CN117053120A - 一种气体泄漏监测装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气体泄漏监测装置及其使用方法。气体泄漏监测装置包括除气器和流体状态监测装置。除气器设有壳体(1)、气液控制开关，壳体的顶部设有出气管(3)、底部设有出液管(4)、侧部设有入口管(2)。气液控制开关包括液位感应装置、驱动装置、阀杆(63)、上阀芯(61)和下阀芯(62)。壳体内在入口管与壳体接口的下方设有旋流分离段。流体状态监测装置为压力表(16)、液位计、流量计或视镜。本发明公开了上述气体泄漏监测装置的使用方法。本发明主要用于石油化工厂等各类大中型工厂的公用工程密闭管网中，进行气体泄漏监测，同时从管网的液体中除去气体。

Description

一种气体泄漏监测装置及其使用方法

技术领域

本发明属于安全监测技术领域，涉及一种监测公用工程密闭管网气体泄漏的装置及其使用方法。

背景技术

在石油化工厂中，公用工程密闭管网(例如冷媒水管网、热媒水管网、循环水管网等)担负着向全厂各个生产装置输送公用工程介质的任务。随着工厂的大型化，公用工程密闭管网变得庞大复杂且用户众多，整个管网某处存在裂缝、用户设备老化等情况不可避免，使管网外部的气体泄漏进入管网，造成公用工程密闭管网发生气体泄漏。该类泄漏点往往较小、难以被检测和发现，微量气体泄漏进入管网的情况会长期存在。同时，由于用户侧介质压力普遍高于公用工程密闭管网运行压力，一旦用户发生爆管、设备损坏、操作失误等事故，大量泄漏气体也会瞬时串入公用工程密闭管网。进入公用工程密闭管网的不凝气体在管网低压点不断聚集或在排气点排出。其中聚集的腐蚀性气体(例如硫化氢)浓度较高时会腐蚀管道，而引发管网内的气体向外泄漏(本说明书其它地方提到的气体泄漏均为管网外部的气体泄漏进入管网)；而排出的可燃气(例如氢气、甲烷)与空气发生低浓度混合(例如可燃气体积百分数为5％)的情况下，极易被明火点燃甚至发生爆炸，危及人员和设备安全。由于公用工程密闭管网连接的设备和用户众多，气体泄漏时会导致整个管网压力异常，因此确定具体泄漏位置十分困难。在以往的部分气体泄漏事故中，运行人员直至爆炸或管网停运的情况下才能确定具体泄漏位置。

现有相关技术中存在分离法测量含气率的方法。该方法在主管道上安装分配器分流出一部分两相流体，引入到分离器进行气液分离。分离后的单相气体和液体再采用单相流量计分别计量，通过计算后测得含气率。利用该方法可以实现对液相管道中泄漏的气体进行测量和监控。但该方法所用的分离器采用旋流分离和溢流分离，气液分离效果不够好，难以大规模推广应用。现有技术中还存在气体分析仪法、压差法等测量含气率的方法。但气体分析仪法设备昂贵；压差法事先需要做大量实验和理论分析来确定经验系数，不能用于公用工程密闭管网中、对意外事故导致的任意未知组分气体的泄漏进行监测。

发明内容

本发明的目的是提供一种气体泄漏监测装置及其使用方法，以解决现有的气体泄漏监测方法所存在的气液分离效果不够好、适用范围小等问题。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种气体泄漏监测装置，包括除气器和流体状态监测装置，除气器设有壳体、气液控制开关，壳体的顶部设有出气管、底部设有出液管、侧部设有入口管，其特征在于：气液控制开关包括液位感应装置、驱动装置、阀杆、上阀芯和下阀芯，阀杆、上阀芯和下阀芯设于壳体内，阀杆竖直设置，上阀芯用于打开和关闭出气管，下阀芯用于打开和关闭出液管，壳体内在入口管与壳体接口的下方设有旋流分离段。

流体状态监测装置为压力表、液位计、流量计或视镜，压力表安装于壳体、与出气管相连的出气管后续管道或与出液管相连的出液管后续管道上，液位计安装于壳体上，流量计安装于与出气管相连的出气管后续管道或与出液管相连的出液管后续管道上，视镜安装于壳体上。

本发明的优选方案是，液位感应装置和驱动装置共为一个浮筒，浮筒设于壳体内，阀杆从浮筒穿过，上阀芯设于阀杆的顶部、下阀芯设于阀杆的底部，或者是上阀芯设于浮筒的顶部、下阀芯设于浮筒的底部，浮筒的水平横截面积自上而下相等或增大。

壳体内的上部设有除雾丝网、下部设有填料层。

上述气体泄漏监测装置的使用方法，其特征在于：公用工程密闭管网来的气液混合物进入除气器进行气液分离，包括在入口管进行气液预分离、在旋流分离段进行气液旋流分离和重力分离、在除雾丝网进行气液分离、在填料层进行气液分离；

在旋流分离段分离出的气体在壳体的轴心线区域向上流动并形成旋转气核，浮筒和稳流丝网的上表面中部区域所设的挡板，可以诱导旋转气核与其周围的液体分界，使得气体向上的轴心运动能力加强；

