本發(fā)明涉及多相介質(zhì)流動(dòng)、過(guò)濾分離技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種天然氣濾芯性能檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

目前在天然氣長(zhǎng)輸管道壓氣站內(nèi)常用到三種過(guò)濾濾芯,輸送天然氣用的工藝氣過(guò)濾器濾芯、離心壓縮機(jī)干氣密封用過(guò)濾器濾芯和燃?xì)廨啓C(jī)燃料氣用過(guò)濾器濾芯。在高壓天然氣處理和長(zhǎng)距離管道輸送過(guò)程中，其中的固體粉塵和液滴等雜質(zhì)會(huì)造成大型壓縮機(jī)組損壞，計(jì)量?jī)x器失效以及站場(chǎng)停輸?shù)戎卮笫鹿剩瑖?yán)重影響管道的供氣安全和長(zhǎng)周期運(yùn)行。三種濾芯的目的都是除去天然氣含有的固體顆粒以及水和烴類液滴。進(jìn)站的天然氣一般先進(jìn)入工藝氣過(guò)濾器，其中壓縮機(jī)出口的極少量天然氣需要經(jīng)過(guò)干氣密封過(guò)濾器，然后再進(jìn)入壓縮機(jī)軸端的干氣密封。還有一少部分氣體天然氣經(jīng)過(guò)燃料氣過(guò)濾器后進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器進(jìn)行燃燒產(chǎn)生動(dòng)力。過(guò)濾分離設(shè)備用于去除天然氣中的石英砂和鐵銹等固體雜質(zhì)以及輸送過(guò)程中冷凝析出的游離水和輕烴等液滴。輸送用工藝氣過(guò)濾器濾芯的性能是最主要的影響因素，目前對(duì)其測(cè)試的技術(shù)包括：利用兩臺(tái)光散射氣溶膠計(jì)數(shù)器同時(shí)對(duì)旋風(fēng)分離器進(jìn)出口氣體中顆粒的粒徑分布及計(jì)數(shù)濃度進(jìn)行測(cè)量，確定出分離器的分離效率，或者利用光散射顆粒分析儀測(cè)量氣溶膠顆粒的濃度和粒徑分布，或者采用氣動(dòng)粒度儀對(duì)旋風(fēng)分離器上下游的顆粒濃度進(jìn)行測(cè)量，還有利用激光散射法測(cè)量分離器內(nèi)顆粒的粒徑分布情況，或者利用掃描電遷移粒徑儀及空氣動(dòng)力學(xué)粒徑分析儀測(cè)量過(guò)濾分離器上下游氣溶膠濃度和粒徑分布從而確定氣溶膠粒子透過(guò)率，從而計(jì)算過(guò)濾器的過(guò)濾效率。在過(guò)濾性能檢測(cè)過(guò)程中，尤其是對(duì)濾芯氣液過(guò)濾性能進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，濾芯側(cè)排出的液體逐漸增多，如不對(duì)其進(jìn)行排放，沉積液體中的部分顆粒會(huì)隨氣流進(jìn)入濾芯下游管路，將嚴(yán)重影響粒子計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)準(zhǔn)確性。

目前國(guó)內(nèi)常用的過(guò)濾器濾芯質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)國(guó)內(nèi)現(xiàn)行檢測(cè)氣體過(guò)濾性能的標(biāo)準(zhǔn)主要參考《高效空氣過(guò)濾器性能試驗(yàn)方法效率和阻力》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb/t6165-2008，但該標(biāo)準(zhǔn)主要針對(duì)大氣氣溶膠顆粒進(jìn)行檢驗(yàn)。

另外，現(xiàn)有測(cè)試方法計(jì)數(shù)中值粒徑測(cè)試范圍在0.1～10μm，而對(duì)0.1μm以下及10μm以上的顆粒未進(jìn)行測(cè)定，不能滿足干氣密封濾芯的粒徑范圍檢測(cè)要求。為了滿足天然氣管道壓氣站過(guò)濾用干氣密封濾芯性能的檢測(cè)要求，保證測(cè)試過(guò)程及結(jié)果的穩(wěn)定可靠，上述問(wèn)題都需要加以改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種天然氣過(guò)濾分離設(shè)備的濾芯性能檢測(cè)裝置，可滿足天然氣管道輸送用過(guò)濾分離設(shè)備的濾芯性能的檢測(cè)要求。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種天然氣過(guò)濾分離設(shè)備的濾芯性能檢測(cè)方法，包括如下步驟：

