一種氣體管道等動(dòng)取樣系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及壓力管道氣體取樣，特別涉及一種氣體管道等動(dòng)取樣系統(tǒng)及其方法，是一種方便移動(dòng)可應(yīng)用于天然氣管道顆粒物等動(dòng)取樣的系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]天然氣已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于工業(yè)和生活的各個(gè)方面，天然氣從開(kāi)采地出來(lái)需要經(jīng)過(guò)管道輸送到城市和鄉(xiāng)村，天然氣開(kāi)采后供給用戶過(guò)程中，由于開(kāi)采、輸送等環(huán)節(jié)會(huì)使天然氣中包含一些固體顆粒物，固體顆粒物不參與燃燒，故不產(chǎn)生熱值，固體顆粒物含量直接影響天然氣的質(zhì)量，使能量計(jì)量不準(zhǔn)確，并對(duì)下游用戶設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重影響，固體顆粒物燃燒后排放到大氣中還會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，故應(yīng)對(duì)天然氣顆粒物進(jìn)行控制，而在控制前就應(yīng)該先了解天然氣中顆粒物的含量，這就涉及到取樣。然而天然氣在管道中的流動(dòng)是復(fù)雜的，在管道的斷面上各點(diǎn)的雜質(zhì)含量是不同的，因此只是簡(jiǎn)單地從采樣口放氣取樣并不能真實(shí)全面的反應(yīng)管道中天然氣的情況，又由于管道內(nèi)天然氣流速與取樣管流速不同，所以取得的樣品與管道內(nèi)實(shí)際樣品存在差異，以前取樣方式為直接在管道上留出球閥，取樣時(shí)打開(kāi)球閥直接取樣，不能完全反映實(shí)際情況。天然氣的質(zhì)量關(guān)系到用戶的利益，如何動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)輸送中的天然氣質(zhì)量，使對(duì)問(wèn)題的出現(xiàn)控制在源頭，對(duì)于保障用戶的利益至關(guān)重要?，F(xiàn)有取樣設(shè)備都是在現(xiàn)場(chǎng)建立取樣站，整體體積龐大，而且不能移動(dòng)，只能在建設(shè)點(diǎn)對(duì)管道進(jìn)行取樣；其他便攜式取樣器只能對(duì)管道氣體進(jìn)行常規(guī)取樣，不能實(shí)現(xiàn)等動(dòng)取樣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的在于提供一種氣體管道等動(dòng)取樣系統(tǒng)及其方法，系統(tǒng)連接一個(gè)可在管道中徑向移動(dòng)的取樣探頭，在取樣系統(tǒng)中首先通過(guò)一個(gè)流速測(cè)定裝置測(cè)定管道中氣體的流速，然后通過(guò)一個(gè)調(diào)節(jié)裝置將從管道中取樣的流動(dòng)氣體與氣流速等同，實(shí)現(xiàn)等動(dòng)取樣。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案是:
一種氣體管道等動(dòng)取樣系統(tǒng)，包括氣體取樣主管路，主管路一端為取樣氣進(jìn)口，取樣氣進(jìn)口與一個(gè)取樣器的氣體取樣管連接，主管路另一端為取樣氣出口 ；其中，在所述氣體取樣管的取樣嘴旁位置同時(shí)設(shè)置流速傳感器探頭，在主管路進(jìn)氣口與出氣口之間設(shè)置有一個(gè)旁路支管，旁路支管上設(shè)置有第一電控閥，在旁路支管與進(jìn)氣口之間的主管路上設(shè)置有一個(gè)測(cè)量進(jìn)氣壓力的壓力傳感器，在旁路支管與主管路連接的進(jìn)氣端口和出氣端口之間的主管路上設(shè)置有第二電控閥，在所述第二電控閥與旁路支管出氣端口之間的主管路上設(shè)置有顆粒物捕集器，在旁路支管出氣端口與主管路出氣口之間的主管路上分別順序設(shè)置有流量計(jì)和比例調(diào)節(jié)閥，所述取樣器中設(shè)置的流速傳感器探頭連接一個(gè)流速傳感器；有一個(gè)調(diào)節(jié)控制器分別與流速傳感器、第一電控閥和第二電控閥的電控端、第一壓力傳感器、流量計(jì)和比例調(diào)節(jié)閥連接，所述調(diào)節(jié)控制器用于對(duì)主管路取樣氣出口的采樣氣體流速與流速傳感器測(cè)得的被測(cè)氣體管道中的氣體流速進(jìn)行比對(duì)調(diào)節(jié)。
[0005]方案進(jìn)一步是:所述第二電控閥是電控球閥，在旁路支管出氣端口與流量計(jì)之間的主管路上設(shè)置有用于保護(hù)顆粒物捕集器的第三電控閥，第三電控閥電控端連接調(diào)節(jié)控制器。
[0006]方案進(jìn)一步是:所述第三電控閥與流量計(jì)之間的主管路上還順序設(shè)置有防冰堵單元、第一壓力表、手動(dòng)控制減壓閥和第二壓力表。
[0007]方案進(jìn)一步是:所述防冰堵單元包括有一個(gè)耐壓殼體，在殼體上設(shè)置有一個(gè)進(jìn)氣口和出氣口，在進(jìn)氣口和出氣口之間設(shè)置有空腔，空腔中填充有吸收水分子的分子篩。
[0008]方案進(jìn)一步是:在所述第二電控閥與旁路支管進(jìn)氣端口之間的主管路上還設(shè)置有用于清洗管路的放氣管，放氣管上設(shè)置有第四電控閥，第四電控閥電控端連接調(diào)節(jié)控制器。
[0009]方案進(jìn)一步是:所述流速傳感器探頭是壓差測(cè)量管道，壓差測(cè)量管道分為兩路測(cè)量管道，一路測(cè)量管道口面對(duì)被測(cè)管道中氣體流動(dòng)的方向，另一路測(cè)量管道口背對(duì)被測(cè)管道中氣體流動(dòng)的方向，兩路測(cè)量管道口后的直管通道軸線與氣體流動(dòng)方向的夾角是在10度至35度之間，并且兩個(gè)夾角一致。最佳是20度至30度。
[0010]方案進(jìn)一步是:所述取樣器是一個(gè)可伸縮取樣器，包括伸入被測(cè)管道內(nèi)取樣的伸縮管和與被測(cè)氣體管道接口連接的外接裝置，伸縮管內(nèi)安裝有所述氣體取樣管，所述外接裝置包括套在伸縮管外壁的套管和設(shè)置在套管外部、與被測(cè)管道內(nèi)氣體相通的外氣管路，在外氣管路上設(shè)置有外氣控制閥門(mén)；伸縮管的外壁固定有活塞，活塞與套管的內(nèi)壁及套管尾端管口密封件形成密封空間，所述密封空間設(shè)置有與外氣管路相通的接口，在密封空間設(shè)置有出氣口和出氣口閥門(mén)；從外氣管路進(jìn)入密封空間的氣體可以推動(dòng)氣體取樣管向前移動(dòng)；在取樣過(guò)程中，順序控制外氣控制閥門(mén)和密封空間端部出氣口閥門(mén)從而控制氣體取樣管的伸進(jìn)長(zhǎng)度。
[0011]一種氣體管道等動(dòng)取樣方法，通過(guò)氣體管道等動(dòng)取樣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，所述系統(tǒng)包括氣體取樣主管路，主管路一端為取樣氣進(jìn)口，取樣氣進(jìn)口與一個(gè)取樣器的氣體取樣管連接，主管路另一端為取樣氣出口 ；在所述氣體取樣管的取樣嘴旁位置同時(shí)設(shè)置有壓差測(cè)量管道，在主管路進(jìn)氣口與出氣口之間設(shè)置有一個(gè)旁路支管，旁路支管上設(shè)置有第一電控閥，在旁路支管與進(jìn)氣口之間的主管路上設(shè)置有一個(gè)測(cè)量進(jìn)氣壓力的壓力傳感器，在旁路支管與主管路連接的進(jìn)氣端口和出氣端口之間的主管路上設(shè)置有第二電控閥，在旁路支管出氣端口與主管路出氣口之間的主管路上分別順序設(shè)置有流量計(jì)和比例調(diào)節(jié)閥，所述取樣器中設(shè)置的壓差測(cè)量管管道連接一個(gè)壓差傳感器；有一個(gè)調(diào)節(jié)控制器分別與壓差傳感器、第一電控閥和第二電控閥的電控端、壓力傳感器、流量計(jì)和比例調(diào)節(jié)閥連接，在所述第二電控閥與旁路支管出氣端口之間的主管路上設(shè)置有顆粒物捕集器，所述第二電控閥是電控球閥，在旁路支管出氣端口與流量計(jì)之間的主管路上設(shè)置有用于保護(hù)顆粒物捕集器的第三電控閥，第三電控閥電控端連接調(diào)節(jié)控制器；在所述第二電控閥與旁路支管進(jìn)氣端口之間的主管路上還設(shè)置有用于清洗管路的放氣管，放氣管上設(shè)置有第四電控閥，第四電控閥電控端連接調(diào)節(jié)控制器；
第一電控閥、第二電控閥、第三電控閥、第四電控閥處于關(guān)閉狀態(tài)；將取樣器氣體取樣管插入被測(cè)管道，根據(jù)取樣管事先設(shè)定的標(biāo)識(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)取樣管，使取樣嘴面向氣體流動(dòng)方向；開(kāi)啟調(diào)節(jié)控制器，其中:所述方法包括:調(diào)節(jié)主管路取樣氣出口的氣體流速與被測(cè)管道氣體流速平衡的步驟和平衡取樣的步驟；
所述調(diào)節(jié)主管路取樣氣出口的氣體流速與被測(cè)管道氣體流速平衡的步驟是:保持第二電控閥的關(guān)閉狀態(tài)，打開(kāi)第一電控閥和第三電控閥，調(diào)節(jié)控制器根據(jù)壓差傳感器測(cè)量的被測(cè)氣流的流速，通過(guò)與流量計(jì)信號(hào)的比對(duì)調(diào)節(jié)比例調(diào)節(jié)閥，進(jìn)而控制主管路取樣氣出口的氣體流速與被測(cè)管道氣體流速的平衡；
所述平衡取樣的步驟是:當(dāng)取樣管氣體流速與被測(cè)管道氣體流速相差10%以內(nèi)時(shí)，首先關(guān)閉第一電控閥和第三電控閥，打開(kāi)第二電控閥，然后再打開(kāi)第三電控閥，被測(cè)管道氣體流過(guò)顆粒物捕集器對(duì)氣體顆粒物進(jìn)行捕集，同時(shí)氣體經(jīng)主管路取樣氣出口流出。
[0012]方案進(jìn)一步是:在所述調(diào)節(jié)主管路取樣氣出口的氣體流速與被測(cè)管道氣體流速平衡的步驟和平衡取樣的步驟之前，所述方法進(jìn)一步包括清洗取樣器管路的步驟，其過(guò)程是:保持第一電控閥、第二電控閥、第三電控閥的關(guān)閉狀態(tài)，打開(kāi)第四電控閥將氣體從放氣管排出清洗取樣器管路。
[0013]方案進(jìn)一步是:在所述第三電控閥與流量計(jì)之間的主管路上還順序設(shè)置有用于氣體脫水的防冰堵單元、第一壓力表、手動(dòng)控制減壓閥和第二壓力表。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明結(jié)構(gòu)是一種模塊化設(shè)計(jì)，可以根據(jù)被測(cè)氣體的情況組合，測(cè)量方法簡(jiǎn)單，可以在測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)等動(dòng)取樣，易于控制，測(cè)量精度高。
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作一詳細(xì)描述。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；