随着壳体内的上部气体量的变化以及壳体内液体的液位变化，上阀芯和下阀芯上下移动，上阀芯向上移动、与出气管接触时将出气管关闭，下阀芯向上移动、离开出液管时将出液管打开，上阀芯向下移动、离开出气管时将出气管打开，下阀芯向下移动、与出液管接触时将出液管关闭；

当在出液管后续管道上安装压力表时，该压力表检测到出液管后续管道内的液体压力降低，即可确定发生了气体泄漏；

或者是，当在出气管后续管道上安装压力表时，该压力表检测到出气管后续管道内的气体压力升高，即可确定发生了气体泄漏；

或者是，当在壳体上安装压力表时，该压力表检测到壳体内气体或液体的压力降低，即可确定发生了气体泄漏；

或者是，当在壳体上安装液位计时，该液位计检测到壳体内液体的液位降低，即可确定发生了气体泄漏；

或者是，当在出液管后续管道上安装流量计时，该流量计检测到出液管后续管道内的液体流量降低或液体流量为零，即可确定发生了气体泄漏；

或者是，当在出气管后续管道上安装流量计时，当该流量计检测到出气管后续管道内的气体流量升高时，即可确定发生了气体泄漏；

或者是，当在壳体上安装视镜时，在阀杆或浮筒上做出标记，在壳体外用视频监控器通过视镜观察所述的标记，从而检测阀杆、上阀芯、下阀芯、浮筒的动作情况，以及出液管和出气管的打开与关闭情况，当视频监控器检测到上阀芯离开出气管、出气管打开时，即可确定发生了气体泄漏；

或者是，当在壳体上安装视镜时，在阀杆或浮筒上做出标记，在壳体外用人眼通过视镜观察所述的标记，当检测到上阀芯离开出气管、出气管打开时，即可确定发生了气体泄漏。

采用本发明，具有如下的有益效果：1、本发明综合使用了入口管预分离、旋流分离、重力分离、除雾丝网分离和填料层分离等手段进行气液分离，分离效率高、效果好。由于使用了除雾丝网，使气液分离后的气体的带液量较小。由于使用了填料层，使气液分离后的液体的带气量较小；液体中的微量气体可以分离出去，气液分离后的液体所含气泡的直径一般不大于100～200微米。2、当除气器紧急超限从出气管泄放气体时，下阀芯将出液管关闭，气体不能与液体混合从出液管流出。3、浮筒带动上阀芯和下阀芯上下移动，上阀芯用于打开和关闭出气管，下阀芯用于打开和关闭出液管，没有漏气、漏液的问题。4、可以自动排气、排液。5、结构、制造与操作简单，成本低，除气器压降小，能够稳定运行。6、可用于公用工程密闭管网中，对意外事故导致的任意未知组分气体的泄漏进行及时、准确的监测，适用范围广。液体的含气率处于不同范围时，本发明均可有效地进行气体泄漏监测和气液分离。

本发明主要用于石油化工厂等各类大中型工厂的公用工程密闭管网中，进行气体泄漏监测，同时及时、有效地从管网的液体(例如水)中除去气体、提高管网运行的安全性。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。附图和具体实施方式并不限制本发明要求保护的范围。

附图说明

图1是本发明的一种使用压力表的气体泄漏监测装置的结构示意图。

图2是本发明的一种使用视镜的气体泄漏监测装置的结构示意图。

图3是圆锥形浮筒的示意图。

图4是圆台形浮筒的示意图。

图5是图1中的A—A剖视图。

图6是本发明的一种使用液位计的气体泄漏监测装置的结构示意图。

图7是本发明的一种使用流量计的气体泄漏监测装置的结构示意图。

图8是图2中的B—B剖视图，入口管为直管。

图9是图2中的B—B剖视图，入口管为弯管。

图1至图9中，相同附图标记表示相同的技术特征。附图标记表示：1—壳体；2—入口管；3—出气管；4—出液管；5—浮筒；61—上阀芯；62—下阀芯；63—阀杆；64—上限位件；65—下限位件；7—视镜；8—除雾丝网；9—填料层；10—稳流丝网；11—挡板；12—螺旋板；13—连接杆；14—出气管后续管道；15—出液管后续管道；16—压力表；17—液位计；18—流量计。

具体实施方式

参见图1至图9，本发明的气体泄漏监测装置包括除气器和流体状态监测装置。除气器用于将进入除气器的气液混合物进行气液分离，流体状态监测装置用于监测除气器内气液状态的变化以及气体泄漏。除气器设有壳体1、气液控制开关。壳体1为圆筒形，高度一般为直径的4～12倍。壳体1的顶部设有出气管3、底部设有出液管4、侧部设有入口管2，入口管2位于壳体1的上部。其中出气管3的直径一般为壳体1直径的0.2～0.8倍，向壳体1内伸出的长度一般为壳体1直径的0.3～0.6倍。出液管4的直径一般为壳体1直径的0.1～0.8倍，向壳体1内伸出的长度一般为壳体1直径的0～1倍。出气管3与出气管后续管道14相连，出液管4与出液管后续管道15相连。本发明提到的壳体1的直径为内直径，各种管子的直径为内直径，其余部件的直径均为外直径。

