本技術涉及取樣設備，尤其涉及一種整體式取樣探頭。

背景技術：

1、目前，清潔能源發(fā)展迅速，天然氣將成為推動能源轉型的重要方向，長輸天然氣管道的建設逐漸加大。在天然氣長輸管道天然氣輸送中，為保證天然氣輸入品質，做到客觀、公正地檢驗檢疫，保證貿易雙方的經濟利益和管道的安全運行，對天然氣氣質地分析是至關重要的。通常，在天然氣長輸管道首站設置分析儀表，用于分析天然氣的氣質。

2、天然氣取樣的目的有：進行氣質監(jiān)測，分為污染物(雜質)監(jiān)測、氣質是否滿足交接各方約定和規(guī)范標準要求監(jiān)測，以及質量監(jiān)督檢測；獲得氣質組分數(shù)據(jù)，進行密度、壓縮因子、發(fā)熱值等物性參數(shù)計算，參與流量(貿易交接計量)計算。

3、分析取樣方法分為直接取樣和間接取樣。直接取樣方法中，樣品直接從氣源輸送至分析單元，即從輸氣管道的取樣點到在線過程分析儀表，主要有氣相色譜分析儀、h2s分析儀、水分分析儀和烴露點分析儀。對于天然氣間接取樣，需要在站場設置在線自動取樣系統(tǒng)實現(xiàn)從管道內采集最具有代表性的樣氣至樣品氣瓶用于離線分析。

4、在線自動取樣系統(tǒng)的取樣探頭安裝在天然氣主管道上，天然氣經過取樣管路能夠直接自動連續(xù)地采集出管道中天然氣足夠量的具有代表性的氣體樣品至移動樣品氣瓶，通過取樣控制器完成預定量的樣品采集，并能將其取樣控制信號傳送至上位控制系統(tǒng)。通常情況下，自動取樣系統(tǒng)可以在沒有操作人員干預的情況下連續(xù)和反復地提取少量樣品，以確保天然氣任何成份的變化都被反映到樣品中。

5、現(xiàn)有取樣裝置都是采用進口取樣探頭，價格昂貴，帶壓維護風險大，需要放空天然氣才能安全維護維修，且功能都集成在整體上，操作復雜。

技術實現(xiàn)思路

1、本實用新型所要解決的技術問題是針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種整體式取樣探頭。

2、本實用新型解決上述技術問題的技術方案如下：一種整體式取樣探頭，包括：取樣閥組、減壓閥組、防爆控制箱以及控制器，所述減壓閥組安裝在所述取樣閥組頂部，所述防爆控制箱安裝在所述減壓閥組頂部，所述防爆控制箱中設有調壓機構以及調溫機構，所述控制器分別與所述調壓機構以及所述調溫機構連接，所述控制器中設有壓力hart板以及溫度hart板，所述壓力hart板和所述溫度hart板集成一體設置。

3、采用本實用新型技術方案的有益效果是：控制部分為整體式，將自動調壓和自動調溫功能做在一個板上，由單片機進行聯(lián)調聯(lián)動。帶防爆控制箱的為自動調壓取樣探頭，由取樣閥組、減壓閥組和防爆控制箱三部分組成，自動調壓方式由單片機程序控制，給定一個所需要的壓力值，單片機程序會自動給電機發(fā)送指令自動調整壓力。自動加熱和自動調壓全都安裝在隔爆自動控制箱中，可通過rs485接口將各參數(shù)傳輸?shù)剿璧刂?。由單片機控制，完成壓力采集比對壓力給定，由電機拖動實現(xiàn)自動調壓和自動加熱功能。隔爆自動控制箱由單片機控制，完成壓力采集比對壓力給定，由電機拖動實現(xiàn)自動調壓和自動加熱功能。解決天然氣取樣探頭模塊化問題，使得取樣探頭更加具有維修方便、拆卸方便，可以快速組裝快速維修，氣路一旦泄漏，可燃氣體不會跑到防爆箱中，做到了電氣分離。當管線壓力一定時，只要手動調整輸出壓力到一個定值時，其壓力會保持不變，并且恒定，在設計上材質壁厚遠遠超過使用壓力，所以調壓閥組設計使得調壓更加簡單安全。

4、進一步地，所述取樣閥組連接有法蘭式全通徑球閥，所述減壓閥組可拆卸地安裝在所述取樣閥組頂部，所述防爆控制箱可拆卸地安裝在所述減壓閥組頂部。

5、采用上述進一步技術方案的有益效果是：取樣探頭通過一個配套的法蘭式全通徑球閥后直接插入輸氣管道中，操作者可關閉球閥(法蘭式全通徑球閥)切斷天然氣，并安全地從帶壓的管道中移出或插入取樣探頭，實現(xiàn)探頭(取樣探頭)在線插拔，當探頭維護時亦不用停輸。整體式探頭，屬于模塊化設計的一部分，使用便捷，只用高壓部分，只安裝取樣閥組就可以，輸出的壓力就是管道內的壓力，可直接供給設備使用；所用的設備如果需要減壓，就在取樣閥組的上面安裝減壓閥組，經過減壓后供給用戶設備使用；如果需要自動化，在減壓閥組的上面設置一個防爆自動控制箱。解決天然氣取樣探頭模塊化問題，使得取樣探頭更加具有維修方便、拆卸方便，可以快速組裝快速維修，氣路一旦泄漏，可燃氣體不會跑到防爆箱中，做到了電氣分離。當管線壓力一定時，只要手動調整輸出壓力到一個定值時，其壓力會保持不變，并且恒定，在設計上材質壁厚遠遠超過使用壓力，所以調壓閥組設計使得調壓更加簡單安全。

