高压天然气管道内粉尘在线检测方法及其装置

摘要

本发明是高压天然气管道内粉尘在线检测方法及其装置。将静压平衡采样嘴[2]从管道接管[5]插入管道[1]内，调节流量达到等动采样；由采样嘴[2]将内外腔气体隔开为两部分，分别传送到差压传感器[11]进行检测，在差压传感器[11]显示结果为零或在其精度范围之内时，将等动采集的天然气再经冷凝干燥，记录其瞬时流量与累积流量，测试此时的压力与温度；后天然气经过减压至1个大气压，等动地取出颗粒分析仪[24]所需要的气体，测试此时的压力与温度，多余气体排出；经颗粒分析仪[24]检测后的天然气排出；据颗粒分析仪[24]检测的含尘浓度C1，由减压前后的压力、温度、流量参数，推算出天然气管道中的含尘浓度C0。

权利要求

1.一种高压天然气管道内粉尘在线检测方法，其特征是根据不同直径、不同压力的天然气管道设置不同长度的管道接管[5]或改变法兰[6]在压力密封套[4]上的位置，从而使采样系统适用不同直径、不同压力的天然气管道的含尘检测；本方法所用的检测装置包括插入高压天然气管道[1]的采样系统中静压平衡采样嘴[2]，其中静压平衡采样嘴[2]前部连接采样管[3]的采样内管[27]，采样内管[27]在头部一定位置沿周向开有1-8个直径为0.5-4mm的测量采样嘴内腔气体压力的测压孔；采样外管[25]在其头部一定位置沿周向也开有1-8个直径为0.5-4mm的测量采样嘴外腔气体压力的测压孔；在采样外管[25]和采样内管[27]之间有隔断采样外管[25]与采样内管[27]的采样辅助管[26]；通过采样外管[25]和采样内管[27]上的压力引出口I[29]和压力引出口II[30]将采样嘴内外腔气体的压力利用压力密封套[4]将其隔开为两部分，压力密封套[4]置于管道接管[5]内，并两端由平板封头I[28]和平板封头II[34]封堵成密闭腔，在管道接管[5]外的中部固连有法兰[6]，后部开孔，然后通过测压接管I[32]、测压接管II[33]和球阀I[7]、球阀II[8]分别与差压传感器[11]连接；

将静压平衡采样嘴[2]从管道接管[5]插入高压天然气管道[1]内，来自高压天然气管道[1]的天然气经静压平衡采样嘴[2]采集后，流经采样管[3]，通过调节流量使静压平衡采样嘴[2]内外腔的压力相等，从而使静压平衡采样嘴[2]的采样速度等于天然气管道内的流速，达到等动采样；由静压平衡采样嘴[2]将内外腔气体的压力隔开为两部分，通过球阀I[7]、球阀II[8]传送到差压传感器[11]进行检测；在差压传感器[11]显示结果为零或在其精度范围之内时，即认为采样已达到等动采样；等动采集的高压天然气再流经冷凝干燥器[10]，将天然气中的水滴冷凝分离出来，同时起干燥作用；干燥的天然气再流经流量传感器I[14]，记录其瞬时流量与累积流量，同时，压力传感器I[12]和温度传感器I[13]测得此时的压力与温度；然后，高压天然气经过减压装置[15]，将其压力减小至1个大气压，以适应颗粒分析仪在常压下操作的条件，其中，减压装置[15]由减压收缩管[38]、一级膨胀室[39]、一级排出管[40]、一级导样管[41]、二级膨胀室[42]、直管采样管[20]组成，一级膨胀室[39]的前端与减压收缩管[38]连接，其后部开有一定直径的排出口与一级排出管[40]连接，一级膨胀室[39]的后端与一级导样管[41]连接，并且一级导样管[41]插入一级膨胀室[39]内一定的深度，二级膨胀室[42]其前端与一级导样管[41]连接，后端与直管采样管[20]连接，并且直管采样管[20]插入二级膨胀室[42]内一定的深度，二级膨胀室[42]后部同样开有一定直径的排出口与多余气体排出管[16]连接；

