CN101424669B - 全脱－轻烃自动进样系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轻烃分析所用的全脱-轻烃自动进样系统。由加热部分、定时控制、温度控制、热蒸馏脱气器和自动进样系统、电源、R232电路组成并组装在一个机箱内，定时控制、温度控制与加热部分连接在一起，热蒸馏脱气器的泥浆罐放于加热部分上，热蒸馏脱气器和自动进样系统通过热蒸馏脱气器的样品气出口与自动进样系统的三通电磁阀的A端连接在一起，自动进样系统与R232电路连接。本发明的特点是全部自动化，泥浆加热不沸腾，在减小危险的同时又避免重烃被分离从而对色谱柱造成污染，采用定量管进样，保证了每次进样量的一致性，提高仪器的分析性能。

Description

全脱-轻烃自动进样系统

技术领域

本发明涉及一种轻烃分析所用的样品采集和进样设备，特别涉及一种轻烃分析所用的全脱-轻烃自动进样系统。

背景技术

目前，轻烃分析所用的样品气多是灌顶气或热真空蒸馏脱气器脱出的烃类物质，热真空蒸馏脱气对真空度要求高，操作复杂，而且漏气环节比较多，同时泥浆沸腾容易污染观察窗及储气筒，极不容易清洗，泥浆还容易喷溅造成对操作人员的伤害；同时，在进行轻烃分析的前期进样工作中，均采用定量注射针的方法人工取定量的样品气注射到轻烃色谱分析仪器中进行分析。增加了操作人员的工作量，而且由于人为误差易造成两次进样量的差异，会影响轻烃仪器分析的重复性。

发明内容

鉴于以上存在的问题，本发明提供一种从泥浆脱气到将脱出的样品气供给给轻烃仪器分析的全过程无需人工干预的全脱-轻烃自动进样系统，其主要包括两部分，即脱气部分和自动进样部分。采用排水取气法并利用连通器的原理，同时改进了泥浆罐的连接方式，自动将石油天然气中烃类物质从泥浆中脱离出来，并且烃类物质被自动、定量的携带入轻烃色谱分析仪器进行分析。具体技术方案是一种全脱-轻烃自动进样系统，其特征在于：由加热部分、定时控制、温度控制、热蒸馏脱气器和自动进样系统、电源、RS232电路组成，并组装在一个机箱内，定时控制、温度控制与加热部分连接在一起，热蒸馏脱气器的泥浆罐放于加热部分上，热蒸馏脱气器和自动进样系统通过热蒸馏脱气器的样品气出口与自动进样系统的第一个三通电磁阀的A端连接在一起，自动进样系统与RS232电路连接；所述的热蒸馏脱气器包括泥浆罐、脱气主体、储气筒、贮水筒和输气管，其连接为脱气主体固定于泥浆罐罐口之上并相通，储气筒、贮水筒两筒间底部相通，输气管一端固定于脱气主体的上端口、另一端连接储气筒顶端口；所述的自动进样系统包括五个三通电磁阀、四通、泵、带气缸的六通阀、三通和定量管，其连接为三通的1、2、3端分别连接第一个三通电磁阀的P端、六通阀的1端、第二个三通电磁阀的A端，四通的1、2、3、4端分别连接空气进气口、第二个三通电磁阀的P端、第三个三通电磁阀的P端、第四个三通电磁阀的P端，第三个三通电磁阀的A端与气缸F的2端相连，第四个三通电磁阀的A端与汽缸的1端相连，第五个三通电磁阀的R端经泵排气，第五个三通电磁阀的A端与六通阀的2端相连，六通阀的3、6端用定量管连通，六通阀的4端与载气入口相连，六通阀的5端与载气出口相连。

