專利名稱：輕烴燃氣在線熱值分析裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種燃氣的在線熱值分析裝置，特別是一種輕烴燃氣在線熱值分析裝置。
背景技術：
燃氣熱值在線分析裝置通常稱之為熱值儀，是各種燃氣在生產、儲配、使用過程中。 動態評估燃氣質量、能源計量核算、混合配比控制、自動化過程控制必不可少的裝置。一 般熱值儀均采用燃燒被測量過程氣的方法進行檢測分析，也有用在線氣體分析設備進行定 量分析的。它們共同的缺點是l)造價高,備品備件價格高，由國外進口和引進居多。2) 系統安裝、調試、操作、維護復雜、對技術人員和使用人員要求高。3)對應用環境要求苛
刻，隔爆防爆措施復雜、安全保障有困難。4)應用電化學、氧化鋯等方法分析含有烴類的
混合燃氣.，雖然價格較低，但精度低、適應性差、運行不穩定、傳感器探頭易中毒損壞。 目前，城市煤氣中最有發展前途的氣種是天然氣、輕烴管道燃氣和液化石油氣等輕石 油族燃氣。輕烴管道燃氣屬輕質油制氣范疇。穩定輕烴來源于天然氣、石油二次加工的副
產品，數量較大。因其主要成分為戊垸(C4),沸點36.TC，在常溫常壓下為液態，氣態 時標準狀態的密度為3.4537Kg/Nm3、與空氣的相對比重為2.6709、高位熱值169.377 MJ/Nm3、低位熱值156.733MJ/fW人們稱之為輕汽油。詳見GB9053-1998《穩定輕烴》。 將輕烴應用在民用管道燃氣和替代部分工業能源的方法正在我國廣泛推廣。
在生產、儲配、使用輕烴燃氣過程中必需對最終產品輕烴管道燃氣的品質和控制參數 (熱值、華白指數、比重、密度、含氧量、混空比)進行必要的分析監測和控制。這不僅 可以使原料得到充分合理地利用，也能按照規定向用戶供應熱值在一定范圍內恒定的穩定 輕烴燃料。
實用新型內容
本實用新型的目的是提供一種輕烴燃氣在線熱值分析裝置，該裝置運行穩定，測量準 確，操作簡便，安全性好，可實現測量的智能化。
為實現上述目的，本實用新型通過以下技術方案實現
輕烴燃氣在線熱值分析裝置，該裝置由過程氣調理單元A、檢測數據采集單元B、計
算補正分析單元C組成，過程氣調理單元A由入口電磁閥D1、 D2連接氣/液分離器Q、減 壓閥F2，減壓閥F2再連接過濾器G,過濾器G連接穩壓閥F3構成，在減壓閥F2輸出端 設有PLC入口端壓力變送器；檢測數據采集單元B由氣體密度變送單元M、分壓閥F4、檢 測端差壓變送器AP、溫度變送器T、節流噴嘴J、 AC/DC系統供電裝置組成，在氣體密度 變送單元M的入口端和出口端設有分壓閥F4和檢測端差壓變送器A P，溫度變送器T連接 在氣體密度變送單元M的出口端，溫度變送器T輸出端還連接節流噴嘴J;計算補正分析 單元C由PLC可編程控制系統和嵌入式計算機組成，入口壓力信號(P)、過程氣氣體密度 信號(M)、檢測端差壓信號(AP)、過程氣溫度信號(T)的測量參數由PLC可編程控制 器A/D采集后進行運算分析，并由嵌入式計算機(PC)顯示實時數據、歷史記錄、報警 或統計。
所述的氣體密度變送單元由密閉腔體、平衡膜片、高頻壓電陶瓷振蕩器、微壓力應變 片、導流支架、振蕩與激勵電路、放大與保護電路、當量轉換與輸出模塊組成，在密閉腔 體的中心設有高頻壓電陶瓷振蕩器，高頻壓電陶瓷振蕩器四周設有導流支架，在密閉腔體 中部高頻壓電陶瓷振蕩器的四周密閉設置有平衡膜片將密閉腔體分隔為兩個體積相同的 部分，分別為測量室和參考室，導流支架上設有氣體通過的入口和出口；振動與激勵電路 與高頻壓電陶瓷振蕩器相孕接；在導流支架形成的空間內與測量室和參考室殼體接觸的部 分均設有微壓力應變片，兩個微壓力應變片分別與放大與比較電路相連接，放大與比較 電路輸出端連接當量轉換與輸出模塊；在測量室的殼體上設有過程氣入口和過程氣出口。
所述的氣體密度變送單元的密閉腔體的壁體內部設有恒溫加熱器，恒溫加熱器外部設 有保溫裝置。
與現有技術相比，本實用新型的有益效果是
