[實用新型]輸氣管道內(nèi)顆粒與液滴的在線檢測裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520215662.0
• 申請日: 2015-04-10
• 公開（公告）號: CN204479442U
• 公開（公告）日: 2015-07-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姬忠禮;許喬奇;盧利鋒;楊亮;趙彥琳
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)(北京)
• 主分類號: G01N15/02
• 分類號: G01N15/02;G01N15/06
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 王濤

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及輸氣管道內(nèi)顆粒與液滴分析技術(shù)，特別是關(guān)于一種輸氣管道內(nèi)顆粒與液滴的在線檢測裝置。

背景技術(shù)

如醫(yī)療、環(huán)境、工業(yè)凈化、食品、能源、電子及微生物等許多領(lǐng)域，都對氣體中的粒子大小和濃度有嚴(yán)格的要求。例如，在高壓天然氣管道運輸過程中，由于粉塵和液滴的存在，不但會引起管道的腐蝕，而且對增壓設(shè)備的運行產(chǎn)生不良的影響，所以需要在天然氣運輸過程中設(shè)有凈化裝置，用來收集捕捉氣體中的粉塵和液滴，以控制管道中兩者的含量。同時就需要粒子測量技術(shù)來檢測凈化后氣體中粉塵和液滴含量，用于提供凈化裝置的選型依據(jù)及凈化裝置的性能評價。

目前，國際著名公司(如：MetOne、Climet、PMS、LIGHTHOUSE、Malvern、Coulter、Palas、Horiba、清新公司和島津公司等)的干式或濕式粒子計數(shù)器，大都是采用基于Mie理論的光散射法。該方法具有適應(yīng)性廣、粒徑測量范圍廣、測量準(zhǔn)確、精度高、重復(fù)性好和測量速度快等特點，同時還具備所需獲知的被測顆粒及分散介質(zhì)的物理參數(shù)量少，儀器的自動化和智能化程度高，可以實現(xiàn)在線測量的優(yōu)點。

但這些粒子計數(shù)器也有不足之處，例如：

1)無法區(qū)分粒子類型實現(xiàn)分布統(tǒng)計計數(shù)。當(dāng)測量粒子中同時含有顆粒和液滴時，卻無法將兩者得以區(qū)分，而將看為同種粒子進(jìn)行測量，此時的測量結(jié)果就嚴(yán)重偏離實際情況。

2)無法反映粒子的形狀特性。對于不規(guī)則形狀的粒子測量，現(xiàn)有多數(shù)粒徑譜儀都是給出具有相同散射光的標(biāo)定粒子的粒徑大小，而無法反應(yīng)粒子的形狀特性。

3)存在邊緣測量誤差。多數(shù)粒徑譜儀或粒子計數(shù)器沒有解決邊緣測量誤差的問題，沒有篩選出穿過測量體的有效粒子，而是將通過測量體邊緣的粒子也進(jìn)行計數(shù)，這就導(dǎo)致了測量計數(shù)的誤差。

4)不能實現(xiàn)測量結(jié)果的修正處理。根據(jù)測量原理可知，所測的粒子粒徑大小是根據(jù)標(biāo)定粒子的數(shù)據(jù)計算得出，而實際測量時被測粒子本身的折射率經(jīng)常會出現(xiàn)與標(biāo)定粒子折射率不同的情況，測量結(jié)果與實際情況有所偏離，因此需要對測量結(jié)果需要進(jìn)一步修正。

5)使用環(huán)境條件有限。多數(shù)粒徑譜儀由于其結(jié)構(gòu)特點或采樣系統(tǒng)的耐溫耐壓性，只能在常溫常壓下操作，無法在高溫高壓的工業(yè)環(huán)境中使用。

實用新型內(nèi)容

本實用新型提供一種輸氣管道內(nèi)顆粒與液滴的在線檢測裝置，以實現(xiàn)顆粒和液滴的分別計數(shù)和粒徑分布統(tǒng)計，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的實時修正。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型實施例提供一種輸氣管道內(nèi)顆粒與液滴的在線檢測裝置，所述的在線檢測裝置包括：采樣裝置、光學(xué)裝置、光電轉(zhuǎn)換單元及數(shù)據(jù)處理裝置；

所述采樣裝置包括：采樣嘴、氣溶膠導(dǎo)管、流量控制單元及過濾單元，所述氣溶膠導(dǎo)管一端通過所述采樣嘴連接輸氣管道，另一端通過管道依次連接所述流量控制單元、過濾單元；

所述氣溶膠導(dǎo)管設(shè)置在所述光學(xué)裝置中，所述的光學(xué)裝置包括：光源、擴(kuò)束準(zhǔn)直與起偏裝置、第一聚焦透鏡、第二聚焦透鏡、第三聚焦透鏡、分光裝置、第一探測器、第一探測器組及第二探測器組；第一探測器組及第二探測器組可以分別由多個探測器組成。

所述光源發(fā)出的入射光進(jìn)入所述擴(kuò)束準(zhǔn)直與起偏裝置，然后經(jīng)過所述第一聚焦透鏡匯聚在交點處形成所述光學(xué)裝置的敏感區(qū)，含有顆粒與液滴的氣體經(jīng)過所述氣溶膠導(dǎo)管進(jìn)入所述光學(xué)裝置，當(dāng)顆粒或液滴穿過所述敏感區(qū)時，所述入射光照射到所述顆?；蛞旱紊习l(fā)生散射，-90°方向的散射光信號經(jīng)過所述第二聚焦透鏡進(jìn)入所述第一探測器，0-180°方向中的某個角度或多個角度的散射光經(jīng)過所述分光裝置分為P光信號及S光信號，所述P光信號進(jìn)入所述第一探測器組，所述S光信號進(jìn)入所述第二探測器組；

所述光電轉(zhuǎn)換單元連接所述第一探測器、第一探測器組及第二探測器組，用于將-90°方向的散射光信號、P光信號及S光信號分別轉(zhuǎn)換為-90°方向電信號、P電信號及S電信號；

所述數(shù)據(jù)處理裝置連接所述光電轉(zhuǎn)換單元，輸出粒子類型、粒子形狀特性以及所述顆粒和/或液滴的粒徑分布及濃度。

一實施例中，所述采樣裝置還包括：真空泵，常壓或負(fù)壓狀態(tài)下，所述過濾單元連接真空泵。

一實施例中，所述的光學(xué)裝置還包括：

第一反射鏡，用于將經(jīng)過所述第二聚焦透鏡的散射光信號反射到所述第一探測器。

一實施例中，所述的光學(xué)裝置還包括：第一擴(kuò)束與準(zhǔn)直裝置，設(shè)置在所述第一探測器之前，通過光纖連接所述第一探測器或者與所述第一探測器集成于一體。

一實施例中，所述的光學(xué)裝置還包括：