1)對(duì)天然氣進(jìn)行等速采樣后進(jìn)行流量分配，將其形成氣溶膠粒子；

2)進(jìn)行流量控制；

3)高壓天然氣管道內(nèi)顆粒物的在線檢測(cè)和分析以及常溫常壓下天然氣管道過(guò)濾分離設(shè)備分離效率的測(cè)定；以及

4)減壓放空。

其中，所述步驟1)包括等速取樣后的氣體首先通過(guò)流量分配器，然后將一部分含塵氣體形成氣溶膠粒子，并分配后在線檢測(cè)儀器進(jìn)行檢測(cè)。

其中，所述形成氣溶膠粒子在氣溶膠粒子發(fā)生單元中完成，所述氣溶膠粒子發(fā)生單元使得天然氣經(jīng)調(diào)壓閥后以一定的壓力進(jìn)入噴霧器，將噴霧器內(nèi)的稀氯化鈉溶液噴霧成細(xì)小的氯化鈉液滴，氯化鈉液滴隨后進(jìn)入硅膠干燥柱，出水干燥、結(jié)晶后形成非常小的氯化鈉固體結(jié)晶粒子作為凝結(jié)核，隨后氯化鈉氣溶膠被分成兩部分，一部分進(jìn)入盛有液態(tài)有機(jī)物質(zhì)的飽和器中，另一部分直接進(jìn)入加熱器，加熱飽和器液態(tài)有機(jī)物質(zhì)使其在一定的壓力和溫度下蒸發(fā)進(jìn)入再熱器，進(jìn)入再熱器的為凝結(jié)核粒子、氮?dú)庖约坝袡C(jī)物質(zhì)蒸氣三者的混合物，混合物經(jīng)過(guò)再熱器進(jìn)一步加熱確保在進(jìn)入冷凝管之前不會(huì)發(fā)生冷凝，最后在冷凝管理有機(jī)物質(zhì)凝結(jié)在凝結(jié)核上形成單分散氣溶膠。

其中，所述液態(tài)有機(jī)物質(zhì)為dehs。

其中，所述步驟1)的等速采樣采用皮托管測(cè)量管路的氣速，皮托管與采樣嘴匹配，根據(jù)已知?dú)馑偌安蓸幼斐叽绱_定采樣流量，實(shí)現(xiàn)等速采樣。

其中，所述步驟1)的等速采樣利用靜壓平衡型取樣器，使得等速采樣管的內(nèi)外靜壓差為零，此時(shí)采樣管內(nèi)流速等于管道內(nèi)測(cè)點(diǎn)的流速。

其中，所述步驟2)流量控制通過(guò)一個(gè)流量控制單元完成，所述流量控制單元包括計(jì)算機(jī)、真空泵和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，所述計(jì)算機(jī)分別與壓力溫度濕度測(cè)量?jī)x、第一粒子計(jì)數(shù)器、第二粒子計(jì)數(shù)器、壓差計(jì)、體積流量計(jì)及電動(dòng)調(diào)節(jié)閥相連，真空泵與電動(dòng)調(diào)節(jié)閥相連；所述電動(dòng)調(diào)節(jié)閥設(shè)置在所述真空泵與所述壓差計(jì)之間的管路上。

其中，所述壓力溫度濕度測(cè)量?jī)x、壓差計(jì)及體積流量計(jì)通過(guò)plc控制，數(shù)據(jù)自動(dòng)采集存儲(chǔ)和實(shí)施分析，所述電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度由計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制調(diào)節(jié)。

其中，所述步驟3)在進(jìn)行在線檢測(cè)的同時(shí)利用離線采樣裝置對(duì)管道內(nèi)粉塵取樣，用于后期數(shù)據(jù)分析比較，將在線和離線采樣獲得的結(jié)果進(jìn)行計(jì)量后繼續(xù)步驟4)減壓放空。

其中，步驟3)中常溫常壓下天然氣管道過(guò)濾分離設(shè)備分離效率的測(cè)定是將采樣嘴伸入過(guò)濾分離設(shè)備得進(jìn)出口管路進(jìn)行等速采樣，利用真空泵從含塵氣體管路中抽取具有代表性的顆粒樣品進(jìn)行在線分析，同時(shí)采用高精度濾膜驗(yàn)證在線檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：

