專利名稱：高壓天然氣管道內(nèi)粉塵在線檢測方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是高壓氣體特別是高壓天然氣管道內(nèi)粉塵濃度與粒度分布在線檢測的 高壓天然氣管道內(nèi)粉塵在線檢測方法及其裝置。涉及其它類不包括的測量和管道 系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，對天然氣中的粉塵檢測， 一般釆用過濾稱重法，其原理是利用等動 釆樣(釆樣速度等于氣體輸送管道內(nèi)的速度)原理，借助不同類型的釆樣嘴從天 然氣管道中取出 一部分氣體進(jìn)行檢測分析，以此確定天然氣中的粉塵濃度與粒度 分布，該檢測系統(tǒng)一般由以下四部分組成U)采樣嘴及采樣管，用于從天然氣 中取出一部分樣品氣體；(2)捕塵裝置，用于捕集釆樣嘴及釆樣管所取出的氣體 中的粉塵；(3)冷凝、干燥設(shè)備，用于將天然氣中的水滴冷凝分離出來，同時干 燥天然氣；(4)流量調(diào)節(jié)與壓力、溫度測試裝置，用于顯示記錄釆樣時氣體的流 量、溫度、壓力。釆樣動力可以利用天然氣本身的壓力作為動力進(jìn)行釆樣，這即 是撬裝式釆樣方法。應(yīng)該說過濾稱重法作為一種標(biāo)準(zhǔn)的含塵濃度檢測方法，對含 塵濃度較高的煙氣以及其他含塵氣體的檢測是可行的、也是必要的。而在高壓天 然氣的含塵檢測中，由于天然氣管道內(nèi)壓力一般都挺高，可達(dá)10MPa，且天然氣為易燃?xì)怏w，這對釆樣系統(tǒng)的密封以及操作的安全性提出了更高的要求；同時，由于天然氣管道內(nèi)粉塵含量一般都很低，可低至0.01mg/Nm3,這樣如釆用傳統(tǒng)的 過濾稱重法，將會需要很長的釆樣時間，不但增加了工作量而且給檢測結(jié)果帶來 了很大偏差；另外，在過濾稱重法中，由于粉塵與捕集裝置中的過濾膜或金屬絲 網(wǎng)的作用，而使得部分粉塵因團(tuán)聚或分裂，從而影響顆粒粒徑分布的測量。我國對煙氣中的粉塵濃度檢測，開發(fā)了多種在線檢測的儀器與方法，如我國 專利CN2583656 (煙氣濃度連續(xù)監(jiān)測釆樣裝置)和CN86201067 (煙塵自動釆樣器) 等。而天然氣中的粉塵檢測與現(xiàn)有的煙氣含塵檢測相比，具有以下難點(1) 釆樣介質(zhì)為高壓、常溫天然氣，而現(xiàn)有研究一般聚焦在常壓、高溫狀態(tài)下；(2) 天然氣含塵濃度較低(可低到0.01mg/Nm3),而現(xiàn)有研究中(如煙氣) 含塵濃度較高；(3) 天然氣中粉塵粒徑較小，而現(xiàn)有研究的含塵氣體檢測中粉塵粒徑較天然氣中的要大；(4) 一般的顆粒分析儀都在常壓或低于lMPa條件下操作，所以要檢測高壓 氣體的粉塵情況，必須對高壓氣體進(jìn)行減壓。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是發(fā)明一種高壓氣體特別是高壓天然氣管道內(nèi)粉塵濃度與粒度 分布在線檢測具有測量精度高、快速方便、安全可靠的在線檢測方法及其裝置。鑒于上述在高壓天然氣管道內(nèi)粉塵檢測的一些難點以及傳統(tǒng)過濾稱重法的缺 點，本發(fā)明的技術(shù)方案是根據(jù)不同直徑、不同壓力的天然氣管道設(shè)置不同長度的 管道接管5或改變法蘭6在壓力密封套4上的位置，從而使釆樣系統(tǒng)適用不同直 徑、不同壓力的天然氣管道的含塵檢測;將靜壓平衡采樣嘴2從管道接管5插入高 壓天然氣管道l內(nèi)，調(diào)節(jié)流量使釆樣嘴2內(nèi)外腔的壓力相等，達(dá)到等動釆樣；由 釆樣嘴2的特殊結(jié)構(gòu)將其內(nèi)外腔氣體的壓力隔開為兩部分，分別傳送到差壓傳感 器ll進(jìn)行檢測，在差壓傳感器ll顯示結(jié)果為零或在其精度范圍(如±0. 1%FS) 之內(nèi)時，即認(rèn)為釆樣已達(dá)到等動釆樣。然后等動釆集的高壓天然氣再經(jīng)冷凝干燥， 記錄其瞬時流量與累積流量，同時，測試此時的壓力與溫度；然后，高壓天然氣 經(jīng)過減壓，將其壓力減小至1個大氣壓，減壓后的天然氣等動地取出顆粒分析儀 24所需要的氣體流量，并測試此時的壓力與溫度，多余的氣體排出；最后，經(jīng)顆 粒分析儀24分析檢測后的天然氣排出；根據(jù)顆粒分析儀24檢測的含塵濃度q，然后由減壓前后的壓力、溫度、流量等參數(shù)可以推算出折算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的天然 氣管道中的含塵濃度C。。