【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于天然气掺氢，具体涉及一种掺氢天然气管道多角度掺混分布检测装置及方法。
技术介绍
1、随着全球能源需求的增长和气候变化压力的加剧，清洁、可持续的能源成为各国的重要任务。氢能作为一种、清洁的能源，彻底燃烧后只生成水且几乎不产生温室气体，然而，氢能的推广仍面临基础设施、技术和安全性等挑战。可通过在天然气中引入氢气，提供一种替代方案，能够在不大幅增加现有天然气基础设施的情况下前提下实现低碳化。
2、由于氢气和天然气的密度有显著差异，可能导致氢气和天然气产生分层现象，使得管道顶部充满了高浓度的氢气，而天然气则主要分布在管道底部，这种管道分层的状况可能会导致管道内局部区域氢气浓度过高而产生氢脆风险，进而对掺氢天然气管道造成安全危害，因此成为研究重点。
3、目前有研究表明在流动的掺氢天然气管道内，氢气与天然气并不会发生分层现象，但没有能够探究掺氢天然气在不同倾斜角度的静置管道内分层现象的实验，因此，设计一种能够探究掺氢天然气管道多角度掺混分布检测装置及检测方法，能系统地分析和验证掺氢天然气在不同倾斜角度的静置管道内是否存在分层行为，且能探讨倾斜角度、氢气掺混比例与压力等因素对分层现象的影响，进而为掺氢天然气的储存和运输提供科学依据。研究结果不仅能为掺氢天然气的工业应用提供理论支持，还能为未来氢能的大规模推广奠定基础，这一研究对推动能源结构转型、实现碳中和目标具有重要的现实意义。
技术实现思路
1、针对现有技术的上述不足，本专利技术提供了一种掺氢天然气管道多角
2、为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：
3、提供一种掺氢天然气管道多角度掺混分布检测装置，包括控制系统及与控制系统连接的装置本体，装置本体包括机架、设置于机架上的立管及与立管连接的角度调节机构，角度调节机构包括绞盘机，绞盘机输出端设置有第一齿轮，第一齿轮上设置有钢绞线，钢绞线另一端连接有第二齿轮，第二齿轮与立管连接，立管两端连接有检测组件；
4、立管一端设置有进气口，进气口与进气管连接，进气管包括氮气进气管、标气进气管、真空管及第一放空管。
5、采用上述技术方案的有益效果为：装置本体中的立管作为承载不同掺氢比例天然气的主要结构，通过角度调节机构可以实现立管0～90°的旋转，满足了不同旋转角度的实验需求，可更好地模拟掺氢天然气管道在不同管道倾斜角度下的实际情况，且角度调节机构利用齿轮传动的方法实现立管的旋转和角度调节，传动效率高、稳定性好，另外，绞盘机具有自锁功能，确保了立管在实验过程中的稳定性，能使立管长时间维持设定角度状态，而不会因外力发生偏移；而监测组件可以实时采集及记录实验过程中的压力及氢气浓度数据，有效提高了检测效率及检测准确性，进而提高了实验结果的准确性和可靠性。
6、另外，立管的一端与进气管连接，且进气管包括氮气进气管、标气进气管、真空管和第一放空管，氮气进气管用于和氮气瓶连接，将氮气引入装置中，标气进气管用于和标气瓶连接，以引入标气(具有一定掺氢比的天然气)，第一放空管用于排放多余气体或废气，确保装置的稳定性和安全性；真空管与真空泵连接，用于装置内部的抽真空处理，确保气体的纯度和装置内部的清洁；且在实验过程中，可通过置换不同掺氢比的掺氢天然气及调节压力，能探究氢气掺混比例与压力等因素对分层现象的影响。
7、通过控制系统能实现整个实验装置的精确控制及自动化操作，确保实验过程的稳定性和数据的准确性，通过控制系统能调节压力及角度，模拟不同倾斜角度的掺氢天然气管道，利于系统地分析和验证掺氢天然气在静置状态下的分层行为，且能探讨氢气掺混比例与压力等因素对分层现象的影响，为掺氢天然气的储存和运输提供科学依据。
8、进一步地，检测装置包括第一分析仪及第二分析仪，第一分析仪设置于立管一端，第二分析仪设置于立管另一端；第一分析仪上设置有第二放空管及第一连接软管；第二分析仪上设置有第三放空管及第二连接软管；
9、第一连接软管及第二连接软管均与立管连接，立管与第一连接软管及第二连接软管连接处均设置有分析仪减压阀。
10、采用上述技术方案的有益效果为：第一分析仪及第二分析仪设置于立管的两端，立管内的掺氢天然气会流经分析仪，当立管处于不同倾斜角度时，可通过第一分析仪及第二分析仪实时监测立管两端的氢气浓度数据，以实现对掺氢天然气在多角度掺氢管道内的静置状态下的分层行为的探究。
11、进一步地，第一分析仪及第二分析仪均内置有流量计。
12、进一步地，进气管上设置有进口阀及设备总阀，氮气进气管上设置有氮气减压阀及氮气进口阀，标气进气管上设置有标气减压阀、标气进口阀及表后阀，真空管上设置有真空阀，第一放空管上设置有第一放空阀。
13、进一步地，机架包括支撑基板、设置于支撑基板上的第一支撑架及第二支撑架，第一支撑架与第二支撑架之间螺纹连接有连接杆，连接杆与立管连接，连接杆上设置有第二齿轮。