减压后的天然气经直管采样管[20]等动地取出颗粒分析仪[24]所需要的气体流量，多余的气体通过减压装置[15]上的流量调节阀II[17]和多余气体排出管[16]排出；同时，在减压天然气流经颗粒分析仪[24]时，利用压力传感器II[18]和温度传感器II[19]测得此时的压力与温度，流量传感器II[21]用于显示经直管采样管[20]采集的流量是否满足颗粒分析仪[24]的要求，如不满足，可调节设置于流量传感器II[21]和颗粒分析仪[24]之间的流量调节阀III[23]，并使其达到颗粒分析仪[24]所规定的流量要求；最后，经颗粒分析仪[24]分析检测后的天然气通过接管[22]和多余气体排出管[16]排出；根据颗粒分析仪[24]检测的含尘浓度Cs，然后由减压前后的压力、温度、流量参数，推算出折算到标准状态下的天然气管道中的含尘浓度其中：P0，T0分别为标准状态下的压力与温度；

P，Q，T分别为减压之前高压天然气的压力、流量与温度；

Qsam为经两级减压后进入颗粒分析仪[24]的天然气的流量；

Ds2，Dt2分别为直管采样管[20]和二级膨胀室[42]的直径；

Ds1，Dt1分别为一级导样管[41]和一级膨胀室[39]的直径；

P2e，P2s分别为二级减压后排出时二级膨胀室[42]的压力和进入颗粒分析仪[24]时的压力。

2.一种高压天然气管道内粉尘在线检测装置，其利用了如权利要求1所述的高压天然气管道内粉尘在线检测方法，它由采样系统、仪表测试系统和分析显示系统三部分组成，其中：采样系统由采样嘴[2]、采样管[3]、压力密封套[4]、球阀I[7]、球阀II[8]、采样接管[31]、采样引出管[35]、平板封头I[28]、平板封头II[34]、管道接管[5]、测压接管I[32]、测压接管II[33]和流量调节阀I[9]组成；仪表测试系统由差压传感器[11]、压力传感器I[12]、温度传感器I[13]、流量传感器I[14]、减压装置[15]、多余气体排出管[16]、流量调节阀II[17]、压力传感器II[18]、温度传感器II[19]、直管采样管[20]、流量传感器II[21]组成；分析显示系统由直管采样管[20]、流量调节阀III[23]、颗粒分析仪[24]组成；

管道接管[5]插入高压天然气管道[1]中，静压平衡采样嘴[2]插入管道接管[5]，采样系统中之采样管[3]接流量调节阀I[9]、冷凝干燥器[10]后由管路接流量传感器I[14]，在流量传感器I[14]之前加有压力传感器I[12]和温度传感器I[13]，流量传感器I[14]后由管路依次串接减压装置[15]、直管采样管[20]、流量传感器II[21]，并在减压装置[15]和流量传感器II[21]之间加有压力传感器II[18]、温度传感器II[19]，减压装置[15]还有出口管经流量调节阀II[17]接多余气体排出管[16]；直管采样管[20]从仪表测试系统的减压装置[15]中接出经流量传感器II[21]、分析显示系统的流量调节阀III[23]后接颗粒分析仪[24]一输入，从仪表测试系统的减压装置[15]另一出口管经流量调节阀II[17]接接管[22]后接向颗粒分析仪[24]另一输入；其特征是插入高压天然气管道[1]管道接管[5]的采样系统中之静压平衡采样嘴[2]内外腔由压力密封套[4]隔开为两部分，并分别通过球阀I[7]、球阀II[8]连接仪表测试系统之差压传感器[11]进行检测；所述压力密封套[4]由两块半圆套[36]和密封档板[37]组成，两块密封档板[37]顺着采样外管[25]和采样接管[31]在平板封头I[28]和平板封头II[34]之间连于它们之外，并在一个平面内，两块半圆套[36]分别扣在两块密封档板[37]上成圆管状，将采样管[3]密封于其中，且将采样管[3]外的空腔分为两部分，各与测压接管I[32]和测压接管II[33]相通；

所述采样系统中的采样管[3]，它由采样外管[25]、采样内管[27]、采样辅助管[26]、采样接管[31]组成，形状相似的采样外管[25]、采样辅助管[26]、采样内管[27]相套，并在采样外管[25]、采样辅助管[26]、采样内管[27]之间保持有间隙，三者的前端与静压平衡采样嘴[2]连接，静压平衡采样嘴[2]的进气口与采样外管[25]、采样辅助管[26]、采样内管[27]之间的间隙相通；在采样管[3]直管部分的前部采样外管[25]上开有多个压力引出口I[29]与采样外管[25]、采样辅助管[26]之间的间隙相通；在采样管[3]直管部分的后部无采样外管[25]处，外套采样接管[31]，将采样外管[25]、采样辅助管[26]之间的间隙封堵，并在采样接管[31]上开多个压力引出口II[30]，与采样辅助管[26]、采样内管[27]之间的间隙相通；而与采样管[3]后部连接的采样引出管[35]则与采样内管[27]和采样接管[31]固连，将采样内管[27]、采样辅助管[26]之间的间隙封堵，只有采样引出管[35]的管腔与采样内管[27]的管腔相通。

