CN109870478A - 一种可移动纳米式油气浓度场的无损测试设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可移动纳米式油气浓度场的无损测试设备，包括数据采集及信号发送模块和信号接收及数据分析处理模块，数据采集及信号发送模块具有底座，底座上相距设有一对可伸缩支架，位于所述可伸缩支架上端部之间固连有铁丝网，铁丝网上设有纵向排列的若干热导检测器，所述可伸缩支架低端内侧设有可接收热导检测器所采集油气浓度电信号的电信号发射器；信号接收及数据分析处理模块包括接收电信号发射器所发油气浓度电信号的电信号接收器，电信号接收器连接有色谱工作站。本发明所用热导检测器灵敏度高，检测时与待测油气直接接触，检测的电信号可通过色谱工作站将生成的色谱峰值转变为油气浓度拟合曲线图。
Description
技术领域
本发明涉及油气浓度场测试技术领域，尤其是一种可移动纳米式油气浓度场的无损测试设备。
背景技术
目前市场上大部分石油及其产品储存在储罐中，在储存的过程中，由于受到环境变化和设备条件等因素影响，经常会有液态油品蒸发后排放出大量的有机气体到大气环境中，进而产生损耗。这不仅给企业和社会带来了严重的资源浪费和经济损失，还严重污染了环境，同时泄漏扩散出的油气极具安全隐患，对人民生命财产的安全带来极大的风险。
现有测试油气浓度的方法主要有可燃气体检测仪、气相色谱仪等设备。这些传统的测试仪器，其不足之处在于，这些设备测量油气浓度不够全面，且均需要与外界进行有线连接给设备通电，而往往在油气浓度场附近，电气防爆需要时刻警惕，设备的使用存在一定的安全隐患。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中之不足，本发明提供一种可移动纳米式油气浓度场的无损测试设备，以实现方便快捷、准确安全地测试出油气浓度场分布状况。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可移动纳米式油气浓度场的无损测试设备，包括数据采集及信号发送模块和信号接收及数据分析处理模块，所述的数据采集及信号发送模块具有可移动固定的底座，底座上相距设有一对垂直伸缩的可伸缩支架，位于所述可伸缩支架上端部之间固连有铁丝网，所述铁丝网上设有纵向排列的若干热导检测器，位于所述可伸缩支架低端内侧设有可接收热导检测器所采集油气浓度电信号的电信号发射器；所述的信号接收及数据分析处理模块包括接收电信号发射器所发油气浓度电信号的电信号接收器，电信号接收器连接有可生成色谱峰值并转变为油气浓度拟合曲线图的色谱工作站。
具体说，所述的底座下设有由轮子和刹车杆构成的可刹轮组，所述可刹轮组通过连接杆固定在底座下，一对可伸缩支架分别焊接固定在底座两端，电信号发射器通过螺栓与底座固连。
进一步地，为方便实时显示测试结果，所述的色谱工作站连接有可即时打印出所测油气浓度场油气浓度分布值的打印机。
本发明的有益效果是：本发明属于无损测试设备，具有可移动性，检测方便，热导检测器体积小，灵敏度高，检测过程中与待测油气浓度场内的油气浓度直接接触且接触面积广，检测的电信号可通过色谱工作站将生成的色谱峰值转变为油气浓度拟合曲线图，测试结果可以实时获得，从而能直观准确地得到油气浓度场的分布状况。该测试设备既可以测试单个油气浓度点，也可以测试油气浓度场，应用范围广。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明所述数据采集及信号发送模块的结构示意图。
图2是本发明所述信号接收及数据分析处理模块的框图。
图3是本发明所述热导检测器的工作原理图。
图4是本发明中风洞实验平台内油气浓度场的油气浓度拟合曲线分布图像。
图中：1.轮子，2.刹车杆，3.连接杆，4.底座，5.电信号发射器，6.可伸缩支架，7.铁丝网，8.热导检测器，9.电信号接收器，10.色谱工作站11.打印机
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1～图3所示的一种可移动纳米式油气浓度场的无损测试设备，包括数据采集及信号发送模块和信号接收及数据分析处理模块。
所述的数据采集及信号发送模块具有可移动并可固定位置的底座4，该底座4长1500mm，宽500mm，高40mm。位于底座下设有由轮子1和刹车杆2构成的可刹轮组，所述可刹轮组通过连接杆3固定在底座4下。其中轮子1的直径为150mm，使用时将该测试设备移动至风洞实验平台指定位置处后，踩下刹车杆2固定，同时可在底座4上放置一块20kg的配重块用以稳固设备。
所述的底座4上相距设有一对垂直伸缩的可伸缩支架6，所述可伸缩支架6的底端分别焊接固定在底座4两端，可伸缩支架6高3000mm并可以根据风洞实验平台内风场出口的高度进行上下自由调节固定，以适应不同的测试高度。
位于所述可伸缩支架6上端部之间焊接固连有铁丝网7，铁丝网7长1500mm，高500mm，然后将三个热导检测器8按序号垂直排列用并螺栓固定在铁丝网7的交叉结点上。