14、采用上述技术方案的有益效果为：支撑基板作为整个机架的基础，提供了稳定的支撑平台，确保了整个装置在实验过程中的稳定性，而第一支撑架、第二支撑架及连接杆用于固定及支撑立管，且连接杆与立管之间采用焊接连接，当绞盘机输出端的第一齿轮转动时，可在钢绞线的作用下带动第二齿轮转动，进而带动连接杆转动，连接杆转动可带动立管旋转，实现对立管旋转角度的调整。
15、进一步地，立管两端设置有压力表，其中部设置有分度仪。
16、采用上述技术方案的有益效果为：在立管两端设置0～6mpa的压力表，可实时监测立管内部压力，分度仪可精确测量并显示立管的倾斜角度，确保了每次实验时立管倾斜角度的准确性，利于系统地分析和验证不同掺氢比例的掺氢天然气在静置管道内是否存在分层行为，为掺氢天然气的实际应用提供重要的科学依据。
17、一种掺氢天然气管道多角度掺混分布检测方法，包括以下步骤：
18、s1：设备检查
19、检查掺氢天然气管道多角度掺混分布检测装置是否处于正常工作状态，包括角度调节机构是否能够灵活调节倾斜角度，检测组件是否正常工作，管路及装置连接处是否良好密封且处于正常工作状态；并确保第一放空管、第二放空管及第三放空管与室外大气连接；
20、s2：氮气置换其他气体
21、将氮气进气管与氮气瓶连接，关闭真空阀、第一放空阀及标气进口阀，打开设备总阀、表后阀、进口阀及分析仪调压阀，再依次打开氮气减压阀及氮气进口阀输入氮气，待压力表示数稳定后，打开第一放空阀，待压力表示数归零后，关闭第一放空阀，反复操作充放氮气步骤5～10次，完成氮气与其他气体的置换；
22、s3：抽真空
23、将真空管与真空泵连接，打开进口阀、表后阀及真空阀，关闭其他管道阀门，当达到预设真空压力时关闭本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种掺氢天然气管道多角度掺混分布检测装置，其特征在于：包括控制系统及与控制系统连接的装置本体，所述装置本体包括机架(1)、设置于机架(1)上的立管(2)及与立管(2)连接的角度调节机构，所述角度调节机构包括绞盘机(3)，所述绞盘机(3)输出端设置有第一齿轮(4)，所述第一齿轮(4)上设置有钢绞线(5)，所述钢绞线(5)另一端连接有第二齿轮(6)，所述第二齿轮(6)与立管(2)连接，所述立管(2)两端连接有检测组件；
2.根据权利要求1所述的掺氢天然气管道多角度掺混分布检测装置，其特征在于：所述检测装置包括第一分析仪(13)及第二分析仪(14)，所述第一分析仪(13)设置于立管(2)一端，所述第二分析仪(14)设置于立管(2)另一端；所述第一分析仪(13)上设置有第二放空管(32)及第一连接软管(33)；所述第二分析仪(14)上设置有第三放空管(34)及第二连接软管(35)；
3.根据权利要求2所述的掺氢天然气管道多角度掺混分布检测装置，其特征在于：所述第一分析仪(13)及第二分析仪(14)均内置有流量计(16)。
4.根据权利要求1所述的掺
5.根据权利要求1所述的掺氢天然气管道多角度掺混分布检测装置，其特征在于：所述机架(1)包括支撑基板(25)、设置于支撑基板(25)上的第一支撑架(26)及第二支撑架(27)，所述第一支撑架(26)与第二支撑架(27)之间螺纹连接有连接杆(28)，所述连接杆(28)与立管(2)连接，所述连接杆(28)上设置有第二齿轮(6)。
6.根据权利要求1所述的掺氢天然气管道多角度掺混分布检测装置，其特征在于：所述立管(2)两端设置有压力表(29)，其中部设置有分度仪(30)。
7.一种掺氢天然气管道多角度掺混分布检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种掺氢天然气管道多角度掺混分布检测装置，其特征在于：包括控制系统及与控制系统连接的装置本体，所述装置本体包括机架(1)、设置于机架(1)上的立管(2)及与立管(2)连接的角度调节机构，所述角度调节机构包括绞盘机(3)，所述绞盘机(3)输出端设置有第一齿轮(4)，所述第一齿轮(4)上设置有钢绞线(5)，所述钢绞线(5)另一端连接有第二齿轮(6)，所述第二齿轮(6)与立管(2)连接，所述立管(2)两端连接有检测组件；
2.根据权利要求1所述的掺氢天然气管道多角度掺混分布检测装置，其特征在于：所述检测装置包括第一分析仪(13)及第二分析仪(14)，所述第一分析仪(13)设置于立管(2)一端，所述第二分析仪(14)设置于立管(2)另一端；所述第一分析仪(13)上设置有第二放空管(32)及第一连接软管(33)；所述第二分析仪(14)上设置有第三放空管(34)及第二连接软管(35)；
3.根据权利要求2所述的掺氢天然气管道多角度掺混分布检测装置，其特征在于：所述第一分析仪(13)及第二分析仪(14)均内置有流量计(16)。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：李敬法，王孟杰，李鑫，闫东雷，韩东旭，宇波，赵杰，
申请(专利权)人：北京石油化工学院，
类型：发明
国别省市：
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