自动配气装置设计方案

❶ 气体混配器的主要工作原理

气体混配器通过带有百分比刻度的调节钮的比例混合阀实现无级混合调节
- 广泛应用于食品行业包装工艺连续供气或间歇性供气
- 内置压力同步调节装置使气体混合精度不受气源压力变化的影响
- 混合精度好于1%绝对值
- 可选配通过压力开关监控气体供给，过低的入口压力引发视听觉报警系统并引发一个开关量输出(用于包装机自动停止装置从而避免出现产品包装质量问题)
- 可选配气体分析仪内置使用
- 符合食品卫生标准，用于气体包装的混配器均通过ISO22000食品安全认证

❷ 一种新型气测录井系统设计与开发

张 卫 陆黄生

（中国石化石油工程技术研究院，北京 100101）

摘 要 针对钻井液气测录井脱气不定量、分析成分少的问题，设计了一种新型的钻井液油气分析系统。系统脱气单元采用半透膜分离原理，脱气器可直接插入钻井液中提取分析成分，摆脱了传统电动脱气方式定量化弱的局限；系统分析单元采用了MEMS微型色谱，缩小了体积，扩展了在线分析的组分范围，可在线分析钻井液中油气成分。现场实验证明新型钻井液油气分析系统提高了油气检测的定量性和评价的准确性。

关键词 钻井液 油气 分析 半透膜 在线色谱

Development of a New Kind of Gas logging System

ZHANG Wei，LU Huangsheng

（Research Institute of Petroleum Engineering，SINOPEC，Beijing 100101，China）

Abstract In light of non－quantitative degasification and few components for analysis in current traditional gas logging，a new type of gas logging system developed.The system adopts the semi－permeable membrane separation principle to make a pertinent degasification of hydrocarbon gases.The degasser can be inserted directly into drilling fluid to extract the analysis component.The analysis component of the system adopts the method of online －GC technology.The wellsite test showed that the new system can raise the level of gas logging and improve the assessment exactness of oil and gas.

Key words drilling fluid；oil－gas；analysis；semi－permeable membrane；online chromatogram

油气勘探钻井过程中，地层轻烃含量直接关联着地层油气储量^［1］，传统测定方法是将钻井液引入脱气器中进行搅拌脱气，分离出轻烃气体，再将其送入在线气相色谱进行分析，从而得到钻井液中的轻烃含量^［2］。这种测定方法脱气不定量、检测不连续、信号延迟时间长，制约了气测录井服务质量。

本文结合国外气测录井行业的发展趋势^［3～7］，提出了一种测定钻井液中轻烃含量的新方法，在此基础上开发了新型气测系统。

1 系统原理

系统的结构原理如图1所示，分为样品脱气环节、样品处理环节、分析检测环节和评价解释环节。钻头在钻开地层后，井下油气被钻井液从井下循环到地面，脱气环节中的半透膜脱气器直接插入泥浆中，通过它把钻井液中的烃类油气定量提取出来；提取出来的样品进入样品处理环节，进行脱水、干燥、稳压、稳流处理；之后样品进入分析检测环节，通过在线的分析仪器将烃类样品成分检测出来；随后气体样品排出系统，检测的信息进入评价解释环节，通过工作站完成样品标定、数据处理和油气水的评价。

图1 油气检测系统原理

新型气测系统与常规气测录井系统分离—检测—评价的功能流程基本一致，但关键功能的实现手段有着显著区别。新型气测系统对脱气和气体检测两个关键环节进行了重新设计，新设计的系统脱气环节使用插入式半透膜定量脱气替代了传统的电动脱气，而新的气体检测环节将油气分析范围由常规系统的C₁—C₅扩展到C₁—C₈，并包括苯和甲苯。

2 技术关键

2.1 半透膜脱气器设计

样品脱气要充分考虑钻井液中烃类气体的模态变化和钻井液的循环工艺。首先要让钻井液尽量少接触空气，其次是减少因为钻井液的流量、温度等因素变化造成的影响。综合各种样品萃取的利弊，选用半透膜方式脱气具有很好的针对性。

半透膜是由高分子聚合物材料制备的薄膜，其具有选择性透过功能，可针对性地分离液体中特定组分，在化工分离工程中应用广泛。目前Schlumberger 、Halliburton等公司正应用半透膜分离技术开展研究，并取得了一定成果。适合钻井液油气脱出的半透膜应只允许检测所需的烃类及苯类分子以气体状态通过，并完全禁止泥浆通过，以保护后续检测单元。利用半透膜从钻井液中直接分离组分的原理如图2所示。

