冷镜式露点仪现状及关键技术分析

全温域、全量程下空气湿度的测量一直是大气探测领域一个世界性的难题,露点仪以其独特的探测原理,能够在全温度量程内进行测湿,具有广阔的推广前景,但在实际中却一直没有实现业务化应用。在对当前国内外冷镜式露点仪发展现状详细介绍的基础上,详细论述了露点仪在业务化应用过程中需要重点解决的关键技术和问题。

温湿度传感器相对湿度示值误差测量结果的不确定度评定

依据JJF 1076-2001《湿度传感器校准规范》,以二级分流式湿度发生器、精密露点仪、精密露点仪温度传感器为标准器,以VAISALA的HM70型手持式温湿度传感器为研究对象,开展温湿度传感器相对湿度示值误差的试验研究,给出其测量结果的不确定度评定方法和步骤。在相对湿度10%RH^90%RH时,HM70温湿度传感器测量结果的扩展不确定度为1.2%RH^1.7%RH(k=2)。

天然气烃露点检测技术浅析

检测管输天然气烃露点可采用冷却镜面自动检测法、冷却镜面目测法和由天然气组成数据计算法。本文分析三种方法的优缺点及影响因素,为选择管输天然气烃露点的检测方法提供参考,利于制定相应的行业或国家标准。同时,围绕国际标准化组织天然气技术委员会(ISO/TC193)制订的天然气烃露点冷却镜面测定仪校准技术报告,介绍了目前国际上最新的冷却镜面测定仪校准技术,指出这项新的校准技术可保证烃露点冷却镜面测定法的溯源性,有效提高测定结果的准确度。建议做好跟踪研究,尽快建立我国的天然气烃露点冷却镜面测定仪校准技术和标准。

基于Fuzzy-PID控制镜面露点仪程序的设计

在露点仪测量的过程中,气体的湿度变化对仪表的控制方式要求差别很大,目前需要人为的设定气体测量范围,该系统根据气体湿度的特点,设计了两种控制模式:高湿模式和低湿模式。同时为了防止两种模式切换的过程当中产生振荡,该系统利用施密特门原理设计两种模式切换程序,通过实验可以满足仪表使用的需要。

基于冷镜式原理的高精度露点温度检测系统设计

为了实现对露点温度的精密测量,设计了一种基于冷镜式原理的高精度露点温度检测系统。硬件部分主要设计了铂电阻测温电路、温度采集电路等。运用冷镜式露点温度检测方法,同时采用铂电阻测温电路的设计,实现了对露点温度的精密测量。实验结果表明,该系统稳定性好、测量精度优于±0.5℃。

基于自适应PID控制镜面露点仪的设计

镜面露点仪被广泛的应用于电力系统的生产中,基于自适应PID控制镜面露点仪可大大简化仪表的设计,并且可以提高系统的稳定性,也是自适应PID应用在仪表系统中的一个典型实例。

湿度传感器校准及不确定度评定

冷镜露点仪作为高准确度的一种湿度测量仪器,是国家湿度量值传递和国际比对的通用传递标准。笔者根据JJF1076-200《1湿度传感器校准规范》,使用冷镜露点仪作为标准器,对湿度传感器修正值的不确定度进行详细分析。

冷镜式露点仪测量结果的不确定度评定

冷镜式精密露点仪是湿度测量中准确度最高的仪器,也是许多国家湿度量值传递以及国际比对通常使用的传递标准。本文讨论了冷镜式露点仪测量不确定度的多种因素,其中有些不确定度分量目前还难以估算出具体数据。

冷镜露点技术在非饱和成都黏土吸力测试中的应用

冷镜露点技术是一种快速测试非饱和土吸力的间接方法。本文简要介绍了冷镜露点仪的工作原理和试验方法,利用Decagon公司生产的WP4C冷镜露点仪测试非饱和成都黏土压实土样的总吸力,以Van Genuchten模型为基础,结合Origin软件对试验结果进行了曲线拟合,得到成都黏土的SWCC曲线,并给出拟合参数参考值。借助CT-3031型电导率仪测得土样的渗透吸力,由基质吸力等于总吸力减去渗透吸力,间接得到土样的基质吸力-含水率关系曲线。对比滤纸法测试相同土样得到的SWCC曲线,得出相同含水率时冷镜露点技术测得的吸力值低于滤纸法测得的值,和国外文献的相关结论一致,验证了冷镜露点技术测试吸力具有快捷、方便、准确等特点。指出冷镜露点技术在非饱和成都黏土吸力测试应用中是可行的,同时可推广到国内岩土工程相关领域的吸力测试中。

