四压力表(31)，所述第三减压阀(33)上设有第五压力表(34)，所述第四减压阀(36)上设有第六压力表(37)，所述第五减压阀(39)上设有第七压力表(40)，所述气体过滤调压器(43)上设有第八压力表。
10.根据权利要求1所述的输气管道气体组分实时分析装置，其特征在于，还包括防爆接线箱(51)，所述调压器(18)通过第一电缆(47)与所述防爆接线箱(51)相连，所述电磁阀(44)通过第二电缆(48)与所述防爆接线箱(51)相连，所述气相色谱分析仪(27)通过第三电缆(49)与所述防爆接线箱(51)相连，所述防爆接线箱(51)通过第四电缆(50)与站控系统相连。
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