與現(xiàn)有測(cè)試方法相比，可將天然氣傳輸管道過(guò)濾用氣密封濾芯放入測(cè)試裝置進(jìn)行性能檢測(cè)，且氣體流通方式與天然氣壓氣站流通方式相符，測(cè)試結(jié)果能在一定程度上反映現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用狀況。另外，通過(guò)相應(yīng)控制程序?qū)﹄妱?dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，風(fēng)量控制更加準(zhǔn)確，檢測(cè)穩(wěn)定性得以提高。此外，采用的兩種等速采樣方法可以獲得更有代表性的顆粒物，光學(xué)粒子分析儀耐高壓，從而增大了現(xiàn)有粒徑測(cè)量范圍，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度和寬量程的粒子檢測(cè)。

根據(jù)下文結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施例的詳細(xì)描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)更加明了本發(fā)明的上述以及其他目的、優(yōu)點(diǎn)和特征。

附圖說(shuō)明

后文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細(xì)描述本發(fā)明的一些具體實(shí)施例。附圖中相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示了相同或類似的部件或部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，這些附圖未必是按比例繪制的。本發(fā)明的目標(biāo)及特征考慮到如下結(jié)合附圖的描述將更加明顯，附圖中：

圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的高壓管道內(nèi)顆粒在線檢測(cè)流程；

圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的常壓常溫在線檢測(cè)流程。

具體實(shí)施方式

參見(jiàn)附圖1，實(shí)施例涉及一種天然氣過(guò)濾分離設(shè)備的濾芯性能檢測(cè)方法，分為四個(gè)部分：1)對(duì)天然氣進(jìn)行等速采樣后進(jìn)行流量分配，將其形成氣溶膠粒子；2)進(jìn)行流量控制；3)高壓天然氣管道內(nèi)顆粒物的在線檢測(cè)和分析以及常溫常壓下天然氣管道過(guò)濾分離設(shè)備分離效率的測(cè)定；以及4)減壓放空。等速取樣后的氣體首先通過(guò)流量分配器，然后將一部分含塵氣體形成氣溶膠粒子，并分配后在線檢測(cè)儀器進(jìn)行檢測(cè)。形成氣溶膠粒子在氣溶膠粒子發(fā)生單元中完成，氣溶膠粒子發(fā)生單元使得天然氣經(jīng)調(diào)壓閥后以一定的壓力進(jìn)入噴霧器，將噴霧器內(nèi)的稀氯化鈉溶液噴霧成細(xì)小的氯化鈉液滴，氯化鈉液滴隨后進(jìn)入硅膠干燥柱，出水干燥、結(jié)晶后形成非常小的氯化鈉固體結(jié)晶粒子作為凝結(jié)核，隨后氯化鈉氣溶膠被分成兩部分，一部分進(jìn)入盛有液態(tài)有機(jī)物質(zhì)的飽和器中，另一部分直接進(jìn)入加熱器，加熱飽和器液態(tài)有機(jī)物質(zhì)使其在一定的壓力和溫度下蒸發(fā)進(jìn)入再熱器，進(jìn)入再熱器的為凝結(jié)核粒子、氮?dú)庖约坝袡C(jī)物質(zhì)蒸氣三者的混合物，混合物經(jīng)過(guò)再熱器進(jìn)一步加熱確保在進(jìn)入冷凝管之前不會(huì)發(fā)生冷凝，最后在冷凝管理有機(jī)物質(zhì)凝結(jié)在凝結(jié)核上形成單分散氣溶膠。液態(tài)有機(jī)物質(zhì)可以采用dehs。等速采樣采用皮托管測(cè)量管路的氣速，皮托管與采樣嘴匹配，根據(jù)已知?dú)馑偌安蓸幼斐叽绱_定采樣流量，實(shí)現(xiàn)等速采樣，也可以利用靜壓平衡型取樣器，使得等速采樣管的內(nèi)外靜壓差為零，此時(shí)采樣管內(nèi)流速等于管道內(nèi)測(cè)點(diǎn)的流速。流量控制通過(guò)一個(gè)流量控制單元完成，流量控制單元包括計(jì)算機(jī)、真空泵和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，所述計(jì)算機(jī)分別與壓力溫度濕度測(cè)量?jī)x、第一粒子計(jì)數(shù)器、第二粒子計(jì)數(shù)器、壓差計(jì)、體積流量計(jì)及電動(dòng)調(diào)節(jié)閥相連，真空泵與電動(dòng)調(diào)節(jié)閥相連；所述電動(dòng)調(diào)節(jié)閥設(shè)置在所述真空泵與所述壓差計(jì)之間的管路上。壓力溫度濕度測(cè)量?jī)x、壓差計(jì)及體積流量計(jì)通過(guò)plc控制，數(shù)據(jù)自動(dòng)采集存儲(chǔ)和實(shí)施分析，所述電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度由計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制調(diào)節(jié)。步驟3)在進(jìn)行在線檢測(cè)的同時(shí)利用離線采樣裝置對(duì)管道內(nèi)粉塵取樣(圖中未示出)，用于后期數(shù)據(jù)分析比較，將在線和離線采樣獲得的結(jié)果進(jìn)行計(jì)量后繼續(xù)步驟4)減壓放空。

