一种气体含量的检测装置及系统的制作方法

本发明涉及一种气体含量的检测装置及系统，属于分析化学技术领域。

背景技术：

在石油地质开发过程中，存在着大量的气体，气体中普遍含硫化氢，硫化氢是一种剧毒物质，由于地域的不同，硫化氢的含量存在差异。为了得出气体中的硫化氢的含量数据，往往通过定量气体运用化学反应的方法进行测试，并通过各种反应消耗得出相应的数据结果，再以相应的计算公式进行计算，就得出了硫化氢的含量数据。

现有使用设备为吸收装置，工作方法是将吸收装置的一头管线连接至进气管道，开通控制阀，让气体以定量的流速通过管线进入吸收器，吸收器是圆柱形：长230mm、内径23mm，吸收器的进气口在底部，吸收器内附一块玻璃孔板，孔板至进气口的高度为50mm，孔板上有20个直径范围为0.5-1mm的小孔，小孔能够将输入的气体分解成细小气泡，吸收器内腔装有定量的化学溶液，气体在通过吸收器的过程中，化学溶液通过吸附气体中的硫化氢进行化学反应，反应过的剩余气体通过吸收器的顶部出气口进入流量计计量排出，由于不同的气体中硫化氢的含量不同，使得在实际工作中对气体的连续输入量也不同，为了得到精度高的数据，相同的气体测量需要二次以上的工作来完成，第一次是为了确定气体中硫化氢初步值，第二次是依据初步值使用相应的气体输入量测量。

现有技术里，在连续工作过程中，输入吸收器内腔的气体是一次性通过，由于气体进入吸收器内腔化学溶液中是气泡状，这样必然使的气泡中部分硫化氢随着反应过的剩余气体一起排出，由于吸收器内的溶液随着与输入气体中的硫化氢的连续反应，使的溶液中的反应物质含量逐渐减少，而输入吸收器内的气体流量保持不变，吸收器内溶液的反应会越来越低，这样排出的气体中的硫化氢含量逐步变高，因而排出的量越高测量的精度就越低。

另外，在配制各种化学试剂中，主要是以水配制溶液，由于水的冰点是零度，这样对测试环境有一定的要求；采集气体在通过吸收器时，每分钟气体流量在200-300毫升，低于0.5％含量的气体采集量在20-100升，所用时间在80-400分钟，气体含量与所用气体量成反比，而很多测试是要在冬季进行，往往零下10度以上的低温环境下则无法进行正常工作。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种气体含量的检测装置及系统，用于解决现有技术中定量气体一次性通过吸收器导致待检测气体的含量检测不准确这一问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种气体含量的检测装置，包括以下方案：

检测装置方案一：包括第一进出气存储装置(1)、第二进出气存储装置(2)以及输气管线，所述输气管线包括用于与吸收器的进气口、出气口对应连接的第一联通口、第二联通口；所述第一进出气存储装置(1)设有第一进出气口，所述第二进出气存储装置(2)设有第二进出气口；所述输气管线中设置有控制阀，所述输气管线和控制阀用于：当第一进出气口与第一联通口相连时，第二进出气口与第二联通口相连，以使第一进出气存储装置(1)中的气体经过吸收器向第二进出气存储装置(2)流动；当第一进出气口与第二联通口相连时，第二进出气口与第一联通口相连，以使第二进出气存储装置(2)中的气体经过吸收器向第一进出气存储装置(1)流动；该检测装置还包括用于从输气管路中取气的进气管线(11)，所述进气管线(11)与所述输气管线相连。

检测装置方案二：在检测装置方案一的基础上，所述第一进出气存储装置(1)和/或第二进出气存储装置(2)包括活塞缸(102)、伸缩活塞(104)、活塞轴(105)以及驱动活塞轴(105)往复运动以实现进出气功能的驱动机构(3)。

检测装置方案三：在检测装置方案二的基础上，所述驱动机构(3)包括电动机，所述电动机的输出端连接一个穿设在所述活塞轴(105)上的旋转轴承(106)，所述旋转轴承(106)与所述活塞轴(105)形成涡轮蜗杆机构。

检测装置方案四：在检测装置方案三的基础上，所述驱动机构(3)还包括与所述活塞轴(105)传动连接的轴头摇柄(107)。

检测装置方案五、六、七、八：分别在检测装置方案一、二、三、四的基础上，所述输气管线和控制阀包括：所述第一进出气口通过第一输气管线(7)用于连接所述第一联通口，通过第二输气管线(8)用于连接所述第二联通口；所述第一输气管线(7)上设有第一控制阀，所述第二输气管线(8)上设有第二控制阀；所述第二进出气口通过第三输气管线(9)用于连接所述第一联通口，通过第四输气管线(10)用于连接所述第二联通口；所述第三输气管线(9)上设有第三控制阀，所述第四输气管线(10)上设有第四控制阀。

检测装置方案九、十、十一、十二：分别在检测装置方案一、二、三、四的基础上，所述输气管线和控制阀包括：一个两位四通阀(13)，所述两位四通阀(13)的四个阀口用于分别连接所述第一进出气口、第二进出气口、第一联通口和第二联通口。