气液控制开关可根据壳体1内液位的情况将出气管3、出液管4打开和关闭。气液控制开关包括液位感应装置、驱动装置、阀杆63、上阀芯61和下阀芯62。阀杆63、上阀芯61和下阀芯62设于壳体1内，阀杆63竖直设置。上阀芯61用于打开和关闭出气管3，下阀芯62用于打开和关闭出液管4。上阀芯61和下阀芯62一般为圆锥形或圆台形，材料一般为不锈钢、石墨、陶瓷、工程塑料等耐磨硬质材料，表面可以覆盖橡胶和聚四氟乙烯等辅助密封材料。壳体1内在入口管2与壳体1接口(即入口管2的出口)的下方设有旋流分离段。

流体状态监测装置为压力表16、液位计17、流量计18或视镜7。压力表16安装于壳体1、与出气管3相连的出气管后续管道14或与出液管4相连的出液管后续管道15上，如图1所示。图1中只在一个所述的位置安装一个压力表16；用实线绘制的压力表16是实际安装的，用双点划线绘制的压力表16是假想安装的。液位计17安装于壳体1上，如图6所示。流量计18安装于与出气管3相连的出气管后续管道14或与出液管4相连的出液管后续管道15上，如图7所示。图7中只在一个所述的位置安装一个流量计18；用实线绘制的流量计18是实际安装的，用双点划线绘制的流量计18是假想安装的。流体状态监测装置为视镜7时，视镜7安装于壳体1上，可安装于壳体1的上部(如图2所示)、中部或下部；壳体1外，在与视镜7相对应的位置安装视频监控器进行检测，或人工检测(图略)。视镜7的材料一般为透明的玻璃或塑料。

液位感应装置可以是差压、雷达或浮筒式的液位感应装置，用来准确判断壳体1内的液位情况。驱动装置利用电力、气体动力或液体浮力，控制上阀芯61和下阀芯62的移动，克服壳体1内介质的反作用力，有效地将出气管3和出液管4打开和关闭，保证及时排出气体，避免气体进入出液管4。本发明的优选方案是，液位感应装置和驱动装置共为一个浮筒5，浮筒5为空心体或实心体。浮筒5为实心体时，采用密度小于壳体1内液体密度的材料(例如小于所述液体密度的工程塑料)制造。浮筒5设于壳体1内、位于壳体1的轴心线区域，阀杆63从浮筒5穿过。上阀芯61设于阀杆63的顶部、下阀芯62设于阀杆63的底部；或者是上阀芯61设于浮筒5的顶部、下阀芯62设于浮筒5的底部。壳体1、出气管3、出液管4、浮筒5、阀杆63、上阀芯61和下阀芯62同轴设置，阀杆63位于壳体1的轴心线上。浮筒5的水平横截面积自上而下相等或增大。

通常，壳体1内的上部设有除雾丝网8、下部设有填料层9。

旋流分离段一般设有螺旋板12，螺旋板12围绕壳体1的轴心线区域，外侧边固定于壳体1的内壁上。螺旋板12一般为正螺旋面形，其内侧边为圆柱螺旋线形，圆柱螺旋线的导程一般为壳体1直径的0.8～1.2倍。采用螺旋板12，能够对气液混合物起到诱导旋流作用，强化气液分离效果。

浮筒5的水平横截面积自上而下相等时，其形状一般为圆柱形(如图2、图7所示)。浮筒5的水平横截面积自上而下增大时，其形状可以是圆锥形(如图3所示)或圆台形(如图4所示)，或者是圆台的顶部和底部分别设置圆柱的组合体的形状(如图6所示)，或者是圆锥底部设置圆柱的组合体的形状(如图1所示)。所述圆锥和圆台侧面的母线与竖直线之间的夹角一般为5～45度。浮筒5的底部直径一般为壳体1直径的0.3～0.7倍，高度一般为壳体1高度的0.2～0.35倍。

图1和图2所示的气体泄漏监测装置，上阀芯61设于阀杆63的顶部、下阀芯62设于阀杆63的底部，浮筒5与阀杆63固定连接。

图6所示的气体泄漏监测装置，上阀芯61设于阀杆63的顶部、下阀芯62设于阀杆63的底部。浮筒5设有竖直的中心孔，阀杆63从中心孔穿过，浮筒5可沿阀杆63滑动。浮筒5的顶部与上阀芯61之间的阀杆63上固定有上限位件64，浮筒5的底部与下阀芯62之间的阀杆63上固定有下限位件65，上限位件64和下限位件65一般为杆状、板状或块状。当浮筒5沿阀杆63滑动、与上限位件64或下限位件65接触时，可以带动阀杆63、上阀芯61、下阀芯62、上限位件64和下限位件65向上或向下移动。阀杆63连同上阀芯61、下阀芯62、上限位件64和下限位件65组成阀杆组件，可不依靠浮筒5、整体竖直地漂浮在壳体1内的液面上。为此，可以将阀杆63制成空心结构，或者是阀杆63、上阀芯61、下阀芯62、上限位件64和下限位件65采用密度小于壳体1内液体密度的材料制造，或者是同时采用上述两种方案。而图1、图2和图7所示的气体泄漏监测装置，阀杆63均可采用实心杆件。各种阀杆63的直径一般为3～10毫米。