水分活度仪的校准

根据水分活度仪的工作原理和计量特性,利用溴化锂、氯化锂、乙酸钾、氯化镁、碳酸钾、溴化钠、碘化钾、氯化钠、氯化钾、硫酸钾饱和溶液作为标准物质,研究制订一种简单、准确、可靠的水分活度仪校准方法。对于不具备温度控制功能的水分活度仪,环境温度每变化10 ℃,乙酸钾、溴化锂、溴化钠饱和溶液的水分活度值变化分别可达6.67%、6.25%、5.38%。故环境温度控制对校准结果有重要影响。而环境相对湿度在20%~90%、大气压在80~106 kPa对冷镜露点法或电容法水分活度仪的校准结果几乎没有影响。该方法利用可溯源至国家湿度标准的精密露点仪测量值代替饱和盐溶液文献值,测量不确定度为0.002~0.006(k=2),解决了饱和盐溶液文献值无法溯源或不确定度较大等问题。

冷镜式露点检测系统的设计

为实现露点温度的精确测量,基于冷镜式原理设计了一套低成本、检测精度高、分析速度快、便携型的露点检测系统。该检测系统通过调节PWM占空比,实现对制冷器功率的有效控制。采用二次冷凝的露点检测方法,同时通过四线制铂电阻测温电路的设计,实现露点温度的精密测量。实验结果表明:该系统在-40~20℃露点测量范围内,露点测量精度优于±0.3℃。

烃露点冷镜仪表的溯源校准程序(英文)

目前烃露点冷镜仪表校准程序缺乏溯源性。由于天然气经不同开采区段网络运营商的跨界运输已经成为惯例,因此有必要对天然气烃露点进行准确测定。文中给出的烃露点与液相析出物间的关系可用于校准烃露点冷镜仪表。通过使用ISO 6570标准首次使烃露点仪的校准具有溯源性。经校准和调节后,在同一压力下仪器测得的烃露点与潜在的液相析出物含量(PHLC)是一致的。ISO技术报告ISO/TR 12148对该校准方法作了详细描述。这项工作被认为是向烃露点协调计量迈进的第一步,因此必然会提高跨界运输间的相互操作性。

商品天然气烃露点测定方法及其溯源性

在输配系统特定工况下,高压输送的商品天然气有可能因降压而产生反凝析现象并在气相中形成重烃液滴。因此,应规定烃露点指标以保障生产系统的安全平稳运行。由于天然气组成极其复杂,其相态特性完全不同于其他单一组分和/或简单的多元混合物。因此,准确测定商品天然气的烃露点相当困难。扼要介绍了工业上常用的3种烃露点测定方法及其溯源途径。手动或自动式冷镜仪法均为物性测定方法,其测定结果不具备溯源性,无法评定测量结果的不确定度。PHLC法的技术特点为基于同一压力下冷镜法露点仪测得的烃露点值与被测气体中潜在烃含量的相关性而建立了冷镜法的溯源程序。目前,先进的自动冷镜仪测定烃露点的准确度已经达到±0.5℃。用状态方程计算烃露点的方法虽然有严密的化学热力学基础,但由于受取样代表性、色谱分析结果准确性及数据处理方式等诸多因素的影响,应用并不广泛。

在线露点分析仪在管输天然气中的应用

通过对湿度测量原理的介绍和六种测量技术特点的分析比较,说明电容法和涂膜压电法较适合管输天然气的在线露点测量。阐述了在实际应用中对露点分析仪的设计及选型一般性原则和取样管路系统及分析器小屋的应用要点。

天然气水露点数据分析及控制方法研究

水露点是管输天然气的一项重要气质指标。本文在对天然气水露点测定方式进行研究总结基础上,确定基于帕尔贴效应制冷的冷却镜面式测试方法具有更多优点,通过基于该方法的露点仪对某天然气管网输气场站及CNG加气母站的水露点数据进行检测并处理,提出了标准参照法、横向对比法两种分析方法,得到了水含量自上游到下游逐渐增加的变化规律,同时结合实践经验对降低管输天然气水含量方法进行总结。

-100℃温区微型斯特林制冷机的研究

为满足冷镜式露点仪对斯特林制冷机的需求,开展了-100℃温区斯特林制冷机的研究,采用Sage进行了整机热力学设计与优化,并建立曲柄连杆机构的动平衡模型,优化整机振动水平。样机含散热器总重为2.35 kg,输入电功率45 W时,最低制冷温度为-156℃,在室内环境23℃时获得1.8 W@-100℃的制冷量。18台样机用于可靠性和MTTF验证并顺利通过。

对AMETEK便携型冷镜式露点分析仪的改进

使用半导体制冷器件为核心设计的制冷模块,替代原本使用的制冷源(液氮或者液态二氧化碳)及其相关设备如钢瓶、杜瓦瓶和蒸发器,作为AMETEK公司的便携式冷镜式水露点分析仪的制冷源。通过对制冷模块结构进行合理设计,解决了半导体制冷片的散热传热问题。通过对制冷电路的设计,能够控制制冷速度。设计充分考虑了模块在天然气输送及化工生产等危险场所应用时所需的防爆性能,提高了设备的本质安全性。改进后分析仪的易用性不仅得到极大地提高,且避免了操作分析人员的冻伤窒息等风险。在转场检测分析时,不必办理危化品运输证,使该分析仪真正成为便携式分析仪。