CN218628853U - 膜分离器泄漏在线自动切换循环检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及膜分离器泄漏在线自动切换循环检测系统，膜分离器为多组且并联连接，各膜分离器分别连接有供渗透气输出的渗透气输出管线，包括电磁阀系统、PLC控制器、渗透气回流管线、增压泵1、分析仪、送样管线及增压泵2。样品渗透气由增加泵1进行增压，并由增压泵2送入连续分析仪，其他分支样品渗透气仍然返回取样管线渗透气指定接收点，不会造成样品气的过度浪费；PLC控制器对启动电磁阀系统进行程控编程，能有效控制每个支路电磁阀通断，即自动分析系统对每个膜分离器出口样品渗透气的选择，同时PLC控制器能灵活调整每路膜分离器分析周期时间，以保证及时、有效监测膜分离器工作状态，提高分析结果。

Description

膜分离器泄漏在线自动切换循环检测系统

技术领域

本实用新型涉及化工生产技术领域，具体指一种膜分离器泄漏在线自动切换循环检测系统。

背景技术

随着膜分离这一新型分离技术的发展和应用，为氦气提取利用提供了新的技术手段，打开了氦气提取利用的新局面，为从含氦天然气中提取氦气提供了条件。含氦天然气经过膜分离，大部分氦气透过膜在渗透侧富集，甲烷等非氦组分不透过膜、不减压、继续输送，因此膜分离过程氦气提取效率高、天然气压力损失小，具有“常温、连续、低耗、高效、便捷”的技术特点和优势。

目前，膜分离器采用的膜丝材料主要为聚酰亚胺，聚酰亚胺是一种玻璃态高分子膜材料，耐腐蚀性强、耐高温(300℃)、耐高压(10MPa)，He/CH₄的选择性系数可以达到120。为了便于计算气体提浓倍数通常会通过渗透侧分析点来监测渗透气中的氦浓度，但是，膜分离器分离混合气体过程中可能会产生本体泄漏的问题进而导致气体提浓浓度降低。

为了解决上述问题，目前，多会在现场人工采样，并人工检测及分析是否发生泄漏。然而，这存在以下问题：

1)膜分离检测为分析室人工检测，分析周期长；

2)当膜分离器的数量较多时，现场设置的人工采样点多，不仅易弄混样气，而且分析人员工作负荷重；

3)当某个或某些膜分离器破裂泄漏时，需要人工将所有的膜分离器取样进行分析，按照人工现场取样、标记、分析、上传分析结果，当需要分析的膜分离器多达上百个时，需要几天才能分析出是某个或某些膜分离器泄漏，一方面会由于延迟分析造成产品损失，另一方面存在设备损坏风险，影响整体装置的安全稳定运行；

4)每台在线分析仪(色谱仪)按照设计规范，最多自动取样5～6个膜分离器进行分析，当需要对大量例如140个膜分离器进行在线分析时，则需要设置多达25台色谱分析仪及其配套设施，工程造价高。

因此，对于目前膜分离器泄漏的检测系统，有待于做进一步的改进。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种分析周期短、分析结果准确、操作灵活且能减少样品气浪费的膜分离器泄漏在线自动切换循环检测系统。

实用新型本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种膜分离器泄漏在线自动切换循环检测系统，膜分离器为多组且并联连接，各膜分离器分别连接有供渗透气输出的渗透气输出管线，检测系统包括：

电磁阀系统，包括有多个电磁阀，用于独立控制各渗透气输出管线的连通与否；

PLC控制器，与所述电磁阀系统电信号连接，用于通过控制各电磁阀开关而控制相应渗透气输出管线的连通与否；

渗透气回流管线，为多条且一一对应的与各所述渗透气输出管线相连通，用于将自各渗透气输出管线采集的样品气输送至能返回取样管线的返回点；

增压泵1，与所述渗透气采样管线相连接，用于为样品气的回流输送提供动力；

分析仪，用于对样品气中的成分进行分析；

送样管线，与各所述渗透气输出管线的末端相连接，用于将样品气输送至分析仪；所述的电磁阀系统与各渗透气输出管线的连接处位于渗透气采样管线和送样管线之间；以及

增压泵2，与所述送样管线相连接，用于为样品气的采集输送提供动力。

优选地，所述的膜分离器为N组，N为≥10的整数，相应的，所述的渗透气回流管线为N条，所述的电磁阀系统包括有N组电磁阀，各电磁阀一一对应的与各渗透气输出管线相连接。