其特點是來自高壓天然氣管道l的天然氣經(jīng)靜壓平衡釆樣嘴2釆集后，流經(jīng) 采樣管3，通過調(diào)節(jié)流量使采樣嘴2內(nèi)外腔的壓力相等，從而使釆樣嘴2的釆樣 速度等于天然氣管道內(nèi)的流速，達(dá)到等動釆樣;后由釆樣嘴2的特殊結(jié)構(gòu)將內(nèi)外腔 氣體的壓力隔開為兩部分(詳見圖2),通過兩個球閥7、球閩8傳送到差壓傳感 器ll進(jìn)行檢測，當(dāng)差壓傳感器ll顯示結(jié)果為零或在其精度范圍(如士0.1呢FS) 之內(nèi)時，即認(rèn)為釆樣已達(dá)到等動釆樣；等動釆集的高壓天然氣再流經(jīng)冷凝干燥器 10，將天然氣中的水滴冷凝分離出來，同時起干燥作用；干燥的天然氣再流經(jīng)流 量傳感器I14,記錄其瞬時流量與累積流量，同時，壓力傳感器I 12和溫度傳感 器I13測得此時的壓力與溫度；然后，高壓天然氣經(jīng)過減壓裝置15，將其壓力減 小至l個大氣壓，以適應(yīng)顆粒分析儀在常壓下操作的條件，減壓后的天然氣經(jīng)直管釆樣管20等動地取出顆粒分析儀24所需要的氣體流量，多余的氣體通過減壓 裝置15上的流量調(diào)節(jié)閥17和排出管16排出；同時，在減壓天然氣流經(jīng)顆粒分析 儀24時，利用壓力傳感器II18和溫度傳感器II19測得此時的壓力與溫度，流量 傳感器II21用于顯示經(jīng)釆樣管20釆集的流量是否滿足顆粒分析儀24的要求，如 不滿足，可調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閩I1123,并使其達(dá)到顆粒分析儀24所規(guī)定的流量要求; 最后，經(jīng)顆粒分析儀24分析檢測后的天然氣通過接管22和排出管16排出。根據(jù)顆粒分析儀24檢測的含塵濃度q,然后由減壓前后的壓力、溫度、流 量等參數(shù)可以推算天然氣管道中的含塵濃度C。(折算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)為<formula>formula see original document page 8</formula>
其中P。， r。分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的壓力與溫度 戶，2， r分別為減壓之前高壓天然氣的壓力、流量與溫度e^為經(jīng)兩級減壓后進(jìn)入顆粒分析儀24的天然氣的流量化2，馬2分別為直管釆樣管20和二級膨脹室42的直徑A,， A分別為一級導(dǎo)樣管41和一級膨脹室39的直徑&， iL分別為二級減壓后排出時二級膨脹室42的壓力和進(jìn)入粒子分析儀 24時的壓力。本發(fā)明的裝置同已有技術(shù)一樣,其構(gòu)成如圖l所示，也由釆樣系統(tǒng)、儀表測試 系統(tǒng)和分析顯示系統(tǒng)三部分組成。管道接管5插入高壓天然氣管道1中，釆樣嘴 2插入管道接管5，釆樣系統(tǒng)中之釆樣管3接流量調(diào)節(jié)閥I 9、冷凝干燥器10后與 儀表測試系統(tǒng)連接；經(jīng)儀表測試系統(tǒng)后的天然氣經(jīng)流量調(diào)節(jié)閩I1123進(jìn)入分析顯 示系統(tǒng)。其特征是插入高壓天然氣管道1管道接管5的釆樣系統(tǒng)中之釆樣嘴2內(nèi)外腔 由壓力密封套4隔開為兩部分(詳見圖2)，并分別通過兩個球閥17、球閥H8 連接儀表測試系統(tǒng)之差壓傳感器11進(jìn)行檢測；同時釆樣系統(tǒng)中之釆樣管3依次接 流量調(diào)節(jié)閥I 9、冷凝干燥器IO后也與儀表測試系統(tǒng)的流量傳感器14連接，并在 冷凝干燥器10與流量傳感器14之間加有壓力傳感器I 12和溫度傳感器I 13;流 量傳感器14后由管路依次串接減壓裝置15、流量傳感器II21，并在減壓裝置15 和流量傳感器II21之間加有壓力傳感器II18、溫度傳感器II19，減壓裝置15還有 出口管經(jīng)流量調(diào)節(jié)閥II17接多余氣體排出管16;直管釆樣管20從儀表測試系統(tǒng)的減壓裝置15中接出經(jīng)流量傳感器I121、分析顯示系統(tǒng)的流量調(diào)節(jié)閥III23后接 顆粒分析儀24—輸入，從儀表測試系統(tǒng)的減壓裝置15另一出口管經(jīng)流量調(diào)節(jié)閥II 17接接管22后接向顆粒分析儀24另 一輸入;經(jīng)顆粒分析儀24分析檢測后的天然 氣通過接管22和排出管16排出。