电路连接为自动进样系统的单片机通过RS232电路与计算机主机色谱工作站双向连接，W77E58单片机P1.2端口通过隔离及驱动电路连接第五个三通电磁阀进行吹扫出控制，W77E58单片机P1.3端口通过隔离及驱动电路连接泵进行泵控制，W77E58单片机P1.4端口通过隔离及驱动电路连接第一个三通电磁阀进行进样控制，W77E58单片机P1.5端口通过隔离及驱动电路连接第二个三通电磁阀进行吹扫入控制，单片机P1.6端口通过隔离及驱动电路连接第四个三通电磁阀进行六通阀状态1控制，即六通阀的4、5端导通，1、6端导通，2、3端导通，单片机P1.7端口通过隔离及驱动电路连接第三个三通电磁阀进行六通阀状态2控制，即六通阀的3、4端导通，5、6端导通，1、2端导通。

本发明的特点是全部自动化，泥浆加热不沸腾，在减小危险的同时又避免重烃被分离从而对色谱柱造成污染，采用定量管进样，保证了每次进样量的一致性，提高仪器的分析性能。

附图说明

图1是本发明的系统原理图并作为摘要附图。

图2是本发明的热蒸馏脱气器结构示意图。

图3是本发明的自动进样系统示意图。

图4是本发明的控制原理框图。

图5是本发明的单片机的软件流程图。

具体实施方式

本发明以采用东台市天宝远红外仪器厂220V/150W加热板、北京百科力公司QH-7610气动六通阀、成都锐意机械设计中心PM950.2微型真空泵、北京中凯永晨科贸有限公司2KA05-S5S15NT、2504SN电源模块、杭州西子固体继电器有限公司R220D10固态继电器、韩国SANWO气动元件公司SVD113三通电磁阀和W77E58单片机为例作进一步说明。

如图1、所示，的脱气部分为定时控制、温度控制与加热部分连接在一起，用温度、定时控制加热的方法将含烃类物质的样品气从泥浆中脱离出来，计算机发出指令控制全脱-轻烃自动进样系统的自动进样部分的进样动作，样品气被自动带入轻烃色谱分析仪中进行分析，分析结果再送计算机进行处理。

如图2所示，脱气部分结构设计采用排水取气法，利用连通器的原理进行脱气，脱气主体固定于泥浆罐罐口之上并相通，储气筒、贮水筒两筒间底部相通，输气管一端固定于脱气主体的上端口、另一端连接储气筒顶端口。其原理为通过加热泥浆罐，使泥浆中的气体膨胀，大量挥发出来，从而使烃物质从泥浆中脱离出来，脱出的烃类气体进入储气筒，由于储气筒中最初装满了饱和食盐水，当有气体进入储气筒时，利用连通器原理，储气筒中与气体相同体积的饱和食盐水将通过连通管被压入贮水筒中，这样，脱出的烃类气体就被储集在储气筒的上部分，以备使用。

如图3所示，三通电磁阀F1～F4初始连接端A、P状态为常开，三通电磁阀F5初始连接端A、R状态为常闭。六通阀有1、2两种状态，初始为状态1即六通阀的4、5端导通；六通阀的1、6端导通；六通阀的2、3端导通，六通阀的3、6端外部用定量管连通。三通的1、2、3端分别连接三通第三电磁阀F1的P端、六通阀的1端、三通电磁阀F2的A端，四通的1、2、3、4端分别连接空气进气口、三通电磁阀F2的P端、三通电磁阀F3的P端、三通电磁阀F4的P端，三通电磁阀F3的A端与气缸的端相连，三通电磁阀F4的A端与气缸的1端相连，三通电磁阀F5的R端经泵排气，三通电磁阀F5的A端与六通阀的2端相连，六通阀的3、6端用定量管连通，六通阀的4端与载气入口相连，六通阀的5端与载气出口相连。

如图4所示，电路连接为自动进样系统的单片机通过R232电路与计算机主机色谱工作站双向连接，单片机P1.2端口通过隔离及驱动电路连接三通电磁阀F5进行吹扫出控制，单片机P1.3端口通过隔离及驱动电路连接泵进行泵控制，单片机P1.4端口通过隔离及驱动电路连接三通第三电磁阀F1进行进样控制，单片机P1.5端口通过隔离及驱动电路连接三通电磁阀F2进行吹扫入控制，单片机P1.6端口通过隔离及驱动电路连接三通电磁阀F4进行六通阀状态1控制，单片机P1.7端口通过隔离及驱动电路连接三通电磁阀F3进行六通阀状态2控制，

