CN110007013A - 一种输气管道气体组分实时分析系统及实时分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输气管道气体组分实时分析系统，包括：分析系统，其包括气相色谱分析仪及站控系统；样气取样系统，其包括取样探头和取样管路；样气处理系统，其包括样气管路；标定系统，其包括色谱标气管路、第一氦气支路、第二氦气支路、氦气总管路和气体调压管路。本发明公开了一种输气管道气体组分实时分析方法。本发明的有益效果为：通过实时分析速度更快、自动化程度高的输气管道气体组分实时分析系统，实现输气管道气体组分的自动在线分析，提高输气管道气体组分检测的准确性、实时性和高效性，使输气管道气体组分在线分析更趋于实用化，减少人员负荷。

Description

一种输气管道气体组分实时分析系统及实时分析方法

技术领域

本发明涉及管道系统技术领域，具体而言，涉及一种输气管道气体组分实时分析系统及实时分析方法。

背景技术

在管道运行过程中，由于涉及与第三方的计量交接，对组分的要求较高，需要对组分进行采样分析。传统管道需要从管道上取样，取样后离线分析，再将分析后的组分信息手动录入到系统来实现。该方法无法自动在线进行组分分析，存在人员负荷较大、过程复杂、耗时较长、实时性不够等问题，最终导致输气管道组分的准确性不高。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种输气管道气体组分实时分析系统及实时分析方法，提高输气管道气体组分检测的准确性、实时性和高效性。

本发明提供了一种输气管道气体组分实时分析系统，包括：

分析系统，其包括气相色谱分析仪以及与所述气相色谱分析仪相连的站控系统，所述气相色谱分析仪的排气口通过放空管路接至大气；

样气取样系统，其包括取样探头和取样管路，所述取样探头的入口通过焊接短管与输气管道相连，所述取样探头上设置第一减压阀，所述取样探头的出口与所述取样管路的入口通过不锈钢管相连，所述取样管路上依次设置第一截止阀、隔膜型过滤器和第一过滤器，所述取样管路采用不锈钢管；

样气处理系统，其包括样气管路，所述样气管路的入口与所述取样管路的出口通过不锈钢管相连，所述样气管路的出口与所述气相色谱分析仪的样气入口相连，所述样气管路上依次设置第二截止阀、气动阀、第一单向阀、第四截止阀、调压器和第二过滤器，所述第二截止阀和所述第一单向阀相连的管路上设置第三截止阀，所述样气管路采用不锈钢管；

标定系统，其包括色谱标气管路、第一氦气支路、第二氦气支路、氦气总管路和气体调压管路，所述色谱标气管路的入口与色谱标气钢瓶相连，所述色谱标气管路的出口与所述气相色谱分析仪的标气入口相连，所述色谱标气管路上依次设置第二减压阀和第七截止阀，所述第一氦气支路的入口与第一氦气钢瓶相连，所述第一氦气支路上设置第三减压阀，所述第二氦气支路的入口与第二氦气钢瓶相连，所述第二氦气支路上设置第四减压阀，所述第一氦气支路的出口和所述第二氦气支路的出口均与所述氦气总管路的入口相连，所述氦气总管路的出口与所述气相色谱分析仪的载气入口相连，所述氦气总管路上依次设置第五减压阀和第六截止阀，所述气体调压管路的入口与所述气动阀相连，所述气体调压管路的出口与所述第五减压阀和所述第六截止阀之间的氦气总管路相连，所述气体调压管路上依次设置电磁阀、气体过滤调压器和第五截止阀，所述色谱标气管路、所述第一氦气支路、所述第二氦气支路、所述氦气总管路和所述气体调压管路均采用不锈钢管。

作为本发明进一步的改进，所述放空管路包括：

第一放空支路，其一端与所述第二过滤器相连，所述第一放空支路的另一端接至大气，所述第一放空支路上依次设置流量计和第二单向阀；

第二放空支路，其一端与所述调压器和所述第二过滤器之间的样气管路相连，所述第二放空支路的另一端与所述第二单向阀之后的第一放空支路相连，所述第二放空支路上设置安全放散阀；