图7所示的气体泄漏监测装置，上阀芯61设于浮筒5的顶部、下阀芯62设于浮筒5的底部。浮筒5、上阀芯61和下阀芯62均设有竖直的中心孔，阀杆63从所述的中心孔穿过，浮筒5、上阀芯61和下阀芯62可沿阀杆63滑动。阀杆63的顶部固定于出气管3内、底部固定于出液管4内，均通过连接件焊接固定。

图1、图2和图6所示的气体泄漏监测装置，需要在壳体1的内壁与浮筒5的外部或与阀杆63之间设置常用的导向部件(例如导轨组件等，图略)，以使浮筒5带动阀杆63、上阀芯61和下阀芯62上下移动时，上阀芯61始终对准出气管3、下阀芯62始终对准出液管4。图7所示的气体泄漏监测装置，阀杆63相当于导向部件，就不再需要设置上述的导向部件。

除雾丝网8由多层网片错落叠置而成，每层网片均开有大量的设有舌叶的舌形孔，舌形孔为三角形或矩形等形状。参见图1、图2、图6和图7，除雾丝网8设有供上阀芯61通过的中心孔。

参见图1、图2、图6和图7，填料层9的上表面设有稳流丝网10，稳流丝网10的上表面中部区域设有挡板11，挡板11为圆形。挡板11、稳流丝网10和填料层9均设有供下阀芯62通过的中心孔。挡板11的外侧边与壳体1的内壁之间设有连接杆13，将挡板11固定。稳流丝网10为常用的金属丝网。填料层9中的填料为常用的用于进行气液分离的填料，例如表面开孔的金属短节(属于一种乱堆填料)。填料层9的高度一般为壳体1直径的0.5～1.5倍，直径与壳体1的直径相等。挡板11的直径一般为壳体1直径的0.3～0.7倍。

本发明的气体泄漏监测装置，入口管2可以为直管(如图8所示)或弯管(如图9所示)，由等截面管和渐缩截面管组成，渐缩截面管的出口与壳体1连接。入口管2的横截面形状可以为矩形或圆形。入口管2为直管时，沿壳体1的切向与壳体1连接。入口管2沿气液混合物的流动方向斜向下设置。入口管2为直管时，其中心线与水平面之间的夹角一般为25～50度；入口管2为弯管时，其中心线所在的平面与水平面之间的夹角一般为25～50度。入口管2与壳体1接口的顶部至壳体1顶部的距离一般为壳体1直径的1.2倍以内。

本发明气体泄漏监测装置除气器的各部件，除说明的以外，均采用金属材料(例如不锈钢)。本发明提到的壳体1和各种管道，除说明的以外，横截面形状均为圆形。

图2所示气体泄漏监测装置的8个实施例的一些结构参数见表1。在这些实施例中，入口管2为直管，由等截面管和渐缩截面管组成，横截面形状为圆形。螺旋板12为正螺旋面形。

本发明的气体泄漏监测装置在使用时，设置在公用工程密闭管网中用户设备的液体返回管道(例如回水管)上。

图1所示气体泄漏监测装置的使用方法，包括如下步骤：

A、公用工程密闭管网(简称为管网)来的气液混合物通过入口管2进入壳体1内部。入口管2等截面管的流通面积通常小于管网中管道的流通面积，因此气液混合物在入口管2等截面管中的流速增大。气液混合物从入口管2等截面管进入入口管2渐缩截面管中流动时，流速继续增加，在入口管2渐缩截面管内流动及从出口流出时进行气液预分离，再进入壳体1内部。

所述气液混合物中的气体一般是硫化氢、氢气、甲烷等，气液混合物中的液体一般是水。

B、以较高速度进入壳体1的气液混合物在旋流分离段螺旋流动，在离心力的作用下进行气液分离。旋流分离段一般设有螺旋板12，可以强化螺旋流动效果。

图1、图3、图4和图6所示的浮筒5，水平横截面积自上而下增大，使旋流分离段围绕浮筒5的部分的流通面积自上而下减小，导致气液混合物的流速自上而下增大，可以有效地加强旋流分离效果。

气液混合物在旋流分离段停留、进行气液分离的时间一般为1～10秒。

C、在旋流分离段分离出的液体在重力作用下沿壳体1的内壁和螺旋板12向下流动，分离出的气体在壳体1的轴心线区域向上流动并形成旋转气核。在旋流分离段下方与稳流丝网10和挡板11上方之间的空间，气液进一步分离。

