CN108717051B - 一种tdlas与光声光谱结合测天然气热值的装置与方法 - Google Patents

一种tdlas与光声光谱结合测天然气热值的装置与方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种TDLAS与光声光谱结合测天然气热值的装置与方法，包括管道和检测箱，所述检测箱的两侧均连通有第一推动盒，所述检测箱的内部固定连接有隔板，所述隔板的顶部与检测箱内腔的顶部之间固定连接有弹力膜，所述隔板的顶部且位于弹力膜的内部固定连接有激光发射器，涉光学测量装置技术领域。该TDLAS与光声光谱结合测天然气热值的装置与方法，通过设置弹力膜可隔开一个独立的小空间，利用第一电动伸缩杆与夹板的配合，可将弹力膜顶部封口，与天然气大管道隔开后，即使因漏电导致着火，也不会影响大管道内的天然气，而利用激光发射器与激光接收器的配合，可方便精准的检测出天然气的热值，安全且精准高效。

Description

一种TDLAS与光声光谱结合测天然气热值的装置与方法
技术领域
本发明涉及光学测量装置技术领域，具体为一种TDLAS与光声光谱结合测天然气热值的装置与方法。
背景技术
天然气是指自然界中天然存在的一切气体，包括大气圈、水圈、和岩石圈中各种自然过程形成的气体（包括油田气、气田气、泥火山气、煤层气和生物生成气等）。而人们长期以来通用的“天然气”的定义，是从能量角度出发的狭义定义，是指天然蕴藏于地层中的烃类和非烃类气体的混合物。在石油地质学中，通常指油田气和气田气。其组成以烃类为主，并含有非烃气体。天然气蕴藏在地下多孔隙岩层中，包括油田气、气田气、煤层气、泥火山气和生物生成气等，也有少量出于煤层。它是优质燃料和化工原料。天然气主要用途是作燃料，可制造炭黑、化学药品和液化石油气，由天然气生产的丙烷、丁烷是现代工业的重要原料。天然气主要由气态低分子烃和非烃气体混合组成。
现有的天然气检测中有对其热值进行检测的一项，但管道中的天然气不便检测，直接在管道内用电子元件检测，可能因电流过大而引起天然气燃烧，进而会造成危险，而隔着薄膜或通过导热体间接检测则会影响精准性，同时，现有的天然气热值检测一般不具有同时将TDLAS和光声光谱二者结合的检查方法，从而使得对天然气热值检测具有单一性，使用具有局限性。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种TDLAS与光声光谱结合测天然气热值的装置与方法，解决了直接在管道内用电子元件检测，可能因电流过大而引起天然气燃烧，会造成危险，而隔着薄膜或通过导热体间接检测则会影响精准性的问题。
（二）技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种TDLAS与光声光谱结合测天然气热值的装置与方法，包括管道和检测箱，所述检测箱的两侧均连通有第一推动盒，所述检测箱的内部固定连接有隔板，所述隔板的顶部与检测箱内腔的顶部之间固定连接有弹力膜，所述隔板的顶部且位于弹力膜的内部固定连接有激光发射器，所述隔板的顶部且位于激光发射器的左右两侧分别固定连接有导线管和支撑杆，所述导线管和支撑杆的顶端之间固定连接有固定架，所述固定架的内部固定连接有激光接收器。
所述第一推动盒的内部固定连接有第一电动伸缩杆，所述第一推动盒的内部滑动连接有夹板，所述第一电动伸缩杆一端的底部通过固定块与夹板的顶部固定连接，所述夹板的一侧贯穿检测箱并延伸至检测箱的内部，所述隔板的底部与检测箱内腔的底部之间固定连接有活塞筒，所述检测箱的底部固定连接有第二推动盒，所述第二推动盒内腔的底部固定连接有第二电动伸缩杆，所述第二电动伸缩杆的顶端固定连接有推杆，所述推杆的顶端贯穿检测箱并延伸至活塞筒的内部，所述推杆的顶端固定连接有活塞，且活塞的表面与活塞筒的内表面滑动连接。
优选的，所述检测箱内壁的左侧且位于隔板的下方固定连接有电路板。
优选的，所述检测箱的左壁且位于隔板与电路板之间贯穿有USB插口。
优选的，所述检测箱内腔的底部且位于活塞筒的右侧固定连接有蓄电池，所述检测箱的右壁且位于隔板的下方贯穿有按钮开关。