3.根据权利要求2所述的高压天然气管道内粉尘在线检测装置，其特征是所述球阀I[7]、球阀II[8]为内丝不锈钢球阀。

4.根据权利要求2所述的高压天然气管道内粉尘在线检测装置，其特征是所述采样内管[27]在头部一定位置沿周向开有1-8个直径为0.5-4mm的测压孔；采样外管[25]，其结构与采样内管[27]类似，在其头部一定位置沿周向也开有1-8个直径为0.5-4mm的测压孔；采样辅助管[26]隔断采样外管[25]与采样内管[27]；通过采样外管[25]和采样内管[27]上的压力引出口I[29]和压力引出口II[30]将采样嘴内外腔气体的压力利用压力密封套[4]将其隔开为两部分，然后通过测压接管I[32]、测压接管II[33]和球阀I[7]、球阀II[8]分别与差压传感器[11]连接。

5.根据权利要求2所述的高压天然气管道内粉尘在线检测装置，其特征是所述流量传感器I[14]为涡轮式流量传感器。

6.根据权利要求2所述的高压天然气管道内粉尘在线检测装置，其特征是所述直管采样管[20]为薄壁直管采样管。

7.根据权利要求2所述的高压天然气管道内粉尘在线检测装置，其特征是所述减压装置[15]由减压收缩管[38]、一级膨胀室[39]、一级排出管[40]、一级导样管[41]、二级膨胀室[42]、直管采样管[20]组成，一级膨胀室[39]的前端与减压收缩管[38]连接，其后部开有一定直径的排出口与一级排出管[40]连接，一级膨胀室[39]的后端与一级导样管[41]连接，并且一级导样管[41]插入一级膨胀室[39]内一定的深度，二级膨胀室[42]其前端与一级导样管[41]连接，后端与直管采样管[20]连接，并且直管采样管[20]插入二级膨胀室[42]内一定的深度，二级膨胀室[42]后部同样开有一定直径的排出口与多余气体排出管[16]连接。

说明书

技术领域

本发明是高压气体特别是高压天然气管道内粉尘浓度与粒度分布在线检测的高压天然气管道内粉尘在线检测方法及其装置。涉及其它类不包括的测量和管道系统技术领域。

背景技术

目前，对天然气中的粉尘检测，一般采用过滤称重法，其原理是：利用等动采样(采样速度等于气体输送管道内的速度)原理，借助不同类型的采样嘴从天然气管道中取出一部分气体进行检测分析，以此确定天然气中的粉尘浓度与粒度分布，该检测系统一般由以下四部分组成：(1)采样嘴及采样管，用于从天然气中取出一部分样品气体；(2)捕尘装置，用于捕集采样嘴及采样管所取出的气体中的粉尘；(3)冷凝、干燥设备，用于将天然气中的水滴冷凝分离出来，同时干燥天然气；(4)流量调节与压力、温度测试装置，用于显示记录采样时气体的流量、温度、压力。采样动力可以利用天然气本身的压力作为动力进行采样，这即是撬装式采样方法。应该说过滤称重法作为一种标准的含尘浓度检测方法，对含尘浓度较高的烟气以及其他含尘气体的检测是可行的、也是必要的。而在高压天然气的含尘检测中，由于天然气管道内压力一般都挺高，可达10MPa，且天然气为易燃气体，这对采样系统的密封以及操作的安全性提出了更高的要求；同时，由于天然气管道内粉尘含量一般都很低，可低至0.01mg/Nm3，这样如采用传统的过滤称重法，将会需要很长的采样时间，不但增加了工作量而且给检测结果带来了很大偏差；另外，在过滤称重法中，由于粉尘与捕集装置中的过滤膜或金属丝网的作用，而使得部分粉尘因团聚或分裂，从而影响颗粒粒径分布的测量。
我国对烟气中的粉尘浓度检测，开发了多种在线检测的仪器与方法，如我国专利CN2583656(烟气浓度连续监测采样装置)和CN86201067(烟尘自动采样器)等。而天然气中的粉尘检测与现有的烟气含尘检测相比，具有以下难点：
(1)采样介质为高压、常温天然气，而现有研究一般聚焦在常压、高温状态下；
(2)天然气含尘浓度较低(可低到0.01mg/Nm3)，而现有研究中(如烟气)含尘浓度较高；
(3)天然气中粉尘粒径较小，而现有研究的含尘气体检测中粉尘粒径较天然气中的要大；
(4)一般的颗粒分析仪都在常压或低于1MPa条件下操作，所以要检测高压气体的粉尘情况，必须对高压气体进行减压。