浮筒5和稳流丝网10的上表面中部区域所设的挡板11，可以诱导旋转气核与其周围的液体分界，使得气体向上的轴心运动能力加强。

D、向上流动的气体流动到除雾丝网8。由于除雾丝网8的阻碍，气体在上升过程中需要多次改变方向。而气体中裹挟的液滴不易改变方向，多数液滴会撞向除雾丝网8并滴落下来，这就减少了上升气体裹挟的液滴。气体流过除雾丝网8后到达出气管3。

向下流动的液体流动到挡板11周围的稳流丝网10，稳流丝网10可以减轻液体的螺旋流动。之后液体进入填料层9，填料层9中的填料可以增加液体中的小气泡与填料的金属表面接触的面积，加强小气泡的附着与集聚。小气泡汇合成大气泡后在液体浮力作用下上升，使液体中存在的小气泡进一步分离出来。此外，液体通过填料层9后，填料层9能消除液体的螺旋流动状态、起到稳流作用，避免旋流液体从出液管4进入后续管道后引起振动。最后，液体到达出液管4。

E、出气管3和出液管4的打开与关闭

①当壳体1内的上部气体较少、壳体1内液体的液位升高到初始液位高度时，浮筒5带动阀杆63、上阀芯61和下阀芯62向上移动到上阀芯61与出气管3接触、将出气管3关闭的位置。下阀芯62离开出液管4、将出液管4打开，壳体1内分离出的液体从出液管4流出、进入出液管后续管道15。

本发明所述的初始液位高度，即上阀芯61向上移动、刚刚与出气管3接触时的液位高度。液位高度高于初始液位高度时，上阀芯61与出气管3接触的力越大、将出气管3关闭得更紧。

②当壳体1内的上部气体较多、壳体1内液体的液位降低至初始液位高度与设定低液位高度之间时，浮筒5带动阀杆63、上阀芯61和下阀芯62向下移动，上阀芯61离开出气管3、将出气管3打开。下阀芯62离开出液管4、出液管4打开。壳体1内分离出的气体从出气管3流出、进入出气管后续管道14，壳体1内分离出的液体从出液管4流出、进入出液管后续管道15。

操作②与操作①相比，下阀芯62靠近出液管4，壳体1内的液体流入出液管4时的压降损失增大。流入出液管4和出液管后续管道15内的液体流量降低，出液管4和出液管后续管道15内的液体压力降低。出气管3和出气管后续管道14内的气体压力和流量升高。

③通过入口管2进入壳体1内部的气液混合物的气体含量如果过大，当壳体1内的上部气体过多、壳体1内液体的液位降低至设定低液位高度时，浮筒5带动阀杆63、上阀芯61和下阀芯62向下移动到下阀芯62与出液管4接触、将出液管4关闭的位置。上阀芯61离开出气管3、出气管3打开，壳体1内分离出的气体从出气管3流出、进入出气管后续管道14。

操作③与操作①相比，出液管4和出液管后续管道15内的液体流量为零，液体压力降低。出气管3和出气管后续管道14内的气体压力和流量升高。

通常，操作②或③结束，当壳体1内的气体从出气管3排放结束后，壳体1内液体的液位重新升高到初始液位高度，出气管3关闭、出液管4打开。

本发明所述的设定低液位高度，即下阀芯62向下移动、刚刚与出液管4接触时的液位高度。液位高度低于设定低液位高度时，下阀芯62与出液管4接触的力越大、将出液管4关闭得更紧。

随着壳体1内的上部气体量的变化以及壳体1内液体的液位处于不同位置，气体泄漏监测装置自动对应执行上述三种情况之一的操作。

F、气体泄漏的监测

在上述的步骤E中，当在出液管后续管道15上安装压力表16时，该压力表16检测到出液管后续管道15内的液体压力降低(相对于出气管3关闭时出液管后续管道15内的液体压力降低)，即可确定发生了气体泄漏。或者是，当在出气管后续管道14上安装压力表16时，该压力表16检测到出气管后续管道14内的气体压力升高(相对于出气管3关闭时出气管后续管道14内的气体压力升高)，即可确定发生了气体泄漏。或者是，当在壳体1上安装压力表16时，该压力表16检测到壳体1内气体或液体的压力降低(相对于出气管3关闭时壳体1内气体或液体的压力降低)，即可确定发生了气体泄漏。所述发生了气体泄漏，是指公用工程密闭管网发生了气体泄漏。

当在壳体1上安装压力表16、检测壳体1内气体或液体的压力时，随着壳体1内的上部气体量的变化以及壳体1内液体的液位处于不同位置，压力表16的取压点与气体接触时压力表16检测气体的压力，压力表16的取压点与液体接触时压力表16检测液体的压力，此种情况下只在壳体1的中上部安装一个压力表16(如图1所示)。本发明的优选方案是，在壳体1的顶部设置一个压力表、检测气体的压力，在壳体1的底部设置一个压力表、检测液体的压力(图略)。出气管后续管道14的出口通往大气或气体收集设备，上阀芯61离开出气管3、出气管3打开时，壳体1内气体和液体的压力降低。出气管3关闭时，壳体1内气体和液体的压力一般为0.2～2MPa(表压)。

