CN216117321U - 一种用于泄漏定量的全量程甲烷检测设备 - Google Patents

Abstract

一种用于泄漏定量的全量程甲烷检测设备，本实用新型涉及甲烷泄漏检测设备技术领域，气体主通路贯穿壳体设置，且上述采样流量测量模组和大流量气体采样泵从左至右依次串联在气体主通路上；大流量气体采样泵的出气端与环境大气连通；标气气体通路贯穿壳体设置，且上述手动阀、微型气体采样泵以及TDLAS甲烷传感模块从左至右依次串联在标气气体通路上；其中TDLAS甲烷传感模块的出气口与环境大气连通；微信电磁阀利用样气气体通路并联在采样流量测量模组的输出端与微型气体采样泵的进气口之间。在采样气路上设置流量测量组件，通过换算，以纯甲烷的体积流量的形式输出泄漏测量结果。

Description

一种用于泄漏定量的全量程甲烷检测设备

技术领域

本实用新型涉及甲烷泄漏检测设备技术领域，具体涉及一种用于泄漏定量的全量程甲烷检测设备。

背景技术

研究表明，甲烷是除二氧化碳之外最主要的温室气体之一，其对工业革命以后人为源温室气体排放导致的全球温升的贡献超过了20%。大部分甲烷排放源自各类能源活动，特别是其中的石油和天然气工业。石油及天然气的开采、输送、加工及分销的诸多环节都会排放大量的甲烷，其中因管道老化、管材缺陷以及密封面失效等导致的甲烷泄漏排放量也是相当可观的。

目前在石油和天然气工业中得到广泛应用的泄漏检测技术诸如氢火焰离子化、催化燃烧以及光电离子化等，主要是针对各类挥发性有机物的，并无选择性，同时受到可燃气体爆炸极限的限制无法进行全量程的浓度检测，若要将其应用于甲烷泄漏检测，那么需要提供一个只存在甲烷这种单一响应气体的作业环境，同时确保甲烷体积浓度处于爆炸下限以下；近年来得到极大发展的非分散红外技术以及可调谐激光吸收光谱技术（TDLAS）通过提高对甲烷的选择性突破了作业环境上的诸多限制，实现了从现场成分复杂的大气环境中单独识别出甲烷并对其进行量化的功能，同时不再受爆炸极限的影响，可以检测甲烷体积浓度0%-100%内的气体。但当前绝大部分泄漏检测设备的量化功能局限于体积浓度或是质量浓度，对于想要核算统计甲烷相关的物料损失以及碳排放量的业主而言，以此为基准进行推算得到的结果存在一定的误差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供了一种用于泄漏定量的全量程甲烷检测设备，基于TDLAS技术实现全量程甲烷泄漏检测，提高了灵敏度、分辨率、选择性以及稳定性，缩短了响应和恢复时间；在采样气路上设置流量测量组件，通过换算，以纯甲烷的体积流量的形式输出泄漏测量结果。

为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案，它包含气体主通路、壳体、采样流量测量模组、样气气体通路、手动阀、大流量气体采样泵、微信电磁阀、标气气体通路、微型气体采样泵、TDLAS甲烷传感模块、数据采集和处理单元、手持终端PDA、固态电池和控制板；上述采样流量测量模组、样气气体通路、大流量气体采样泵、微信电磁阀、微型气体采样泵和TDLAS甲烷传感模块均设置于壳体内部；

上述气体主通路贯穿壳体设置，且上述采样流量测量模组和大流量气体采样泵从左至右依次串联在气体主通路上；大流量气体采样泵的出气端与环境大气连通；

上述标气气体通路贯穿壳体设置，且上述手动阀、微型气体采样泵以及TDLAS甲烷传感模块从左至右依次串联在标气气体通路上；其中TDLAS甲烷传感模块的出气口与环境大气连通；