1) 裝置在非燃燒狀態下工作，能在線連續測量混合氣體的密度，并以此為主參數， 進行輕烴燃氣熱值、華白指數、比重、密度、含氧量、混合比數值的測定，可保證分析系 統綜合精度
令密度的測量精度應優于FS土O. 5% 令檢測過程應有良好的線性度和復現性。 令在5 40。C工作環境內溫漂為FS土O. 25% 24小時零點漂移應小于FS土O. 25%
2) 系統能在線測量壓力、溫度、并具有壓力自動溫度壓力補正功能。
3) 以嵌入式計算機和PLC可變成控制系統為工作平臺，以在線熱值分析數學模型為 分析方法，以觸摸屏和工業網絡為交互界面，進行在線分析。
4) 安裝簡便、維護容易、操作方便、分析準確、響應迅速、運行穩定、安全可靠、 制作成本低。
5) 裝置設計為本安防爆型，適用于易燃易爆的工作環境。
圖1是輕烴燃氣在線熱值分析裝置的原理框圖； 圖2是氣體密度變送單元的結構示意圖。
具體實施方式
見圖1，輕烴燃氣在線熱值分析裝置，該裝置由過程氣調理單元A、檢測數據采集單 元B、計算補正分析單元C組成，過程氣調理單元A由入口電磁閥D1、 D2連接氣/液分離 器Q、減壓閥F2，減壓閥F2再連接過濾器G，過濾器G連接穩壓閥F3構成，在減壓閥F2 輸出端設有PLC入口端壓力變送器；被測過程氣經系統入口的電磁閥(Dl、 D2)選通后通 過氣/液分離器Q進行氣液分離，并通過減壓閥F2穩壓，然后通過過濾器G過濾后，再次 經二次穩壓閥F3穩壓后，獲得符合測量要求的穩定潔凈的被測氣體；檢測數據采集單元 B由氣體密度變送單元M、分壓閥F4、檢測端差壓變送器AP、溫度變送器T、節流噴嘴J、 AC/DC系統供電裝置組成，在氣體密度變送單元M的入口端和出口端設有分壓閥F4和檢 測端差壓變送器A P，氣體經分壓闊F4兩端形成壓差使流入氣體密度變送單元M的，被測 過程氣與參照氣的壓力相等，溫度變送器T連接在氣體密度變送單元M的出口端，溫度變 送器T輸出端還連接節流噴嘴J，節流噴嘴J限制了尾氣排量；計算補正分析單元C由PLC 可編程控制系統和嵌入式計算機組成，入口壓力信號(P)、過程氣氣體密度信號(M)、檢 測端差壓信號(AP)、過程氣溫度信號(T)的測量參數由PLC可編程控制器A/D采集后 進行運算分析，并由嵌入式計算機(PC)顯示實時數據、歷史記錄、報警或統計。也可由 PLC通過D/A或通訊接口直接傳送到控制系統參與過程控制。系統的標定可以在自動/手 動間選擇。人機交互界面從嵌入式計算機(PC)的觸摸屏上完成。
混合氣體密度的測量是通過氣體密度變送單元來完成的，該方法基于特定頻率和振幅 的振動在氣體中傳導時單位距離所傳送的力與該氣體的密度相關，密度越高所傳送的力越 大，如果在相同條件下同時測量被檢測過程氣與空氣傳送的力，并將兩者放大比較，其比 值就是被測過程氣的比重；將這一數值進行當量轉換即可得到混合氣體密度測量值。利用這一原理構建的氣體密度變送單元，具有測量范圍寬，涵蓋了90%氣態物質，測量數據穩 定準確，操作簡便，抗干擾能力強，制造成本低的優點。
見圖2，所述的氣體密度變送單元由密閉腔體9、平衡膜片4、高頻壓電陶瓷振蕩器 10、微壓力應變片5、導流支架6、振蕩與激勵電路、放大與保護電路、當量轉換與輸出 模塊組成，在密閉腔體9的中心設有高頻壓電陶瓷振蕩器10，高頻壓電陶瓷振蕩器10四 周設有導流支架6，在密閉腔體中部高頻壓電陶瓷振蕩器10的四周密閉設置有平衡膜片4 將密閉腔體分隔為兩個體積相同的部分，分別為測量室11和參考室12，導流支架6上設 有氣體通過的入口和出口，在密閉腔體9的壁體內部設有恒溫加熱器2，恒溫加熱器2外 部設有保溫裝置1。振動與激勵電路與高頻壓電陶瓷振蕩器10相連接；在導流支架6形 成的空間內與測量室.11和參考室12殼體接觸的部分均設有微壓力應變片5，兩個微壓力 應變片5分別與放大與比較電路相連接，放大與比較電路輸出端連接當量轉換與輸出模 塊；在測量室11的殼體上設有過程氣入口 3和過程氣出口 7。