图6所示气体泄漏监测装置的使用方法与图1所示气体泄漏监测装置的使用方法的主要不同之处是步骤E、出气管3和出液管4的打开与关闭；F、气体泄漏的监测。

E、出气管3和出液管4的打开与关闭

①当壳体1内的上部气体较少、壳体1内液体的液位上升时，浮筒5和阀杆组件均向上移动。当上阀芯61靠近出气管3时，因阀杆63较细、阀杆组件受到的液体浮力较小，上阀芯61不能切断进入出气管3的带压力的气流、与出气管3接触、将出气管3关闭，上阀芯61与出气管3之间仍有气体流过、进入出气管3。当浮筒5继续向上移动、与上限位件64接触后，因浮筒5受到的液体浮力较大，浮筒5可通过上限位件64带动阀杆组件向上移动到上阀芯61与出气管3接触、将出气管3关闭的位置。下阀芯62离开出液管4、将出液管4打开，壳体1内分离出的液体从出液管4流出、进入出液管后续管道15。

②当壳体1内的上部气体较多、壳体1内液体的液位降低至初始液位高度与设定低液位高度之间时，浮筒5和阀杆组件均向下移动。上阀芯61离开出气管3、将出气管3打开。下阀芯62离开出液管4、出液管4打开。壳体1内分离出的气体从出气管3流出、进入出气管后续管道14，壳体1内分离出的液体从出液管4流出、进入出液管后续管道15。

③当壳体1内的上部气体过多、壳体1内液体的液位继续降低时，浮筒5和阀杆组件继续向下移动。当下阀芯62靠近出液管4时，因阀杆组件的重量较小、下阀芯62不能切断进入出液管4的带压力的液流、与出液管4接触、将出液管4关闭，下阀芯62与出液管4之间仍有液体流过、进入出液管4。当浮筒5继续向下移动、与下限位件65接触后，因浮筒5的重量较大，浮筒5可通过下限位件65带动阀杆组件向下移动到下阀芯62与出液管4接触、将出液管4关闭的位置。上阀芯61离开出气管3、出气管3打开，壳体1内分离出的气体从出气管3流出、进入出气管后续管道14。

通常，操作②或③结束，当壳体1内的气体从出气管3排放结束后，壳体1内液体的液位重新升高到初始液位高度，出气管3关闭、出液管4打开。

随着壳体1内的上部气体量的变化以及壳体1内液体的液位处于不同位置，气体泄漏监测装置自动对应执行上述三种情况之一的操作。

由以上的说明可知，图6所示的气体泄漏监测装置，壳体1内液体的液位在低于初始液位高度、高于设定低液位高度的范围内变动时，上阀芯61不与出气管3接触、将出气管3关闭，下阀芯62不与出液管4接触、将出液管4关闭。由于图6所示气体泄漏监测装置的初始液位高度和设定低液位高度分别高于和低于图1所示气体泄漏监测装置的初始液位高度和设定低液位高度，因此相对于图1所示的气体泄漏监测装置，图6所示的气体泄漏监测装置壳体1内液体的液位在更大的范围内变动时，上阀芯61和下阀芯62才分别与出气管3和出液管4接触；由于接触和因接触而碰撞的次数少，所以可以延长气体泄漏监测装置的使用寿命。

F、气体泄漏的监测

在上述的步骤E中，当在壳体1上安装液位计17时，该液位计17检测到壳体1内液体的液位降低(相对于出气管3关闭时壳体1内液体的液位降低)，即可确定发生了气体泄漏。壳体1内液体的液面是不平整的；对于某个液面，液位计17取液面的最高位置作为液体的液位。

图7所示气体泄漏监测装置的使用方法与图1所示气体泄漏监测装置的使用方法的主要不同之处是步骤E、出气管3和出液管4的打开与关闭；F、气体泄漏的监测。

E、出气管3和出液管4的打开与关闭

①当壳体1内的上部气体较少、壳体1内液体的液位升高到初始液位高度时，浮筒5带动上阀芯61和下阀芯62沿阀杆63向上移动到上阀芯61与出气管3接触、将出气管3关闭的位置。下阀芯62离开出液管4、将出液管4打开，壳体1内分离出的液体从出液管4流出、进入出液管后续管道15。

②当壳体1内的上部气体较多、壳体1内液体的液位降低至初始液位高度与设定低液位高度之间时，浮筒5带动上阀芯61和下阀芯62沿阀杆63向下移动。上阀芯61离开出气管3、将出气管3打开，下阀芯62离开出液管4、出液管4打开。壳体1内分离出的气体从出气管3流出、进入出气管后续管道14，壳体1内分离出的液体从出液管4流出、进入出液管后续管道15。

③当壳体1内的上部气体过多、壳体1内液体的液位降低至设定低液位高度时，浮筒5带动上阀芯61和下阀芯62沿阀杆63向下移动到下阀芯62与出液管4接触、将出液管4关闭的位置。上阀芯61离开出气管3、出气管3打开，壳体1内分离出的气体从出气管3流出、进入出气管后续管道14。