第三放空支路，其一端与所述气相色谱分析仪的排气口相连，所述第三放空支路的另一端接至大气。

作为本发明进一步的改进，所述隔膜型过滤器通过不锈钢管与排污阀相连。

作为本发明进一步的改进，所述调压器带有加热器。

作为本发明进一步的改进，所述电磁阀、所述调压器和所述气相色谱分析仪均接至站控系统。

作为本发明进一步的改进，所述不锈钢管上设置电伴热。

本发明还提供了一种输气管道气体组分实时分析系统的实时分析方法，包括以下步骤：

步骤1，启动分析系统，并设置所述气相色谱分析仪的分析参数；

步骤2，关闭所述输气管道气体组分实时分析系统中的各个阀门；

步骤3，设置所述第三减压阀、第四减压阀和第五减压阀的压力值，并实时监测所述第三减压阀、所述第四减压阀和所述第五减压阀的压力值；

步骤4，打开所述第六截止阀，将所述第一氦气钢瓶和所述第二氦气钢瓶中的氦气均送入所述氦气总管路中，关闭所述第六截止阀；

步骤5，打开所述第五截止阀，设置所述气体过滤调压器的压力值，并实时监测所述气体过滤调压器的压力值；

步骤6，设置所述第二减压阀的压力值，并实时监测所述第二减压阀的压力值，打开所述第七截止阀，将色谱标气注入所述气相色谱分析仪中，进行所述气相色谱分析仪的标定校准；

步骤7，待所述气相色谱分析仪的标定校准完成后，设置所述第一减压阀和所述调压器的压力值，并实时监控所述第一减压阀和所述调压器的压力值；

步骤8，打开所述第一截止阀，所述取样探头从输气管道中提取样气，取样管路中的样气依次经所述隔膜型过滤器和所述第一过滤器过滤后进入样气管路；

步骤9，依次打开所述第二截止阀、所述第一单向阀和所述第四截止阀，并打开所述气动阀，样气管路中的样气通过所述第二过滤器过滤后进入所述气相色谱分析仪中；

步骤10，所述气相色谱分析仪分析样气，并输出分析结果，将分析结果上传至站控系统中；

步骤11，关闭所述气动阀；

步骤12，依次关闭所述第一截止阀、所述第二截止阀、所述第一单向阀、所述第四截止阀和所述气相色谱分析仪，完成实时分析。

作为本发明进一步的改进，当实时分析完成后，打开与所述膜型过滤器相连的排污阀，将取样管路中的余气排至安全区。

作为本发明进一步的改进，打开第一放空支路上的第二单向阀和第二放空支路上的安全放散阀，将样气管路中的余气排至大气中。

作为本发明进一步的改进，当样气管路上的压力值不正常时，关闭所述第三截止阀。

本发明的有益效果为：通过实时分析速度更快、自动化程度高的输气管道气体组分实时分析系统，实现输气管道气体组分的自动在线分析，提高输气管道气体组分检测的准确性、实时性和高效性，使输气管道气体组分在线分析更趋于实用化，减少人员负荷。

附图说明

图1为本发明实施例所述的一种输气管道气体组分实时分析系统的结构示意图；

图2为本发明实施例所述的一种输气管道气体组分实时分析方法的流程示意图。

图中，

1、焊接短节；2、取样探头；3、第一减压阀；4、第一截止阀；5、隔膜型过滤器；6、不锈钢管；7、排污阀；8、第一过滤器；9、第一三通；10、第二截止阀；11、气动阀；12、第一单向阀；13、第二三通；14、第三截止阀；15、第四截止阀；16、第三三通；17、第一压力表；18、调压器；19、第四三通；20、第二压力表；21、第五三通；22、第二过滤器；23、安全放散阀；24、流量计；25、第二单向阀；26、第六三通；27、气相色谱分析仪；28、色谱标气钢瓶；29、第二减压阀；30、第三压力表；31、第四压力表；32、第一氦气钢瓶；33、第三减压阀；34、第五压力表；35、第二氦气钢瓶；36、第四减压阀；37、第六压力表；38、第七三通；39、第五减压阀；40、第七压力表；41、第八三通；42、第五截止阀；43、气体过滤调压器；44、电磁阀；45、第六截止阀；46、第七截止阀；47、第一电缆；48、第二电缆；49、第三电缆；50、第四电缆；51、防爆接线箱。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