位于所述可伸缩支架6低端内侧设有通过螺栓与底座4固连的电信号发射器5，实验过程中电信号发射器5可以采集到热导检测器8发出的油气浓度电信号，并将该电信号汇总、发出。
在风洞实验平台开启之前，热导检测器8保持电流平衡，当风洞实验平台开启以及储油罐油气泄漏扩散实验开始时，风场开始产生油气浓度，电流平衡被打破，热导检测器8产生电信号输出。
所述热导检测器8是基于被测组分与载气的热导系数不同而进行检测的，当通过热导检测器8内的热导池池体的样品组成及其浓度有所变化时，就会引起热敏元件温度的变化，从而导致其电阻值的变化，这种阻值的变化可以通过惠斯登电桥进行测量。当载气以恒定的流速通过，并以恒定的电压给热导池通电时，热丝温度升高。若热导检测器8的测量臂无样品组分通过时，流经热导检测器8的参考臂和测量臂的均是纯的载气，同种载气有相同的热导系数，因此参考臂和测量臂的电阻值相同，电桥处于平衡状态，热导检测器8无电信号输出。当有样品组分进入热导检测器8时，纯的载气流经参考臂，载气携带被测组分流经测量臂，由于载气和被测组分混合气体的热导系数与纯载气的热导系数不同，使得测量臂与参考臂的电阻值有所不同，电桥平衡被破坏，此时热导检测器8会有电信号输出，其检测电信号大小和被测组分的浓度成正比，因而可用于定量分析。将根据实际需求数量的热导检测器8按序号排列固定在铁丝网7交叉结点上，测试开始前，热导检测器8保持电流平衡，当产生油气浓度时，油气扩散至热导检测器8的热导池中。
进一步地，所述热导池是根据不同的物质具有不同的导热系数，各种组分和载气通过热导池时，气体组成及浓度如发生变化，就会从热敏元件上带走不同的热量，使热敏元件的阻值发生变化，从而改变电桥输出的电信号，该电信号的大小与载气中组分的浓度成正比。由于其热导系数不同于之前，因此从高精度热敏电阻丝向热导池池壁传导的热量也就不同，从而引起两臂热丝温度不同，进而使两臂热丝阻值不同，电桥平衡破坏，即有电位差，微型热导产生电信号输出，传导给电信号发射器5。
所述的信号接收及数据分析处理模块包括接收电信号发射器5所发油气浓度电信号的电信号接收器9，电信号接收器9连接有可生成色谱峰值并转变为油气浓度拟合曲线图的色谱工作站10，所述的色谱工作站10连接有可即时打印出所测油气浓度场油气浓度分布值的打印机11。
电信号接收设备9接收到的电信号，通过色谱工作站10中的软件生成色谱峰值并转变为油气浓度拟合曲线图呈现出来。数据分析处理中心画出相应组分的油气浓度拟合曲线，待测气体的浓度越大，所测气体热导率改变就越显著，相应温度和电阻值改变也越明显，数据分析处理中心画出的油气浓度拟合曲线即反应出油气浓度的分布值。
风洞实验平台作为现阶段研究油气泄漏扩散的必要工具，频繁使用在储油罐油气泄漏扩散实验中，然而风洞实验平台中风场油气浓度还不能较为准确、方便的测量出来，给风洞实验平台的安全使用带来了一定的安全隐患。
本实施例中，所用风洞实验平台的长宽高配置为3×1.5×6米，风洞实验平台内离储油罐0.5米处放置数据采集及信号发送模块，风速为1.0m/s，当储油罐油气泄漏持续扩散6小时后，由信号接受及数据分析处理模块取其中垂直方向上的三个点，其中1号、2号和3号热导检测器8采集的电信号通过色谱工作站10分别显示为罐顶部位、罐中间部位和罐底部位油气浓度拟合曲线，可以得到风洞实验平台内油气浓度场的油气浓度分布图像，如附图4所示，可以看出扩散出的油气浓度随着时间的增加在逐步聚集，然后逐渐趋于平稳。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (3)
1.一种可移动纳米式油气浓度场的无损测试设备，包括数据采集及信号发送模块和信号接收及数据分析处理模块，其特征是：所述的数据采集及信号发送模块具有可移动固定的底座(4)，底座(4)上相距设有一对垂直伸缩的可伸缩支架(6)，位于所述可伸缩支架(6)上端部之间固连有铁丝网(7)，所述铁丝网(7)上设有纵向排列的若干热导检测器(8)，位于所述可伸缩支架(6)低端内侧设有可接收热导检测器(8)所采集油气浓度电信号的电信号发射器(5)；所述的信号接收及数据分析处理模块包括接收电信号发射器(5)所发油气浓度电信号的电信号接收器(9)，电信号接收器(9)连接有可生成色谱峰值并转变为油气浓度拟合曲线图的色谱工作站(10)。
2.如权利要求1所述的可移动纳米式油气浓度场的无损测试设备，其特征是：所述的底座(4)下设有由轮子(1)和刹车杆(2)构成的可刹轮组，所述可刹轮组通过连接杆(3)固定在底座(4)下，一对可伸缩支架(6)分别焊接固定在底座(4)两端，电信号发射器(5)通过螺栓与底座(4)固连。
3.如权利要求1所述的可移动纳米式油气浓度场的无损测试设备，其特征是：所述的色谱工作站(10)连接有可即时打印出所测油气浓度场油气浓度分布值的打印机(11)。
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