海水气体检测装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种海水气体检测装置及检测方法，包括水样采集单元、气液分离单元和气体检测单元；所述水样采集单元用于引入待测水样，并对待测水样进行预处理；所述液分离单元利用气体在液体中的溶解度随温度上升和压力下降而降低的特点，通过设计水体加热器、节流器和离心式气液分离器，对待测水样进行气液三级分离，由此不仅提高了气液分离的程度，使得溶解在液体水样中的气体分离得更加彻底，分离效率更高，而且水样流通速度快，为气体检测单元对待测气体的精确测量提供了有力支持。此外，通过在装置外部设计耐压壳体，使得该装置具备了深海耐高压的能力，便于在深海环境下执行长期、连续、原位测量的任务。

【技术实现步骤摘要】
海水气体检测装置及检测方法
本专利技术属于气体检测
，具体地说，是涉及一种用于在深海环境下对待测水体中溶解的气体进行原位检测的装置及方法。
技术介绍
在海洋环境中，特别是近海陆架海底，油气渗漏是广泛分布的自然现象。海底渗漏是浅部生物成因气或深部热解成因气在浮力作用下沿沉积层中的孔隙、断层面、泥火山等通道溢出海底的过程。海底油气渗漏的存在预示着海底沉积层中可能蕴藏着丰富的油气资源。因此，对海底油气渗漏的探测有助于经济、快速、有效地圈化油气远景区。海底水体中溶解的甲烷及其他烃类物质是深海油气（水合物）资源的重要指示物，对水体中溶解气体的准确探测是判定油气资源海底渗漏的重要依据。传统的对水体中溶解气体的探测是采用先取水样然后在岸上或船上进行浓度检测的方式，其缺点是：水样在提取的过程中，溶解在水样中的气体会发生各种损失，继而导致测量结果的不准确。通过对比传统测量技术和原位测量技术获得的采样水体中的气体浓度发现，原位测量的测量精度是传统方法无法比拟的，因此，急需开发原位探测技术。在对水体中溶解气体浓度的测量过程中，气液分离是关系到测量结果准确度的前提和关键，气液分离程度越高，测量结果的精度越高。现有的用于气体检测的装置，其气液分离方法通常采用半透膜（透气且不透水膜）来实现。该方法的优点是结构简单、开发成本低；缺点是气液分离不完全、测量精度低，仅限于进行定性测量而不适用于定量测量，并且不适用于深水环境下的水体检测。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有气体检测装置因气液分离程度低而导致测量结果不准确的问题，提出了一种有助于提高测量精度的海水气体检测装置，通过采用三级气液分离技术，可以对溶解在待测海水中的气体实现充分分离。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种海水气体检测装置，包括水样采集单元、气液分离单元和气体检测单元；其中，水样采集单元用于引入待测水样，并对待测水样进行预处理；气液分离单元用于对预处理后的待测水样进行气液三级分离，其设置有水体加热器、节流器和离心式气液分离器；所述水体加热器用于加热预处理后的待测水样，进行气液一级分离，分离出的气体进入输气管道；所述节流器用于对气液一级分离后的气液混合体进行节流，降低气体的溶解度，实现气液二级分离；所述离心式气液分离器利用离心力对节流后的气液混合体进行气液三级分离，分离出的气体进入所述的输气管道，分离出的液体通过排水口排出；所述抽气装置安装在所述的输气管道中，抽取输气管道中的气体并排放至气体检测单元；所述气体检测单元接收所述抽气装置抽取的气体，并对所述气体进行检测。进一步的，在所述水样采集单元中设置有进水器、减压阀和过滤器；其中，所述进水器用于引入待测水样；所述减压阀连通所述的进水器，对通过进水器引入的待测水样进行降压；所述过滤器用于对降压后的待测水样进行过滤，过滤后的待测水样进入所述的气液分离单元。为了扩大水样采集区域，进一步提高测量结果的准确性，本专利技术将所述进水器设计成圆筒形结构，筒壁上布满进水孔，筒壁外覆盖有过滤网，利用所述过滤网对海水样品进行一级过滤。又进一步的，在所述气体检测单元中设置有气体检测室和气体检测组件；其中，所述气体检测室接收并容置所述抽气装置抽取的气体；所述气体检测组件对气体检测室中的气体进行检测。为了使所述气体检测装置能够连续进行多次检测，本专利技术在所述海水气体检测装置中还设置有废气回收单元，通过废气抽气泵连通所述的气体检测室；所述废气抽气泵在气体检测结束后，抽吸气体检测室中的气体，并排放至所述的废气回收单元。为了实现原位检测，以进一步提高测量精度，本专利技术将所述气液分离单元、气体检测单元和废气回收单元内置于一个耐压壳体中，在所述耐压壳体上开设有进样口和出水口，在所述水样采集单元中，进水器位于耐压壳体的外部，并封堵所述耐压壳体的进样口，水样采集单元中的其余部件位于所述耐压壳体中；所述耐压壳体的出水口通过排水管路连接所述离心式气液分离器的排水口，在所述排水管路中设置有增压阀，通过所述增压阀封堵所述耐压壳体的出水口，使所述耐压壳体中形成密闭腔室。为了对待测水样的引入量和加热温度实现控制，本专利技术在所述水体加热器中设置有液位传感器、温度传感器和加热管，在所述水体加热器的内壁上设置有保温层；在水体加热器与节流器的连接管路中设置有流量控制阀。进一步的，在所述海水气体检测装置中还设置有控制器，连接所述的液位传感器、温度传感器和加热管，并对所述减压阀、流量控制阀、离心式气液分离器、抽气装置、气体检测组件、废气抽气泵以及增压阀的工作时序进行控制，并接收气体检测组件反馈的检测信号，经处理后上传至监控中心。