图2 半透膜工作原理

在膜的内外两侧，由于烃类组分存在不同的渗透压力，使钻井液中的烃类气体穿过半透膜，并以气体的形式通过载气输送至气相色谱仪等检测仪器进行分析，达到分离—检测的目的。利用半透膜作为定量分析手段，检测结果能够真实反映钻遇地层流体的油气组成比例及性质。

由于半透膜需直接接触钻井液进行油气组分分离，其工作环境恶劣，并且工作温度高，普通膜材料难以达到要求，因此半透膜选择上既要保证油气组分透过，又要重点考虑膜的强度和耐温性。初步选择PE（聚乙烯）、PTFE（聚四氟乙烯）及PDMS（硅橡胶）为膜材料，通过化学聚合反应制备了中空纤维聚合物复合膜。PE膜在实验温度为40℃、80℃时无检测信号，在温度升至100℃时熔化，耐温性能差。PTFE膜在40℃、80℃ 、100℃、120℃有检测信号，但检测信号很小，说明PTFE的透过性不好。PDMS膜在温度高于50℃时的谱图均有信号。因此，选用PDMS膜作为钻井液中轻烃气体的分离膜。通过性能测试，制备的PDMS复合半透膜强度、耐温性及透过性适合钻井液泥浆工作条件，脱出油气组分能够满足后续检测单元需求。表1为PDMS复合膜对气体组分的渗透系数。

表1 气体组分的PDMS膜渗透系数

考虑到钻井液的化学性质及恶劣的工作环境，半透膜脱气器封装采用了图3所示的设计结构，脱气器整体为全不锈钢插头式，长度为15cm，使用的中空纤维膜膜管外径为0.8mm，内径为0.5mm，中空纤维膜覆盖部分即有效探头长度为10cm，中空纤维膜置于探头表面的凹槽内，凹槽起到一定的保护和固定作用。脱气器内置温度计凹洞接口，插入热电阻即可在执行测量任务的同时监控温度，帮助校正半透膜的渗透效率。

图3 钻井液半透膜脱气器结构

2.2 在线油气分析单元设计

气体检测单元是系统核心模块之一。传统的气体检测一般采用FID ＋色谱的检测方式，使用氢火焰离子化检测器需要配备氢气和氧气，这样既增加了气相色谱仪的使用成本，而且使用氢气具有一定的危险性。仪器房一般离脱气环节几十米远，样品气输送存在滞后的问题且受温度影响。因此新气测系统设计关键是解决样品快速分析问题、样品气输送问题。同时，仪器也要体积较小，可以现场安装。

本文设计继续选用了在线气相色谱分析原理，但是在仪器上选用了Agilent的490 Micro GC便携式气相色谱仪。490 Micro GC使用的微型热导检测器（μTCD）比传统的热导检测器灵敏度高10倍，能够精确地分析出项目所需要参考的指标气体，整个系统具有速度快、便携、适应野外工作的优点。

本设计主要是规划了在线色谱的分析流程和优化了色谱柱的性能。在线色谱的分析采用模块化组合，设计了双分析通道，为了克服C₅之后样品液化的问题，在进样口、色谱柱、检测器都进行了保温设计，以保证样品分析的准确性。每个通道流程如图4所示。

图4 检测通道原理

气体检测可同时进行两个通道样品分析，每个通道包括微电子气体控制（EGC）、进样器（Injector，包括样品加热装置和样品定量管）、气体分离柱（Column）、微热导检测器（μTCD）。色谱柱选用不同填料用于不同成分的针对性分析，以提高分析实效及精度。其中分离柱一采用10m PoraPLOT Q色谱柱，用于分析CH₄；分离柱二采用8m Sil 5CB色谱柱，用于分析高碳数烃类及苯类。色谱柱类型及系统运行参数见表2。

表2 通道类型及参数

由于设备气路比较精密，在设计中采用干燥过滤器对样品气进行干燥、过滤，过滤器采用5μm粉末冶金过滤片，另外本身色谱仪配有一个专用的可换过滤器作为最后的净化保证。为保证样品气输送的定量，保障后续检测单元测量精度，样品气流量使用质量流量阀定量控制。

2.3 系统软件设计

系统软件设计采用模块化设计，设计语言采用C^＃完成，软件主要功能为实现数据的实时采集、分析和解释评价，并将成果进行数据或图形输出。此系统功能模块包括控制模块、数据采集、显示模块、解释模块、模板建立、数据管理、成果输出等。整体架构如图5所示。此外，软件可以实现与综合录井仪的通讯，将采集的气体成分数据送到综合录井仪中，也可以将综合录井仪的参数提取到工作站，单独进行油气分析及解释。