优选的，所述蓄电池的右侧固定连接有充电端口，且充电端口的右侧贯穿检测箱并延伸至检测箱的外部。
优选的，所述检测箱的右壁且位于隔板的上方贯穿有泄压盒，所述泄压盒的左侧连通有进气嘴。
优选的，所述固定架的表面固定连接有连杆，且连杆远离固定架的一端固定连接有支撑环。
优选的，所述第一推动盒与检测箱表面的顶部均通过连接块与管道的表面固定连接，且检测箱的顶部与管道的表面连通。
本发明还公开了一种TDLAS与光声光谱结合测天然气热值的方法，具体包括如下步骤：
步骤一、将数据线***USB插口，使装置连接电脑，按下按钮开关，先启动第二电动伸缩杆，第二电动伸缩杆通过推杆带动活塞做升降往复运动，使弹力膜内气压变化，进而将管道内的天然气抽入，持续一段时间为弹力膜内部元件预热，使元件温度接近天然气。
步骤二、再次按下按钮开关，第二电动伸缩杆收缩后停止，天然气充满弹力膜，然后启动第一电动伸缩杆，第一电动伸缩杆带动两个夹板将弹力膜夹紧使其密封，然后启动激光发射器，激光发射器发出激光，激光接收器接收激光。
步骤三、通过USB插口将测量数据传输到电脑后进行处理，最后再次按动按钮开关，使元件复位，定期通过充电端口向蓄电池充电，当激光发射器故障而使电流泄露，弹力膜内天然气导致燃烧时，弹力膜内的少量天然气迅速燃烧净并使弹力膜膨胀，泄压盒将检测箱内气压泄去。
（三）有益效果
本发明提供了一种TDLAS与光声光谱结合测天然气热值的装置与方法。具备以下有益效果：
（1）、该TDLAS与光声光谱结合测天然气热值的装置与方法，通过在检测箱的内部固定连接有隔板，隔板的顶部与检测箱内腔的顶部之间固定连接有弹力膜，隔板的顶部且位于弹力膜的内部固定连接有激光发射器，隔板的顶部且位于激光发射器的左右两侧分别固定连接有导线管和支撑杆，导线管和支撑杆的顶端之间固定连接有固定架，固定架的内部固定连接有激光接收器，第一推动盒的内部固定连接有第一电动伸缩杆，第一推动盒的内部滑动连接有夹板，第一电动伸缩杆一端的底部通过固定块与夹板的顶部固定连接，夹板的一侧贯穿检测箱并延伸至检测箱的内部，通过设置弹力膜可隔开一个独立的小空间，利用第一电动伸缩杆与夹板的配合，可将弹力膜顶部封口，与天然气大管道隔开后，即使因漏电导致着火，也不会影响大管道内的天然气，而利用激光发射器与激光接收器的配合，可方便精准的检测出天然气的热值，安全且精准高效。
（2）、该TDLAS与光声光谱结合测天然气热值的装置与方法，通过在隔板的底部与检测箱内腔的底部之间固定连接有活塞筒，检测箱的底部固定连接有第二推动盒，第二推动盒内腔的底部固定连接有第二电动伸缩杆，第二电动伸缩杆的顶端固定连接有推杆，推杆的顶端贯穿检测箱并延伸至活塞筒的内部，推杆的顶端固定连接有活塞，且活塞的表面与活塞筒的内表面滑动连接，利用第二电动伸缩杆、推杆与活塞的配合，可改变活塞筒与弹力膜内的气压，进而可方便的将管道内的天然气抽进弹力膜内，便于测量前预热与取样。
（3）、该TDLAS与光声光谱结合测天然气热值的装置与方法，通过在检测箱的右壁且位于隔板的上方贯穿有泄压盒，泄压盒的左侧连通有进气嘴，弹力膜弹性较大，当意外使弹力膜内天然气燃烧时，弹力膜迅速膨胀而导致的检测箱内气压过大，可通过泄压盒进行泄压，而正常使用时泄压盒则起到防尘的效果。
附图说明
图1为本发明局部结构的剖视图；
图2为本发明整体的外部结构示意图；
图3为本发明图1中A处的局部放大图；
图4为本发明图1中B处的局部放大图。
图中，1-管道、2-检测箱、3-第一推动盒、4-隔板、5-弹力膜、6-激光发射器、7-导线管、8-支撑杆、9-固定架、10-激光接收器、11-第一电动伸缩杆、12-夹板、13-固定块、14-活塞筒、15-第二推动盒、16-第二电动伸缩杆、17-推杆、18-活塞、19-电路板、20-USB插口、21-蓄电池、22-按钮开关、23-充电端口、24-泄压盒、25-连杆、26-支撑环、27-连接块。
