气体探测器堵塞探测制造技术

本发明专利技术涉及包括气体室的气体探测器室单元，该单元包括通过适于使气体室在爆炸环境中安全使用的保护过滤器，即，烧结过滤器，来提供对外部气体的接近的外部外壳，并且该单元包括用于探测通过所述保护过滤器的流通的减少的装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及气体探测，尤其涉及油和气体安装中可靠的气体探测。
技术介绍
有毒气体会在石油生产或类似设施中产生是一个众所周知的问题，并且光学传感器通常被用于通过监视气体的吸收光谱或荧光光谱来监视这种环境，例如，如在US5218422和US5886247中所描述的。然后，通过将气体引导到测量室中并且发送一定波长或波长范围的光透过该室并且在探测器直接探测关于选定的典型波长的吸收或者测量荧光光谱来执行测量，常常采用Fabry-Perot干涉仪来选择特定于要探测的气体的波长。但是，存在一些难以用光学测量装置探测的气体，因为其频谱与另一往往无害气体的频谱重合。这种气体的一个例子是H2S，其难以与水区分，但在石油生产中是常见的并且可能很危险。NOx气体也可能是难以以可靠的方式探测的。关于已知的解决方案的另一个问题是，为了提供故障安全的探测器，功率使用和可移动零件的数量应当保持在最低程度并且因此应当避免复杂的系统，例如结合泵，如在US5886247中所描述的。用于监视气体的另一个复杂系统在US2007/285222中描述，其中，例如，用于探测硫化氢的探测器头部被定位在柱中的不同水平处，从而分离要被探测的气体。与在石油和天然气的生产中的使用相关的另一解决方案在US7705988中讨论，其中指出光学硫化氢探测的可靠性低并且因此该探测与流中的甲烷的量和硫化氢的已知比率有联系。存在多种可用于硫化氢/H2S探测的不同测量原理，就像催化、电化学和MOS，但通常这些传感器将不能探测到功能故障。这意味着传感器可能停止工作，但用户没有得到关于此的信息。因此，需要简单的光学气体探测器，其提供对于有毒气体的可靠结果，并且其中探测器能够验证其自身的功能状态。这是如所附权利要求中所描述的那样获得的。
技术实现思路
因此，本专利技术提供了一种解决方案，其中被监视的气体移动通过催化剂膜，将该气体转换为易于探测的气体，例如将H2S转换成SO2，并且其中传感器的操作通过探测可能的堵塞来验证，其中堵塞导致单元中或通过膜的流通的减少或完全停止。附图说明本专利技术将参照附图被更详细地描述，其中附图通过例子示出本专利技术。图1示出了包括气体探测单元的光学系统。图2示出了根据本专利技术的优选实施例的催化膜。图3a、b示意性地示出了根据本专利技术的探测单元。图4a、4b示出了如从前面看到的图3a、3b的膜。图5示出了一个实施例，其中构成膜的催化剂是覆盖开口的缠绕绳。图6、7示出了构成膜的催化剂串的替代布局。图8示出了根据本专利技术的优选实施例的、具有防爆封装的系统。这种类型的封装通常将包括阻火器，诸如允许气体进入但不允许爆炸或火焰通过的烧结过滤器；以及在整个系统周围的固体封装。具体实施方式图1示出了根据与荧光测量相关的现有技术的测量系统，其中光源1发射光通过透镜系统2，光在单元6中被聚焦3，其中单元6优选地具有被涂覆的内表面，以避免光在其中被反射。在焦点3，获得荧光反应，光从其传播通过第二透镜系统4到达光学传感器，光学传感器能够探测接收到的光的波长和强度。单元6通常是关闭的，除了具有催化剂膜的开口，该具有催化剂膜的开口将气体引入室。图示例子中的室也具有窗口7，用于使光进入和离开室，该窗口成角度，以减少从室内部的光源的反射。可以使用其它的测量系统，例如，用于测量直接发送通过室的光的光谱，重要的方面在于系统包括限制被测量的流体，尤其是气体，的室。根据本专利技术，构成室6的封闭容积具有如图2中所示的至少一个壁或壁部分，具有用于让目标气体通过其的开口。开口的本质可以不同，但被选择为允许目标气体的扩散。在图2中，开口在硅膜10中形成，被气体9可通过其移动的开口穿孔11。一般而言，室中被穿孔的壁11如图3a中所示，而图3b示出了网12或其它材料的使用。图4a和4b分别示出了图3a和3b中穿孔的壁或网，而图5、6和7示出了壁18中的开口17之上金属线材或催化剂绳13的一个或多个交叉的使用，因此示出区域必须充分打开，以允许气体移动通过。根据本专利技术，膜10、11、12、13具有催化剂，从而提供化学反应。催化剂通常被加热，用于提供该反应。在本专利技术的优选实施例中，为了检测H2S，催化剂被选择为将气体转换成SO2，SO2在合适的光学系统中容易被探测到如上所述，系统中的催化剂可以依赖于气体转换而具有不同的类型。在H2S的情况下，催化剂可以由被加热到合适温度，例如在300和500摄氏度之间，的FeCrAl合金(即，Kanthal)制成，以获得接近100％的转换率。在较低的温度，即，200摄氏度，低于100％的气体被转换，但传感器原理仍然有效。在一种实施例中，加热元件是FeCrAl合金的编织网，并且加热是通过将膜连接到电力电源执行的，并打开电源以获得所需的温度。