天然气中氦气含量检测装置

本技术涉及稀有气体检测，尤其涉及一种天然气中氦气含量检测装置。

背景技术：

1、氦气是一种稀有气体，具有熔沸点低、导热性好、渗透性好、性质稳定、绝对零度不固化等特殊的物化性质，在低温科学、科学仪器等领域应用广泛。当前，全球的氦气主要依靠从天然气中提取，因此，检测天然气中的氦气含量，对于我国建立和发展提氦工业具有重要的数据支撑作用。

2、天然气中氦气含量的测定方法主要为气相色谱法与稀有气体质谱法。气相色谱法使用的检测器是tcd，其灵敏度和精密度较低。在天然气中氦气含量低于200ppm时，测出的氦气含量几乎为零，低于仪器检出限，无法满足天然气中微量氦气测量所需。稀有气体质谱法虽能满足测量精度要求，但在测试前需要进行前处理，去除天然气样品中的主要组分(ch4、c2h6等烃类气体)与次要组分(二氧化碳、氮气等非烃气体)，获得纯净的氦、氖、氩、氪、氙五种稀有气体后，通过稀有气体质谱仪测定各个稀有气体组分的含量及同位素比值，最后利用外标法处理数据获得氦气含量。但稀有气体质谱法的主要作用是测量稀有气体同位素比值，测量稀有气体含量是附带的功能，此方法对质谱仪的精度有较高的要求，且操作复杂，所需的实验成本较高。

技术实现思路

1、本技术实施例通过提供一种天然气中氦气含量检测装置，解决了现有技术中氦气含量测试是稀有气体质谱法的附带功能且对质谱仪的灵敏度要求较高，并需要在检测前去除天然气中的主要组分与次要组分的问题。实现了一种可以直接测量天然气样品微量氦气含量的装置用于解决上述问题。

2、本技术实施例提供了一种天然气中氦气含量检测装置，包括：质谱仪；进样机构，一端连接样品，被配置为选择样品的类型和浓度；稳压工段，一端连接于所述质谱仪，另一端连接于所述进样机构，被配置为监测与控制进样管路内所述样品的压强；以及控制机构，电连接于所述进样机构、所述稳压工段与所述质谱仪，被配置为：发送控制信号控制所述进样机构、所述稳压工段与所述质谱仪；显示所述质谱仪的测量结果并校正所述测量结果。

3、在一种可能的实现方式中，所述进样机构包括捕集阱与选择组件；所述选择组件包括一个电磁控制部，所述电磁控制部电连接于所述控制机构；所述电磁控制部的一端连接所述样品，另一端连接所述稳压工段；所述捕集阱设置于所述电磁控制部与所述稳压工段之间。

4、在一种可能的实现方式中，所述进样机构包括捕集阱与选择组件；所述选择组件包括两位三通阀与两个电磁控制部，所述两位三通阀与两个所述电磁控制部均电连接于所述控制机构；两个所述电磁控制部的一端连接所述样品，另一端连接所述两位三通阀的一端，所述两位三通阀的另一端连接所述稳压工段；所述捕集阱设置于所述两位三通阀与其中一个所述电磁控制部之间，使得所述两位三通阀的与所述电磁控制部的至少一条通路通过所述捕集阱。