实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，本发明实施例提供一种技术方案：一种TDLAS与光声光谱结合测天然气热值的装置，包括管道1和检测箱2，检测箱2内壁的左侧且位于隔板4的下方固定连接有电路板19，检测箱2的左壁且位于隔板4与电路板19之间贯穿有USB插口20，检测箱2内腔的底部且位于活塞筒14的右侧固定连接有蓄电池21，检测箱2的右壁且位于隔板4的下方贯穿有按钮开关22，蓄电池21的右侧固定连接有充电端口23，且充电端口23的右侧贯穿检测箱2并延伸至检测箱2的外部，检测箱2的右壁且位于隔板4的上方贯穿有泄压盒24，泄压盒24的左侧连通有进气嘴，弹力膜5弹性较大，当意外使弹力膜5内天然气燃烧时，弹力膜5迅速膨胀而导致的检测箱2内气压过大，可通过泄压盒24进行泄压，而正常使用时泄压盒24则起到防尘的效果，检测箱2的两侧均连通有第一推动盒3，第一推动盒3与检测箱2表面的顶部均通过连接块27与管道1的表面固定连接，且检测箱2的顶部与管道1的表面连通，检测箱2的内部固定连接有隔板4，隔板4的顶部与检测箱2内腔的顶部之间固定连接有弹力膜5，弹力膜5为防火材质，当内部天然气燃烧时，其自身不会燃烧，而是膨胀，且内部空间较小，储存的天然气较少，不会发生严重***，隔板4的顶部且位于弹力膜5的内部固定连接有激光发射器6，激光发射器6与激光接收器10的配合，可根据光声光谱的原理检测热值，隔板4的顶部且位于激光发射器6的左右两侧分别固定连接有导线管7和支撑杆8，激光接收器10内部为激光接收器10用的导线，导线管7和支撑杆8的顶端之间固定连接有固定架9，固定架9的表面固定连接有连杆25，且连杆25远离固定架9的一端固定连接有支撑环26，固定架9的内部固定连接有激光接收器10。
第一推动盒3的内部固定连接有第一电动伸缩杆11，第一推动盒3的内部滑动连接有夹板12，第一电动伸缩杆11一端的底部通过固定块13与夹板12的顶部固定连接，夹板12的一侧贯穿检测箱2并延伸至检测箱2的内部，通过设置弹力膜5可隔开一个独立的小空间，利用第一电动伸缩杆11与夹板12的配合，可将弹力膜5顶部封口，与天然气大管道隔开后，即使因漏电导致着火，也不会影响大管道内的天然气，而利用激光发射器6与激光接收器10的配合，可方便精准的检测出天然气的热值，安全且精准高效，隔板4的底部与检测箱2内腔的底部之间固定连接有活塞筒14，检测箱2的底部固定连接有第二推动盒15，第二推动盒15内腔的底部固定连接有第二电动伸缩杆16，第二电动伸缩杆16的顶端固定连接有推杆17，推杆17的顶端贯穿检测箱2并延伸至活塞筒14的内部，推杆17的顶端固定连接有活塞18，且活塞18的表面与活塞筒14的内表面滑动连接，利用第二电动伸缩杆16、推杆17与活塞18的配合，可改变活塞筒14与弹力膜5内的气压，进而可方便的将管道1内的天然气抽进弹力膜5内，便于测量前预热与取样。
本发明还公开了一种TDLAS与光声光谱结合测天然气热值的方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
步骤一、将数据线***USB插口20，使装置连接电脑，按下按钮开关22，先启动第二电动伸缩杆16，第二电动伸缩杆16通过推杆17带动活塞18做升降往复运动，使弹力膜5内气压变化，进而将管道1内的天然气抽入，持续一段时间为弹力膜5内部元件预热，使元件温度接近天然气。
步骤二、再次按下按钮开关22，第二电动伸缩杆16收缩后停止，天然气充满弹力膜5，然后启动第一电动伸缩杆11，第一电动伸缩杆11带动两个夹板12将弹力膜5夹紧使其密封，然后启动激光发射器6，激光发射器6发出激光，激光接收器10接收激光。
步骤三、通过USB插口20将测量数据传输到电脑后进行处理，最后再次按动按钮开关22，使元件复位，定期通过充电端口23向蓄电池21充电，当激光发射器6故障而使电流泄露，弹力膜5内的少量天然气迅速燃烧净并使弹力膜5膨胀，弹力膜5迅速膨胀，泄压盒24将检测箱2内气压泄去。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种TDLAS与光声光谱结合测天然气热值的装置，包括管道(1)和检测箱(2)，其特征在于：所述检测箱(2)的两侧均连通有第一推动盒(3)，所述检测箱(2)的内部固定连接有隔板(4)，所述隔板(4)的顶部与检测箱(2)内腔的顶部之间固定连接有弹力膜(5)，所述隔板(4)的顶部且位于弹力膜(5)的内部固定连接有激光发射器(6)，所述隔板(4)的顶部且位于激光发射器(6)的左右两侧分别固定连接有导线管(7)和支撑杆(8)，所述导线管(7)和支撑杆(8)的顶端之间固定连接有固定架(9)，所述固定架(9)的内部固定连接有激光接收器(10)；