优选地，各所述渗透气回流管线上分别设置有用于控制流体流量大小的通阀结构。

优选地，各所述渗透气输出管线、渗透气回流管线上还设置有用于独立控制相应管线连通与否的阀门。

优选地，每M条渗透气回流管线在各自的末端汇聚并连接汇流管线，该汇流管线与返回点相连接，一汇流管线上设置有一增压泵1，M为大于1小于N的整数。

进一步优选，M＝20，N＝20n，所述汇流管线为n条，所述的增压泵1为n个。

优选地，所述送样管线的下游设置有与分析仪相连通的第一管线及与返回点相连通的第二管线，所述第一管线及第二管线上分别设置有用于控制流体流通与否的阀门及用于控制流体流量的通阀。

优选地，所述送样管线的下游设置有用于排放零点气及量程气的排放管道，所述分析仪的输出端连接有供检测尾气通过阻火器高空排放的排放结构。

一种膜分离器泄漏在线自动切换循环检测方法，包括以下步骤：

增压泵1-1运行，从相应膜分离器组的各个膜分离器出口抽取渗透气样品，抽取M路样品渗透气，并将样品气返回指定回收点，建立第一组1～M路样品气循环流路；

当PLC控制器的1～M路中某一路电磁阀通路时，仅当前路样品渗透气通过增加泵2，其余M-1路样品渗透气均通过渗透气回流管线、返回点返回工艺管道中；

当采样分析到第M-1路膜分离器取样点时，启动增压泵1-2，建立第二组(M+1)～2M路渗透样品气循环；

当分析至第M+1路膜分离器渗透气时，停止增压泵1-1；依次分析至第N-1路膜分离器取样点时，再次启动增压泵1-n，对N路膜分离器循环检测；当分析至第1路膜分离器取样点时，停止增压泵1-n，仅需膜分离器自动循环检测新一轮分析；

在线分析仪在线分析送至分析仪样品气，并给出精确氦气浓度，如果氦气浓度低于设定值，则PLC控制器发出报警信号，告知操作人员泄漏膜分离器的编号并给出分析的泄漏程度，所有报警器和每路流体分析结果的信息均长期保存在PLC控制器中，以备操作工分析膜分离器整个工作周期的运行状态。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：在气体处理量为较大、膜分离器数量较多情况下，当膜分离器产生本体泄漏时，本实用新型采用电磁阀自动切换每个膜分离器后渗透气并采样送入在线分析仪进行实时分析气体组，自动切换循环检测分析系统可以在24小时内多次自动检测分析若干个膜分离器是否泄漏；

本实用新型自动切换循环检测分析膜分离器组各个支路膜分离器渗透气氦气浓度，当某一膜分离器渗透气分析出氦气浓度存在异常时，表示该路膜分离器出现泄漏，由于电磁阀是由PLC精准编程程控，系统能分辨所分析某个膜分离器回路，因此整个自动检测系统也能精准判断某个或某些膜分离器泄漏及相应的泄漏程度，检测结果准确；

在本实用新型中，样品渗透气由增加泵1进行增压，并由增压泵2送入分析仪，其他分支样品渗透气仍然返回取样管线渗透气指定接收点，不会造成富氦样品气的过度浪费；PLC控制器对启动电磁阀系统进行程控编程，能有效控制每个支路电磁阀通断，即自动分析系统对每个膜分离器出口样品渗透气的选择，同时PLC控制器能灵活调整每路膜分离器分析周期时间，以保证及时、有效监测膜分离器工作状态；本实用新型将取样、增压、分析流路自动切换、回流做成整套系统，减少了人工取样分析时间，加强了膜分离器泄漏自检自动化程度。

