一种用于天然气管道气体组分监测的短节式振荡腔制造技术

本发明专利技术公开了一种用于天然气管道气体组分监测的短节式振荡腔，包括短节管体，短节管体连接在被测天然气长输管线上；所述短节管体包括由内向外同轴布置的：筛式内层管、树脂涂层、内反射层和外反射层，所述内反射层和外反射层之间为环空结构；所述内反射层包括筛式外层管和设置在筛式外层管外表面上的内镜面反射层，所述外反射层包括外钢管和设置在外钢管内表面上的外镜面反射层；所述筛式内层管、树脂涂层和筛式外层管形成过滤渗透层，对天然气进行过滤；所述内镜面反射层、环空结构和外镜面反射层形成光振荡腔体，用于容纳渗透进入环空结构内的气体分子，同时形成光回路。本发明专利技术实现了天然气管道气体组分的实时监测以及多种组分同时在线采集。

A Short-section Oscillator for Gas Component Monitoring in Natural Gas Pipeline

【技术实现步骤摘要】
一种用于天然气管道气体组分监测的短节式振荡腔
本专利技术涉及海底天然气输送管道气体组分实时监测技术，特别涉及一种用于天然气管道气体组分监测的短节式振荡腔，适用于常见海底输送管道中CO2、H2S、CH4、水露点等组分的实时在线监测。
技术介绍
在天然气开采过程中，会产生多种伴生气，其中天然气中含有的CO2、H2S等物质在输送过程中溶于管道中的水，会形成腐蚀环境对管道产生腐蚀作用；同时，上述伴生气的存在也会降低天然气的热值。据不完全统计，每年全球由油气管道腐蚀而造成的经济损失高达数百亿美元。目前常见的腐蚀监测技术多为监测管道本体，但是对于腐蚀性介质的有效监测更利于评估评价管道的整体腐蚀性，从而为管理决策提供科学依据。目前尚无该类型技术能够满足针对天然气长输管线同时监测多种组分的要求。在实际应用中对于水露点采用露点仪周期性的去检测，对于CO2、H2S多采用周期性抽样检测的方法，但是精度、实时性均较差。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种用于天然气管道气体组分监测的短节式振荡腔，实现了天然气管道气体组分的实时监测以及多种组分同时在线采集。本专利技术所采用的技术方案是：一种用于天然气管道气体组分监测的短节式振荡腔，包括短节管体，所述短节管体连接在被测天然气长输管线上；所述短节管体包括由内向外同轴布置的：筛式内层管、树脂涂层、内反射层和外反射层，所述内反射层和所述外反射层之间设置有环空结构；所述内反射层包括筛式外层管和设置在所述筛式外层管外表面上的内镜面反射层，所述外反射层包括外钢管和设置在所述外钢管内表面上的外镜面反射层；所述筛式内层管、树脂涂层和筛式外层管形成过滤渗透层，用于对天然气进行过滤；所述内镜面反射层、环空结构和外镜面反射层形成光振荡腔体，用于容纳渗透进入所述环空结构内的气体分子，同时形成光回路。进一步地，所述筛式内层管的尺寸与所述被测天然气长输管线的尺寸一致，所述筛式内层管的厚度为12mm；所述筛式内层管上矩阵式均匀分布有能够保证被测气体组分通过且滤除固体杂质的渗透孔。进一步地，所述树脂涂层采用能够通过被测气体分子且阻隔水分子的聚四氟乙烯微孔膜，所述聚四氟乙烯微孔的厚度为3mm。进一步地，所述筛式外层管的厚度为5mm；所述筛式外层管上矩阵式均匀分布有能够保证被测气体分子充满所述环空结构的渗透孔。进一步地，所述内镜面反射层的宽度为20mm，嵌入在所述筛式外层管上。进一步地，所述外钢管的厚度为15mm；所述外镜面反射层的宽度为20mm，嵌入在所述外钢管上；所述外镜面反射层与所述内镜面反射层相对布置。