測量室與參考室需要相同的物理條件，恒溫加熱器2使兩室內溫度恒定，平衡膜片4 使測量室和參考室壓力相等，測量室通過被檢測過程氣，參考室通入空氣，高頻壓電陶瓷 振蕩器IO產生的高頻振蕩分別使兩室內分別通過體積相等的過程氣與空氣，因兩種氣體 密度不同，兩室內的微壓力應變片5受力不同，輸出的測量電壓VP1和VP2也不同，放大 與比較電路將測量電壓VP1和VP2進行放大比較(VP1: VP2)，其比值就是被測過程氣對 應于空氣的比重。將比重乘空氣的密度并進行當量轉換和溫度壓力補正，就可以實現過程 氣的密度測量。氣體密度變送單元輸出直流4-20mA信號。
裝置安全與防爆措施
在組成系統時考慮到該裝置大多應用于易燃易爆區域內，控制機柜采用渦旋管冷卻、 密封正壓防爆結構。數據和通訊接口采用本安防爆措施。 輕烴燃氣在線熱值分析裝置的標定與校準
該裝置采用比較法進行校準，裝置可以選擇自動和手動兩種方式進行標定，在應用狀 態下預熱三十分鐘向裝置加載標準氣，按屏幕提示操作即可完成標定。標準氣應來源于， 能達到GB10628-89〈氣體分析標準混合氣體組成的測定比較法〉標準的制氣單位。
該裝置還可以應用于在輕烴燃氣自動控制系統、輕烴燃氣便攜式離線熱值分析裝置 中、也可以對某些其中一種組分參數為變量、其它組分參數為常量的混合燃氣(如 LPG+AIR、沼氣、煤成氣等)進行相關參數的在線分析。
權利要求1.一種輕烴燃氣在線熱值分析裝置，其特征在于，該裝置由過程氣調理單元、檢測數據采集單元、計算補正分析單元組成，過程氣調理單元由入口電磁閥連接氣/液分離器、減壓閥，減壓閥再連接過濾器，過濾器連接穩壓閥構成，在減壓閥輸出端設有PLC入口端壓力變送器；檢測數據采集單元由氣體密度變送單元、分壓閥、檢測端差壓變送器、溫度變送器、節流噴嘴、AC/DC系統供電裝置組成，在氣體密度變送單元的入口端和出口端設有分壓閥和檢測端差壓變送器，溫度變送器連接在氣體密度變送單元的出口端，溫度變送器輸出端還連接節流噴嘴；計算補正分析單元由PLC可編程控制系統和嵌入式計算機組成，入口壓力信號、過程氣氣體密度信號、檢測端差壓信號、過程氣溫度信號的測量參數由PLC可編程控制器A/D采集后進行運算分析，并由嵌入式計算機顯示實時數據、歷史記錄、報警或統計。
2、 根據權利要求1所述的輕烴燃氣在線熱值分析裝置，其特征在于，所述的氣體密 度變送單元由密閉腔體、平衡膜片、高頻壓電陶瓷振蕩器、微壓力應變片、導流支架、振 蕩與激勵電路、放大與保護電路、當量轉換與輸出模塊組成，在密閉腔體的中心設有高頻 壓電陶瓷振蕩器，高頻壓電陶瓷振蕩器四周設有導流支架，在密閉腔體中部高頻壓電陶瓷 振蕩器的四周密閉設置有平衡膜片將密閉腔體分隔為兩個體積相同的部分，分別為測量室 和參考室，導流支架上設有氣體通過的入口和出口；振動與激勵電路與高頻壓電陶瓷振蕩 器相連接；在導流支架形成的空間內與測量室和參考室殼體接觸的部分均設有微壓力應變 片，兩個微壓力應變片分別與放大與比較電路相連接，放大與比較電路輸出端連接當量 轉換與輸出模塊；在測量室的殼體上設有過程氣入口和過程氣出口。
3、 根據權利要求1所述的所述的輕烴燃氣在線熱值分析裝置，其特征在于，所述的 氣體密度變送單元的密閉腔體的壁體內部設有恒溫加熱器，恒溫加熱器外部設有保溫裝 置。
專利摘要本實用新型涉及輕烴燃氣在線熱值分析裝置，該裝置由過程氣調理單元、檢測數據采集單元、計算補正分析單元組成，過程氣調理單元將被測過程氣進行氣液分離，并通過穩壓、過濾后，獲得符合測量要求的穩定潔凈的被測氣體；經檢測數據采集單元檢測出所需測量信號，檢測數據采集單元由氣體密度變送單元等組成。計算補正分析單元由PLC可編程控制系統和嵌入式計算機組成，入口壓力信號、過程氣氣體密度信號、檢測端差壓信號、過程氣溫度信號的測量參數由PLC可編程控制器A/D采集后進行運算分析，并由嵌入式計算機顯示實時數據、歷史記錄、報警或統計。該裝置運行穩定，測量準確，操作簡便，安全性好，可實現測量的智能化。
文檔編號G06F19/00GK201199236SQ20082001246
公開日2009年2月25日 申請日期2008年4月30日 優先權日2008年4月30日
發明者劉慶杰 申請人:劉慶杰