通常，操作②或③结束，当壳体1内的气体从出气管3排放结束后，壳体1内液体的液位重新升高到初始液位高度，出气管3关闭、出液管4打开。

显然，图7所示气体泄漏监测装置的初始液位高度和设定低液位高度分别高于和低于图1所示气体泄漏监测装置的初始液位高度和设定低液位高度。与图6所示的气体泄漏监测装置类似，图7所示的气体泄漏监测装置壳体1内液体的液位在更大的范围内变动时，上阀芯61和下阀芯62才分别与出气管3和出液管4接触。

在允许壳体1内液体的液位在较大的范围内变动而不关闭出气管3和出液管4的情况下，可以使用图6和图7所示的气体泄漏监测装置。

F、气体泄漏的监测

在上述的步骤E中，当在出液管后续管道15上安装流量计18时，该流量计18检测到出液管后续管道15内的液体流量降低或液体流量为零(相对于出气管3关闭时出液管后续管道15内的液体流量降低或液体流量为零)，即可确定发生了气体泄漏。或者是，当在出气管后续管道14上安装流量计18时，当该流量计18检测到出气管后续管道14内的气体流量升高时(相对于出气管3关闭时出气管后续管道14内的气体流量升高)，即可确定发生了气体泄漏。

在没有气体泄漏的正常情况下，出液管后续管道15内的液体流量是稳定的，出气管后续管道14内的气体流量为零。

图2所示气体泄漏监测装置的使用方法与图1所示气体泄漏监测装置的使用方法基本相同，主要不同之处是F、气体泄漏的监测：在阀杆63上做出标记(根据视镜7在壳体1的不同安装位置也可以在浮筒5上做出标记)，在壳体1外用视频监控器通过视镜7观察所述的标记，从而检测阀杆63、上阀芯61、下阀芯62、浮筒5的动作情况，以及出液管4和出气管3的打开与关闭情况。当视频监控器检测到上阀芯61离开出气管3、出气管3打开时，即可确定发生了气体泄漏。也可以不使用视频监控器，而是在壳体1外用人眼通过视镜7观察所述的标记。当检测到上阀芯61离开出气管3、出气管3打开时，即可确定发生了气体泄漏。

本发明的各种流体状态监测装置，适用于本发明的各种气体泄漏监测装置，不仅限于上述的具体实施方式。所述的压力表16、液位计17、流量计18或视频监控器都可以与报警装置相连，当监测到气体泄漏时报警装置可发出警报。

可以理解，本发明是通过一些具体实施方式和实施例进行描述的。本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些具体实施方式和实施例进行各种改变或等效替换，以适应具体的情况。因此，本发明不受所公开的具体实施方式和实施例的限制。所有落入本申请权利要求范围内的改变或等效替换，都属于本发明保护的范围。

表1

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Claims (10)

1.一种气体泄漏监测装置，包括除气器和流体状态监测装置，除气器设有壳体(1)、气液控制开关，壳体(1)的顶部设有出气管(3)、底部设有出液管(4)、侧部设有入口管(2)，其特征在于：气液控制开关包括液位感应装置、驱动装置、阀杆(63)、上阀芯(61)和下阀芯(62)，阀杆(63)、上阀芯(61)和下阀芯(62)设于壳体(1)内，阀杆(63)竖直设置，上阀芯(61)用于打开和关闭出气管(3)，下阀芯(62)用于打开和关闭出液管(4)，壳体(1)内在入口管(2)与壳体(1)接口的下方设有旋流分离段。

2.根据权利要求1所述的气体泄漏监测装置，其特征在于：流体状态监测装置为压力表(16)、液位计(17)、流量计(18)或视镜(7)，压力表(16)安装于壳体(1)、与出气管(3)相连的出气管后续管道(14)或与出液管(4)相连的出液管后续管道(15)上，液位计(17)安装于壳体(1)上，流量计(18)安装于与出气管(3)相连的出气管后续管道(14)或与出液管(4)相连的出液管后续管道(15)上，视镜(7)安装于壳体(1)上。

3.根据权利要求2所述的气体泄漏监测装置，其特征在于：液位感应装置和驱动装置共为一个浮筒(5)，浮筒(5)设于壳体(1)内，阀杆(63)从浮筒(5)穿过，上阀芯(61)设于阀杆(63)的顶部、下阀芯(62)设于阀杆(63)的底部，或者是上阀芯(61)设于浮筒(5)的顶部、下阀芯(62)设于浮筒(5)的底部，浮筒(5)的水平横截面积自上而下相等或增大。

4.根据权利要求3所述的气体泄漏监测装置，其特征在于：浮筒(5)为圆柱形、圆锥形或圆台形，或者是圆台的顶部和底部分别设置圆柱的组合体的形状，或者是圆锥底部设置圆柱的组合体的形状。

5.根据权利要求4所述的气体泄漏监测装置，上阀芯(61)设于阀杆(63)的顶部、下阀芯(62)设于阀杆(63)的底部，其特征在于：浮筒(5)与阀杆(63)固定连接。

