本发明涉及一种低温天然气浓度检测装置。
背景技术：
液化天然气(lng)是天然气经净化、压缩、冷却至其沸点温度(-162℃)后变成的液体。作为一种清洁的能源，液化天然气无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体积约为同量气态天然气体积的1/600。基于我国巨大的能源缺口和环保压力，近年来，液化天然气产业在我国获得了迅速发展，多座液化工厂、lng加气站、接收站等已经建成并投入使用。
lng具有超低温和易燃易爆双重危险特性，由于lng温度极低(-162℃)，气液膨胀比大，lng在储存过程中一旦发生泄漏，会立即挥发出大量低温甲烷气体与空气形成爆炸性混合物，遇到点火源发生严重的火灾爆炸。因此，对泄漏后的lng需要采取措施抑制其进一步扩散，降低蒸发速率，避免造成更严重的次生灾害。液化天然气主要成分是甲烷，在开展液化天然气扩散抑制的研究过程中，为了研究抑制效果，需要对液化天然气蒸发的低温甲烷气体浓度进行检测。为此，设计一种可以检测低温甲烷气体浓度的实验装置。
目前在检测空气中甲烷浓度时，一般采用泵吸式和扩散式进行采样，扩散式采样只能测量0-10％lel浓度范围的天然气。对于测量0-100v％浓度范围的天然气，一般采用泵吸式。但是采用泵吸式抽气的检测方式对仪器的防爆性能有很高的要求，另外泵吸式甲烷浓度检测仪一般为便携式仪器，不适合置于低温的环境，也无法长时间的工作。
本发明涉及的低温甲烷气体浓度装置主要用于液化天然气蒸发扩散时甲烷浓度(0-100v％)实时监测。也可用于其他低温或常温可燃气体的浓度检测。
目前没有涉及到低温天然气浓度检测装置方面的相关专利。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是现有技术中尚无低温天然气浓度检测装置的问题，提供一种新的低温天然气浓度检测装置。该装置具有可用于低温天然气浓度检测中的优点。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：一种低温天然气浓度检测装置，包括采样单元、引导单元和数据分析与传输单元，采样单元包括采样过滤器、采样管、三通阀和流量计，引导单元包含稳压阀、核心模块组件，采样管口、采样过滤器、三通阀、流量计、甲烷浓度分析仪与分析仪组件依次相连，甲烷浓度分析仪与分析仪组件分别与数据分析与传输单元相连、核心模块组件相连，且核心模块组件还与稳压阀出口、气体排空管线相连，数据分析与传输单元相连包括甲烷浓度分析仪与分析仪组件，生成的数据分别通过4-20ma的信号输出给到上位机。
上述技术方案中，优选地，被测气体经由采样头的过滤器流经采样管后被引导单元带入分析仪。
上述技术方案中，优选地，采样管为特氟龙材质，三通阀能够连接样品气体用于甲烷浓度分析仪的标定。
上述技术方案中，优选地，核心模块组件是基于文丘里原理，利用氮气或空气的流量产生的负压将待测样品气体抽出至甲烷浓度分析仪，样品气体经分析仪测量完浓度后与氮气或空气一起排入大气。
上述技术方案中，优选地，每一个核心模块组件共有3个接口，其中一个接口分别与分析仪的出气端相连，另外2个接口中的一个分别连接经由分流管套件而排出的氮气接口，剩余的接口分别接入排气管路。
上述技术方案中，优选地，甲烷浓度分析仪选用0–100v％(体积分数)量程的分析仪，能够实现实时在线测量；所述装置设置至少一套采样单元。
本发明所要解决的技术问题是设计了一种可以检测低温天然气浓度(0-100v％)的实验装置，通过该装置可以对液化天然气蒸发出来的低温甲烷气体浓度进行检测，具体可应用于液化天然气的蒸发扩散抑制实验，通过检测甲烷浓度的变化来研究对液化天然气的抑制效果，也可以用于实时在线测量其他低温或常温烃类气体浓度，取得了较好的技术效果。
附图说明
图1低温天然气浓度检测装置示意图。
图1中，1采样管口，2采样过滤器，3三通阀，4流量计，5甲烷浓度分析仪与分析仪组件，6核心模块组件，7氮气或空气，8稳压阀，9样品气体，10气体排空管线；11数据分析与传输。
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。
具体实施方式
【实施例1】
本发明提出了一种应用于低温甲烷气体浓度检测的装置，如图1所示，其技术方案如下：
(1)本发明所述低温甲烷气体浓度检测装置包括三个单元：采样单元、引导单元和在线分析与数据传输单元。
(2)本发明所述低温甲烷采样单元包括采样过滤器、采样管，三通阀和流量计等部分组成；被测气体经由采样头的过滤器流经采样管后被引导单元带入分析仪。采样管为特氟龙材质。三通阀可连接样品气体用于甲烷浓度分析仪的标定。
根据采样管的长短和气体浓度分析仪要求的温度范围，为避免低温气体进入浓度分析仪损坏设备，可考虑设置加温装置。
(3)本发明所述氮气或空气引导单元包含引导稳压阀、核心模块组件、分流管套件、排气系统以及氮气瓶组或空压机组成；其中的引导核心模块组件是基于文丘里原理，利用氮气或空气的流量产生的负压将待测样品气体抽出至甲烷浓度分析仪，样品气体经分析仪测量完浓度后与氮气或空气一起排入大气；
引导气由氮气瓶组提供，如果浓度分析仪为防爆设备，也可以用空压机提供的空气作为引导气。
本系统每一个引导核心模块组件共有3个接口。其中一个接口分别与分析仪的出气端相连，另外2个接口中的一个分别连接经由分流管套件而排出的氮气接口，剩余的接口分别接入排气管路。
(4)本发明所述数据分析与传输单元包括甲烷浓度分析仪与分析仪组件。甲烷浓度分析仪选用0–100v％量程的分析仪，能够实现实时在线测量；
在线分析仪及数据传输单元主要作用是把前端各位置上采集到的经由采样单元过来的气体由分析仪检测后分别生成若干组数据，生成的数据再分别通过4-20ma的信号输出给到上位机。
(5)本发明所述装置可以设置一根管路实现一个点的甲烷浓度测量，也可设置多跟管路实现多点甲烷浓度测量。
(6)ch4等可燃气体泄漏报警仪安装在仪表柜的上端，用以保证实验过程中分析仪周边的安全。
(7)根据气体分析仪的型号和功能，本发明所述装置也可用于其他烃类气体的浓度检测。
具体测量方法如下：
氮气瓶组或空气机产生的氮气或空气7在减压后通过稳压阀8稳压进入引导单元核心模块组件6，气体流动产生的负压将待测气体1通过气体管路过滤器2过滤后经三通阀3、流量计4进入甲烷浓度分析仪5，甲烷浓度分析仪5测量出甲烷浓度后将数据上传至上位机，测量后的气体随引导气排入大气。
【比较例】
与本发明所提测量装置对应的是泵吸式装置，如果采用泵吸式装置来测量天然气浓度相对本专利来说有着很大的局限性。第一，泵吸式不能直接测量低温天然气浓度，不能应用于本发明专利所说的低温环境，否则会对设备造成损害。第二，因为天然气是可燃气体，泵吸式装置必须是防爆仪器，必须满足国家规定的可应用于易燃危险场所的设备防爆要求，这样就大大增加了投资，使其不具备实用价值。第三，泵吸式甲烷浓度检测仪不适合置于低温的环境，也无法长时间的工作。