一種海水氣體檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于氣體檢測裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是涉及一種用于在深海環(huán)境下對待測水體中溶解的氣體進(jìn)行原位檢測的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在海洋環(huán)境中，特別是近海陸架海底，油氣滲漏是廣泛分布的自然現(xiàn)象。海底滲漏是淺部生物成因氣或深部熱解成因氣在浮力作用下沿沉積層中的孔隙、斷層面、泥火山等通道溢出海底的過程。海底油氣滲漏的存在預(yù)示著海底沉積層中可能蘊(yùn)藏著豐富的油氣資源。因此，對海底油氣滲漏的探測有助于經(jīng)濟(jì)、快速、有效地圈化油氣遠(yuǎn)景區(qū)。
[0003]海底水體中溶解的甲烷及其他烴類物質(zhì)是深海油氣(水合物)資源的重要指示物，對水體中溶解氣體的準(zhǔn)確探測是判定油氣資源海底滲漏的重要依據(jù)。傳統(tǒng)的對水體中溶解氣體的探測是采用先取水樣然后在岸上或船上進(jìn)行濃度檢測的方式，其缺點(diǎn)是:水樣在提取的過程中，溶解在水樣中的氣體會發(fā)生各種損失，繼而導(dǎo)致測量結(jié)果的不準(zhǔn)確。通過對比傳統(tǒng)測量技術(shù)和原位測量技術(shù)獲得的采樣水體中的氣體濃度發(fā)現(xiàn)，原位測量的測量精度是傳統(tǒng)方法無法比擬的，因此，急需開發(fā)原位探測技術(shù)。
[0004]在對水體中溶解氣體濃度的測量過程中，氣液分離是關(guān)系到測量結(jié)果準(zhǔn)確度的前提和關(guān)鍵，氣液分離程度越高，測量結(jié)果的精度越高?，F(xiàn)有的用于氣體檢測的裝置，其氣液分離方法通常采用半透膜(透氣且不透水膜)來實(shí)現(xiàn)。該方法的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、開發(fā)成本低；缺點(diǎn)是氣液分離不完全、測量精度低，僅限于進(jìn)行定性測量而不適用于定量測量，并且不適用于深水環(huán)境下的水體檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有氣體檢測裝置因氣液分離程度低而導(dǎo)致測量結(jié)果不準(zhǔn)確的問題，提出了一種有助于提高測量精度的海水氣體檢測裝置，通過采用三級氣液分離技術(shù)，可以對溶解在待測海水中的氣體實(shí)現(xiàn)充分分離。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0007]—種海水氣體檢測裝置，包括水樣采集單元、氣液分離單元和氣體檢測單元；所述水樣采集單元用于引入待測水樣，并對待測水樣進(jìn)行預(yù)處理；所述氣液分離單元用于對預(yù)處理后的待測水樣進(jìn)行氣液三級分離，其設(shè)置有水體加熱器、節(jié)流器、離心式氣液分離器和抽氣裝置，所述水體加熱器用于加熱預(yù)處理后的待測水樣，進(jìn)行氣液一級分離，分離出的氣體進(jìn)入輸氣管道；所述節(jié)流器用于對氣液一級分離后的氣液混合體進(jìn)行節(jié)流，降低氣體的溶解度，實(shí)現(xiàn)氣液二級分離；所述離心式氣液分離器利用離心力對節(jié)流后的氣液混合體進(jìn)行氣液三級分離，分離出的氣體進(jìn)入所述的輸氣管道，分離出的液體通過排水口排出；所述抽氣裝置安裝在所述的輸氣管道中，抽取輸氣管道中的氣體并排放至氣體檢測單元；所述氣體檢測單元接收所述抽氣裝置抽取的氣體，并對所述氣體進(jìn)行檢測。
[0008]進(jìn)一步的，在所述水樣采集單元中設(shè)置有進(jìn)水器、減壓閥和過濾器；其中，所述進(jìn)水器用于引入待測水樣；所述減壓閥連通所述的進(jìn)水器，對通過進(jìn)水器引入的待測水樣進(jìn)行降壓；所述過濾器用于對降壓后的待測水樣進(jìn)行過濾，過濾后的待測水樣進(jìn)入所述的氣液分離單元。