进一步地，所述外反射层上设置有内置式光纤，所述内置式光纤的内端部穿过所述外钢管的管壁伸入至所述环空结构内，且，所述内置式光纤的内端部设置有光源发射接受端，为所述光振荡腔体提供光源并接受反射光。其中，所述内置式光纤的直径为2μm；所述内置式光纤与所述外钢管之间通过机械密封装置密封连接。进一步地，所述内反射层和所述外反射层之间、位于所述环空结构内设置有环空支撑结构。进一步地，所述筛式内层管和筛式外层管均为碳钢结构，同时，所述筛式内层管和筛式外层管为所述树脂涂层提供内外结构保护，满足高压下工况要求。本专利技术的有益效果是：本专利技术短节式振荡腔成功的解决了长输天然气管道气体组分在线监测的难题，通过本专利技术短节式振荡腔结构，可构成光振荡腔该腔体成功解决了传统振荡腔承压问题，实现了可调谐激光光谱吸收技术在天然气管道内实时监测，同时充分考虑了段塞流等工程问题。具有能够监测多组分，能够满足高压管道要求，精度高，实时性好等优点。附图说明图1：本专利技术的整体外观示意图；图2：本专利技术的短节的多层结构示意图；图3：本专利技术的短节的内反射层示意图；图4：本专利技术的短节的外反射层示意图；图5：本专利技术的短节的光振荡腔体工作示意图；图6：本专利技术的短节的内置式光纤示意图；附图标注：1、法兰；2、短节管体；3、筛式内层管；4、渗透孔；5、筛式外层管；6、内镜面反射层；7、外钢管；8、外镜面反射层；9、内置式光纤；10、光源发射接受端；11、机械密封装置；12、环空支撑结构；13、树脂涂层；14、环空结构。具体实施方式为能进一步了解本专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：如附图1至图6所示，一种用于天然气管道气体组分监测的短节式振荡腔，适用于天然气长输管线内的气体组分监测，其整体为短节结构。短节式振荡腔包括短节管体2，所述短节管体2的两侧分别通过法兰1连接在被测天然气长输管线上。所述短节管体2由多层结构组成，包括由内向外同轴布置的：筛式内层管3、树脂涂层13、内反射层和外反射层，所述筛式内层管3、树脂涂层13和内反射层依次紧密连接，所述内反射层和所述外反射层之间为环空结构14；所述内反射层包括筛式外层管5和设置在所述筛式外层管5外表面上的内镜面反射层6，所述外反射层包括外钢管7和设置在所述外钢管7内表面上的外镜面反射层8。所述筛式内层管3、树脂涂层13和筛式外层管5形成过滤渗透层，其作用在于过滤掉天然气中的固体颗粒、杂质以及水分，从而保证气体组分监测的准确性；所述内镜面反射层6、环空结构14和外镜面反射层8形成光振荡腔体，用于容纳渗透进入所述环空结构14内的气体分子，同时形成完整的光回路。所述筛式内层管3为第一层结构，即，为最内层结构，其尺寸与所述被测天然气长输管线的尺寸一致，多为8寸、10寸、12寸等管线，厚度为12mm；其材质也与所述被测天然气长输管线的材质一致，多为碳钢。所述筛式内层管3上矩阵式均匀分布有直径2mm的渗透孔4，该渗透孔4一方面能够保证被测气体组分正常通过，另一方面滤除部分较大的固体颗粒。所述树脂涂层13为第二层结构，采用厚度3mm的聚四氟乙烯微孔膜(PTFE)，所述聚四氟乙烯微孔膜微观上是一种网状的微孔结构，柔韧而富有弹性，孔率高，孔径分布均匀，由于孔径比水分子小，从而可以使得小的多的气体分子通过，而将水分子阻隔在外侧，即，所述聚四氟乙烯微孔膜具有透气不透水的特性，在保证气体分子继续渗透进环空结构14内时，如果被测天然气长输管道中有液体通过的话(段塞流)可保证液体组分不会进入环空结构14内。同时，碳钢结构的所述筛式内层管3与筛式外层管5为有弹性的所述聚四氟乙烯微孔膜提供内外结构保护，避免被天然气管道内的压力破坏，使得由所述筛式内层管3、聚四氟乙烯微孔膜及筛式外层管5三部分构成的过滤渗透层，能够同时满足高压下工况要求。