天然气传感器

本文简述了天然气能量计量的基本原理，同时介绍了两种不同原理的天然气热值测定方法，并对其进行了分析比较。 GB 12206-90给出了我国城市燃气热值的定义：每标准立方米（0℃，101.3KPa）干燃气完全燃烧时产生的热量。当此热量包括烟气中水蒸气凝结而散发的热量时，称为高位热值，反之称为低位热值。 纵观近年来的发展情况，我国天然气能量计量工业历经多年积累，不断取得进步，并逐渐与国际接轨，对整个天然气产业的发展做出了不小的贡献。 笔者将介绍两种天然气热值的测定方法：一种为使用热量计直接燃烧测定天然气的热值(简称直接法)，另一种为利用气体成分分析仪分析得到天然气组成数据，并由此计算其热值(简称间接法)。1、水流式热量计 水流式热量计是国内较为常见的一种直接法燃气热值测量设备，它主要由热量计主体、湿式流量计、皮膜调压器、钟罩水封式稳压器、燃气增湿器、空气增湿器及燃烧器等组成。 其测量热值的原理基于传统的燃烧样气法，用连续水流吸收燃气完全燃烧时产生的热量，根据达到稳定时的经过热量计的水量和水流温升计算出燃气的测试热值，再将测试过程中各种必须考虑的修正值换算至标准状况下的燃气热值。如此测得的燃气热值称为高位热值，也称为总热值或毛热值。高位热值减去其中冷凝水量的气化热值即该燃气的低位热值。 该类设备的缺点是需要进行庞杂的实验工作，这也是为什么它不被用于日常测量，而仅用于特殊需求中。水流式热量计 目前在天然气管道现场使用的热值测量设备，主要为气相色谱仪和红外分析仪，下面将分别对其工作原理及特性进行介绍。2、气相色谱仪 色谱仪利用色谱柱先将混合气体分离，然后依次导入检测器，以得到各组分的检测信号。按照导入检测器的先后次序，经过对比，可以区别出是什么组分，根据峰高度或峰面积可以计算出各组分含量。 通常采用的检测器有：热导检测器，火焰离子化检测器，氦离子化检测器，超声波检测器，光离子化检测器，电子捕获检测器，火焰光度检测器，电化学检测器，质谱检测器等。 由于气相色谱仪是以分离为基础的分析技术，所以它往往多用于实验室，需要高纯H2作为载气，且对操作仪器的人员要求较高。此外，气相色谱仪虽然分析精度高，但往往取样误差大。气相色谱分析原理3、红外分析仪 另一种测定热值的分析法是利用光谱测量。红外分析仪基于气体对红外光吸收的朗伯-比尔定律，一般由电调制红外光源、高灵敏度滤光片、微型红外传感器及局部恒温控制电路组成。使用几种已知热值的燃气的吸收光谱，可以对这种仪器进行校准。红外分析仪结构简单，操作方便，对操作人员的要求比较低。双光束红外分析原理 目前我国微型红外传感器技术已经颇为成熟，能够实现不同浓度混合气体的高精度测量。如国内自主研发的便携红外天然气热值分析仪Gasboard-3110P，采用先进的NDIR技术，测量精度达1%FS左右，可同时准确测量CH4和CnHm气体浓度，并自动计算、显示燃气热值。其便携式机身设计，既适用于工业现场测试，也满足于实验室气囊取样分析。值得一提的是，该仪器通过电池电量智能化管理，可避免仪器在低电量条件下工作。便携红外天然气热值分析仪Gasboard-3110P 由下图可见，四种短键烃的吸收光谱交叉干扰较多（3.3μm），一般仪器难以精确测量。Gasboard-3110P采用双光束红外方法，使乙烷、丙烷、丁烷对CH4的影响可以忽略，并通过添加一个CnHm传感器直接测量CnHm，从而实现同时准确测量CH4和CnHm气体浓度。四种短链烃的红外吸收光谱4、结语 随着国家标准GB/T 22723-2008《天然气能量的测定》的正式实施，我国天然气的计量方式开始由体积计量向能量计量转变。能量计量在一定程度上能消除体积计量时因计量参比条件不同而引起的价格争议，更能充分的体现出天然气作为燃料的真正使用价值，因此由流量计量方式向能量计量方式过渡是中国天然气计量发展的必然趋势。 在仪表选型迈向多元化的今天，如何准确有效的进行天然气计量，对整个天然气产业至关重要。通过探讨不同技术的燃气热值计量设备的在天然气服务体系中的适应性，可以看到，水流式热量计及气相色谱仪由于操作繁杂而难以广泛应用于日常管道测量；红外气体分析技术既可以在线连续测量，也可便携使用，并且相较于气相色谱分析法具有无耗材、使用成本低等优势，因而是天然气热值测量的优选方法。（来源：微信公众号@工业过程气体监测技术）