上述微信电磁阀利用样气气体通路并联在采样流量测量模组的输出端与微型气体采样泵的进气口之间；

上述采样流量测量模组、大流量气体采样泵、微信电磁阀、微型气体采样泵、TDLAS甲烷传感模块、数据采集和处理单元、手持终端PDA和固态电池均与控制板电控连接；上述采样流量测量模组、大流量气体采样泵、微信电磁阀、微型气体采样泵、TDLAS甲烷传感模块和数据采集和处理单元均与固态电池电连接。

优选地，所述手动阀与标准气体相连通。

优选地，所述采样流量测量模组与待测点位附近大气相连通。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型提供了一种用于泄漏定量的全量程甲烷检测设备，基于TDLAS技术实现全量程甲烷泄漏检测，提高了灵敏度、分辨率、选择性以及稳定性，缩短了响应和恢复时间；在采样气路上设置流量测量组件，通过换算，以纯甲烷的体积流量的形式输出泄漏测量结果。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的电控框图。

附图标记说明：

气体主通路1、壳体2、采样流量测量模组3、样气气体通路4、手动阀5、大流量气体采样泵6、微信电磁阀7、标气气体通路8、微型气体采样泵9、TDLAS甲烷传感模块10、数据采集和处理单元11、手持终端PDA12、固态电池13、控制板14。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，以描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和图2所示，本具体实施方式采用如下技术方案：它包含气体主通路1、壳体2、采样流量测量模组3、样气气体通路4、手动阀5、大流量气体采样泵6、微信电磁阀7、标气气体通路8、微型气体采样泵9、TDLAS甲烷传感模块10、数据采集和处理单元11、手持终端PDA12、固态电池13和控制板14；上述采样流量测量模组3、样气气体通路4、大流量气体采样泵6、微信电磁阀7、微型气体采样泵9和TDLAS甲烷传感模块10均设置于壳体2内部；

上述气体主通路1贯穿壳体2设置，且上述采样流量测量模组3和大流量气体采样泵6从左至右依次串联在气体主通路1上；其中采样流量测量模组3与待测点位附近大气相连通，大流量气体采样泵6的出气端与环境大气连通；

上述标气气体通路8贯穿壳体2设置，且上述手动阀5、微型气体采样泵9以及TDLAS甲烷传感模块10从左至右依次串联在标气气体通路8上；其中手动阀5与标准气体相连通，TDLAS甲烷传感模块10的出气口与环境大气连通；

上述微信电磁阀7利用样气气体通路4并联在采样流量测量模组3的输出端与微型气体采样泵9的进气口之间；

上述采样流量测量模组3、大流量气体采样泵6、微信电磁阀7、微型气体采样泵9、TDLAS甲烷传感模块10、数据采集和处理单元11、手持终端PDA12和固态电池13均与控制板14电控连接；上述采样流量测量模组3、大流量气体采样泵6、微信电磁阀7、微型气体采样泵9、TDLAS甲烷传感模块10和数据采集和处理单元11均与固态电池13电连接。

本具体实施方式的工作原理：进行日常的甲烷泄漏检测时，首先关闭手动阀5，确保样气通过唯一确定的样气气体通路4进入壳体2内，然后通过手持终端PDA12向控制板14发送命令以启动大流量气体采样泵6、采样流量测量模组3以及微型气体采样泵9，采集待测点位附近的大气并实时测量流量信息，流量信息被反馈至控制板14并最终反馈至手持终端PDA12，当建立稳定的采样流量之后，通过手持终端PDA12向控制板14发送命令以启动TDLAS甲烷传感模块10，TDLAS甲烷检模块10配合数据采集和处理单元11将处理后的浓度信息反馈至控制板14并最终反馈至手持终端PDA12，手持终端PDA12结合流量信息和浓度信息计算得到以纯甲烷计量的泄漏流量；