所述内反射层为第三层结构，包括筛式外层管5和内镜面反射层6。所述筛式外层管5的厚度为5mm，材质为碳钢；所述筛式外层管5上矩阵式均匀分布有直径2mm的渗透孔4，保证被测气体分子充满所述环空结构14。所述内镜面反射层6的宽度为20mm，嵌入在所述筛式外层管5上，并通过环氧材料固定在所述筛式外层管5上。所述外反射层为第四层结构，即，为最外层结构，包括外钢管7和外镜面反射层8。所述外钢管7的厚度为15mm。所述外镜面反射层8的宽度为20mm，嵌入在所述外钢管7上。所述外镜面反射层8与所述内镜面反射层6相对布置，从而构成光振荡腔。所述内反射层和所述外反射层之间为环空结构14，所述内反射层和所述外反射层之间、位于所述环空结构14内设置有环空支撑结构12。所述外反射层上设置有直径2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于天然气管道气体组分监测的短节式振荡腔，其特征在于，包括短节管体(2)，所述短节管体(2)连接在被测天然气长输管线上；所述短节管体(2)包括由内向外同轴布置的：筛式内层管(3)、树脂涂层(13)、内反射层和外反射层，所述内反射层和所述外反射层之间设置有环空结构(14)；所述内反射层包括筛式外层管(5)和设置在所述筛式外层管(5)外表面上的内镜面反射层(6)，所述外反射层包括外钢管(7)和设置在所述外钢管(7)内表面上的外镜面反射层(8)；所述筛式内层管(3)、树脂涂层(13)和筛式外层管(5)形成过滤渗透层，用于对天然气进行过滤；所述内镜面反射层(6)、环空结构(14)和外镜面反射层(8)形成光振荡腔体，用于容纳渗透进入所述环空结构(14)内的气体分子，同时形成光回路。

【技术特征摘要】
1.一种用于天然气管道气体组分监测的短节式振荡腔，其特征在于，包括短节管体(2)，所述短节管体(2)连接在被测天然气长输管线上；所述短节管体(2)包括由内向外同轴布置的：筛式内层管(3)、树脂涂层(13)、内反射层和外反射层，所述内反射层和所述外反射层之间设置有环空结构(14)；所述内反射层包括筛式外层管(5)和设置在所述筛式外层管(5)外表面上的内镜面反射层(6)，所述外反射层包括外钢管(7)和设置在所述外钢管(7)内表面上的外镜面反射层(8)；所述筛式内层管(3)、树脂涂层(13)和筛式外层管(5)形成过滤渗透层，用于对天然气进行过滤；所述内镜面反射层(6)、环空结构(14)和外镜面反射层(8)形成光振荡腔体，用于容纳渗透进入所述环空结构(14)内的气体分子，同时形成光回路。2.根据权利要求1所述的一种用于天然气管道气体组分监测的短节式振荡腔，其特征在于，所述筛式内层管(3)的尺寸与所述被测天然气长输管线的尺寸一致，所述筛式内层管(3)的厚度为12mm；所述筛式内层管(3)上矩阵式均匀分布有能够保证被测气体组分通过且滤除固体杂质的渗透孔(4)。3.根据权利要求1所述的一种用于天然气管道气体组分监测的短节式振荡腔，其特征在于，所述树脂涂层(13)采用能够通过被测气体分子且阻隔水分子的聚四氟乙烯微孔膜，所述聚四氟乙烯微孔的厚度为3mm。4.根据权利要求1所述的一种用于天然气管道气体组分监测的短节式振荡腔，其特征在于，所述筛式外层管(5)的厚度为5mm；所述筛式外层管(5)上矩阵式均匀分布有能够保证被测气体分子充...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋晓斌，闫化云，刘海超，孟强，高凌霄，张福娟，郝凯，李文晓，
申请(专利权)人：中海油天津管道工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12