所述第一推动盒(3)的内部固定连接有第一电动伸缩杆(11)，所述第一推动盒(3)的内部滑动连接有夹板(12)，所述第一电动伸缩杆(11)一端的底部通过固定块(13)与夹板(12)的顶部固定连接，所述夹板(12)的一侧贯穿检测箱(2)并延伸至检测箱(2)的内部，所述隔板(4)的底部与检测箱(2)内腔的底部之间固定连接有活塞筒(14)，所述检测箱(2)的底部固定连接有第二推动盒(15)，所述第二推动盒(15)内腔的底部固定连接有第二电动伸缩杆(16)，所述第二电动伸缩杆(16)的顶端固定连接有推杆(17)，所述推杆(17)的顶端贯穿检测箱(2)并延伸至活塞筒(14)的内部，所述推杆(17)的顶端固定连接有活塞(18)，且活塞(18)的表面与活塞筒(14)的内表面滑动连接。
2.根据权利要求1所述的一种TDLAS与光声光谱结合测天然气热值的装置，其特征在于：所述检测箱(2)内壁的左侧且位于隔板(4)的下方固定连接有电路板(19)。
3.根据权利要求2所述的一种TDLAS与光声光谱结合测天然气热值的装置，其特征在于：所述检测箱(2)的左壁且位于隔板(4)与电路板(19)之间贯穿有USB插口(20)。
4.根据权利要求3所述的一种TDLAS与光声光谱结合测天然气热值的装置，其特征在于：所述检测箱(2)内腔的底部且位于活塞筒(14)的右侧固定连接有蓄电池(21)，所述检测箱(2)的右壁且位于隔板(4)的下方贯穿有按钮开关(22)。
5.根据权利要求4所述的一种TDLAS与光声光谱结合测天然气热值的装置，其特征在于：所述蓄电池(21)的右侧固定连接有充电端口(23)，且充电端口(23)的右侧贯穿检测箱(2)并延伸至检测箱(2)的外部。
6.根据权利要求5所述的一种TDLAS与光声光谱结合测天然气热值的装置，其特征在于：所述检测箱(2)的右壁且位于隔板(4)的上方贯穿有泄压盒(24)，所述泄压盒(24)的左侧连通有进气嘴。
7.根据权利要求1所述的一种TDLAS与光声光谱结合测天然气热值的装置，其特征在于：所述固定架(9)的表面固定连接有连杆(25)，且连杆(25)远离固定架(9)的一端固定连接有支撑环(26)。
8.根据权利要求1所述的一种TDLAS与光声光谱结合测天然气热值的装置，其特征在于：所述第一推动盒(3)与检测箱(2)表面的顶部均通过连接块(27)与管道(1)的表面固定连接，且检测箱(2)的顶部与管道(1)的表面连通。
9.一种依据权利要求6所述的TDLAS与光声光谱结合测天然气热值装置的测试方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
步骤一、将数据线***USB插口(20)，使装置连接电脑，按下按钮开关(22)，先启动第二电动伸缩杆(16)，第二电动伸缩杆(16)通过推杆(17)带动活塞(18)做升降往复运动，使弹力膜(5)内气压变化，进而将管道(1)内的天然气抽入，持续一段时间为弹力膜(5)内部元件预热，使元件温度接近天然气；
步骤二、再次按下按钮开关(22)，第二电动伸缩杆(16)收缩后停止，天然气充满弹力膜(5)，然后启动第一电动伸缩杆(11)，第一电动伸缩杆(11)带动两个夹板(12)将弹力膜(5)夹紧使其密封，然后启动激光发射器(6)，激光发射器(6)发出激光，激光接收器(10)接收激光；
步骤三、通过USB插口(20)将测量数据传输到电脑后进行处理，最后再次按动按钮开关(22)，使元件复位，定期通过充电端口(23)向蓄电池(21)充电，当激光发射器(6)故障而使电流泄露，弹力膜(5)内的少量天然气迅速燃烧净并使弹力膜(5)膨胀，弹力膜(5)迅速膨胀，泄压盒(24)将检测箱(2)内气压泄去。
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