[0009]為了擴(kuò)大水樣采集區(qū)域，進(jìn)一步提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，本實(shí)用新型將所述進(jìn)水器設(shè)計(jì)成圓筒形結(jié)構(gòu)，筒壁上布滿進(jìn)水孔，筒壁外覆蓋有過濾網(wǎng)，利用所述過濾網(wǎng)對海水樣品進(jìn)行一級過濾。
[0010]又進(jìn)一步的，在所述氣體檢測單元中設(shè)置有氣體檢測室和氣體檢測組件；其中，所述氣體檢測室接收并容置所述抽氣裝置抽取的氣體；所述氣體檢測組件對氣體檢測室中的氣體進(jìn)行檢測。
[0011]為了防止由抽氣裝置抽取并排放至氣體檢測室的氣體中含有水蒸氣，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)所述抽氣裝置通過排氣管連接所述的氣體檢測室，并在所述排氣管中設(shè)置透氣不透水的半透膜，以起到隔離水蒸氣的作用，進(jìn)一步提高氣體檢測結(jié)果的準(zhǔn)確度。
[0012]當(dāng)需要對待測氣體的類型和濃度進(jìn)行檢測時(shí)，可以在所述氣體檢測組件中設(shè)置發(fā)光部件和光接收部件，利用所述發(fā)光部件發(fā)射特定波長的光線照射氣體檢測室中的氣體，然后利用所述光接收部件接收穿過所述氣體射出的光線，所述光接收部件根據(jù)接收到的光線強(qiáng)度生成與之對應(yīng)的檢測信號輸出，以用于待測氣體類型的判斷以及氣體濃度的計(jì)算。
[0013]為了使所述氣體檢測裝置能夠連續(xù)進(jìn)行多次檢測，本實(shí)用新型在所述海水氣體檢測裝置中還設(shè)置有廢氣回收單元，通過廢氣抽氣栗連通所述的氣體檢測室；所述廢氣抽氣栗在氣體檢測結(jié)束后，抽吸氣體檢測室中的氣體，并排放至所述的廢氣回收單元。
[0014]作為所述廢氣回收單元的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，本實(shí)用新型在所述廢氣回收單元中設(shè)置有廢氣吸附室，在所述廢氣吸附室中填充有活性炭和沸石分子篩，利用所述活性炭和沸石分子篩對氣體檢測室中檢測結(jié)束后的廢氣進(jìn)行吸附，繼而使氣體檢測室恢復(fù)到原來的真空狀態(tài)，等待執(zhí)行下一次氣體檢測任務(wù)。
[0015]為了實(shí)現(xiàn)原位檢測，以進(jìn)一步提高測量精度，本實(shí)用新型將所述氣液分離單元、氣體檢測單元和廢氣回收單元內(nèi)置于一個(gè)耐壓殼體中，在所述耐壓殼體上開設(shè)有進(jìn)樣口和出水口，在所述水樣采集單元中，進(jìn)水器位于耐壓殼體的外部，并封堵所述耐壓殼體的進(jìn)樣口，水樣采集單元中的其余部件位于所述耐壓殼體中；所述耐壓殼體的出水口通過排水管路連接所述離心式氣液分離器的排水口，在所述排水管路中設(shè)置有增壓閥，通過所述增壓閥封堵所述耐壓殼體的出水口，使所述耐壓殼體中形成密閉腔室。
[0016]為了對待測水樣的引入量和加熱溫度實(shí)現(xiàn)控制，本實(shí)用新型在所述水體加熱器中設(shè)置有液位傳感器、溫度傳感器和加熱管，在所述水體加熱器的內(nèi)壁上設(shè)置有保溫層；在水體加熱器與節(jié)流器的連接管路中設(shè)置有流量控制閥。
[0017]優(yōu)選的，所述節(jié)流器為筒形結(jié)構(gòu)，筒內(nèi)設(shè)置有兩層用于增加水體流速的進(jìn)水隔柵，通過設(shè)置兩層進(jìn)水隔柵，可以增加氣液混合體的流速，降低氣體的溶解度，以實(shí)現(xiàn)氣液的二級分離。