如图5所示，单片机的软件流程图包括以下步骤：

(1)等待信号步骤

等待上位机信号；

(2)接收上位机发出的进样命令步骤

①发送反馈信息停止上位机传送信号，

②吹扫3S，

③抽取样品气3S，

④切换六通阀进样1.5S

⑤写入反馈数据tt＝11并返回等待信号步骤；

(3)接收上位机发出的吹扫命令步骤

①发送反馈信息停止上位机传送信号，

②吹扫4S；

(4)给上位机发出反馈数据并返回等待信号步骤。

其原理为三通第三电磁阀F1～F4初始连接端A、P状态为常开，三通电磁阀F5初始连接端A、R状态为常闭，六通阀有1、2两种状态，初始为状态1即六通阀的4、5端导通；六通阀的1、6端导通；六通阀的2、3端导通，六通阀的3、6端外部用定量管连通。脱气部分脱出的样品气通过三通第三电磁阀F1的A端、三通的2端流入六通阀的1端；空气流入四通的1端，从四通的2端流出，经三通电磁阀F2的P端、三通的2端，接入六通阀的1端；空气从四通的3、4端流出，分别经三通电磁阀F3、F4的P端、A端，接入控制六通阀动作的气缸的2、1端；泵通过三通电磁阀F5的R端、A端，接入六通阀的2端；六通阀的3端和6端通过外部400ml定量管连通；轻烃色谱分析仪的载气气路先从六通阀的4端流入，再从六通阀的5端流出后进入轻烃色谱分析仪的汽化室。

动作过程：

第一步：脱气部分将从泥浆中脱出的含有烃类组份的样品气储存在储气筒的上方，等待进样。

第二步：在上位机工作站软件采集界面中点击“开始”键，计算机通过RS232与自动进样装置进行通讯，发出指令，自动进样装置的控制电路中的CPU芯片即单片机W77E58接受指令，控制自动进样部分动作。

第三步：1S后，W77E58的P1.2端输出低电平，三通电磁阀F5动作，常开A、P端闭合，延时0.5S；W77E58的P1.5端输出低电平，三通电磁阀F2动作，常开A、P端闭合；空气经三通电磁阀F2的P端、三通的2端流入六通阀的1端，六通阀此时为初始状态1，六通阀的1端、6端导通，经过定量管，从六通阀的2端流出，通过三通电磁阀F5的A、P端排出，完成对气路管线及定量管的吹扫，并维持3S。

第四步：W77E58的P1.2端输出高电平，三通电磁阀F5动作，常开A、P端断开，常闭A、R端导通；W77E58的P1.5端输出高电平，三通电磁阀F2动作，常开A、P端断开，结束吹扫动作。

第五步：1S后，W77E58的P1.3端输出低电平，泵动作；0.5S，W77E58的P1.4端输出低电平，三通电磁阀F1动作，常开A、P端闭合，泵通过三通电磁阀F1的A、P端、三通电磁阀F5的A、R端、三通的1、2端、六通阀的2、3、6、1端开始抽气，使样品气充满定量管，维持3S。

第六步：W77E58的P1.4、P1.3端输出高电平，三通电磁阀F1的A、P端断开，同时泵停止动作，抽气结束。

第七步：W77E58的P1.7端输出低电平，三通电磁阀F3动作，常开A、P端闭合，空气从四通的3端流出，经过三通电磁阀F3的P、A端，进入气缸的2端，控制气缸动作，带动六通阀动作并使六通阀处于状态2，即六通阀的3、4端导通；六通阀的5、6端导通；六通阀的1、2端导通。轻烃色谱分析仪的载气H2通过六通阀的3、6端，将定量管中的定量的400ml样品气经六通阀的4、5端携带出来，进入轻烃色谱分析仪的汽化室，完成一次进样，进样1.5S。

