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

背景技術(shù)：

目前在天然氣長輸管道壓氣站內(nèi)常用到三種過濾濾芯,輸送天然氣用的工藝氣過濾器濾芯、離心壓縮機干氣密封用過濾器濾芯和燃?xì)廨啓C燃料氣用過濾器濾芯。在高壓天然氣處理和長距離管道輸送過程中，其中的固體粉塵和液滴等雜質(zhì)會造成大型壓縮機組損壞，計量儀器失效以及站場停輸?shù)戎卮笫鹿?，?yán)重影響管道的供氣安全和長周期運行。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。進站的天然氣一般先進入工藝氣過濾器，其中壓縮機出口的極少量天然氣需要經(jīng)過干氣密封過濾器，然后再進入壓縮機軸端的干氣密封。還有一少部分氣體天然氣經(jīng)過燃料氣過濾器后進入燃?xì)廨啓C燃燒器進行燃燒產(chǎn)生動力。過濾分離設(shè)備用于去除天然氣中的石英砂和鐵銹等固體雜質(zhì)以及輸送過程中冷凝析出的游離水和輕烴等液滴。輸送用工藝氣過濾器濾芯的性能是最主要的影響因素，目前對其測試的技術(shù)包括：利用兩臺光散射氣溶膠計數(shù)器同時對旋風(fēng)分離器進出口氣體中顆粒的粒徑分布及計數(shù)濃度進行測量，確定出分離器的分離效率，或者利用光散射顆粒分析儀測量氣溶膠顆粒的濃度和粒徑分布，或者采用氣動粒度儀對旋風(fēng)分離器上下游的顆粒濃度進行測量，還有利用激光散射法測量分離器內(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力學(xué)粒徑分析儀測量過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率，從而計算過濾器的過濾效率。在過濾性能檢測過程中，尤其是對濾芯氣液過濾性能進行檢測時，濾芯側(cè)排出的液體逐漸增多，如不對其進行排放，沉積液體中的部分顆粒會隨氣流進入濾芯下游管路，將嚴(yán)重影響粒子計數(shù)器的計數(shù)準(zhǔn)確性。

目前國內(nèi)常用的過濾器濾芯質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)國內(nèi)現(xiàn)行檢測氣體過濾性能的標(biāo)準(zhǔn)主要參考《高效空氣過濾器性能試驗方法效率和阻力》國家標(biāo)準(zhǔn)gb/t6165-2008，但該標(biāo)準(zhǔn)主要針對大氣氣溶膠顆粒進行檢驗。

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

技術(shù)實現(xiàn)要素：

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

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種天然氣過濾分離設(shè)備的濾芯性能檢測方法，包括如下步驟：

1)對天然氣進行等速采樣后進行流量分配，將其形成氣溶膠粒子；

2)進行流量控制；

3)高壓天然氣管道內(nèi)顆粒物的在線檢測和分析以及常溫常壓下天然氣管道過濾分離設(shè)備分離效率的測定；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，并分配后在線檢測儀器進行檢測。

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，一部分進入盛有液態(tài)有機物質(zhì)的飽和器中，另一部分直接進入加熱器，加熱飽和器液態(tài)有機物質(zhì)使其在一定的壓力和溫度下蒸發(fā)進入再熱器，進入再熱器的為凝結(jié)核粒子、氮氣以及有機物質(zhì)蒸氣三者的混合物，混合物經(jīng)過再熱器進一步加熱確保在進入冷凝管之前不會發(fā)生冷凝，最后在冷凝管理有機物質(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)有機物質(zhì)為dehs。

其中，所述步驟1)的等速采樣采用皮托管測量管路的氣速，皮托管與采樣嘴匹配，根據(jù)已知氣速及采樣嘴尺寸確定采樣流量，實現(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，此時采樣管內(nèi)流速等于管道內(nèi)測點的流速。

其中，所述步驟2)流量控制通過一個流量控制單元完成，所述流量控制單元包括計算機、真空泵和電動調(diào)節(jié)閥，所述計算機分別與壓力溫度濕度測量儀、第一粒子計數(shù)器、第二粒子計數(shù)器、壓差計、體積流量計及電動調(diào)節(jié)閥相連，真空泵與電動調(diào)節(jié)閥相連；所述電動調(diào)節(jié)閥設(shè)置在所述真空泵與所述壓差計之間的管路上。

其中，所述壓力溫度濕度測量儀、壓差計及體積流量計通過plc控制，數(shù)據(jù)自動采集存儲和實施分析，所述電動調(diào)節(jié)閥開度由計算機進行實時控制調(diào)節(jié)。

其中，所述步驟3)在進行在線檢測的同時利用離線采樣裝置對管道內(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)果進行計量后繼續(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濾分離設(shè)備分離效率的測定是將采樣嘴伸入過濾分離設(shè)備得進出口管路進行等速采樣，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行在線分析，同時采用高精度濾膜驗證在線檢測的準(zhǔn)確性。