发明内容

本发明的目的是发明一种高压气体特别是高压天然气管道内粉尘浓度与粒度分布在线检测具有测量精度高、快速方便、安全可靠的在线检测方法及其装置。
鉴于上述在高压天然气管道内粉尘检测的一些难点以及传统过滤称重法的缺点，本发明的技术方案是根据不同直径、不同压力的天然气管道设置不同长度的管道接管5或改变法兰6在压力密封套4上的位置，从而使采样系统适用不同直径、不同压力的天然气管道的含尘检测；将静压平衡采样嘴2从管道接管5插入高压天然气管道1内，调节流量使采样嘴2内外腔的压力相等，达到等动采样；由采样嘴2的特殊结构将其内外腔气体的压力隔开为两部分，分别传送到差压传感器11进行检测，在差压传感器11显示结果为零或在其精度范围(如±0.1％FS)之内时，即认为采样已达到等动采样。然后等动采集的高压天然气再经冷凝干燥，记录其瞬时流量与累积流量，同时，测试此时的压力与温度；然后，高压天然气经过减压，将其压力减小至1个大气压，减压后的天然气等动地取出颗粒分析仪24所需要的气体流量，并测试此时的压力与温度，多余的气体排出；最后，经颗粒分析仪24分析检测后的天然气排出；根据颗粒分析仪24检测的含尘浓度C1，然后由减压前后的压力、温度、流量等参数可以推算出折算到标准状态下的天然气管道中的含尘浓度C0。
其特点是来自高压天然气管道1的天然气经静压平衡采样嘴2采集后，流经采样管3，通过调节流量使采样嘴2内外腔的压力相等，从而使采样嘴2的采样速度等于天然气管道内的流速，达到等动采样；后由采样嘴2的特殊结构将内外腔气体的压力隔开为两部分(详见图2)，通过两个球阀7、球阀8传送到差压传感器11进行检测，当差压传感器11显示结果为零或在其精度范围(如±0.1％FS)之内时，即认为采样已达到等动采样；等动采集的高压天然气再流经冷凝干燥器10，将天然气中的水滴冷凝分离出来，同时起干燥作用；干燥的天然气再流经流量传感器I14，记录其瞬时流量与累积流量，同时，压力传感器I12和温度传感器I13测得此时的压力与温度；然后，高压天然气经过减压装置15，将其压力减小至1个大气压，以适应颗粒分析仪在常压下操作的条件，减压后的天然气经直管采样管20等动地取出颗粒分析仪24所需要的气体流量，多余的气体通过减压装置15上的流量调节阀17和排出管16排出；同时，在减压天然气流经颗粒分析仪24时，利用压力传感器II 18和温度传感器II 19测得此时的压力与温度，流量传感器II 21用于显示经采样管20采集的流量是否满足颗粒分析仪24的要求，如不满足，可调节流量调节阀III23，并使其达到颗粒分析仪24所规定的流量要求；最后，经颗粒分析仪24分析检测后的天然气通过接管22和排出管16排出。
根据颗粒分析仪24检测的含尘浓度Cs，然后由减压前后的压力、温度、流量等参数可以推算天然气管道中的含尘浓度C0(折算到标准状态下)为：
$C_0=\frac{C_s{P}_{0}T{P}_{2s}}{P{T}_0{P}_{2e}Q}{\left(\frac{D_{t2}}{D_{s2}}\right)}^2{\left(\frac{D_{t1}}{D_{s1}}\right)}^2{Q}_{\mathrm{sam}}$
其中：P0，T0分别为标准状态下的压力与温度
P，Q，T分别为减压之前高压天然气的压力、流量与温度
Qsam为经两级减压后进入颗粒分析仪24的天然气的流量
Ds2，Dt2分别为直管采样管20和二级膨胀室42的直径
Ds1，Dt1分别为一级导样管41和一级膨胀室39的直径
P2e，P2s分别为二级减压后排出时二级膨胀室42的压力和进入粒子分析仪24时的压力。
本发明的装置同已有技术一样，其构成如图1所示，也由采样系统、仪表测试系统和分析显示系统三部分组成。管道接管5插入高压天然气管道1中，采样嘴2插入管道接管5，采样系统中之采样管3接流量调节阀I 9、冷凝干燥器10后与仪表测试系统连接；经仪表测试系统后的天然气经流量调节阀III 23进入分析显示系统。
其特征是插入高压天然气管道1管道接管5的采样系统中之采样嘴2内外腔由压力密封套4隔开为两部分(详见图2)，并分别通过两个球阀I 7、球阀II 8连接仪表测试系统之差压传感器11进行检测；同时采样系统中之采样管3依次接流量调节阀I 9、冷凝干燥器10后也与仪表测试系统的流量传感器14连接，并在冷凝干燥器10与流量传感器14之间加有压力传感器I12和温度传感器I 13；流量传感器14后由管路依次串接减压装置15、流量传感器II 21，并在减压装置15和流量传感器II 21之间加有压力传感器II 18、温度传感器II 19，减压装置15还有出口管经流量调节阀II 17接多余气体排出管16；直管采样管20从仪表测试系统 的减压装置15中接出经流量传感器II21、分析显示系统的流量调节阀III23后接颗粒分析仪24一输入，从仪表测试系统的减压装置15另一出口管经流量调节阀II17接接管22后接向颗粒分析仪24另一输入；经颗粒分析仪24分析检测后的天然气通过接管22和排出管16排出。