第八步：W77E58的P1.7端输出高电平，W77E58的P1.6端输出低电平，三通电磁阀F3的常开A、P端断开，而三通电磁阀F4动作，常开A、P端闭合，空气从四通的4端流出，经过三通电磁阀F4的P、A端，进入气缸的1端，控制气缸动作，气缸带动六通阀动作，六通阀回到状态1，即六通阀的4、5端导通；六通阀的1、6端导通；六通阀的2、3端导通。1S后，W77E58的P1.6端输出高电平，三通电磁阀F4的常开A、P端断开。

第九步：整个自动进样过程结束，轻烃色谱分析仪器对样品气进行分析，并将输出信号通过串口上传到上位机进行处理，完成一个全部控制分析过程。

第十步：轻烃一个分析周期结束后，再经1S上位机发出指令，W77E58的P1.5端输出低电平，三通电磁阀F2的常开A、P端闭合，W77E58的P1.3端输出低电平，三通电磁阀F5的常开A、P端闭合，空气从四通2端流出，通过三通电磁阀F2的P、A端、三通的3、2端，经六通阀的1、6、3、2端从三通电磁阀F5的P端排出，完成了空气对定量管及气路管线的吹扫冲洗。

Claims (1)

1.一种全脱-轻烃自动进样系统，其特征在于：由加热部分、定时控制、温度控制、热蒸馏脱气器和自动进样系统、电源、RS232电路组成，并组装在一个机箱内，定时控制、温度控制与加热部分连接在一起，热蒸馏脱气器的泥浆罐放于加热部分上，热蒸馏脱气器和自动进样系统通过热蒸馏脱气器的样品气出口与自动进样系统的第一个三通电磁阀(F1)的A端连接在一起，自动进样系统与RS232电路连接；所述的热蒸馏脱气器包括泥浆罐、脱气主体、储气筒、贮水筒和输气管，其连接为脱气主体固定于泥浆罐罐口之上并相通，储气筒、贮水筒两筒间底部相通，输气管一端固定于脱气主体的上端口、另一端连接储气筒顶端口；所述的自动进样系统包括第一个三通电磁阀(F1)、第二个三通电磁阀(F2)、第三个三通电磁阀(F3)、第四个三通电磁阀(F4)，第五个三通电磁阀(F5)共五个三通电磁阀、四通、泵、带气缸的六通阀、三通和定量管，其连接为三通的1、2、3端分别连接第一个三通电磁阀(F1)的P端、六通阀的1端、第二个三通电磁阀(F2)的A端，四通的1、2、3、4端分别连接空气进气口、第二个三通电磁阀(F2)的P端、第三个三通电磁阀(F3)的P端、第四个三通电磁阀(F4)的P端，第三个三通电磁阀(F3)的A端与气缸的2端相连，第四个三通电磁阀(F4)的A端与气缸的1端相连，第五个三通电磁阀(F5)的R端经泵排气，第五个三通电磁阀(F5)的A端与六通阀的2端相连，六通阀的3、6端用定量管连通，六通阀的4端与载气入口相连，六通阀的5端与载气出口相连；所述的自动进样系统的W77E58单片机通过RS232电路与计算机主机色谱工作站双向连接，自动进样系统W77E58单片机P1.2端口通过隔离及驱动电路连接第五个三通电磁阀(F5)进行吹扫出控制，W77E58单片机P1.3端口通过隔离及驱动电路连接泵进行泵控制，W77E58单片机P1.4端口通过隔离及驱动电路连接第一个三通电磁阀(F1)进行进样控制，W77E58单片机P1.5端口通过隔离及驱动电路连接第二个三通电磁阀(F2)进行吹扫入控制，W77E58单片机P1.6端口通过隔离及驱动电路连接第四个三通电磁阀(F4)进行六通阀状态1控制，即六通阀的4、5端导通，1、6端导通，2、3端导通，W77E58单片机P1.7端口通过隔离及驱动电路连接第三个三通电磁阀(F3)进行六通阀状态2控制，即六通阀的3、4端导通，5、6端导通，1、2端导通。

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