图5 软件功能架构图

3 实验与指标

3.1 现场实验

2011年9月，新型气测系统在中国石化中原油田胡XXX井和卫XXX井分别进行了现场气测录井测试。整套系统在胡XXX井连续进行了251h、281m进尺的录气测录井工作。在卫XXX井，系统连续进行了223h、1012m进尺的气测录井。同时由于卫XXX井在钻井过程中进行了混油钻进，系统完成了在混油状态下的气测录井测试。

整个测试期间，系统整体工作性能稳定，C₁—C₈的检测周期小于90s（图6），在钻井液混油的状态下，气测异常发现率为100％。现场测试证明了系统工作的可靠性，获得了现场第一手的数据。

图6 现场色谱分析

3.2 系统指标

新型钻井液油气含量检测系统的技术指标如表3所示。

表3 新型气测系统技术指标

4 结束语

新型气测录井系统使用膜分离脱气和多通道检测，具有检测范围扩大、定量化程度高、检测周期快速的优点。系统整体运行正常，现场实验达到了预期设计目的。系统的开发研制对提高油气评价的准确性，解决弱油气储藏发现的难题有着重要意义。

参考文献

［1］张卫，慈兴华，张光华，等.钻井液气体分析检测技术研究.天然气工业.2006，26（5）：64 ～66.

［2］严国平，武庆河.脱气器的现状及发展趋势探讨.录井技术，1999，10（1）：10～14.

［3］Pop J J，Taherian R，Poitzsch M E，Tabanou J R.Downhole measurement of formation characteristics while drilling［P］.US：7458257，2008.

［4］Coenen J G C.System for detecting gas in a wellbore ring drilling［P］.US：73 18343，2008.

［5］Jimmy L.Detecting gas compounds for downhole fluid analysis［P］.US：2010/0050761 A1，2010.

［6］Wolcott D K.Use of capillary－membrane sampling device to monitor oil drilling muds［P］，US：5469917，1995.