11月5日，首届中欧生物天然气高峰论坛在北京中国石化会议中心顺利落幕。本次论坛由中国石油大学（北京）、欧洲生物质行业协会和德国国际合作机构共同主办，是国内首届专注于生物天然气产业发展和国际技术交流的盛会。四方仪器作为业内领先的沼气工程监测技术供应商，应邀出席了此次会议。 本届峰会以促进生物天然气产业发展为核心主题，重点关注技术交流与转移，经济可行性与商业模式探索，金融拉动与资本助力，以生物天然气产业典型案例分析和探索产业发展机遇与挑战，集思广益，促进中国生物天然气产业发展和中欧技术交流与合作。 开幕式上，国家农业部、能源局、环保部及欧盟委员会联合技术研究中心，欧盟能源与交通运输研究所先后致辞，表达了对本届峰会的良好祝愿及期许，希望通过此次盛会搭建技术、经济、金融、国际交流和政府牵引相融合的综合性平台，更好地服务于中欧生物天然气产业发展。 随后，国家农业部农业生态与资源保护总站王久臣副站长以《中国沼气的成绩与变革》为主题，详细阐述了我国沼气转型升级过程中面临的主要问题和挑战；随着大中型沼气工程时代的来临，未来转型升级的方向以提升产品品质、提升沼气能源属性，创新政策机制、提升沼气商品属性，以及引入专业企业提升工程经营效益等为主，鼓励试点开展创新与探索。王站长特别提出要强化事前事中前后全过程监管：包括建立沼气在线监控平台，进行试点统计、分析、检测试点项目运营管理状况，实现可测量、可识别、可核查、可追溯，为沼气项目实施提供数据支撑。 四方仪器作为业内领先的沼气工程监测技术供应商，始终致力于沼气工程监测领域的发展。不仅率先在业内推出沼气工程远程监测系统的应用，也在持续不断创新推动沼气工程监测的智能化发展。最新研制发布的沼气精灵，以其超强的便携性和可操控性获得了业内专家的一致认可：采用工业级传感器，实现精准监测沼气浓度与泄漏；通过智能手机蓝牙与设备连接，实现APP更改报警阈值、显示浓度等一系列智能化操作。 作为武汉四方光电旗下的全资子公司，四方仪器秉承“把握关键技术，实现产业创新”的发展理念，以自主知识产权的传感器技术为依托，未来将继续在气体分析仪器仪表的研发、生产、销售及沼气工程监测行业解决方案等领域持续创新，推动沼气工程的发展。

用英国肖氏品牌进口露点仪对天然气水露点测试误差原因分析 一、水露点测试及数据分析 西气东输管道轮南站进气水分含量较高,为了及时准确监测其气质和水露点变化,2014年11月开始投用美国菲美特DPT600便携式水露点分析仪,2015年1 月投用在线水露点分析仪。经过对比,发现两种分析仪测试数据存在一定差异。为此,2015年2 月15～17 日,在轮南站采用两种分析仪对天然气水露点进行了测试,测试过程分为两个阶段,测试结果见表1 。由表1 可以看出,**阶段3 台仪表测试结果差异较大,第二阶段经过调整后测试结果差异较小,较为接近,表明轮南进气点水露点不稳定,水露点较高并且一天内变化较大。在正常运行情况下,两种分析仪测试数据的*大误差不超过3 ℃。在线水露点分析仪的结果高于便携式水露点分析仪。用英国肖氏品牌进口露点仪对天然气水露点测试误差原因分析，产品：SADP露点仪|在线露点仪| 肖氏露点传感器|肖氏露点仪|顶空分析仪|药品残氧仪|压缩空气露点仪|Mocon透氧仪|膜康透湿仪|代二、分析仪测试误差原因分析 1 、　测试原理的差异 在线水露点分析仪通过石英晶体频率变化检测天然气中的含水量,根据含水量与压力对应关系计算露点值。便携式水露点分析仪则是通过冷却镜面法直接读出露点值。可见,不同的测试原理会造成测试结果的差异。 　