5、在一种可能的实现方式中，所述电磁控制部包括控制壳体、第一控制孔板、第二控制孔板与进样电磁体；所述控制壳体相对两侧的壳壁上分别设置有第一出样孔与多个间隔均匀的进样孔；其中，所述进样孔之间的间隔大于所述进样孔在所在壳壁的延伸方向上的长度；所述进样孔与所述样品连接，且至少一个所述进样孔与所述样品之间设有过滤器；所述第一控制孔板与所述第二控制孔板均设置于所述控制壳体内部并平行于所述进样孔，且所述第一控制孔板设于靠近所述进样孔的一侧；其中，所述进样孔所在的壳壁、所述第一控制孔板与所述第二控制孔板相互贴紧；所述第一控制孔板间隔设有垂直贯穿于所述第一控制孔板的第一板孔；其中，所述第一板孔之间的间隔大于所述进样孔之间的间隔；所述第一板孔到所述第一控制孔板一端的最大距离大于所述进样孔之间的最大距离；所述第二控制孔板设有垂直贯穿于所述第二控制孔板的第二板孔；其中，所述第二板孔到所述第二控制孔板一端的最大距离大于所述第一板孔之间的最大距离；所述第一控制孔板与所述第二控制孔板被配置为在平行于所述进样孔的方向贴紧滑动，且在滑动过程中所述第一控制孔板、所述第二控制孔板与所述进样孔仅能形成一处通孔；所述进样电磁体与所述控制机构电连接，设置于所述控制壳体内部，且分别设置于所述第一控制孔板与所述第二控制孔板较短边的两侧，用于控制所述第一控制孔板与所述第二控制孔板滑动。

6、在一种可能的实现方式中，所述电磁控制部还包括第三控制孔板、出样电磁体与第二出样孔；所述第三控制孔板平行所述第二控制孔板，设置于所述控制壳体内部，且所述第三控制孔板被配置为贴紧所述第一出样孔所在的壳壁滑动；所述第三控制孔板设有垂直贯穿于所述第三控制孔板的第三板孔，且所述第三控制孔板与所述第二控制孔板间隔；所述第二出样孔设置于所述第一出样孔所在的壳壁，且所述第一出样孔与所述第二出样孔之间的间隔大于所述第一出样孔或所述第二出样孔在所在壳壁的延伸方向上的长度；所述出样电磁体与所述控制机构电连接，设置于所述控制壳体内部，且分别设置于所述第三控制孔板较短边的两侧，用于控制所述第三控制孔板滑动，且在滑动过程中所述第三控制孔板、第一出样孔与第二出样孔仅能形成一处通孔。

7、在一种可能的实现方式中，所述第一控制孔板的、所述第二控制孔板的与所述第三控制孔板的表面均设有弹性耐磨层。

8、在一种可能的实现方式中，所述稳压工段包括一级减压阀、电子流量控制器、真空泵、真空规与进样管路；所述一级减压阀的一端与所述进样机构连接，所述一级减压阀的另一端通过所述进样管路连接于所述电子流量控制器的一端，所述电子流量控制器的另一端通过所述进样管路连接于所述质谱仪；所述电子流量控制器与所述质谱仪之间的所述进样管路依次设置有所述真空泵与所述真空规，且所述真空泵与所述进样管路之间设有第二电磁阀，所述质谱仪与所述真空规之间设有第三电磁阀；所述一级减压阀、所述电子流量控制器、所述真空泵、所述真空规、所述第二电磁阀与所述第三电磁阀均与所述控制机构电连接。

9、在一种可能的实现方式中，还包括设置于所述电子流量控制器与所述真空泵之间的流量计，所述流量计用于监测所述进样管路是否泄露或阻塞，并且所述电子流量控制器与所述流量计之间设有第一电磁阀；所述流量计与所述第一电磁阀均与所述控制机构电连接。

10、在一种可能的实现方式中，还包括排空管路；所述排空管路连接于所述第一电磁阀远离所述电子流量控制器与所述流量计的一端。

11、在一种可能的实现方式中，所述捕集阱包括水分捕集阱与烃类捕集阱；其中，所述水分捕集阱与所述烃类捕集阱依次连接，且所述水分捕集阱设置于靠近所述电磁控制部的一侧。

12、本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

13、本技术实施例通过采用了进样机构、稳压工段与控制机构，有效解决了气相色谱法检测氦气灵敏度与精密度无法满足测量要求，稀有气体质谱法需要进行复杂的前处理步骤，且检测氦气只是其附加功能的问题。进而使该天然气中氦气含量检测装置能够满足天然气中微量氦气检测的精密度和精确性要求，且操作简单，仅需人工将天然气样品连接至对应进样孔，由本技术的天然气中氦气含量检测装置自动完成测量与校正工作，仅需五分钟左右即可完成单个样品的测试。