6、進一步地，所述取樣閥組包括：取樣桿、進氣閥、出氣閥、排污閥，所述進氣閥、所述出氣閥以及所述排污閥均安裝在所述取樣桿上，所述出氣閥位于所述進氣閥的上方，所述排污閥位于所述出氣閥的上方。

7、采用上述進一步技術方案的有益效果是：從管線內取樣后經過兩道針閥，進行吹掃時可打開排污閥，高壓氣流會通過進氣閥和排氣閥及排污閥噴出，將取樣桿內壁上吸附的雜質吹出去。

8、進一步地，所述取樣桿在管道上方插入管道直徑的1/2～1/3處，所述取樣桿在管道中的插入深度不大于120mm。

9、采用上述進一步技術方案的有益效果是：取樣探頭在管道上方插入管道直徑的1/2～1/3處，防止管道中高速氣流造成探頭共振，且不易被堵塞，使樣氣具有代表性。需要插入管線內1/3或1/2之間，如果是大管線，插入深度不能超過120mm。

10、進一步地，所述取樣閥組上設有雙向排污口。

11、采用上述進一步技術方案的有益效果是：采樣閥組(取樣閥組)安裝采用雙向排污口，排污方式特別，可快速吹掃取樣直管壁上污物。取樣閥組針閥關閉，打開排污口可放空上部的氣體。不關取樣閥組針閥，可將殘液噴出。

12、進一步地，所述取樣閥組上設有螺紋或法蘭。

13、采用上述進一步技術方案的有益效果是：高壓取樣6mpa以上采用法蘭聯(lián)接，內徑盡量小，根據(jù)所需分析儀要求有3mm、4mm、5mm三種規(guī)格；低壓取樣4mpa以下采用3/4npt螺紋聯(lián)接，采用法蘭托材質應與管線材質相同，并焊接在管線上。

14、進一步地，所述減壓閥組包括：第一殼體、電加熱芯、溫度傳感器、泄放閥、一次壓力表、二次壓力表、壓力傳感器、安全閥，所述泄放閥安裝在所述第一殼體的底部，所述電加熱芯、所述溫度傳感器、所述一次壓力表均安裝在所述第一殼體的中部，所述電加熱芯位于所述泄放閥的上方，所述溫度傳感器位于所述電加熱芯的上方，所述一次壓力表位于所述溫度傳感器的上方，所述二次壓力表、所述壓力傳感器以及所述安全閥均安裝在所述第一殼體的頂部，所述電加熱芯、所述溫度傳感器、所述一次壓力表、所述二次壓力表、所述壓力傳感器均與所述控制器連接。

15、采用上述進一步技術方案的有益效果是：帶防爆控制箱的為自動調壓取樣探頭，由取樣閥組、減壓閥組和防爆控制箱三部分組成，自動調壓方式由單片機程序控制，在調壓后由一個壓力傳感器來檢測實時壓力，給定一個所需要的壓力值，單片機程序會自動給電機(電機驅動機構)發(fā)送指令自動調整壓力。減壓閥組是模塊化取樣器(探頭)的核心部件，將多種功能融于一身，功能齊全按需所用。收集油水等污物由泄放閥排出。第一次過濾用的濾芯取消安裝。一次管線壓力表(一次壓力表)，可觀看管道內壓力。減壓總成減壓后二次壓力表及壓力傳感器。安全閥保護下游設備安全運行。極細粉塵及潮氣濾除項可用普通卡套安裝。烴露點減壓總成取消安裝。從下至上分為如下幾層：第一層：排污泄放閥，可將此處收集的油污水合物等通過泄放閥排出，操作時不要正對泄放閥或出氣口，排污時做評估是否需要停分析儀設備。第二層：減壓閥組加熱層，與氣路隔離，用兩根100w?dc24v加熱棒對減壓閥組內部加熱，溫度控制在50-60度，在極寒地區(qū)防止排污不暢或調壓不穩(wěn)。第三層：溫度傳感器，用ntc10k溫度探頭和18b20數(shù)字溫度探頭對減壓閥組溫升進行監(jiān)測，18b20數(shù)字探頭損壞后，ntc10k溫度探頭會自動接入工作，溫度信號傳給調溫控制器進行自動控制。第二層與第三層共用一個防爆端子口進行電壓給定和信號傳輸。第四層：用一塊高壓表(一次壓力表)對管道壓力進行監(jiān)測。同時此層安裝有一個國產粗過濾濾芯，天然氣中大顆粒物質被攔截此處，濾芯可根據(jù)現(xiàn)場氣質情況定期更換。更換時先關閉取樣閥組上的閥門，打開第一層上的排污泄放閥放空壓力，拆下壓力表，旋出壓力表對面的絲堵，取出彈簧。用探針從壓力表口進入輕推濾芯，濾芯可從絲堵處頂出，更換完濾芯后安裝彈簧和絲堵，最后安裝壓力表。第五層：共四個設備元件，為了方便安裝和加工，采用八面體對面安裝。壓力表(二次壓力表)：減壓后的壓力表，對低壓進行監(jiān)測。每六個月進行一次檢定，合格后使用。安全泄壓閥(安全閥)：當減壓閥組一旦調壓失敗壓力上升或操作失誤壓力升高至門限值時，安全泄壓閥自動開啟進行泄壓，保護分析儀避免因高壓沖擊而損壞。安全泄壓閥每一年校準一次，定值按分析儀要求整定。壓力傳感器：應用于自動調壓后的信號反饋，來完成自動調壓。如果不需要可取消安裝。氣體出口：有精細粉塵和潮氣過濾總成，如果不需要可取消安裝。小型高壓球閥，用于低壓氣路的截斷，方便減壓閥組的維護維修及升壓調試。輸出螺紋接口為1/4npt內螺紋。上部中心處為調壓總成，也是調壓的核心部件。調壓過程是否穩(wěn)定和流量大小全部由核心部件控制。

