专利名称：轻烃燃气在线热值分析装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种燃气的在线热值分析装置，特别是一种轻烃燃气在线热值分析装置。
背景技术：
燃气热值在线分析装置通常称之为热值仪，是各种燃气在生产、储配、使用过程中。 动态评估燃气质量、能源计量核算、混合配比控制、自动化过程控制必不可少的装置。一 般热值仪均采用燃烧被测量过程气的方法进行检测分析，也有用在线气体分析设备进行定 量分析的。它们共同的缺点是l)造价高,备品备件价格高，由国外进口和引进居多。2) 系统安装、调试、操作、维护复杂、对技术人员和使用人员要求高。3)对应用环境要求苛
刻，隔爆防爆措施复杂、安全保障有困难。4)应用电化学、氧化锆等方法分析含有烃类的
混合燃气.，虽然价格较低，但精度低、适应性差、运行不稳定、传感器探头易中毒损坏。 目前，城市煤气中最有发展前途的气种是天然气、轻烃管道燃气和液化石油气等轻石 油族燃气。轻烃管道燃气属轻质油制气范畴。稳定轻烃来源于天然气、石油二次加工的副
产品，数量较大。因其主要成分为戊垸(C4),沸点36.TC，在常温常压下为液态，气态 时标准状态的密度为3.4537Kg/Nm3、与空气的相对比重为2.6709、高位热值169.377 MJ/Nm3、低位热值156.733MJ/fW人们称之为轻汽油。详见GB9053-1998《稳定轻烃》。 将轻烃应用在民用管道燃气和替代部分工业能源的方法正在我国广泛推广。
在生产、储配、使用轻烃燃气过程中必需对最终产品轻烃管道燃气的品质和控制参数 (热值、华白指数、比重、密度、含氧量、混空比)进行必要的分析监测和控制。这不仅 可以使原料得到充分合理地利用，也能按照规定向用户供应热值在一定范围内恒定的稳定 轻烃燃料。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种轻烃燃气在线热值分析装置，该装置运行稳定，测量准 确，操作简便，安全性好，可实现测量的智能化。
为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现
轻烃燃气在线热值分析装置，该装置由过程气调理单元A、检测数据采集单元B、计
算补正分析单元C组成，过程气调理单元A由入口电磁阀D1、 D2连接气/液分离器Q、减 压阀F2，减压阀F2再连接过滤器G,过滤器G连接稳压阀F3构成，在减压阀F2输出端 设有PLC入口端压力变送器；检测数据采集单元B由气体密度变送单元M、分压阀F4、检 测端差压变送器AP、温度变送器T、节流喷嘴J、 AC/DC系统供电装置组成，在气体密度 变送单元M的入口端和出口端设有分压阀F4和检测端差压变送器A P，温度变送器T连接 在气体密度变送单元M的出口端，温度变送器T输出端还连接节流喷嘴J;计算补正分析 单元C由PLC可编程控制系统和嵌入式计算机组成，入口压力信号(P)、过程气气体密度 信号(M)、检测端差压信号(AP)、过程气温度信号(T)的测量参数由PLC可编程控制 器A/D采集后进行运算分析，并由嵌入式计算机(PC)显示实时数据、历史记录、报警 或统计。
所述的气体密度变送单元由密闭腔体、平衡膜片、高频压电陶瓷振荡器、微压力应变 片、导流支架、振荡与激励电路、放大与保护电路、当量转换与输出模块组成，在密闭腔 体的中心设有高频压电陶瓷振荡器，高频压电陶瓷振荡器四周设有导流支架，在密闭腔体 中部高频压电陶瓷振荡器的四周密闭设置有平衡膜片将密闭腔体分隔为两个体积相同的 部分，分别为测量室和参考室，导流支架上设有气体通过的入口和出口；振动与激励电路 与高频压电陶瓷振荡器相孕接；在导流支架形成的空间内与测量室和参考室壳体接触的部 分均设有微压力应变片，两个微压力应变片分别与放大与比较电路相连接，放大与比较 电路输出端连接当量转换与输出模块；在测量室的壳体上设有过程气入口和过程气出口。
所述的气体密度变送单元的密闭腔体的壁体内部设有恒温加热器，恒温加热器外部设 有保温装置。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是