附图说明

图1为本实用新型实施例中各膜分离器的运行流程图；

图2为本实用新型实施例中检测系统的流程图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1、2所示，本实施例的膜分离器泄漏在线自动切换循环检测系统可对若干组并联生产的膜分离器进行取样分析。各膜分离器A分别连接有供渗透气输出的渗透气输出管线B，当然，各膜分离器A还连接有工艺气进口管线、非渗透气输出管线、吹扫氮气输入管线、吹扫气输出管线等。

本实施例的检测系统包括电磁阀系统、PLC控制器4、渗透气回流管线5、增压泵 1、分析仪6、送样管线7及增压泵2，电磁阀系统3包括有多个电磁阀31，用于独立控制各渗透气输出管线B的连通与否；PLC控制器4与电磁阀系统3电信号连接，用于通过控制各电磁阀31开关而控制相应渗透气输出管线B的连通与否；渗透气回流管线5 为多条且一一对应的与各渗透气输出管线B相连通，用于将自各渗透气输出管线B采集的样品气输送至能返回取样管线的返回点；增压泵1与渗透气采样管线5相连接，用于为样品气的回流输送提供动力；分析仪6用于对样品气中的成分进行分析；送样管线 7与各渗透气输出管线B的末端相连接，用于将样品气输送至分析仪6；电磁阀系统3 与各渗透气输出管线B的连接处位于渗透气采样管线5和送样管线7之间；增压泵2与送样管线7相连接，用于为样品气的采集输送提供动力。

本实施例的膜分离器A为N组，N为≥10的整数，相应的，渗透气回流管线5为 N条，电磁阀系统3包括有N组电磁阀31，各电磁阀31一一对应的与各渗透气输出管线5相连接。

各渗透气回流管线5上分别设置有用于控制流体流量大小的通阀结构8。各渗透气输出管线B、渗透气回流管线5上还设置有用于独立控制相应管线连通与否的阀门。

每M条渗透气回流管线5在各自的末端汇聚并连接汇流管线50，该汇流管线50 与返回点相连接，一汇流管线50上设置有一增压泵1，M为大于1小于N的整数。本实施例优选为，M＝20，N＝20n，汇流管线50为n条，增压泵1为n个。

送样管线7的下游设置有与分析仪6相连通的第一管线01及与返回点相连通的第二管线02，第一管线01及第二管线02上分别设置有用于控制流体流通与否的阀门及用于控制流体流量的通阀8。送样管线7的下游设置有用于排放零点气及量程气的排放管道，分析仪6的输出端连接有供检测尾气通过阻火器高空排放的排放结构61。

本实施例以膜分离器A为140个、每20个膜分离器A划分为一个膜分离器组，对膜分离器泄漏在线自动切换循环检测方法进行说明，该方法包括以下步骤：

增压泵1-1运行，从相应膜分离器组的各个膜分离器A出口抽取渗透气样品，抽取20路样品渗透气，并将样品气返回指定回收点，建立第一组1～20路样品气循环流路；

当PLC控制器的1～20路中某一路电磁阀通路时，仅当前路样品渗透气通过增加泵2，其余19路样品渗透气均通过渗透气回流管线5、返回点返回工艺管道中；

当采样分析到第19路膜分离器取样点时，启动增压泵1-2，建立第二组21～40路渗透样品气循环；

当分析至第21路膜分离器渗透气时，停止增压泵1-1；依次分析至第139路膜分离器A取样点时，再次启动增压泵1-1，对140路膜分离器循环检测；当分析至第1路膜分离器取样点时，停止增压泵1-7，仅需膜分离器自动循环检测新一轮分析；

在线分析仪在线分析送至分析仪样品气，并给出精确氦气浓度，如果氦气浓度低于设定值，则PLC控制器发出报警信号，告知操作人员泄漏膜分离器的编号并给出分析的泄漏程度，所有报警器和每路流体分析结果的信息均长期保存在PLC控制器中，以备操作工分析膜分离器整个工作周期的运行状态。