參照?qǐng)D2，步驟3)中還涉及常溫常壓下天然氣管道過(guò)濾分離設(shè)備分離效率的測(cè)定，是將采樣嘴伸入過(guò)濾分離設(shè)備得進(jìn)出口管路進(jìn)行等速采樣，利用真空泵從含塵氣體管路中抽取具有代表性的顆粒樣品進(jìn)行在線分析，同時(shí)采用高精度濾膜驗(yàn)證在線檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

以多管旋風(fēng)分離器實(shí)際分離性能的測(cè)定為例，旋風(fēng)分離器的分離方式是利用分離器內(nèi)部高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力將氣液分離，分離出的液滴會(huì)聚集在設(shè)備的表面，然后依靠重力作用排出，雖然分離效果比較好，但是調(diào)節(jié)比較小的氣體流量時(shí)效果會(huì)降低很多，測(cè)試所采用的氣體介質(zhì)為潔凈空氣，采用的氣溶膠顆粒為dhes(癸二酸二辛酯)。檢測(cè)裝置在下述工況下進(jìn)行操作：流量范圍:0～20m3/h；操作壓力：81.33～121.33kpa；操作溫度：18～28℃；操作濕度：40～70％。利用所述檢測(cè)裝置可依次對(duì)進(jìn)行濾芯效率測(cè)試。具體操作步驟如下：

1)建立氣溶膠粒子發(fā)生單元：在濾芯阻力測(cè)試基礎(chǔ)上，依次將高效空氣過(guò)濾器、手動(dòng)調(diào)壓閥、氣溶膠發(fā)生器和混合器相連。打開(kāi)手動(dòng)調(diào)壓閥，啟動(dòng)氣溶膠發(fā)生器，測(cè)試氣溶膠與測(cè)試空氣在混合器均勻混合，調(diào)節(jié)加熱器使系統(tǒng)內(nèi)的溫度達(dá)到溫度在(23±5)℃范圍內(nèi)，相對(duì)濕度在(55±15)％范圍內(nèi)。

2)調(diào)整流量調(diào)節(jié)單元：將系統(tǒng)流量調(diào)節(jié)到濾芯廠家規(guī)定的額定風(fēng)量后，在整個(gè)測(cè)試過(guò)程中，利用計(jì)算機(jī)對(duì)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)，將流量控制在額定風(fēng)量的±3％之內(nèi)。

3)在上述步驟完成后可對(duì)測(cè)試濾芯上、下游0.01～40μm粒徑范圍的粒子進(jìn)行測(cè)定，從而通過(guò)計(jì)算得到濾芯效率。

4)測(cè)試結(jié)束后依次關(guān)閉粒子計(jì)數(shù)器、氣溶膠發(fā)生器真空泵。

所述性能測(cè)試過(guò)程中，采用在線和離線測(cè)量?jī)煞N方式，采用濾筒捕集粉塵的同時(shí)，采用氣溶膠粒徑譜儀以及耐高壓氣溶膠導(dǎo)管技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高壓工況下天然氣顆粒物含量的在線分析，進(jìn)行8組離線取樣，每次取樣時(shí)間為2小時(shí)，同時(shí)記錄累積采樣流量，離線檢測(cè)結(jié)果為2小時(shí)內(nèi)管道顆粒物的平均濃度，測(cè)試前后將離線取樣濾筒取出放置在真空干燥箱內(nèi)干燥4小時(shí)，并利用精度為0.1mg的電子分析天平稱重，得到粉塵樣品質(zhì)量，計(jì)算效率，并進(jìn)行比對(duì)校驗(yàn)。

雖然本發(fā)明已經(jīng)參考特定的說(shuō)明性實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是不會(huì)受到這些實(shí)施例的限定而僅僅受到附加權(quán)利要求的限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解可以在不偏離本發(fā)明的保護(hù)范圍和精神的情況下對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例能夠進(jìn)行改動(dòng)和修改。