其中：采样系统(详见图2)由采样嘴2、采样管3、压力密封套4、球阀I7、球阀II8、采样接管31、采样引出管35、平板封头I28、平板封头II34、管道接管5、测压接管I32、测压接管II33和流量调节阀I9组成，采样嘴2依次与钩状采样管3、直形采样接管31、直形采样引出管35连为一体，在采样管3的直管部分外包压力密封套4后置于管道接管5内，并两端由平板封头I28、平板封头II34封堵成密闭腔，在管道接管5外的中部固连有法兰6、后部(以采样嘴2方向为前)开孔固连有测压接管I32和测压接管II33，各连接球阀I7、球阀II8，采样引出管35外接流量调节阀I9。(见图1)
这里采样管3的结构如图3所示，它由采样外管25、采样内管27、采样辅助管26、采样接管31构成，形状相似的采样外管25、采样辅助管26、采样内管27相套，并在采样外管25、采样辅助管26、采样内管27之间保持有间隙，三者的前端与采样嘴2连接(见图3)，采样嘴2的进气口与采样外管25、采样辅助管26、采样内管27之间的间隙相通；在采样管3直管部分的前部采样外管25上开有压力引出口I29与采样外管25、采样辅助管26之间的间隙相通；在采样管3直管部分的后部无采样外管25处，外套采样接管31，将采样外管25、采样辅助管26之间的间隙封堵，并在采样接管31上开有压力引出口II30，与采样辅助管26、采样内管27之间的间隙相通；而与采样管3后部连接的采样引出管35则与采样内管27和采样接管31固连，将采样内管27、采样辅助管26之间的间隙封堵，只有采样引出管35的管腔与采样内管27的管腔相通。
这里的采样内管27，用于采集天然气样品，在头部一定位置沿周向开有1—8个直径为0.5-4mm的测压孔(见图4)，用于测量采样嘴内腔气体的压力；采样外管25，其结构与采样内管27类似，在其头部一定位置沿周向也开有1—8个直径为0.5-4mm的测压孔，用于测量采样嘴外腔气体的压力；采样辅助管26，其作用是隔断采样外管25与采样内管27；通过采样外管25和采样内管27上的压力引出口I29和压力引出口30将采样嘴内外腔气体的压力利用压力密封套4将其隔开为两部分，然后通过测压接管I32、测压接管II33和两个球阀7、球阀8(见图1)分别与差压传感器11连接。
这里的压力密封套4由两块半圆套36(见图5、图6)和密封档板37(见图7)组成，两块密封档板37顺着采样外管25和采样接管31在平板封头I28和平板封头II34之间连于它们之外，并在一个平面内，两块半圆套36分别扣在两块密封档板37上成圆管状(见图8、图9)，将采样管3密封于其中，且将采样管3外的空腔分为两部分，各与测压接管I32和测压接管II33相通。
其中：仪表测试系统由差压传感器11、压力传感器I12、温度传感器I13、流量传感器I14、减压装置15、多余气体排出管16、流量调节阀II17、压力传感器II18、温度传感器II19、直管采样管20、流量传感器II21组成，采样系统一路的流量调节阀I9连接冷凝干燥器10后由管路接流量传感器14，在流量传感器14之前加有压力传感器I12和温度传感器I13，流量传感器14后由管路依次串接减压装置15、直管采样管20、流量传感器21，并在减压装置15和流量传感器II21之间加有压力传感器II18、温度传感器II19，减压装置15还有出口管经流量调节阀II17接多余气体排出管16。
这里的减压装置15(见图10)由减压收缩管38、一级膨胀室39、一级排出管40、一级导样管41、二级膨胀室42、直管采样管20组成。一级膨胀室39的前端(以减压收缩管38为前)与减压收缩管38连接，其后部开有一定直径的排出口与一级排出管40连接，用于排出多余气体。一级膨胀室39的后端与一级导样管41连接，并且一级导样管41插入一级膨胀室39内一定的深度。二级膨胀室42其前端与一级导样管41连接，后端与直管采样管20连接，并且直管采样管20插入二级膨胀室42内一定的深度，二级膨胀室42后部同样开有一定直径的排出口与多余气体排出管16连接，用于排出多余气体。
其中：分析显示系统由直管采样管20、流量调节阀III23、颗粒分析仪24组成经。经直管采样管20采集的天然气样品经温度、压力、流量计量后进入颗粒分析仪24进行分析检测。流量传感器II21用于显示经直管采样管20采集的流量是否满足颗粒分析仪24的要求，如不满足，可调节流量调节阀III23，使其达到颗粒分析仪24所规定的流量。经颗粒分析仪24分析检测后的天然气通过接管22和排出管16排出。
这里的球阀I7、球阀II8为内丝不锈钢球阀；差压传感器11、压力传感器I12、温度传感器I13、流量传感器I14、减压装置15、流量调节阀II17、压力传感器II18、温度传感器II19、流量传感器II21、流量调节阀III23、颗粒分析仪24均为市销产品可供选择。
采样系统与天然气管道采用法兰连接，可根据不同直径的天然气管道设置不同长度的管道接管5或改变法兰6在压力密封套4上的位置，从而使采样系统适用不同直径的天然气管道的含尘检测。
由上可见，本发明的特点是：
(1)采样系统采用新型静压平衡采样嘴结构，可满足高压、不同直径管道以及现场测试精度要求以及安全要求；
(2)仪表测试系统为便携式成套仪器，包含差压传感器、压力传感器、温度传感器以及涡轮式流量传感器等，所测参数同时具有现场显示和计算存储功能；
(3)分析显示系统包含颗粒浓度分析以及粒径分布分析，该系统具有在线检测、测量精度高、数据重复性好等特点；
(4)可以满足高压天然气的减压采样，减压过程对粉尘粒径分布与浓度影响小；对粉尘粒径分布几乎没有影响，浓度损失低于2％。