16、進一步地，所述電加熱芯包括兩個加熱棒，加熱棒的功率為100w，加熱棒的電壓為dc24v，溫度傳感器為ntc10k溫度探頭和18b20數(shù)字溫度探頭，鄰近一次壓力表位置處設有濾芯。

17、采用上述進一步技術方案的有益效果是：兩根100w電加熱芯，保證低溫下溫度達到要求。減壓閥組加熱層，與氣路隔離，用兩根100wdc24v加熱棒對減壓閥組內部加熱，溫度控制在50-60度，在極寒地區(qū)防止排污不暢或調壓不穩(wěn)。溫度傳感器，用ntc10k溫度探頭和18b20數(shù)字溫度探頭對減壓閥組溫升進行監(jiān)測，18b20數(shù)字探頭損壞后，ntc10k溫度探頭會自動接入工作，溫度信號傳給調溫控制器進行自動控制。

18、進一步地，所述防爆控制箱包括：第二殼體、顯示屏、接線端子、電機驅動機構、離合器，所述離合器中設有咬合齒輪，所述電機驅動機構與所述調壓機構連接，所述顯示屏、所述接線端子、所述電機驅動機構、所述離合器分別安裝在所述第二殼體的四周側壁上，所述調壓機構安裝在第二殼體的底部，所述調溫機構安裝在所述第二殼體中，所述顯示屏、所述接線端子、所述電機驅動機構以及所述離合器均與所述控制器連接。

19、采用上述進一步技術方案的有益效果是：自動調壓調溫部分的核心組件是電機驅動總成(電機驅動機構)，使用plc技術。操作簡單，適應性強，維護簡便。自動調壓部分如果出現(xiàn)問題，在防爆箱(防爆控制箱)中有一個分離咬合器(離合器)，只要拔出咬合齒輪就會離合可進行手動調壓。模塊化具有維修方便、拆卸方便，可以快速組裝快速維修；電氣分離的優(yōu)點。自動加熱和自動調壓全都安裝在隔爆自動控制箱中，可通過rs485接口將各參數(shù)傳輸?shù)剿璧刂贰Ｓ蓡纹瑱C控制，完成壓力采集比對壓力給定，由電機拖動實現(xiàn)自動調壓和自動加熱功能。顯示屏(觸摸屏)：完成溫度、壓力值的輸入設定，自動調整加熱及穩(wěn)壓的pid控制程序。其反饋值在觸摸屏上顯示。

20、進一步地，所述控制器包括：a/d轉換器、單片機主板、控制板以及防爆繼電器，所述單片機主板分別與所述a/d轉換器、顯示屏、所述壓力hart板、所述溫度hart板、所述控制板連接，所述壓力hart板分別與所述a/d轉換器、所述溫度hart板以及壓力傳感器連接，所述溫度hart板分別與所述a/d轉換器、顯示屏以及溫度傳感器連接，所述控制板分別與所述a/d轉換器、所述防爆繼電器以及電機驅動機構連接，所述防爆繼電器連接有電加熱芯。

21、采用上述進一步技術方案的有益效果是：根據(jù)功能快速組裝。快速拆解、快速更換維修。a/d轉換器將交流變直流。單片機主板是控制單元的核心大腦。觸摸屏是人機對話窗口。hart板是橋梁，只有通過hart板才能與變送器完成通訊，才能采集到壓力和溫度信號?？刂瓢褰邮諉纹瑱C指令，控制電機正反轉調壓或加熱還是停止加熱。

22、本實用新型附加的方面的優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型實踐了解到。