其中釆樣系統(tǒng)(詳見圖2)由釆樣嘴2、釆樣管3、壓力密封套4、球閥17、 球閥H8、釆樣接管31、釆樣引出管35、平板封頭I28、平板封頭I134、管道接 管5、測壓接管I32、測壓接管II33和流量調(diào)節(jié)閩19組成，釆樣嘴2依次與鉤 狀釆樣管3、直形釆樣接管31、直形釆樣引出管35連為一體，在釆樣管3的直管 部分外包壓力密封套4后置于管道接管5內(nèi)，并兩端由平板封頭I 28、平板封頭n 34封堵成密閉腔，在管道接管5外的中部固連有法蘭6、后部(以釆樣嘴2方向為 前)開孔固連有測壓接管I 32和測壓接管II 33，各連接球閥I 7、球閥II 8，釆樣引 出管35外接流量調(diào)節(jié)閥19。(見圖1)這里釆樣管3的結(jié)構(gòu)如圖3所示，它由釆樣外管25、釆樣內(nèi)管27、采樣輔助 管26、釆樣接管31構(gòu)成，形狀相似的釆樣外管25、釆樣輔助管26、釆樣內(nèi)管27 相套,并在釆樣外管25、釆樣輔助管26、釆樣內(nèi)管27之間保持有間隙，三者的前 端與釆樣嘴2連接(見圖3 )，釆樣嘴2的進(jìn)氣口與釆樣外管25、釆樣輔助管26、 釆樣內(nèi)管27之間的間隙相通;在采樣管3直管部分的前部釆樣外管25上開有壓力 引出口 I 29與釆樣外管25、釆樣輔助管26之間的間隙相通；在釆樣管3直管部 分的后部無采樣外管25處，外套釆樣接管31，將釆樣外管25、釆樣輔助管26之間 的間隙封堵，并在釆樣接管31上開有壓力引出口 1130,與釆樣輔助管26、釆樣內(nèi) 管27之間的間隙相通；而與釆樣管3后部連接的釆樣引出管35則與釆樣內(nèi)管27 和采樣接管31固連，將采樣內(nèi)管27、釆樣輔助管26之間的間隙封堵，只有釆樣引 出管35的管腔與釆樣內(nèi)管27的管腔相通。這里的釆樣內(nèi)管27，用于釆集天然氣樣品，在頭部一定位置沿周向開有l(wèi)一8 個直徑為0.5-4 nim的測壓孔(見圖4),用于測量采樣嘴內(nèi)腔氣體的壓力；釆樣 外管25,其結(jié)構(gòu)與釆樣內(nèi)管27類似，在其頭部一定位置沿周向也開有1一8個直 徑為0.5-4mm的測壓孔，用于測量釆樣嘴外腔氣體的壓力；釆樣輔助管26,其作 用是隔斷釆樣外管25與釆樣內(nèi)管27;通過釆樣外管25和釆樣內(nèi)管27上的壓力 引出口 129和壓力引出口 30將采樣嘴內(nèi)外腔氣體的壓力利用壓力密封套4將其 隔開為兩部分，然后通過測壓接管I32、測壓接管II33和兩個球閥7、球閩8(見 圖l)分別與差壓傳感器ll連接。這里的壓力密封套4由兩塊半圓套36 (見圖5、圖6)和密封檔板37 (見圖 7 )組成，兩塊密封檔板37順著采樣外管25和釆樣接管31在平板封頭I 28和平 板封頭II 34之間連于它們之外，并在一個平面內(nèi)，兩塊半圓套36分別扣在兩塊密 封檔板37上成圓管狀(見圖8、圖9)，將釆樣管3密封于其中，且將釆樣管3外 的空腔分為兩部分，各與測壓接管I 32和測壓接管1133相通。其中儀表測試系統(tǒng)由差壓傳感器ll、壓力傳感器I12、溫度傳感器I13、 流量傳感器I14、減壓裝置15、多余氣體排出管16、流量調(diào)節(jié)閩I117、壓力傳感 器1118、溫度傳感器I119、直管釆樣管20、流量傳感器II21組成，釆樣系統(tǒng)一路 的流量調(diào)節(jié)閥I 9連接冷凝干燥器10后由管路接流量傳感器14，在流量傳感器14 之前加有壓力傳感器I 12和溫度傳感器I 13，流量傳感器14后由管路依次串接減 壓裝置15、直管采樣管20、流量傳感器21，并在減壓裝置15和流量傳感器I121 之間加有壓力傳感器II18、溫度傳感器II19,減壓裝置15還有出口管經(jīng)流量調(diào)節(jié) 閥II17接多余氣體排出管16。