基于上述海水气体检测装置，本专利技术还提出了一种海水气体检测方法，包括以下步骤：a、对待测水样进行加热，进行气液一级分离，并将分离出的气体输送至输气管道；b、对气液一级分离后的气液混合体进行节流，降低气体的溶解度，实现气液的二级分离；c、对节流后的气液混合体进行离心分离，在离心力的作用下实现气液的三级分离，并将分离出的气体输送至所述的输气管道；d、将所述输气管道中的气体全部输送至气体检测室，利用气体检测组件对气体检测室中的待测气体进行检测。为了进一步提高检测精度，在所述步骤a之前还包括在待测海域原位采集待测水样，然后对采集到的待测水样进行预处理，滤除掉其中的固体杂质，并对待测水样进行降压处理的步骤。为了达到长期、连续、多次检测的目的，在所述步骤d之后还可以包括在检测结束后将气体检测室中的全部气体排放至废气吸附室的步骤，以为下次测量任务做好准备。与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果是：本专利技术的海水气体检测装置，利用气体在液体中的溶解度随温度上升和压力下降而降低的特点，通过水体加热器、节流器和离心式气液分离器对待测水样进行气液三级分离，由此不仅提高了气液分离的程度，使得溶解在液体水样中的气体分离得更加彻底，分离效率更高，而且水样流通速度快，且具有深海耐高压的能力，便于在深海环境下执行长期、连续、原位测量的任务。基于该装置设计的海水气体检测方法操作简单，效率高，有利于实现海水中气体类型、浓度等参数的精确测量。结合附图阅读本专利技术实施方式的详细描述后，本专利技术的其他特点和优点将变得更加清楚。附图说明图1是本专利技术所提出的海水气体检测装置的一种实施例的整体结构示意图；图2是图1中水体加热器的一种实施例的内部结构示意图；图3是图1所示海水气体检测装置的控制电路部分的原理框图；图4是本专利技术所提出的气体检测方法的一种实施例的工作流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细地描述。本实施例的海水气体检测装置主要包括水样采集单元、气液分离单元和气体检测单元等组成部分。其中，水样采集单元用于将待测海域的海水引入到检测装置中，并对待测水样进行过滤、降压等预处理，以保证后续检测过程的顺利进行。气液分离单元接收水样采集单元采集输出的待测水样，并对待测水样进行气液分离，将溶解在水样中的气体分离出来，以用于后续对气体类型、浓度或者其它参数的检测。为了提高气液分离程度，本实施例在所述气液分离单元中设计了三级分离结构，分别为：加热分离、节流分离、离心分离，以使溶解在待测水样中的气体能够更加彻底地分离出来，提高检测精度。将通过气液分离单元分离出来的待测气体传输至气体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海水气体检测装置，包括水样采集单元、气液分离单元和气体检测单元，其中，水样采集单元，用于引入待测水样，并对待测水样进行预处理；气液分离单元，用于对预处理后的待测水样进行气液三级分离，其设置有：水体加热器，用于加热预处理后的待测水样，进行气液一级分离，分离出的气体进入输气管道；节流器，用于对气液一级分离后的气液混合体进行节流，降低气体的溶解度，实现气液二级分离；离心式气液分离器，利用离心力对节流后的气液混合体进行气液三级分离，分离出的气体进入所述的输气管道，分离出的液体通过排水口排出；抽气装置，安装在所述的输气管道中，抽取输气管道中的气体并排放至气体检测单元；气体检测单元，接收所述抽气装置抽取的气体，并对所述气体进行检测。

【技术特征摘要】
1.一种海水气体检测装置，包括水样采集单元、气液分离单元、气体检测单元和废气回收单元，其中，水样采集单元，其包括进水器，通过进水器引入待测水样，并对待测水样进行预处理；气液分离单元，用于对预处理后的待测水样进行气液三级分离，其设置有：水体加热器，用于加热预处理后的待测水样，进行气液一级分离，分离出的气体进入输气管道；节流器，用于对气液一级分离后的气液混合体进行节流，降低气体的溶解度，实现气液二级分离；离心式气液分离器，利用离心力对节流后的气液混合体进行气液三级分离，分离出的气体进入所述的输气管道，分离出的液体通过排水口排出；抽气装置，安装在所述的输气管道中，抽取输气管道中的气体并排放至气体检测单元；气体检测单元，接收所述抽气装置抽取的气体，并对所述气体进行检测；废气回收单元，用于回收检测结束后的气体；其中，所述气液分离单元、气体检测单元和废气回收单元内置于一个耐压壳体中，在所述耐压壳体上开设有进样口和出水口，在所述水样采集单元中，进水器位于耐压壳体的外部，并封堵所述耐压壳体的进样口，水样采集单元中的其余部件位于所述耐压壳体中；所述耐压壳体的出水口通过排水管路连接所述离心式气液分离器的排水口，在所述排水管路中设置有增压阀，通过所述增压阀封堵所述耐压壳体的出水口，使所述耐压壳体中形成密闭腔室。2.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：华志励，臧鹤超，郝宗睿，吕成兴，刘波，
申请(专利权)人：山东省科学院海洋仪器仪表研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37