6.根据权利要求4所述的气体泄漏监测装置，其特征在于：上阀芯(61)设于阀杆(63)的顶部、下阀芯(62)设于阀杆(63)的底部，浮筒(5)设有竖直的中心孔，阀杆(63)从中心孔穿过，浮筒(5)可沿阀杆(63)滑动，浮筒(5)的顶部与上阀芯(61)之间的阀杆(63)上设有上限位件(64)，浮筒(5)的底部与下阀芯(62)之间的阀杆(63)上设有下限位件(65)，阀杆(63)连同上阀芯(61)、下阀芯(62)、上限位件(64)和下限位件(65)可整体漂浮在壳体(1)内的液面上。

7.根据权利要求4所述的气体泄漏监测装置，其特征在于：上阀芯(61)设于浮筒(5)的顶部、下阀芯(62)设于浮筒(5)的底部，浮筒(5)、上阀芯(61)和下阀芯(62)均设有竖直的中心孔，阀杆(63)从所述的中心孔穿过，浮筒(5)、上阀芯(61)和下阀芯(62)可沿阀杆(63)滑动，阀杆(63)的顶部固定于出气管(3)内、底部固定于出液管(4)内。

8.根据权利要求1至7中任何一项所述的气体泄漏监测装置，其特征在于：壳体(1)内的上部设有除雾丝网(8)、下部设有填料层(9)，除雾丝网(8)设有供上阀芯(61)通过的中心孔，填料层(9)的上表面设有稳流丝网(10)，稳流丝网(10)的上表面中部区域设有挡板(11)，挡板(11)、稳流丝网(10)和填料层(9)均设有供下阀芯(62)通过的中心孔，填料层(9)的高度为壳体(1)直径的0.5～1.5倍，挡板(11)的直径为壳体(1)直径的0.3～0.7倍。

9.根据权利要求1至8中任何一项所述的气体泄漏监测装置，其特征在于：入口管(2)为直管或弯管，由等截面管和渐缩截面管组成，横截面形状为矩形或圆形，入口管(2)为直管时，沿壳体(1)的切向与壳体(1)连接。

10.权利要求8所述气体泄漏监测装置的使用方法，其特征在于：公用工程密闭管网来的气液混合物进入除气器进行气液分离，包括在入口管(2)进行气液预分离、在旋流分离段进行气液旋流分离和重力分离、在除雾丝网(8)进行气液分离、在填料层(9)进行气液分离；

在旋流分离段分离出的气体在壳体(1)的轴心线区域向上流动并形成旋转气核，浮筒(5)和稳流丝网(10)的上表面中部区域所设的挡板(11)，可以诱导旋转气核与其周围的液体分界，使得气体向上的轴心运动能力加强；

随着壳体(1)内的上部气体量的变化以及壳体(1)内液体的液位变化，上阀芯(61)和下阀芯(62)上下移动，上阀芯(61)向上移动、与出气管(3)接触时将出气管(3)关闭，下阀芯(62)向上移动、离开出液管(4)时将出液管(4)打开，上阀芯(61)向下移动、离开出气管(3)时将出气管(3)打开，下阀芯(62)向下移动、与出液管(4)接触时将出液管(4)关闭。

当在出液管后续管道(15)上安装压力表(16)时，该压力表(16)检测到出液管后续管道(15)内的液体压力降低，即可确定发生了气体泄漏；

或者是，当在出气管后续管道(14)上安装压力表(16)时，该压力表(16)检测到出气管后续管道(14)内的气体压力升高，即可确定发生了气体泄漏；

或者是，当在壳体(1)上安装压力表(16)时，该压力表(16)检测到壳体(1)内气体或液体的压力降低，即可确定发生了气体泄漏；

或者是，当在壳体(1)上安装液位计(17)时，该液位计(17)检测到壳体(1)内液体的液位降低，即可确定发生了气体泄漏；

或者是，当在出液管后续管道(15)上安装流量计(18)时，该流量计(18)检测到出液管后续管道(15)内的液体流量降低或液体流量为零，即可确定发生了气体泄漏；

或者是，当在出气管后续管道(14)上安装流量计(18)时，当该流量计(18)检测到出气管后续管道(14)内的气体流量升高时，即可确定发生了气体泄漏；

或者是，当在壳体(1)上安装视镜(7)时，在阀杆(63)或浮筒5上做出标记，在壳体(1)外用视频监控器通过视镜(7)观察所述的标记，从而检测阀杆(63)、上阀芯(61)、下阀芯(62)、浮筒(5)的动作情况，以及出液管(4)和出气管(3)的打开与关闭情况，当视频监控器检测到上阀芯(61)离开出气管(3)、出气管(3)打开时，即可确定发生了气体泄漏；

或者是，当在壳体(1)上安装视镜(7)时，在阀杆(63)或浮筒(5)上做出标记，在壳体(1)外用人眼通过视镜(7)观察所述的标记，当检测到上阀芯(61)离开出气管(3)、出气管(3)打开时，即可确定发生了气体泄漏。