［7］黄小刚，廖国良，魏忠.FLAIR井场实时流体检测系统［J］.录井工程，2005，15（4）：66 ～67

❸ 自动化配套气泵储气罐可以稳定压力吗

自动化配套气泵，储气罐可以稳定压力吗？是可以稳定压力储气罐就是储能的，他就是稳定管路里压力的补充压力的

❹ 配气站设计毕业论文

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❺ 求某市区CNG加气站设计的设计说明书，万分感谢

拟建日供气4.14×104米3加气站1座，加气站压缩机工作时间每天按16小时计，该站高峰小时加气量为2588.00m3/时。 （1）天然气工艺设计参数 a.天然气参数（同门站） b.工艺设计参数  天然气进站压力      0.4～1.45MPa 压缩机进口压力      0.4MPa 压缩机出口压力      25MPa 脱水装置常压露点     ≤-54℃ 加气柱加气压力        20MPa 运输拖车储气钢瓶压力      20MPa （2）工艺流程  天然气进入加气站，其压力稳定在0.4MPa，进入天然气脱水装置，经缓冲罐再进入天然气压缩机，将天然气从0.4MPa加压至25MPa，经优先顺序控制盘直通管路为天然气运输拖车直接加气外运,供气压力为25MPa；或经优先顺序控制盘进入站内天然气储气瓶组储气，再经加气机向天然气汽车计量加气，供气压力为25MPa。工艺流程详见莱西市加气站带控制点工艺流程图。 （3）主要工艺设备  天然气属于甲类易燃易爆物品，为保证加气站的安全平稳运行，必须选用性能优良，安全可靠的设备，故在选用压缩机、脱水装置等关键设备时，在节省投资的条件下，选用国内先进、成熟的产品。  天然气加气站设计规模为1374万Nm3/年，按每天工作16小时，则小时工作量为2588.00Nm3/时。站内主要工艺设备如下： a.调压、计量装置     2套 调压器：带超压切断、消音装置 进口压力   0.4～1.45MPa 出口压力   0.4MPa 通过能力：  1294Nm3/时 涡轮流量计：0-1294Nm3/时 b.天然气脱水装置  根据加气能力，选用前置闭式处理量为2588Nm3/时的天然气脱水装置2套。加气站内的脱水工艺采用硅胶、分子筛吸附剂，天然气脱水装置设在压缩机前，天然气进入脱水装置，脱出游离的水份和油份，干燥器填料饱和后采用天然气再生。  型    号：DNT4000/1.4 进撬压力：0.4Mpa 处理气量：2588Nm3/时 形    式：四塔 天然气进气温度：<40℃  脱水后天然气露点：≤-55℃（常压） 干 燥 剂：硅胶、分子筛吸附剂 再生方式：微加热再生闭式循环吸附周期：10-18小时 冷却方式：混冷  功  率：再生电炉18×4Kw 循环风机7.5Kw 换热器3Kw c. 天然气压缩机  天然气压缩机为本站主要的工艺设备，为保证加气站的安全运行，选择技术先进、性能可靠、经济合理的进口设备。本工程压缩机选型如下： 型号：ZW-3.65/3-250 型式：立式 工作介质：天然气 吸气压力：0.4Mpa 排气压力：25Mpa 排量：1294Nm3/时 台数：2台  预留一台 转速：740rpm  功率：185Kw   防爆电机直联 气缸润滑方式：无油 冷却方式：水冷 d.站用天然气储气井  站用储气井的作用是储存高压天然气，通过储气井为燃气汽车加气，保护压缩机不至频繁启动，符合充气过程非连续操作的特点。为提高取气率，选用高、中、低压三组储气井，最高储气压力为25 MPa。 设计压力：26.3 MPa 最高工作压力：25.0 MPa 设计温度：-20—50℃  单井水容积：3m3 e.天然气缓冲罐  为保证压缩机的正常运行，在压缩机前设置1台天然气缓冲罐，几何容积为3m3，设计压力为1.6MPa。  f.收集罐  为解决压缩机及脱水装置在运行中的安全泄放问题，将设备的天然气安全放散及排污均收集在收集罐内，几何容积为1m3，设计压力为2.5MPa。  g.自动顺序控制盘  设置自动顺序控制盘1套，其作用是控制压缩机向站内储气瓶充气顺序和储气瓶向汽车加气机的加气顺序。其通过流量为3000 m3/h。  h.天然气拖车加气柱  为天然气钢瓶运输拖车充气，选用Q=1500m3/h大流量加气柱3套,并配有质量流量计计量及温度补偿。  i.运输拖车 ——车用储气瓶  为保证储气瓶在市内的运输安全，选用8容器集装管束作为运输容器，共选用3套，管束执行标准POT-3AAX、DCTE8009，工作压力20MPa，单瓶水容积2.43m3，储气量4550m3。——半拖挂车  选用国产COG9380P型半挂车10辆，载重量30吨。 ——牵引车头  选用国产斯尔太S29型牵引车头7台，牵引重量40吨。 （4）管道及敷设  加气站内天然气工艺管道，压缩机前管道选用无缝钢管（《输送流体用无缝钢管》GB/T8163-1999，材质为20#，管道连接采用焊接和法兰连接；压缩机后高压管道采用高压不锈钢管（《流体输送用不锈钢无缝钢管》（GB/T14976-2002） ，材质为1Cr18Ni9，管道连接采用焊接或卡套连接。阀门应采用不锈钢进口产品。  站内天然气管道敷设，采用架空和埋地方式敷设。 (5)工艺设计特点 a. 进站安全切断系统：  在门站工艺装置区通往CNG加气站支管上电动切断阀；在切断阀后进入加气站内管路上设有流量计、调压器及缓冲罐，以确保压缩机进气压力及进气量平稳。  b.调压系统：  考虑到高压管道来气的压力会随管网的压力产生波动，为保证压缩机进气压力平稳，使压缩机能尽可能在其最佳设计点工作，因此站内设置一套调压系统将压力调到0.4MPa。  c.脱水再生系统：  根据上游气源气质报告，原料天然气在开采生产过程中只进行了简单的油气水常温分离，因此，原料气在工况下的饱和含水是存在的。含低压饱和水的天然气经增压至25MPa，将形成部分游离水及工况下的饱和水；游离水及重烃经压缩机分离过滤脱除；压力为25.0 MPa，温度为40℃工况下的饱和水含量仍达不到CNG汽车用气露点要求，所以原料气必须经过脱水，脱出饱和水，进一步降低天然气露点，使之小于-55℃，达到CNG充气气质要求。  加气站内的脱水工艺采用分子筛硅胶吸附剂。天然气脱水装置设置在压缩机前，干燥器填料饱和后需用天然气再生。为避免浪费，脱水装置的再生气由原料天然气中取得，并且在脱水装置中加压循环，没有放空损失。  d.天然气含水分析系统：  在脱水装置后设在线微量水分析仪，实时监测成品气中的水含量，二次仪表设在控制室内，如发现露点高于-55℃，则必须切换脱水装置。  e.全站安全监控系统：  站内设置可燃气体报警器，监测压缩机房等处的泄漏天然气浓度，同时可燃气体报警器与压缩机控制柜联锁，可自动切断压缩机进气。  f.高压管道及设备的安全泄放：  压缩机系统各级安全泄压天然气在压缩机房外集中泄放。 g.废气回收系统：  压缩机系统各级排污泄放天然气进入废气回收罐，在废气回收罐内设置有高效过滤分离装置，将排污气中所含油水分离出去，油水沉积在罐的底部，天然气从上部进入压缩机前级进气管道，从而达到保护环境及减少浪费的效果。