实施例1，如图1所示，本发明实施例的一种输气管道气体组分实时分析系统，包括：分析系统、样气取样系统、样气处理系统和标定系统。

下面来详述上述各个系统的具体结构。

分析系统包括气相色谱分析仪27以及与气相色谱分析仪27相连的站控系统，气相色谱分析仪27的排气口通过放空管路接至大气。站控系统例如为现有技术中的PLC或DCS等。

样气取样系统包括取样探头2和取样管路，取样探头2的入口通过焊接短管1与输气管道相连，取样探头2上设置第一减压阀3，取样探头2的出口与取样管路的入口通过不锈钢管6相连，取样管路上依次设置第一截止阀4、隔膜型过滤器5和第一过滤器8，取样管路采用不锈钢管6。

样气处理系统包括样气管路，样气管路的入口与取样管路的出口通过不锈钢管6相连，样气管路的出口与气相色谱分析仪27的样气入口相连，样气管路上依次设置第二截止阀10、气动阀11、第一单向阀12、第四截止阀15、调压器18和第二过滤器22，第二截止阀10和第一单向阀12相连的管路上设置第三截止阀14，样气管路采用不锈钢管6。第一单向阀12就是防止逆流的，容易出现故障，设置第三截止阀14主要是为了防止单向阀12故障，便于检修。

标定系统包括色谱标气管路、第一氦气支路、第二氦气支路、氦气总管路和气体调压管路，色谱标气管路的入口与色谱标气钢瓶28相连，色谱标气管路的出口与气相色谱分析仪27的标气入口相连，色谱标气管路上依次设置第二减压阀29和第七截止阀46，第一氦气支路的入口与第一氦气钢瓶32相连，第一氦气支路上设置第三减压阀33，第二氦气支路的入口与第二氦气钢瓶35相连，第二氦气支路上设置第四减压阀36，第一氦气支路的出口和第二氦气支路的出口均与氦气总管路的入口相连，氦气总管路的出口与气相色谱分析仪27的载气入口相连，氦气总管路上依次设置第五减压阀39和第六截止阀45，气体调压管路的入口与气动阀11相连，气体调压管路的出口与第五减压阀39和第六截止阀45之间的氦气总管路相连，气体调压管路上依次设置电磁阀44、气体过滤调压器43和第五截止阀42，色谱标气管路、第一氦气支路、第二氦气支路、氦气总管路和气体调压管路均采用不锈钢管6。

第一减压阀3的设置，确保从取样探头2内取出的样气压力在许可范围内，保证整个分析过程的安全运行。第一截止阀4的设置用于将取样探头取出的样气单向流入取样管路进行过滤。隔膜型过滤器5由于在过滤器中增加一层隔膜，使得过滤效果更好，同时使用寿命更长。设置隔膜型过滤器5和第一过滤器8这双重过滤，将取出的样气两次过滤排杂，确保进入样气管路调压过程中的样气较为纯净。第二截止阀10、第一单向阀12和第四截止阀15的设置用于将过滤后的样气单向流入管路中进行调压。优选的，调压器18带有加热器，一方面确保进入气相色谱分析仪27的样气的压力在允许范围内，另一方面也确保管路中的样气被充分加热至适当温度后送入气相色谱分析仪27中进行分析。第二过滤器22的设置，确保进入气相色谱分析仪27中的样气更为纯净，保障分析的准确性。

第一氦气管路和第二氦气管路的结合应用，使得进入第三氦气管路的氦气满足气相色谱分析仪27的载气流量要求。第三减压阀33的设置，确保从与第一氦气钢瓶32出来的氦气的压力在允许范围内。第四减压阀36的设置，确保从第二氦气钢瓶35出来的氦气的压力在允许范围内。第五减压阀39的设置，确保进入气相色谱分析仪27中的载气的压力在允许范围内。第六截止阀45的设置，用于将第一氦气钢瓶32和第二氦气钢瓶35中的载气单向流入气相色谱分析仪27中。