這里的減壓裝置15(見圖10)由減壓收縮管38、 一級膨脹室39、 一級排出管 40、 一級導(dǎo)樣管41、 二級膨脹室42、直管釆樣管20組成。 一級膨脹室39的前端 (以減壓收縮管38為前)與減壓收縮管38連接，其后部開有一定直徑的排出口 與一級排出管40連接，用于排出多余氣體。 一級膨脹室39的后端與一級導(dǎo)樣管 41連接，并且一級導(dǎo)樣管41插入一級膨脹室39內(nèi)一定的深度。二級膨脹室42 其前端與一級導(dǎo)樣管41連接，后端與直管釆樣管20連接，并且直管釆樣管20 插入二級膨脹室42內(nèi)一定的深度，二級膨脹室42后部同樣開有一定直徑的排出 口與多余氣體排出管16連接，用于排出多余氣體。其中分析顯示系統(tǒng)由直管采樣管20、流量調(diào)節(jié)閥I1123、顆粒分析儀24組 成經(jīng)。經(jīng)直管釆樣管20采集的天然氣樣品經(jīng)溫度、壓力、流量計量后進(jìn)入顆粒分 析儀24進(jìn)行分析檢測。流量傳感器II21用于顯示經(jīng)直管釆樣管20釆集的流量是 否滿足顆粒分析儀24的要求，如不滿足，可調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥I1123，使其達(dá)到顆粒 分析儀24所規(guī)定的流量。經(jīng)顆粒分析儀24分析檢測后的天然氣通過接管22和排 出管16排出。這里的球閥17、球閥II8為內(nèi)絲不銹鋼球閥；差壓傳感器ll、壓力傳感器I 12、溫度傳感器I13、流量傳感器I14、減壓裝置15、流量調(diào)節(jié)閩IU7、壓力傳 感器1118、溫度傳感器I119、流量傳感器I121、流量調(diào)節(jié)閥ffl23、顆粒分析儀24 均為巿銷產(chǎn)品可供選擇。釆樣系統(tǒng)與天然氣管道釆用法蘭連接，可根據(jù)不同直徑的天然氣管道設(shè)置不同長度的管道接管5或改變法蘭6在壓力密封套4上的位置，從而使釆樣系統(tǒng)適 用不同直徑的天然氣管道的含塵檢測。 由上可見，本發(fā)明的特點是(1) 采樣系統(tǒng)釆用新型靜壓平衡釆樣嘴結(jié)構(gòu),可滿足高壓、不同直徑管道以 及現(xiàn)場測試精度要求以及安全要求；(2) 儀表測試系統(tǒng)為便攜式成套儀器，包含差壓傳感器、壓力傳感器、溫度 傳感器以及渦輪式流量傳感器等，所測參數(shù)同時具有現(xiàn)場顯示和計算存儲功能；(3 )分析顯示系統(tǒng)包含顆粒濃度分析以及粒徑分布分析，該系統(tǒng)具有在線檢 測、測量精度高、數(shù)據(jù)重復(fù)性好等特點；(4)可以滿足高壓天然氣的減壓釆樣，減壓過程對粉塵粒徑分布與濃度影響 ??；對粉塵粒徑分布幾乎沒有影響，濃度損失低于2%。


圖1高壓天然氣管道內(nèi)粉塵在線檢測裝置構(gòu)成2釆樣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3釆樣嘴部分詳圖(圖2中I局部視圖)圖4釆樣內(nèi)管測壓孔分布5半圓套正視6半圓套側(cè)視7密封檔板形狀8壓力密封套詳圖(圖2中A-A剖視圖) 圖9壓力密封套詳圖(圖2中B-B剖視圖) 圖10減壓裝置詳圖2—采樣嘴 4一壓力密封套 6—法蘭 8—球閥II IO—冷凝干燥器 12—壓力傳感器I其中 l-3—釆樣管 5—管道接管 7—球閥I 9一流量調(diào)節(jié)閥I ll一差壓傳感器13—溫度傳感器I15—減壓裝置17—流量調(diào)節(jié)閥I119一溫度傳感器n 2l—流量傳感器n 23—流量調(diào)節(jié)閥ni25—釆樣外管 27—釆樣內(nèi)管29—壓力引出口 I31—釆樣接管 33—測壓接管II 35—采樣引出管 37—密封檔板 39—一級膨脹室14一流量傳感器I 16—多余氣體排出管 18—壓力傳感器I1 20—直管釆樣管 22—接管 24—顆粒分析儀 26—釆樣輔助管 28—平板封頭I 30—壓力引出口 II 32—測壓接管I 34—平板封頭II 36—半圓套 38—一級減壓進(jìn)口管 40—一級排出管 42—二級膨脹室41一一級導(dǎo)樣管具體實施方式
實施例.以本例來說明本發(fā)明的具體實施方式