在气体处理量为较大、膜分离器数量较多情况下，当膜分离器产生本体泄漏时，本实施例采用电磁阀自动切换每个膜分离器后渗透气并采样送入在线分析仪进行实时分析气体组，自动切换循环检测分析系统可以在24小时内多次自动检测分析若干个膜分离器是否泄漏；

本实施例自动切换循环检测分析膜分离器组各个支路膜分离器渗透气氦气浓度，当某一膜分离器渗透气分析出氦气浓度存在异常时，表示该路膜分离器出现泄漏，由于电磁阀是由PLC精准编程程控，系统能分辨所分析某个膜分离器回路，因此整个自动检测系统也能精准判断某个或某些膜分离器泄漏及相应的泄漏程度，检测结果准确；

在本实施例中，样品渗透气由增加泵1进行增压，并由增压泵2送入连续分析仪，其他分支样品渗透气仍然返回取样管线渗透气指定接收点，不会造成样品气的过度浪费；PLC控制器对启动电磁阀系统进行程控编程，能有效控制每个支路电磁阀通断，即自动分析系统对每个膜分离器出口样品渗透气的选择，同时PLC控制器能灵活调整每路膜分离器分析周期时间，以保证及时、有效监测膜分离器工作状态；本实用新型将取样、增压、分析流路自动切换、回流做成整套系统，减少了人工取样分析时间，加强了膜分离器泄漏自检自动化程度。

Claims (8)

1.一种膜分离器泄漏在线自动切换循环检测系统，膜分离器为多组且并联连接，各膜分离器分别连接有供渗透气输出的渗透气输出管线，其特征在于包括：

电磁阀系统，包括有多个电磁阀，用于独立控制各渗透气输出管线的连通与否；

PLC控制器，与所述电磁阀系统电信号连接，用于通过控制各电磁阀开关而控制相应渗透气输出管线的连通与否；

渗透气回流管线，为多条且一一对应的与各所述渗透气输出管线相连通，用于将自各渗透气输出管线采集的样品气输送至能返回取样管线的返回点；

增压泵1，与所述渗透气采样管线相连接，用于为样品气的回流输送提供动力；

分析仪，用于对样品气中的成分进行分析；

送样管线，与各所述渗透气输出管线的末端相连接，用于将样品气输送至分析仪；所述的电磁阀系统与各渗透气输出管线的连接处位于渗透气采样管线和送样管线之间；以及

增压泵2，与所述送样管线相连接，用于为样品气的采集输送提供动力。

2.根据权利要求1所述的膜分离器泄漏在线自动切换循环检测系统，其特征在于：所述的膜分离器为N组，N为≥10的整数，相应的，所述的渗透气回流管线为N条，所述的电磁阀系统包括有N组电磁阀，各电磁阀一一对应的与各渗透气输出管线相连接。

3.根据权利要求2所述的膜分离器泄漏在线自动切换循环检测系统，其特征在于：各所述渗透气回流管线上分别设置有用于控制流体流量大小的通阀结构。

4.根据权利要求2所述的膜分离器泄漏在线自动切换循环检测系统，其特征在于：各所述渗透气输出管线、渗透气回流管线上还设置有用于独立控制相应管线连通与否的阀门。

5.根据权利要求2所述的膜分离器泄漏在线自动切换循环检测系统，其特征在于：每M条渗透气回流管线在各自的末端汇聚并连接汇流管线，该汇流管线与返回点相连接，一汇流管线上设置有一增压泵1，M为大于1小于N的整数。

6.根据权利要求5所述的膜分离器泄漏在线自动切换循环检测系统，其特征在于：M＝20，N＝20n，所述汇流管线为n条，所述的增压泵1为n个。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的膜分离器泄漏在线自动切换循环检测系统，其特征在于：所述送样管线的下游设置有与分析仪相连通的第一管线及与返回点相连通的第二管线，所述第一管线及第二管线上分别设置有用于控制流体流通与否的阀门及用于控制流体流量的通阀。

8.根据权利要求1～6中任一项所述的膜分离器泄漏在线自动切换循环检测系统，其特征在于：所述送样管线的下游设置有用于排放零点气及量程气的排放管道，所述分析仪的输出端连接有供检测尾气通过阻火器高空排放的排放结构。

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