第二减压阀29的设置，确保进入气相色谱分析仪27中的色谱标气的压力在允许范围内。第七截止阀46的设置，用于将色谱标气钢瓶28中的色谱标气单向流入气相色谱分析仪27中进行标定。

电磁阀44的设置，确保将气输入气动阀11的气缸，使气动阀11能正常工作。气体过滤调压器43的设置，确保进入气动阀11中的压力调整到适当的范围内，保证气动阀11的正常工作。第五截止阀42的设置，用于将气体单向流入气动阀11的气缸中。

进一步的，放空管路包括：第一放空支路、第二放空支路和第三放空支路。第一放空支路的一端与第二过滤器22相连，第一放空支路的另一端接至大气，第一放空支路上依次设置流量计24和第二单向阀25。第二放空支路的一端与调压器18和第二过滤器22之间的样气管路相连，第二放空支路的另一端与第二单向阀25之后的第一放空支路相连，第二放空支路上设置安全放散阀23。第三放空支路的一端与气相色谱分析仪27的排气口相连，第三放空支路的另一端接至大气。待分析完成后，打开安全放散阀23和第二单向阀25将样气管路中的部分余气排至大气中。

进一步的，隔膜型过滤器5通过不锈钢管6与排污阀7相连。待分析完成后，打开排污阀7将样气管路中的部分余气排至安全区。

进一步的，调压器18带有加热器。

进一步的，电磁阀44、调压器18和气相色谱分析仪27均接至站控系统。进一步的，调压器18通过第一电缆47与防爆接线箱51相连，电磁阀44通过第二电缆48与防爆接线箱51相连，气相色谱分析仪27通过第三电缆49与防爆接线箱51相连，防爆接线箱51通过第四电缆50与站控系统相连。将调压器18的压力信号、电磁阀44的阀门信号和气相色谱分析仪27的实时分析结果上传至站控系统。

进一步的，不锈钢管6根据环境温度等设置电伴热。

第一三通9的第一端与第一过滤器8相连，第一三通9的第二端与第二截止阀10相连，第二三通13的第一端与第一单向阀12相连，第二三通13的第二端与第四截止阀15相连，第一三通9的第三端和第二三通13的第三端相连，且第一三通9的第三端和第二三通13的第三端之间的管路上设有第三截止阀14。第一单向阀12就是防止逆流的，容易出现故障，设置第三截止阀14主要是为了防止单向阀12故障，便于检修。

第三三通16的第一端与第四截止阀15相连，第三三通16的第二端与调压器18相连，第三三通16的第三端接有第一压力表17。第四三通19的第一端与调压器18相连，第四三通19的第二端与第五三通21的第一端相连，第四三通19的第三端接有第二压力表20，第五三通21的第二端与第二过滤器22相连，第五三通21的第三端与安全放散阀23的一端相连。调压器18调压的过程中，第一压力表17和第二压力表20实时监测样气管路上的压力值。第六三通26的第一端与第二单向阀25相连，第六三通26的第二端接至大气，第六三通26的第三端与安全放散阀23的另一端相连。第七三通38的第一端与第一氦气支路的出口相连，第七三通38的第二端与第二氦气支路的出口相连，第七三通38的第三端与第五减压阀39的一端相连。第八三通41的第一端与第五减压阀39的另一端相连，第八三通41的第二端与第六截止阀45相连，第八三通41的第三端与第五截止阀42相连。

第二减压阀29的两端分别设有第三压力表30和第四压力表31，用于监测色谱标气管路上的压力值。第三减压阀33上设有第五压力表34，用于监测第一氦气支路上的压力值。第四减压阀36上设有第六压力表37，用于监测第二氦气支路上的压力值。第五减压阀39上设有第七压力表40，用于监测氦气总管路上的压力值。气体过滤调压器43上设有第八压力表，用于监测气体调压管路上的压力值。