并對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。本 例是一實驗樣機(jī)，其構(gòu)成如圖1一圖9所示。管道接管5插入高壓天然氣管道1中，插入管道接管5的釆樣系統(tǒng)之釆樣嘴 2內(nèi)外腔由壓力密封套4隔開為兩部分(詳見圖2 )，并分別通過球閥I 7、球閥II 8連接儀表測試系統(tǒng)之差壓傳感器11進(jìn)行檢測；同時釆樣系統(tǒng)中之釆樣管3依次 接流量調(diào)節(jié)閩19、冷凝干燥器10后也與儀表測試系統(tǒng)的流量傳感器14連接，并 在冷凝干燥器10與流量傳感器14之間加有壓力傳感器I 12和溫度傳感器I 13; 流量傳感器14后由管路依次串接減壓裝置15、流量傳感器I121，并在減壓裝置15 和流量傳感器II21之間加有壓力傳感器II18、溫度傳感器II19，減壓裝置15還有 出口管經(jīng)流量調(diào)節(jié)閥II17接多余氣體排出管16;直管釆樣管20從儀表測試系統(tǒng) 的減壓裝置15中接出經(jīng)流量傳感器I121、流量調(diào)節(jié)閩III23后接顆粒分析儀24 — 輸入，從儀表測試系統(tǒng)的減壓裝置15另 一出口管經(jīng)流量調(diào)節(jié)閥II17接接管22后 接向顆粒分析儀24另 一輸入;經(jīng)顆粒分析儀24分析檢測后的天然氣通過接管22和排出管16排出。本實施例是釆樣檢測分析4MPa (流量50. 871/min) d)1016mm的天然氣管道 高壓N2中粉塵的濃度與粒徑分布，采用減壓裝置15將4MPa的壓力減至0. 2MPa。據(jù)此，設(shè)置cl)6mm、長148mm的管道接管5,從而使釆樣系統(tǒng)適用于本天然氣 管道的含塵檢測。具體是來自高壓天然氣管道1的天然氣經(jīng)-6mm的靜壓平衡釆樣嘴2釆集后， 流經(jīng)-6mm的釆樣管3，通過調(diào)節(jié)DN10流量調(diào)節(jié)閥I 9使釆樣嘴2內(nèi)外腔的壓力相 等，從而使釆樣嘴2的釆樣速度等于天然氣管道內(nèi)的流速，達(dá)到等動釆樣；等動 釆集的高壓天然氣再流經(jīng)冷凝干燥器IO，將天然氣中的水滴冷凝分離出來，同時 起干燥作用；干燥的天然氣再流經(jīng)流量傳感器I 14(采用德國寶得8030型渦輪流 量計；精度±0.5%);，記錄其瞬時流量，同時，精度為±0.25%的PTX1400壓力 傳感器I 12和精度為±0. 25%的66RNS熱電偶溫度傳感器I 13測得此時的壓力與 溫度；然后，高壓天然氣經(jīng)過減壓裝置15，將其壓力減小至0.2個大氣壓，以適 應(yīng)顆粒分析儀在常壓下操作的條件，減壓后的天然氣經(jīng)-8xlmm直管釆樣管20 等動地取出顆粒分析儀24 ( Palas生產(chǎn)的粒子分析儀Welas-3000 )所需要的氣體 流量，多余的氣體通過減壓裝置15上的DN25的流量調(diào)節(jié)閥17和^25mm的排出管 16排出；同時，在減壓天然氣流經(jīng)顆粒分析儀24時，利用精度為±0.25%的 PTX1400壓力傳感器II18和精度為± 0. 25%的66RNS熱電偶溫度傳感器II19測得 此時的壓力與溫度，精度±0.5%的德國寶得8030型渦輪流量傳感器I121用于顯 示經(jīng)釆樣管20釆集的流量是否滿足顆粒分析儀24的要求，如不滿足,可調(diào)節(jié)DN10 流量調(diào)節(jié)閩I1123,并使其達(dá)到顆粒分析儀24所規(guī)定的流量要求；最后，經(jīng)顆粒分 析儀24分析檢測后的天然氣通過接管0 IO腿和- 25mm排出管16排出。其中，減壓裝置15釆用自主設(shè)計的新型減壓釆樣設(shè)備，作為本具體實施例， 將4MPa壓力減至0.灃Pa,其主要尺寸為 一級減壓進(jìn)口管38內(nèi)徑"2mm 一級減壓膨脹室39內(nèi)徑030 mm 一級排出管40內(nèi)徑020 mm 一級導(dǎo)樣管41內(nèi)徑012 ram 二級減壓膨脹室42內(nèi)徑-25腿 多余氣體排出管16內(nèi)徑-20 mm一級減壓小孔直徑-2.2 mm 二級減壓小孔直徑-1.8 mm經(jīng)直管釆樣管20進(jìn)入顆粒分析儀24的流量為51/min。本例經(jīng)試驗，證明釆樣系統(tǒng)采用新型靜壓平衡釆樣嘴結(jié)構(gòu)，可滿足高壓、不同 直徑管道以及現(xiàn)場測試精度要求和安全要求；該系統(tǒng)具有在線檢測、測量精度高、 數(shù)據(jù)重復(fù)性好等特點。