1) 装置在非燃烧状态下工作，能在线连续测量混合气体的密度，并以此为主参数， 进行轻烃燃气热值、华白指数、比重、密度、含氧量、混合比数值的测定，可保证分析系 统综合精度
令密度的测量精度应优于FS土O. 5% 令检测过程应有良好的线性度和复现性。 令在5 40。C工作环境内温漂为FS土O. 25% 24小时零点漂移应小于FS土O. 25%
2) 系统能在线测量压力、温度、并具有压力自动温度压力补正功能。
3) 以嵌入式计算机和PLC可变成控制系统为工作平台，以在线热值分析数学模型为 分析方法，以触摸屏和工业网络为交互界面，进行在线分析。
4) 安装简便、维护容易、操作方便、分析准确、响应迅速、运行稳定、安全可靠、 制作成本低。
5) 装置设计为本安防爆型，适用于易燃易爆的工作环境。
图1是轻烃燃气在线热值分析装置的原理框图； 图2是气体密度变送单元的结构示意图。
具体实施方式
见图1，轻烃燃气在线热值分析装置，该装置由过程气调理单元A、检测数据采集单 元B、计算补正分析单元C组成，过程气调理单元A由入口电磁阀D1、 D2连接气/液分离 器Q、减压阀F2，减压阀F2再连接过滤器G，过滤器G连接稳压阀F3构成，在减压阀F2 输出端设有PLC入口端压力变送器；被测过程气经系统入口的电磁阀(Dl、 D2)选通后通 过气/液分离器Q进行气液分离，并通过减压阀F2稳压，然后通过过滤器G过滤后，再次 经二次稳压阀F3稳压后，获得符合测量要求的稳定洁净的被测气体；检测数据采集单元 B由气体密度变送单元M、分压阀F4、检测端差压变送器AP、温度变送器T、节流喷嘴J、 AC/DC系统供电装置组成，在气体密度变送单元M的入口端和出口端设有分压阀F4和检 测端差压变送器A P，气体经分压阔F4两端形成压差使流入气体密度变送单元M的，被测 过程气与参照气的压力相等，温度变送器T连接在气体密度变送单元M的出口端，温度变 送器T输出端还连接节流喷嘴J，节流喷嘴J限制了尾气排量；计算补正分析单元C由PLC 可编程控制系统和嵌入式计算机组成，入口压力信号(P)、过程气气体密度信号(M)、检 测端差压信号(AP)、过程气温度信号(T)的测量参数由PLC可编程控制器A/D采集后 进行运算分析，并由嵌入式计算机(PC)显示实时数据、历史记录、报警或统计。也可由 PLC通过D/A或通讯接口直接传送到控制系统参与过程控制。系统的标定可以在自动/手 动间选择。人机交互界面从嵌入式计算机(PC)的触摸屏上完成。
混合气体密度的测量是通过气体密度变送单元来完成的，该方法基于特定频率和振幅 的振动在气体中传导时单位距离所传送的力与该气体的密度相关，密度越高所传送的力越 大，如果在相同条件下同时测量被检测过程气与空气传送的力，并将两者放大比较，其比 值就是被测过程气的比重；将这一数值进行当量转换即可得到混合气体密度测量值。利用这一原理构建的气体密度变送单元，具有测量范围宽，涵盖了90%气态物质，测量数据稳 定准确，操作简便，抗干扰能力强，制造成本低的优点。
见图2，所述的气体密度变送单元由密闭腔体9、平衡膜片4、高频压电陶瓷振荡器 10、微压力应变片5、导流支架6、振荡与激励电路、放大与保护电路、当量转换与输出 模块组成，在密闭腔体9的中心设有高频压电陶瓷振荡器10，高频压电陶瓷振荡器10四 周设有导流支架6，在密闭腔体中部高频压电陶瓷振荡器10的四周密闭设置有平衡膜片4 将密闭腔体分隔为两个体积相同的部分，分别为测量室11和参考室12，导流支架6上设 有气体通过的入口和出口，在密闭腔体9的壁体内部设有恒温加热器2，恒温加热器2外 部设有保温装置1。振动与激励电路与高频压电陶瓷振荡器10相连接；在导流支架6形 成的空间内与测量室.11和参考室12壳体接触的部分均设有微压力应变片5，两个微压力 应变片5分别与放大与比较电路相连接，放大与比较电路输出端连接当量转换与输出模 块；在测量室11的壳体上设有过程气入口 3和过程气出口 7。