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

與現(xiàn)有測試方法相比，可將天然氣傳輸管道過濾用氣密封濾芯放入測試裝置進行性能檢測，且氣體流通方式與天然氣壓氣站流通方式相符，測試結(jié)果能在一定程度上反映現(xiàn)場實際應(yīng)用狀況。另外，通過相應(yīng)控制程序?qū)﹄妱诱{(diào)節(jié)閥的開度進行自動調(diào)節(jié)，風(fēng)量控制更加準(zhǔn)確，檢測穩(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)有粒徑測量范圍，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度和寬量程的粒子檢測。

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

附圖說明

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)明實施例的高壓管道內(nèi)顆粒在線檢測流程；

圖2為根據(jù)本發(fā)明實施例的常壓常溫在線檢測流程。

具體實施方式

參見附圖1，實施例涉及一種天然氣過濾分離設(shè)備的濾芯性能檢測方法，分為四個部分：1)對天然氣進行等速采樣后進行流量分配，將其形成氣溶膠粒子；2)進行流量控制；3)高壓天然氣管道內(nèi)顆粒物的在線檢測和分析以及常溫常壓下天然氣管道過濾分離設(shè)備分離效率的測定；以及4)減壓放空。等速取樣后的氣體首先通過流量分配器，然后將一部分含塵氣體形成氣溶膠粒子，并分配后在線檢測儀器進行檢測。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，一部分進入盛有液態(tài)有機物質(zhì)的飽和器中，另一部分直接進入加熱器，加熱飽和器液態(tài)有機物質(zhì)使其在一定的壓力和溫度下蒸發(fā)進入再熱器，進入再熱器的為凝結(jié)核粒子、氮氣以及有機物質(zhì)蒸氣三者的混合物，混合物經(jīng)過再熱器進一步加熱確保在進入冷凝管之前不會發(fā)生冷凝，最后在冷凝管理有機物質(zhì)凝結(jié)在凝結(jié)核上形成單分散氣溶膠。液態(tài)有機物質(zhì)可以采用dehs。等速采樣采用皮托管測量管路的氣速，皮托管與采樣嘴匹配，根據(jù)已知氣速及采樣嘴尺寸確定采樣流量，實現(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，此時采樣管內(nèi)流速等于管道內(nèi)測點的流速。流量控制通過一個流量控制單元完成，流量控制單元包括計算機、真空泵和電動調(diào)節(jié)閥，所述計算機分別與壓力溫度濕度測量儀、第一粒子計數(shù)器、第二粒子計數(shù)器、壓差計、體積流量計及電動調(diào)節(jié)閥相連，真空泵與電動調(diào)節(jié)閥相連；所述電動調(diào)節(jié)閥設(shè)置在所述真空泵與所述壓差計之間的管路上。壓力溫度濕度測量儀、壓差計及體積流量計通過plc控制，數(shù)據(jù)自動采集存儲和實施分析，所述電動調(diào)節(jié)閥開度由計算機進行實時控制調(diào)節(jié)。步驟3)在進行在線檢測的同時利用離線采樣裝置對管道內(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)果進行計量后繼續(xù)步驟4)減壓放空。

參照圖2，步驟3)中還涉及常溫常壓下天然氣管道過濾分離設(shè)備分離效率的測定，是將采樣嘴伸入過濾分離設(shè)備得進出口管路進行等速采樣，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行在線分析，同時采用高精度濾膜驗證在線檢測的準(zhǔn)確性。

以多管旋風(fēng)分離器實際分離性能的測定為例，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效果會降低很多，測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)。檢測裝置在下述工況下進行操作：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％。利用所述檢測裝置可依次對進行濾芯效率測試。具體操作步驟如下：

1)建立氣溶膠粒子發(fā)生單元：在濾芯阻力測試基礎(chǔ)上，依次將高效空氣過濾器、手動調(diào)壓閥、氣溶膠發(fā)生器和混合器相連。打開手動調(diào)壓閥，啟動氣溶膠發(fā)生器，測試氣溶膠與測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，在整個測試過程中，利用計算機對電動調(diào)節(jié)閥開度進行實時自動調(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測試濾芯上、下游0.01～40μm粒徑范圍的粒子進行測定，從而通過計算得到濾芯效率。

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

所述性能測試過程中，采用在線和離線測量兩種方式，采用濾筒捕集粉塵的同時，采用氣溶膠粒徑譜儀以及耐高壓氣溶膠導(dǎo)管技術(shù)，實現(xiàn)高壓工況下天然氣顆粒物含量的在線分析，進行8組離線取樣，每次取樣時間為2小時，同時記錄累積采樣流量，離線檢測結(jié)果為2小時內(nèi)管道顆粒物的平均濃度，測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，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，計算效率，并進行比對校驗。

雖然本發(fā)明已經(jīng)參考特定的說明性實施例進行了描述，但是不會受到這些實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)明的保護范圍和精神的情況下對本發(fā)明的實施例能夠進行改動和修改。