进行甲烷浓度检测模组的校准时，首先打开手动阀5并通过手持终端PDA12向控制板14发送命令以关闭微型电磁阀7，确保标准气体通过唯一确定的标气气体通路8进入壳体2内，然后通过手持终端PDA12向控制板14发送命令以启动微型气体采样泵9和TDLAS甲烷传感模块10，当反馈的浓度信息趋于稳定并接近零值时，将标气袋等标气容器与标气气体通路8相连，当反馈的浓度信息趋于稳定时，手持终端PDA12记录浓度数据并与标气信息进行比对，判断本设备是否正常。

采用上述结构后，本具体实施方式的有益效果如下：

1、基于TDLAS技术进行甲烷气体体积浓度的检测，相较于氢火焰离子化、催化燃烧、光离子化以及非分散红外等技术，表现出了极高甚至是绝对的针对甲烷的选择性，突破了甲烷气体爆炸极限的制约，真正实现全量程甲烷气体浓度的定量，同时具有灵敏度高、分辨率高、精度高、抗干扰性优良、长期稳定性优异等优点，配合特定流量范围的微型气体采样泵，可以极大缩短响应时间和恢复时间，提高检测频率；

2、设置采样流量测量模组，实时测量采样模组采集抽取待检测样气的体积流量，结合TDLAS甲烷传感模块测得的甲烷气体体积浓度，可以得到以纯甲烷计量的泄漏体积流量并显示在PDA上，进一步换算可以得到标况下的泄漏体积流量或是泄漏质量流量，为石油和天然气工业的业主计算甲烷相关的物料损失以及碳排放量提供了可靠的数据支撑；

3、设置微型电磁阀，区分日常检测时的样气气体通路以及仪器校准时的标气气体通路，扩展了单一TDLAS甲烷传感模块的应用场景，降低了标气的消耗量，降低了仪器的制造和使用成本；

4、设置手持终端PDA，降低了人机交互的难度。

对于本领域的技术人员来说，其可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改、部分技术特征的等同替换,凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用于泄漏定量的全量程甲烷检测设备，其特征在于：它包含气体主通路（1）、壳体（2）、采样流量测量模组（3）、样气气体通路（4）、手动阀（5）、大流量气体采样泵（6）、微信电磁阀（7）、标气气体通路（8）、微型气体采样泵（9）、TDLAS甲烷传感模块（10）、数据采集和处理单元（11）、手持终端PDA（12）、固态电池（13）和控制板（14）；上述采样流量测量模组（3）、样气气体通路（4）、大流量气体采样泵（6）、微信电磁阀（7）、微型气体采样泵（9）和TDLAS甲烷传感模块（10）均设置于壳体（2）内部；

上述气体主通路（1）贯穿壳体（2）设置，且上述采样流量测量模组（3）和大流量气体采样泵（6）从左至右依次串联在气体主通路（1）上；大流量气体采样泵（6）的出气端与环境大气连通；

上述标气气体通路（8）贯穿壳体（2）设置，且上述手动阀（5）、微型气体采样泵（9）以及TDLAS甲烷传感模块（10）从左至右依次串联在标气气体通路（8）上；其中TDLAS甲烷传感模块（10）的出气口与环境大气连通；

上述微信电磁阀（7）利用样气气体通路（4）并联在采样流量测量模组（3）的输出端与微型气体采样泵（9）的进气口之间；

上述采样流量测量模组（3）、大流量气体采样泵（6）、微信电磁阀（7）、微型气体采样泵（9）、TDLAS甲烷传感模块（10）、数据采集和处理单元（11）、手持终端PDA（12）和固态电池（13）均与控制板（14）电控连接；上述采样流量测量模组（3）、大流量气体采样泵（6）、微信电磁阀（7）、微型气体采样泵（9）、TDLAS甲烷传感模块（10）和数据采集和处理单元（11）均与固态电池（13）电连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于泄漏定量的全量程甲烷检测设备，其特征在于：所述手动阀（5）与标准气体相连通。

3.根据权利要求1所述的一种用于泄漏定量的全量程甲烷检测设备，其特征在于：所述采样流量测量模组（3）与待测点位附近大气相连通。

Images