權(quán)利要求
1.一種高壓天然氣管道內(nèi)粉塵在線檢測方法，其特征是根據(jù)不同直徑、不同壓力的天然氣管道設(shè)置不同長度的管道接管[5]或改變法蘭[6]在壓力密封套[4]上的位置，從而使采樣系統(tǒng)適用不同直徑、不同壓力的天然氣管道的含塵檢測；將靜壓平衡采樣嘴[2]從管道接管[5]插入高壓天然氣管道[1]內(nèi)，調(diào)節(jié)流量使采樣嘴[2]內(nèi)外腔的壓力相等，達(dá)到等動采樣；由采樣嘴[2]的特殊結(jié)構(gòu)將內(nèi)外腔氣體的壓力隔開為兩部分，分別傳送到差壓傳感器[11]進(jìn)行檢測，在差壓傳感器[11]顯示結(jié)果為零或在其精度范圍之內(nèi)時，將等動采集的高壓天然氣再經(jīng)冷凝干燥，記錄其瞬時流量與累積流量，同時，測試此時的壓力與溫度；然后，高壓天然氣經(jīng)過減壓，將其壓力減小至1個大氣壓，減壓后的天然氣等動地取出顆粒分析儀[24]所需要的氣體流量，并測試此時的壓力與溫度，多余的氣體排出；最后，經(jīng)顆粒分析儀[24]分析檢測后的天然氣排出；根據(jù)顆粒分析儀[24]檢測的含塵濃度C1，然后由減壓前后的壓力、溫度、流量參數(shù)，推算出折算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的天然氣管道中的含塵濃度C0。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓天然氣管道內(nèi)粉塵在線檢測方法，其特征是 來自高壓天然氣管道[1]的天然氣經(jīng)靜壓平衡釆樣嘴[2]釆集后，流經(jīng)釆樣管[3]， 通過調(diào)節(jié)流量使釆樣嘴[2]內(nèi)外腔的壓力相等，從而使釆樣嘴[2]的釆樣速度等于 天然氣管道內(nèi)的流速，達(dá)到等動釆樣;后由采樣嘴[2]的特殊結(jié)構(gòu)將內(nèi)外腔氣體的 壓力隔開為兩部分，通過兩個球閥[7]、球閥[8]傳送到差壓傳感器[11]進(jìn)行檢測， 當(dāng)差壓傳感器[ll]顯示結(jié)果為零或在其精度范圍之內(nèi)時，即認(rèn)為釆樣已達(dá)到等動 釆樣；等動釆集的高壓天然氣再流經(jīng)冷凝干燥器[IO]，將天然氣中的水滴冷凝分 離出來；干燥的天然氣再流經(jīng)流量傳感器I [14],記錄其瞬時流量與累積流量， 同時，壓力傳感器I [12]和溫度傳感器I [13]測得此時的壓力與溫度；然后，高 壓天然氣經(jīng)過減壓裝置[15]，將其壓力減小至1個大氣壓,減壓后的天然氣經(jīng)釆樣 管[20]等動地取出顆粒分析儀[24]所需要的氣體流量，多余的氣體通過減壓裝置 [15]上的流量調(diào)節(jié)閥[17]和排出管[16]排出；同時，在減壓天然氣流經(jīng)顆粒分析儀 [24]時，禾擁壓力傳感器n[18]和溫度傳感器II[19]測得此時的壓力與溫度，調(diào) 節(jié)流量調(diào)節(jié)閥ni[23]，使流量傳感器II [21]顯示經(jīng)采樣管[20]釆集的流量達(dá)到顆 粒分析儀[24]所規(guī)定的流量要求;最后，經(jīng)顆粒分析儀[24]分析檢測后的天然氣通 過接管[22]和排出管[16]排出；根據(jù)顆粒分析儀[24]檢測的含塵濃度^ ，然后由減壓前后的壓力、溫度、流量參數(shù)，推算出天然氣管道中的含塵濃度G (折算到 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)。