2 、　环境温度 当天然气水露点值高于或接近环境温度时,在天然气进入便携式水露点分析仪过程中必然会有一部分水析出,造成分析仪测试结果低于天然气实际露点值,而在线水露点分析仪带有恒温装置,不容易受到环境温度的影响。用英国肖氏品牌进口露点仪对天然气水露点测试误差原因分析 3 、　天然气气质 天然气中含有的烃类、杂质以及乙二醇会影响水露点分析仪结果的准确性。由于在线水露点分析仪取样系统已经安装有固体过滤器和乙二醇过滤器,并且烃类对石英晶体频率的分析结果没有影响,因此天然气中含有的烃类、杂质以及乙二醇对在线水露点分析仪的测试结果影响较小。而便携式水露点分析仪,乙二醇对天然气水露点测试影响较大,每次测试前需检查乙二醇过滤器滤芯是否失效,以防杂质和烃类会在镜面堆积影响观测结果。如果烃露点与水露点相近,也会影响操作人员观测。 4 、　人为因素 在线水露点分析仪无需进行现场操作,调试完毕后可自动进行连续分析,人为因素影响小。便携式水露点分析仪需人工操作,其测试结果与测试人员观察结果有较大关系,受人为因素影响较大。 三、水露点测试注意事项 1 、　便携式水露点分析仪测试注意事项 (1) 控制气体流速　气体流速太快,影响镜面温降、露珠的形成以及露珠观察,应调整便携式水露点分析仪的放空速度,使天然气缓慢通过冷却镜面。 (2) 控制冷却速度　2015 年2 月15 日轮南站与四川天然气研究院测试数据差别较大,经现场分析,排除了气质、环境温度、过滤器及人为影响等因素,发现液氮量多,铜棒插入保温桶较深,镜面温度冷却较快,不易观察到露珠形成时的温度。为此,减少保温桶液氮量和铜棒插入深度,使镜面温度下降1～2 ℃/ min ,经调整,2 月16 日轮南站与四川天然气研究院测试数据比较接近。 2 、　在线水露点分析仪测试注意事项 (1) 消除减压影响 进入在线水露点分析仪的样气压力为137. 89～344. 74 kPa ,干线压力则高达10 MPa ,减压过程中必然伴随有较大温降,天然气中水分也会随着温降析出,因此,样气减压处必须安装保温和伴热装置,以防止水分析出而影响分析结果的精度。轮南站在线水露点分析仪安装有带加热的减压器,取样管道也安装了伴热装置,避免了因减压造成水分析出的问题,保证了分析结果精度的准确性。 (2) 设置旁通管道 在线水露点分析仪必须安装旁通管道,一方面可以加快系统响应时间,保证样气流通,无死气 另一方面确保样气管道内的积液和杂质及时排出,消除对分析结果的影响。用英国肖氏品牌进口露点仪对天然气水露点测试误差原因分析 (3) 定期维护分析仪 在线水露点分析仪技术手册中指出,水分发生器和干燥器寿命均为两年,但是实际运行过程中发现水分发生器只能使用半年,干燥器寿命为一年,与技术手册说明出入较大,因此不能完全按照技术手册说明进行维护,应根据在线水露点分析仪实际运行情况进行定期维护和更换零部件。2 月16 日轮南站在线水露点分析仪进行标定后,其分析结果与便携式水露点分析仪数据较为接近,从而也说明定期维护对于保证在线水露点分析仪准确运行具有重要意义。 四、结论及建议 (1) 当天然气露点高于或接近环境温度时,在线色谱分析仪测试数据比便携式水露点分析仪准确,并且分析结果的精度高于便携式水露点分析仪。 (2) 鉴于在线水露点分析仪具有维护简便、人工操作少、能够实时和连续反映天然气水露点变化趋势等优点,重点站场(管道首末站) 应安装在线水露点分析仪进行实时连续监测管道天然气水露点变化 非重点站场(中间站) 可以使用便携式水露点分析仪进行水露点测试。 (3) 为了保证在线水露点分析仪的准确性,应加强定期维护,及时发现仪表存在的问题并及时处理。 (4) 为了便于确定西气东输管道其它站场在线水露点分析仪准确性,以轮南站两种水露点分析仪测试数据误差不超过3 ℃为指导原则,将便携式水露点分析仪和在线水露点分析仪测试数据进行对比,如果误差在3 ℃以内,则可认为分析结果准确。