附图说明

图1高压天然气管道内粉尘在线检测装置构成图
图2采样系统结构图
图3采样嘴部分详图(图2中I局部视图)
图4采样内管测压孔分布图
图5半圆套正视图
图6半圆套侧视图
图7密封档板形状图
图8压力密封套详图(图2中A-A剖视图)
图9压力密封套详图(图2中B-B剖视图)
图10减压装置详图
其中1—管道                 2—采样嘴
    3—采样管               4—压力密封套
    5—管道接管             6—法兰
    7—球阀I                8—球阀II
    9—流量调节阀I          10—冷凝干燥器
    11—差压传感器          12—压力传感器I
    13—温度传感器I         14—流量传感器I
    15—减压装置            16—多余气体排出管
    17—流量调节阀II        18—压力传感器II
    19—温度传感器II        20—直管采样管
    21—流量传感器II        22—接管
    23—流量调节阀III       24—颗粒分析仪
    25—采样外管            26—采样辅助管
    27—采样内管            28—平板封头I
    29—压力引出口I         30—压力引出口II
    31—采样接管            32—测压接管I
    33—测压接管II          34—平板封头II
    35—采样引出管          36—半圆套
    37—密封档板            38—一级减压进口管
    39—一级膨胀室          40—一级排出管
    41—一级导样管          42—二级膨胀室