FeCrAl合金丝厚度可在0.05mm至0.2mm的范围内。FeCrAl合金非常适于这种类型的合并加热，因为某些种类的FeCrAl合金的表面可以承受高于1500摄氏度的温度，从而允许在低于500摄氏度操作的几年寿命。FeCrAl合金编织网可以被涂覆Fe2O3或Cr2O3，以提高H2S到SO2的转换率。其它类型的涂层，就像CuO或Cu2O，也工作，并在较高温度下可以使用Al2O3的表面。Co、Mo、Ni、W、V、Al和Mn的氧化物和硫化物也有可能是催化转换器的候选。对于其它类型的气体，FeCrAl合金编织网可以被涂覆不同类型的涂层。在另一个实施例中，FeCrAl合金不是编织网，而是如图5中所示的在框图周围缠绕的金属丝。通常，可以使用具有大约0.1mm的直径和0.15mm周期的FeCrAl合金丝。这种方法优于编织网方法的优点在于加热器的电阻增加，并且这在可用电流受限的应用中可能是有利的。优选地，膜经过预处理，以在测量期间不吸收H2S。另外，膜经过表面中的灼烧，以获得稳定的运行。图2中所示的结构是具有加热层和二氧化硅或氮化硅表面的硅膜。硅膜具有多个孔，以在气体被加热的同时让气体通过，并且气体与催化剂反应。催化剂可以被涂覆到二氧化硅或氮化硅表面上，或者该表面可以具有Al2O3层即，通过原子层沉积)，然后被涂覆上面提到的催化剂。加热器也可以由其它类型的半导体或陶瓷化合物制成。依赖于传感器所需的响应时间，加热的催化剂被放置的位置处的截面积可以在1至100mm2的范围内。响应时间由光学传感器腔室6的容积和气体能够通过转换器扩散的量给出。小的容积通常将给出快速响应时间，因为更少气体需要被转换，并且，出于同样的原因，小容积也将需要较少的功率。可以为高达4cm3的容积获得合理的响应时间。通常，光学传感器腔室6具有小于(1cm)3并且更通常地具有(5mm)3的容积。加热器基板(线材、膜或编织网)的填充因子(即，线孔比)通常在50％的范围内，从而允许气体在少于几秒内的扩散和转换。对于较低的填充因子，转换所需的时间将增加，但传感器原理仍然有效，只是响应较慢。可以通过关闭加热的催化剂的温度达一段时间以将转换器冷却到转换不发生的温度(这通常花费0.5至100秒之间的时间)并且测量信号响应来执行偏移的校准。这个信号响应不能来自目标气体，因为转换器被关闭，并且这个偏移信号可以从基线中减去，以获得零气体水平的良好校准。这种零水平校准可以通过软件不时地完成，通常每周一次或每月一次。在H本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体探测器室单元，所述气体探测器室单元包括气体室，所述单元包括外部壳体，所述外部壳体通过适于使气体室在爆炸环境中安全使用的保护过滤器，即，烧结过滤器，来提供对外部气体的接近，并且所述单元包括堵塞探测装置，所述堵塞探测装置用于探测通过所述保护过滤器的流通中的减少。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.19 NO 201317121.一种气体探测器室单元，所述气体探测器室单元包括气体室，所述单元包括外部壳体，所述外部壳体通过适于使气体室在爆炸环境中安全使用的保护过滤器，即，烧结过滤器，来提供对外部气体的接近，并且所述单元包括堵塞探测装置，所述堵塞探测装置用于探测通过所述保护过滤器的流通中的减少。2.如权利要求1所述的气体探测器室单元，适于提供指示系统故障的信号。3.如权利要求1所述的气体探测器室单元，其中堵塞探测装置适于通过在所述壳体内施加压力变化或声学信号来分析传递函数或烧结函数的脉冲响应。4.如权利要求1所述的气体探测器室单元，其中堵塞探测装置适于通过在所述壳体内施加温度变化来分析传递函数或烧结函数的脉冲响应。5.如权利要求1所述的气体探测器室单元，其中堵塞探测装置适于通过监视在所述壳体内的温度变化来分析传递函数或烧结函数的脉冲响应。6.如权利要求5所述的气体探测器室单元，其中温度在几个位置处被测量。7.如权利要求5所述的气体探测器室单元，包括用于测量单元外部的温度并且将所监视的温度与外部温度进行比较的装置。8.如权利要求5所述的气体探测器室单元，包括用于测量烧结过滤器的面向传感器内部的那部分的表面处的温度的装置。9.如权利要求1所述的气体探测器室单元，具有用于预定气体的光学探测的气体探测器室，所述室具有用于调查在室中存在的气体样本的光学装置，其中所述室由封在容器内的容积构成，所述容器壁的至少部分由膜构成，膜具有开口从而允许气体通过所述开口扩散，所述膜的开口具有用于将扩散通过所述开口的气体的至少部分转换成所述要被探测的预定气体的催化剂。10.如权利要求9所述的气体探测器室，其中预定气体是H2S并且气体样本是SO2，并且催化剂适于将通过所述膜中的开口的H2S转换成SO2。11.如权利要求10所述的气体探测器室，其中催化剂是网、具...

【专利技术属性】
技术研发人员：IR·约翰森，P·斯多拉斯，M·拉考勒，D·T·王，A·卡尔森，J·O·格拉普斯塔德，M·M·米埃尔尼科，
申请(专利权)人：斯姆特尼克斯股份公司，
类型：发明
国别省市：挪威;NO