检测装置方案十三、十四、十五、十六：分别在检测装置方案一、二、三、四的基础上，所述进气管线(11)中设置有流量仪表(12)和进气控制阀。

本发明还提供了一种气体含量的检测系统，包括以下方案：

检测系统方案一：包括第一进出气存储装置(1)、第二进出气存储装置(2)以及吸收器(4)；所述第一进出气存储装置(1)设有第一进出气口，所述第二进出气存储装置(2)设有第二进出气口；所述吸收器(4)包括一个进气口(5)和一个出气口(6)；所述第一进出气口、第二进出气口与所述进气口(5)、出气口(6)之间连接有输气管线和控制阀；所述输气管线和控制阀用于：当第一进出气口与进气口(5)相连时，第二进出气口与出气口(6)相连，以使第一进出气存储装置(1)中的气体经过吸收器(4)向第二进出气存储装置(2)流动；当第一进出气口与出气口(6)相连时，第二进出气口与进气口(5)相连，以使第二进出气存储装置(2)中的气体经过吸收器(4)向第一进出气存储装置(1)流动；该检测系统还包括用于从输气管路中取气的进气管线(11)，所述进气管线(11)与所述输气管线相连。

检测系统方案二：在检测系统方案一的基础上，所述第一进出气存储装置(1)和/或第二进出气存储装置(2)包括活塞缸(102)、伸缩活塞(104)、活塞轴(105)以及驱动活塞轴(105)往复运动以实现进出气功能的驱动机构(3)。

检测系统方案三：在检测系统方案二的基础上，所述驱动机构(3)包括电动机，所述电动机的输出端连接一个穿设在所述活塞轴(105)上的旋转轴承(106)，所述旋转轴承(106)与所述活塞轴(105)形成涡轮蜗杆机构。

检测系统方案四：在检测系统方案三的基础上，所述驱动机构(3)还包括与所述活塞轴(105)传动连接的轴头摇柄(107)。

检测系统方案五、六、七、八：分别在检测系统方案一、二、三、四的基础上，所述输气管线和控制阀包括：所述第一进出气口通过第一输气管线(7)用于连接所述第一联通口，通过第二输气管线(8)用于连接所述第二联通口；所述第一输气管线(7)上设有第一控制阀，所述第二输气管线(8)上设有第二控制阀；所述第二进出气口通过第三输气管线(9)用于连接所述第一联通口，通过第四输气管线(10)用于连接所述第二联通口；所述第三输气管线(9)上设有第三控制阀，所述第四输气管线(10)上设有第四控制阀。

检测系统方案九、十、十一、十二：分别在检测系统方案一、二、三、四的基础上，所述输气管线和控制阀包括：一个两位四通阀(13)，所述两位四通阀(13)的四个阀口用于分别连接所述第一进出气口、第二进出气口、第一联通口和第二联通口。

检测系统方案十三、十四、十五、十六：分别在检测系统方案一、二、三、四的基础上，所述进气管线(11)中设置有流量仪表(12)和进气控制阀。

本发明的有益效果是：

本发明避免了混有待检测气体的混合气体一次性通过吸收器，通过两个进出气存储装置的一进一退工作，使定量的混合气体反复进入吸收器内，从而使吸收器最大限度地吸收混合气体中的待检测气体，提高待检测气体的测量精度。

进一步的，通过将两个进出气存储装置设置为活塞机构，采用驱动机构驱动两活塞机构的活塞轴运动方向相反，即一个进气一个出气，有效提高了待检测气体测量过程中的自动化水平，避免了手动操作。

另外，在恶劣天气中测量时，可先将混有待检测气体的混合气体采集到进出气存储装置中，再进入适应环境中进行测量，可满足各种环境条件下的测量要求。

附图说明

图1是本发明气体含量的检测系统第一实施例的结构示意图；

图2是本发明气体含量的检测系统第二实施例的结构示意图；

图3是进出气存储装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体的实施例对本发明的具体实施方式进行详细说明。

本发明气体含量的检测系统的结构示意图如图1所示，包括气体定量系统、和吸收装置系统。其中，气体定量系统由进出气存储装置1、进出气存储装置2和驱动机构3组成，第一进出气存储装置1设有第一进出气口，第二进出气存储装置2设有第二进出气口，该驱动机构3具体采用电动机。吸收装置系统包括吸收器4，吸收器4设置有一个进气口5和一个出气口6，吸收器4的进气口5连接有用于从输气管路中取气的进气管线11。

进出气存储装置1、进出气存储装置2与吸收器4的进气口5、出气口6之间连接有输气管线，即：进出气存储装置1的第一进出气口通过第一输气管线7连接吸收器4的进气口5，通过第二输气管线8连接吸收器4的出气口6；进出气存储装置2的第二进出气口通过第三输气管线9连接吸收器4的进气口5，通过第四输气管线10连接吸收器4的出气口6。另外，第一输气管线7上设有第一控制阀，第二输气管线8上设有第二控制阀，第三输气管线9上设有第三控制阀，第四输气管线10上设有第四控制阀。