测量室与参考室需要相同的物理条件，恒温加热器2使两室内温度恒定，平衡膜片4 使测量室和参考室压力相等，测量室通过被检测过程气，参考室通入空气，高频压电陶瓷 振荡器IO产生的高频振荡分别使两室内分别通过体积相等的过程气与空气，因两种气体 密度不同，两室内的微压力应变片5受力不同，输出的测量电压VP1和VP2也不同，放大 与比较电路将测量电压VP1和VP2进行放大比较(VP1: VP2)，其比值就是被测过程气对 应于空气的比重。将比重乘空气的密度并进行当量转换和温度压力补正，就可以实现过程 气的密度测量。气体密度变送单元输出直流4-20mA信号。
装置安全与防爆措施
在组成系统时考虑到该装置大多应用于易燃易爆区域内，控制机柜采用涡旋管冷却、 密封正压防爆结构。数据和通讯接口采用本安防爆措施。 轻烃燃气在线热值分析装置的标定与校准
该装置采用比较法进行校准，装置可以选择自动和手动两种方式进行标定，在应用状 态下预热三十分钟向装置加载标准气，按屏幕提示操作即可完成标定。标准气应来源于， 能达到GB10628-89〈气体分析标准混合气体组成的测定比较法〉标准的制气单位。
该装置还可以应用于在轻烃燃气自动控制系统、轻烃燃气便携式离线热值分析装置 中、也可以对某些其中一种组分参数为变量、其它组分参数为常量的混合燃气(如 LPG+AIR、沼气、煤成气等)进行相关参数的在线分析。
权利要求1.一种轻烃燃气在线热值分析装置，其特征在于，该装置由过程气调理单元、检测数据采集单元、计算补正分析单元组成，过程气调理单元由入口电磁阀连接气/液分离器、减压阀，减压阀再连接过滤器，过滤器连接稳压阀构成，在减压阀输出端设有PLC入口端压力变送器；检测数据采集单元由气体密度变送单元、分压阀、检测端差压变送器、温度变送器、节流喷嘴、AC/DC系统供电装置组成，在气体密度变送单元的入口端和出口端设有分压阀和检测端差压变送器，温度变送器连接在气体密度变送单元的出口端，温度变送器输出端还连接节流喷嘴；计算补正分析单元由PLC可编程控制系统和嵌入式计算机组成，入口压力信号、过程气气体密度信号、检测端差压信号、过程气温度信号的测量参数由PLC可编程控制器A/D采集后进行运算分析，并由嵌入式计算机显示实时数据、历史记录、报警或统计。
2、 根据权利要求1所述的轻烃燃气在线热值分析装置，其特征在于，所述的气体密 度变送单元由密闭腔体、平衡膜片、高频压电陶瓷振荡器、微压力应变片、导流支架、振 荡与激励电路、放大与保护电路、当量转换与输出模块组成，在密闭腔体的中心设有高频 压电陶瓷振荡器，高频压电陶瓷振荡器四周设有导流支架，在密闭腔体中部高频压电陶瓷 振荡器的四周密闭设置有平衡膜片将密闭腔体分隔为两个体积相同的部分，分别为测量室 和参考室，导流支架上设有气体通过的入口和出口；振动与激励电路与高频压电陶瓷振荡 器相连接；在导流支架形成的空间内与测量室和参考室壳体接触的部分均设有微压力应变 片，两个微压力应变片分别与放大与比较电路相连接，放大与比较电路输出端连接当量 转换与输出模块；在测量室的壳体上设有过程气入口和过程气出口。
3、 根据权利要求1所述的所述的轻烃燃气在线热值分析装置，其特征在于，所述的 气体密度变送单元的密闭腔体的壁体内部设有恒温加热器，恒温加热器外部设有保温装 置。
专利摘要本实用新型涉及轻烃燃气在线热值分析装置，该装置由过程气调理单元、检测数据采集单元、计算补正分析单元组成，过程气调理单元将被测过程气进行气液分离，并通过稳压、过滤后，获得符合测量要求的稳定洁净的被测气体；经检测数据采集单元检测出所需测量信号，检测数据采集单元由气体密度变送单元等组成。计算补正分析单元由PLC可编程控制系统和嵌入式计算机组成，入口压力信号、过程气气体密度信号、检测端差压信号、过程气温度信号的测量参数由PLC可编程控制器A/D采集后进行运算分析，并由嵌入式计算机显示实时数据、历史记录、报警或统计。该装置运行稳定，测量准确，操作简便，安全性好，可实现测量的智能化。
文档编号G06F19/00GK201199236SQ20082001246
公开日2009年2月25日 申请日期2008年4月30日 优先权日2008年4月30日
发明者刘庆杰 申请人:刘庆杰