实施例2，如图2所示，一种输气管道气体组分实时分析方法，基于实施例1所述的输气管道气体组分实时分析系统，包括以下步骤：

步骤1，启动分析系统，并设置气相色谱分析仪27的分析参数。其中，分析参数包括温度、分析时长和分析时间间隔。

步骤2，关闭输气管道气体组分实时分析系统中的各个阀门。

步骤3，设置第三减压阀33、第四减压阀36和第五减压阀39的压力值，并实时监测第三减压阀33、第四减压阀36和第五减压阀39的压力值。

步骤4，打开第六截止阀45，将第一氦气钢瓶32和第二氦气钢瓶35中的氦气均送入氦气总管路中，关闭第六截止阀34。

步骤5，打开第五截止阀42，设置气体过滤调压器43的压力值，并实时监测气体过滤调压器43的压力值。

步骤6，设置第二减压阀29的压力值，并实时监测第二减压阀29的压力值，打开第七截止阀46，将色谱标气注入气相色谱分析仪27中，进行气相色谱分析仪27的标定校准。

步骤7，待气相色谱分析仪27的标定校准完成后，设置第一减压阀3和调压器18的压力值，并实时监控第一减压阀3和调压器18的压力值。

步骤8，打开第一截止阀4，取样探头2从输气管道中提取样气，取样管路中的样气依次经隔膜型过滤器5和第一过滤器8过滤后进入样气管路。

步骤9，依次打开第二截止阀10、第一单向阀12和第四截止阀15，并打开气动阀11，样气管路中的样气通过第二过滤器22过滤后进入气相色谱分析仪27中。

步骤10，气相色谱分析仪27分析样气，并输出分析结果，将分析结果上传至站控系统中。

步骤11，关闭气动阀11。

步骤12，依次关闭第一截止阀4、第二截止阀10、第一单向阀12、第四截止阀15和气相色谱分析仪27，完成实时分析。

进一步的，当实时分析完成后，打开与膜型过滤器5相连的排污阀7，将取样管路中的余气排至安全区。打开第一放空支路上的第二单向阀25和第二放空支路上的安全放散阀23，将样气管路中的余气排至大气中。

进一步的，当样气管路上的压力值不正常时，关闭第三截止阀14。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种输气管道气体组分实时分析系统，其特征在于，包括：

分析系统，其包括气相色谱分析仪(27)以及与所述气相色谱分析仪(27)相连的站控系统，所述气相色谱分析仪(27)的排气口通过放空管路接至大气；

样气取样系统，其包括取样探头(2)和取样管路，所述取样探头(2)的入口通过焊接短管(1)与输气管道相连，所述取样探头(2)上设置第一减压阀(3)，所述取样探头(2)的出口与所述取样管路的入口通过不锈钢管(6)相连，所述取样管路上依次设置第一截止阀(4)、隔膜型过滤器(5)和第一过滤器(8)，所述取样管路采用不锈钢管(6)；

样气处理系统，其包括样气管路，所述样气管路的入口与所述取样管路的出口通过不锈钢管(6)相连，所述样气管路的出口与所述气相色谱分析仪(27)的样气入口相连，所述样气管路上依次设置第二截止阀(10)、气动阀(11)、第一单向阀(12)、第四截止阀(15)、调压器(18)和第二过滤器(22)，所述第二截止阀(10)和所述第一单向阀(12)相连的管路上设置第三截止阀(14)，所述样气管路采用不锈钢管(6)；

标定系统，其包括色谱标气管路、第一氦气支路、第二氦气支路、氦气总管路和气体调压管路，所述色谱标气管路的入口与色谱标气钢瓶(28)相连，所述色谱标气管路的出口与所述气相色谱分析仪(27)的标气入口相连，所述色谱标气管路上依次设置第二减压阀(29)和第七截止阀(46)，所述第一氦气支路的入口与第一氦气钢瓶(32)相连，所述第一氦气支路上设置第三减压阀(33)，所述第二氦气支路的入口与第二氦气钢瓶(35)相连，所述第二氦气支路上设置第四减压阀(36)，所述第一氦气支路的出口和所述第二氦气支路的出口均与所述氦气总管路的入口相连，所述氦气总管路的出口与所述气相色谱分析仪(27)的载气入口相连，所述氦气总管路上依次设置第五减压阀(39)和第六截止阀(45)，所述气体调压管路的入口与所述气动阀(11)相连，所述气体调压管路的出口与所述第五减压阀(39)和所述第六截止阀(45)之间的氦气总管路相连，所述气体调压管路上依次设置电磁阀(44)、气体过滤调压器(43)和第五截止阀(42)，所述色谱标气管路、所述第一氦气支路、所述第二氦气支路、所述氦气总管路和所述气体调压管路均采用不锈钢管(6)。