3. —種據(jù)權(quán)利要求1所述高壓天然氣管道內(nèi)粉塵在線檢測方法的高壓天然 氣管道內(nèi)粉塵在線檢測裝置，它由釆樣系統(tǒng)、儀表測試系統(tǒng)和分析顯示系統(tǒng)三部分 組成，管道接管[5]插入高壓天然氣管道[1]中，釆樣嘴[2]插入管道接管[5]，釆 樣系統(tǒng)中之釆樣管[3]接流量調(diào)節(jié)閥I [9]、冷凝干燥器[10]后與儀表測試系統(tǒng)連 接，經(jīng)儀表測試系統(tǒng)后的天然氣經(jīng)流量調(diào)節(jié)閥III[23]進(jìn)入分析顯示系統(tǒng)，其特征 是插入高壓天然氣管道[l]管道接管[5]的釆樣系統(tǒng)中之釆樣嘴[2]內(nèi)外腔由壓力 密封套[4]隔開為兩部分，并分別通過兩個球閥I [7]、球閩II [8]連接儀表測試系 統(tǒng)之差壓傳感器[ll]進(jìn)行檢測；同時釆樣系統(tǒng)中之釆樣管[3]依次接流量調(diào)節(jié)閥I [9]、冷凝干燥器[10]后也與儀表測試系統(tǒng)的流量傳感器[14]連接，并在冷凝干燥 器[10]與流量傳感器[14]之間加有壓力傳感器I [12]和溫度傳感器I [13];流 量傳感器[14]后由管路依次串接減壓裝置[15]、流量傳感器I1 [21]，并在減壓裝置[15]和流量傳感器n [21]之間加有壓力傳感器n [18]、溫度傳感器n [19]，減壓裝置[15]還有出口管經(jīng)流量調(diào)節(jié)閥II[17]接多余氣體排出管[16];直管釆樣管[20] 從儀表測試系統(tǒng)的減壓裝置[15]中接出經(jīng)流量傳感器n [21]、分析顯示系統(tǒng)的流 量調(diào)節(jié)閥III [23]后接顆粒分析儀[24]—輸入,從儀表測試系統(tǒng)的減壓裝置[15]另 一出口管經(jīng)流量調(diào)節(jié)閥II [17]接接管[22]后接向顆粒分析儀[24]另 一輸入。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓天然氣管道內(nèi)粉塵在線檢測裝置，其特征是 所述壓力密封套[4]由兩塊半圓套[36]和密封檔板[37]組成，兩塊密封檔板[37]順 著釆樣外管[25]和釆樣接管[31]在平板封頭I [28]和平板封頭I1 [34]之間連于它 們之外，并在一個平面內(nèi)，兩塊半圓套[36]分別扣在兩塊密封檔板[37]上成圓管狀， 將釆樣管[3]密封于其中，且將釆樣管[3]外的空腔分為兩部分，各與測壓接管I [32]和測壓接管II [33]相通。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓天然氣管道內(nèi)粉塵在線檢測裝置，其特征是 所述球閥I[7]、球閥II[8]為內(nèi)絲不銹鋼球閥。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的高壓天然氣管道內(nèi)粉塵在線檢測裝置，其特征 是所述釆樣系統(tǒng)中的釆樣管[3]，它由釆樣外管[25]、釆樣內(nèi)管[27]、釆樣輔助管 [26]、釆樣接管[3]1構(gòu)成，形狀相似的釆樣外管[25]、釆樣輔助管[26]、釆樣內(nèi) 管[27]相套，并在釆樣外管[25]、釆樣輔助管[26]、釆樣內(nèi)管[27]之間保持有間隙， 三者的前端與釆樣嘴[2]連接，釆樣嘴[2]的進(jìn)氣口與釆樣外管[25]、釆樣輔助管 [26]、釆樣內(nèi)管[27]之間的間隙相通;在釆樣管[3]直管部分的前部釆樣外管[25] 上開有多個壓力引出口 I [29]與釆樣外管[25]、釆樣輔助管[26]之間的間隙相通;在釆樣管[3]直管部分的后部無釆樣外管[25]處，外套采樣接管[31]，將釆樣外管 [25]、采樣輔助管[26]之間的間隙封堵，并在釆樣接管[31]上開多個壓力引出口 II [30],與釆樣輔助管[26]、釆樣內(nèi)管[27]之間的間隙相通；而與釆樣管[3]后部連 接的釆樣引出管[35]則與釆樣內(nèi)管[27]和釆樣接管[31]固連，將釆樣內(nèi)管[27]、釆 樣輔助管[26]之間的間隙封堵，只有釆樣引出管[35]的管腔與釆樣內(nèi)管[27]的管 腔相通。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的高壓天然氣管道內(nèi)粉塵在線檢測裝置，其特征是 所述釆樣內(nèi)管[27]是在頭部一定位置沿周向開有l(wèi)一8個直徑為0.5-4mm的測壓 孔；釆樣外管[25],其結(jié)構(gòu)與釆樣內(nèi)管[27]類似，在其頭部一定位置沿周向也開 有l(wèi)一8個直徑為0. 