具体实施方式

实施例.以本例来说明本发明的具体实施方式并对本发明作进一步的说明。本例是一实验样机，其构成如图1—图9所示。
管道接管5插入高压天然气管道1中，插入管道接管5的采样系统之采样嘴2内外腔由压力密封套4隔开为两部分(详见图2)，并分别通过球阀I7、球阀II8连接仪表测试系统之差压传感器11进行检测；同时采样系统中之采样管3依次接流量调节阀I9、冷凝干燥器10后也与仪表测试系统的流量传感器14连接，并在冷凝干燥器10与流量传感器14之间加有压力传感器I12和温度传感器I13；流量传感器14后由管路依次串接减压装置15、流量传感器II21，并在减压装置15和流量传感器II21之间加有压力传感器II18、温度传感器II19，减压装置15还有出口管经流量调节阀II17接多余气体排出管16；直管采样管20从仪表测试系统的减压装置15中接出经流量传感器II21、流量调节阀III23后接颗粒分析仪24一输入，从仪表测试系统的减压装置15另一出口管经流量调节阀II17接接管22后接向颗粒分析仪24另一输入；经颗粒分析仪24分析检测后的天然气通过接管22 和排出管16排出。
本实施例是采样检测分析4MPa(流量50.871/min)φ1016mm的天然气管道高压N2中粉尘的浓度与粒径分布，采用减压装置15将4MPa的压力减至0.2MPa。
据此，设置φ6mm、长148mm的管道接管5，从而使采样系统适用于本天然气管道的含尘检测。
具体是来自高压天然气管道1的天然气经φ6mm的静压平衡采样嘴2采集后，流经φ6mm的采样管3，通过调节DN10流量调节阀I9使采样嘴2内外腔的压力相等，从而使采样嘴2的采样速度等于天然气管道内的流速，达到等动采样；等动采集的高压天然气再流经冷凝干燥器10，将天然气中的水滴冷凝分离出来，同时起干燥作用；干燥的天然气再流经流量传感器I14(采用德国宝得8030型涡轮流量计；精度±0.5％)；，记录其瞬时流量，同时，精度为±0.25％的PTX1400压力传感器I12和精度为±0.25％的66RNS热电偶温度传感器I13测得此时的压力与温度；然后，高压天然气经过减压装置15，将其压力减小至0.2个大气压，以适应颗粒分析仪在常压下操作的条件，减压后的天然气经φ8×1mm直管采样管20等动地取出颗粒分析仪24(Palas生产的粒子分析仪Welas-3000)所需要的气体流量，多余的气体通过减压装置15上的DN25的流量调节阀17和φ25mm的排出管16排出；同时，在减压天然气流经颗粒分析仪24时，利用精度为±0.25％的PTX1400压力传感器II18和精度为±0.25％的66RNS热电偶温度传感器II19测得此时的压力与温度，精度±0.5％的德国宝得8030型涡轮流量传感器II21用于显示经采样管20采集的流量是否满足颗粒分析仪24的要求，如不满足，可调节DN10流量调节阀III23，并使其达到颗粒分析仪24所规定的流量要求；最后，经颗粒分析仪24分析检测后的天然气通过接管φ10mm和φ25mm排出管16排出。
其中，减压装置15采用自主设计的新型减压采样设备，作为本具体实施例，将4MPa压力减至0.2MPa，其主要尺寸为：
一级减压进口管38内径φ12mm
一级减压膨胀室39内径φ30mm
一级排出管40内径φ20mm
一级导样管41内径φ12mm
二级减压膨胀室42内径φ25mm
多余气体排出管16内径φ20mm
一级减压小孔直径φ2.2mm
二级减压小孔直径φ1.8mm
经直管采样管20进入颗粒分析仪24的流量为51/min。
本例经试验，证明采样系统采用新型静压平衡采样嘴结构，可满足高压、不同直径管道以及现场测试精度要求和安全要求；该系统具有在线检测、测量精度高、数据重复性好等特点。