[0018]優(yōu)選的，在所述離心式氣液分離器中內(nèi)置有軸流葉片和排水葉片，所述軸流葉片對氣液混合體進(jìn)行氣液三級分離，分離后的氣體通過設(shè)置在軸流葉片傳動軸處的排氣口進(jìn)入所述的輸氣管道，分離后的液體通過排水葉片轉(zhuǎn)移至所述的排水口。
[0019]優(yōu)選的，所述節(jié)流器和所述離心式氣液分離器優(yōu)選安裝在一個(gè)單獨(dú)為其形成的密閉腔體內(nèi)，隔絕軸流葉片和排水葉片工作時(shí)由摩擦力和介質(zhì)阻力產(chǎn)生的葉片振動，減小離心式氣液分離器工作時(shí)葉片振動對裝置中的其它部件造成的影響。
[0020]進(jìn)一步的，在所述海水氣體檢測裝置中還設(shè)置有控制器，連接所述的液位傳感器、溫度傳感器和加熱管，并對所述減壓閥、流量控制閥、離心式氣液分離器、抽氣裝置、氣體檢測組件、廢氣抽氣栗以及增壓閥的工作時(shí)序進(jìn)行控制，并接收氣體檢測組件反饋的檢測信號，經(jīng)處理后上傳至監(jiān)控中心。
[0021]為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)控，可以設(shè)計(jì)所述控制器通過有線或者無線通信的方式與船上或者岸邊的監(jiān)測中心進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，工作人員可以在船上或者岸邊對投放到海水中的海水氣體檢測裝置的工作狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，并實(shí)時(shí)接收測量數(shù)據(jù)，獲得檢測結(jié)果。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:本實(shí)用新型的海水氣體檢測裝置，利用氣體在液體中的溶解度隨溫度上升和壓力下降而降低的特點(diǎn)，通過水體加熱器、節(jié)流器和離心式氣液分離器對待測水樣進(jìn)行氣液三級分離，由此不僅提高了氣液分離的程度，使得溶解在液體水樣中的氣體分離得更加徹底，分離效率更高，而且水樣流通速度快，且具有深海耐高壓的能力，便于在深海環(huán)境下執(zhí)行長期、連續(xù)、原位測量的任務(wù)。
[0023]結(jié)合附圖閱讀本實(shí)用新型實(shí)施方式的詳細(xì)描述后，本實(shí)用新型的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。
【附圖說明】
[0024]圖1是本實(shí)用新型所提出的海水氣體檢測裝置的一種實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2是圖1中水體加熱器的一種實(shí)施例的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3是圖1所示海水氣體檢測裝置的控制電路部分的原理框圖；
[0027]圖4是基于圖1所示的海水氣體檢測裝置提出的氣體檢測方法的一種實(shí)施例的工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)地描述。
[0029]本實(shí)施例的海水氣體檢測裝置主要包括水樣采集單元、氣液分離單元和氣體檢測單元等組成部分。其中，水樣采集單元用于將待測海域的海水引入到檢測裝置中，并對待測水樣進(jìn)行過濾、降壓等預(yù)處理，以保證后續(xù)檢測過程的順利進(jìn)行。氣液分離單元接收水樣采集單元采集輸出的待測水樣，并對待測水樣進(jìn)行氣液分離，將溶解在水樣中的氣體分離出來，以用于后續(xù)對氣體類型、濃度或者其它參數(shù)的檢測。為了提高氣液分離程度，本實(shí)施例在所述氣液分離單元中設(shè)計(jì)了三級分離結(jié)構(gòu)，分別為:加熱分離、節(jié)流分離、離心分離，以使溶解在待測水樣中的氣體能夠更加徹底地分離出來，提高檢測精度。將通過氣液分離單元分離出來的待測氣體傳輸至氣體檢測單元，利用氣體檢測單