5-4mm的測壓孔;釆樣輔助管[26]是隔斷釆樣外管[25]與釆樣 內(nèi)管[27];通過釆樣外管[25]和采樣內(nèi)管[27]上的壓力引出口 I [29]和壓力引出 口 II [30]將釆樣嘴內(nèi)外腔氣體的壓力利用壓力密封套[4]將其隔開為兩部分,然后 通過測壓接管I [32]、測壓接管II [33]和兩個球閥I [7]、球閥II [8]分別與差壓 傳感器[ll]連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓天然氣管道內(nèi)粉塵在線檢測裝置，其特征是 所述儀表測試系統(tǒng)由差壓傳感器[ll]、壓力傳感器I[12]、溫度傳感器I[13]、 流量傳感器I[14]、減壓裝置[15]、多余氣體排出管[16]、流量調(diào)節(jié)閥I1[17]、 壓力傳感器I1[18]、溫度傳感器I1[19]、直管釆樣管[20]、流量傳感器II[21]組 成，釆樣系統(tǒng)一路的流量調(diào)節(jié)閥I [9]連接冷凝干燥器[10]后由管路接流量傳感 器[14]，在流量傳感器[14]之前加有壓力傳感器I [12]和溫度傳感器I [13]，流量 傳感器[14]后由管路依次串接減壓裝置[15]、直管釆樣管[20]、流量傳感器I1[21]， 并在減壓裝置[15]和流量傳感器I1 [21]之間加有壓力傳感器n [18]、溫度傳感器 II [19]，減壓裝置[15]還有出口管經(jīng)流量調(diào)節(jié)閥II [17]接多余氣體排出管[16]。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的高壓天然氣管道內(nèi)粉塵在線檢測裝置，其特征是所 述流量傳感器I [14]為渦輪式流量傳感器。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的高壓天然氣管道內(nèi)粉塵在線檢測裝置，其特征是 所述直管釆樣管[20]為薄壁直管釆樣管。
11. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓天然氣管道內(nèi)粉塵在線檢測裝置，其特征是 所述減壓裝置[15]由減壓收縮管[38]、 一級膨脹室[39]、 一級排出管[40]、 一級 導(dǎo)樣管[41] 、 二級膨脹室[42]、直管釆樣管[20]組成， 一級膨脹室[39]的前端(以 減壓收縮管[38]為前)與減壓收縮管[38]連接，其后部開有一定直徑的排出口與一級排出管[40]連接， 一級膨脹室[39]的后端與一級導(dǎo)樣管[41]連接，并且一級 導(dǎo)樣管[41]插入一級膨脹室[39]內(nèi) 一定的深度，二級膨脹室[42]其前端與 一級導(dǎo) 樣管[41]連接，后端與直管釆樣管[20]連接，并且直管釆樣管[20]插入二級膨脹 室[42]內(nèi)一定的深度，二級膨脹室[42]后部同樣開有一定直徑的排出口與多余氣 體排出管[16]連接。
全文摘要
本發(fā)明是高壓天然氣管道內(nèi)粉塵在線檢測方法及其裝置。將靜壓平衡采樣嘴[2]從管道接管[5]插入管道[1]內(nèi)，調(diào)節(jié)流量達(dá)到等動采樣；由采樣嘴[2]將內(nèi)外腔氣體隔開為兩部分，分別傳送到差壓傳感器[11]進(jìn)行檢測，在差壓傳感器[11]顯示結(jié)果為零或在其精度范圍之內(nèi)時，將等動采集的天然氣再經(jīng)冷凝干燥，記錄其瞬時流量與累積流量，測試此時的壓力與溫度；后天然氣經(jīng)過減壓至1個大氣壓，等動地取出顆粒分析儀[24]所需要的氣體，測試此時的壓力與溫度，多余氣體排出；經(jīng)顆粒分析儀[24]檢測后的天然氣排出；據(jù)顆粒分析儀[24]檢測的含塵濃度C₁，由減壓前后的壓力、溫度、流量參數(shù)，推算出天然氣管道中的含塵濃度C₀。
文檔編號G01N1/22GK101334349SQ200710117988
公開日2008年12月31日 申請日期2007年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月27日
發(fā)明者付松廣, 姬忠禮, 熊至宜, 蔡永軍, 譚東杰, 達(dá) 酆, 陳盛秒, 陳鴻海 申請人:中國石油天然氣股份有限公司