各个输气控制阀用于控制自身所在的输气管线是否开通，各个输气管线与相应的输气控制阀相配合，以实现下述功能：当进出气存储装置1的进出气口与吸收器4的进气口5相连时，进出气存储装置2的进出气口与吸收器4的出气口6相连；当进出气存储装置1的进出气口与吸收器4的出气口6相连时，进出气存储装置2与吸收器4的进气口5相连。

当然，在实现上述功能的前提下，进出气存储装置1、进出气存储装置2和吸收器4之间的连接也可以通过一个两位四通阀13来实现，此时检测系统的结构示意图如图2所示。进出气存储装置1、进出气存储装置2分别连接两位四通阀13的两个工作口，吸收器4的进气口5和出气口6分别连接两位四通阀的进气口和出气口。由于采用两位四通阀的工作原理属于现有技术，此处不再赘述。

另外，作为其他的实施方式，进气管线11也可以设置在输气管线的其他任意位置，进气管线11上设置有气体流量计12，其作用是将定量的混有待检测气体的混合气体输入到检测系统中。在进气管线11上除了设置有流量仪表12外，还设置有进气控制阀，该进气控制阀用于在输入定量的混有待检测气体的混合气体后，关闭进气管线11。

如图3所示，进出气存储装置1、进出气存储装置2均是储存气体的密闭容器，具体可以是一种活塞机构。其缸体102的一端是密闭一体结构，顶端内壁有一个进出气口103，进出气口103通过输气管线连接至吸收装置系统。进出气存储装置1、进出气存储装置2的腔体内有一个伸缩活塞104，活塞轴105是螺纹结构，旋转轴承106(螺母丝杠结构)固定在支架101上，并套在活塞轴105上，形成涡轮蜗杆机构，旋转轴承106通过电动机的工作带动旋转，推动活塞104伸缩工作。两个进出气存储装置并排排列，在待检测气体的检测过程中，两个进出气存储装置中的活塞运动方向相反并同步运动。电动机通过传送带将动力传送给两个进出气存储装置，带动活塞作伸缩运动。由于电动机的运动齿轮方向可双向选择，活塞104可以实现往复运动以实现进出气存储装置1、进出气存储装置2的进出气功能。

另外，活塞轴105上部还设置有轴头摇柄107，其作用是根据实际情况进行操作，当设备没有电力时，可通过手摇操纵活塞104往复运动以实现进出气存储装置1的进出气功能。在采气前，可将活塞调整到顶部，可最大限度地减少进出气存储装置内的残气。

当然，作为其他的实施方式，在实现上述功能的情况下，进出气存储装置也可以采用现有技术中其他具体的结构。

上述的吸收器与现有的吸收器类同，吸收器的内腔装有定量的化学溶液，该化学溶液根据待检测气体的种类进行配置，当混有待检测气体的混合气体通过吸收器的过程中，化学溶液通过吸附混合气体中的待检测气体进行化学反应，进而检测出混合气体中的待检测气体的含量。在本实施例中，以硫化氢气体作为待检测气体。

在上述检测系统的工作过程中，测量步骤如下：

1、先选择一个进出气存储装置进行储气，将活塞调整至顶点，再将吸收器内加注定量的化学溶液，接通进气管线和流量计直至输气管线。

为了使得测量结果更加准确，在通入待测量的混合气体之前，可以选择排除进气管线11中的余气。如图1或图2所示，通过增加一个排余气管线14，来排除进气管线11中的气体，由于排除余气的方法属于现有技术，此处不再赘述。

2、依据选择输气控制阀，此时可让混合气体直接进入吸收器，或将混合气体直接进入步骤1中选择的进出气存储装置，记下流量计的读数起动电机，当达到所要采集的气量时，关闭电机及进气管线上的进气控制阀，读取流量计上的读数，这样就完成了一次气体吸收。

3、将另一个进出气存储装置的活塞调整至顶点，调整输气控制阀，将有储气的进出气存储装置通过输气管线接通吸收器的进气口，将无储气的进出气存储装置通过输气管线接通吸收器的出气口，起动电机，两进出气存储装置内的活塞同步反向运动，一个出气，一个进气。

4、当有储气的进出气存储装置排净时，无储气的进出气存储装置完成接收，电动机停机，完成一次吸收程序。

重复上述步骤1-4，直至混合气体中的待检测气体全部被吸收。取下吸收器，倒出吸收器内的溶液进行相应的实验，记录实验数据，整个工作完成。当然，为了使测试结果更加准确，也可以多次测量求平均值，最终得到待检测气体的浓度。

在低温恶劣环境下时，可以选择一个进出气存储装置进行储气，具体步骤为：将选择出的进出气存储装置的活塞调整至顶点，接通进气管线和流量计直至输气管线，打开相应的控制阀排净管线内的余气。依据选择调整控制开关，将混合气体直接进入选择的进出气存储装置，记下流量计的读数起动电机，当达到所要采集的气量时，关闭电机及进气管线上的进气控制阀，读取流量计上的读数，这样就完成了一次气体吸收。然后将采集的样品带到可操作的环境下进行测试，其后续测试步骤可参考上述步骤3和4，最终得到待检测气体的浓度。