2.根据权利要求1所述的输气管道气体组分实时分析系统，其特征在于，所述放空管路包括：

第一放空支路，其一端与所述第二过滤器(22)相连，所述第一放空支路的另一端接至大气，所述第一放空支路上依次设置流量计(24)和第二单向阀(25)；

第二放空支路，其一端与所述调压器(18)和所述第二过滤器(22)之间的样气管路相连，所述第二放空支路的另一端与所述第二单向阀(25)之后的第一放空支路相连，所述第二放空支路上设置安全放散阀(23)；

第三放空支路，其一端与所述气相色谱分析仪(27)的排气口相连，所述第三放空支路的另一端接至大气。

3.根据权利要求1所述的输气管道气体组分实时分析系统，其特征在于，所述隔膜型过滤器(5)通过不锈钢管(6)与排污阀(7)相连。

4.根据权利要求1所述的输气管道气体组分实时分析系统，其特征在于，所述调压器(18)带有加热器。

5.根据权利要求1所述的输气管道气体组分实时分析系统，其特征在于，所述电磁阀(44)、所述调压器(18)和所述气相色谱分析仪(27)均接至站控系统。

6.根据权利要求1或2所述的输气管道气体组分实时分析系统，其特征在于，所述不锈钢管(6)上设置电伴热。

7.一种如权利要求1所述的一种输气管道气体组分实时分析系统的实时分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，启动分析系统，并设置所述气相色谱分析仪(27)的分析参数；

步骤2，关闭所述输气管道气体组分实时分析系统中的各个阀门；

步骤3，设置所述第三减压阀(33)、第四减压阀(36)和第五减压阀(39)的压力值，并实时监测所述第三减压阀(33)、所述第四减压阀(36)和所述第五减压阀(39)的压力值；

步骤4，打开所述第六截止阀(45)，将所述第一氦气钢瓶(32)和所述第二氦气钢瓶(35)中的氦气均送入所述氦气总管路中，关闭所述第六截止阀(34)；

步骤5，打开所述第五截止阀(42)，设置所述气体过滤调压器(43)的压力值，并实时监测所述气体过滤调压器(43)的压力值；

步骤6，设置所述第二减压阀(29)的压力值，并实时监测所述第二减压阀(29)的压力值，打开所述第七截止阀(46)，将色谱标气注入所述气相色谱分析仪(27)中，进行所述气相色谱分析仪(27)的标定校准；

步骤7，待所述气相色谱分析仪(27)的标定校准完成后，设置所述第一减压阀(3)和所述调压器(18)的压力值，并实时监控所述第一减压阀(3)和所述调压器(18)的压力值；

步骤8，打开所述第一截止阀(4)，所述取样探头(2)从输气管道中提取样气，取样管路中的样气依次经所述隔膜型过滤器(5)和所述第一过滤器(8)过滤后进入样气管路；

步骤9，依次打开所述第二截止阀(10)、所述第一单向阀(12)和所述第四截止阀(15)，并打开所述气动阀(11)，样气管路中的样气通过所述第二过滤器(22)过滤后进入所述气相色谱分析仪(27)中；

步骤10，所述气相色谱分析仪(27)分析样气，并输出分析结果，将分析结果上传至站控系统中；

步骤11，关闭所述气动阀(11)；

步骤12，依次关闭所述第一截止阀(4)、所述第二截止阀(10)、所述第一单向阀(12)、所述第四截止阀(15)和所述气相色谱分析仪(27)，完成实时分析。

8.根据权利要求7所述的实时分析方法，其特征在于，当实时分析完成后，打开与所述膜型过滤器(5)相连的排污阀(7)，将取样管路中的余气排至安全区。

9.根据权利要求7所述的实时分析方法，其特征在于，打开第一放空支路上的第二单向阀(25)和第二放空支路上的安全放散阀(23)，将样气管路中的余气排至大气中。

10.根据权利要求7所述的实时分析方法，其特征在于，当样气管路上的压力值不正常时，关闭所述第三截止阀(14)。