希望对你有帮助。

❻ 求一个数控机床Z轴配重装置设计方案，着重考虑气压（非氮气）配重，如何实时控制气缸的出力

其实这是涉及到Z轴的速度和减压阀的反应灵敏度上

❼ 空调的配气装置有哪几种形式

通常由三部分构成:
第一部分为空气进口段，主要由进气选择风门和鼓风机组成，用来控制车外新鲜空气和车内循环空气的进入;
第二部分为空气混合段，主要由蒸发器、加热器和温度控制风门组成，用来提供所需温度的空气;
第三部分为空气分配段，使空气吹向脸部、脚部和风窗玻璃上。

❽ 电力系统自动装置的作用

电力系统自动装置的作用是防止电力系统失去稳定、避免电力系统发生大面积停电。

电力系统常见的自动装置有：

1、发电机自动励磁-自动调节励磁。同步发电机为了实现能量的转换，需要有一个直流磁场而产生这个磁场的直流电流，称为发电机的励磁电流。根据励磁电流的供给方式，凡是从其它电源获得励磁电流的发电机，称为他励发电机，从发电机本身获得励磁电源的，则称为自励发电机。

2、电源备自投（BZT）---备用电源自动投入。备自投是备用电源自动投入使用装置的简称，应急照明系统就是一个备自投备自投的电源系统。备用电源自动投入使用装置通常采用继电接触器作为蓄电池自投备的控制。当主电源故障，继电接触器控制系统的控制触头自动闭合自动将蓄电池与应急照明电路接通。

3、自动重合-自动判断故障性质，自动合闸。自动重合闸装置是将因故障跳开后的断路器按需要自动投入的一种自动装置。

4、自动准同期---自动调节，实现准同期并列。自动准同期是利用频差检查、压差检查及恒定导前时间的原理，通过时间程序与逻辑电路，按照一定的控制策略进行综合而成的，它能圆满地完成准同期并列的基本要求简称AS。

5、还有自动抄表，自动报警，自动切换，自动开启，自动点火，自动保护，自动灭火，等等。

(8)自动配气装置设计方案扩展阅读：

电力系统中装设的反事故自动装置：

①继电保护装置：其功能是防止系统故障对电气设备的损坏，常用来保护线路、母线、发电机、变压器、电动机等电气设备。按照产生保护作用的原理，继电保护装置分为过电流保护、方向保护、差动保护、距离保护和高频保护等类型。

②系统安全保护装置：用以保证电力系统的安全运行，防止出现系统振荡、失步解列、全网性频率崩溃和电压崩溃等灾害性事故。系统安全保护装置按功能分为4种形式：

一是属于备用设备的自动投入，如备用电源自动投入，输电线路的自动重合闸等；

二是属于控制受电端功率缺额，如低周波自动减负荷装置、低电压自动减负荷装置、机组低频自起动装置等；

三是属于控制送电端功率过剩，如快速自动切机装置、快关汽门装置、电气制动装置等；

四是属于控制系统振荡失步，如系统振荡自动解列装置、自动并列装置等。

❾ 怎么合理设计实验室气路

实验室气路

实验室应用气体为空气、氦气、氮气和氢气。其中氢气(H2)为易燃易爆气体。本实验室气体均为实验用气，应用于高科色谱仪。为了保证高纯气体管道的安全性和气体纯度以及管道的密闭性我们建议选择品质有保证的气体管道及配件，使用内外抛光的洁净管道。(316材质)其中空气使用空气压缩机不使用汇流排系统。

为保证实验室分析测试所用气体的正常供应和安全使用，需建设气体管路，专用的房间，按照安全要求存放气体钢瓶，建设易燃易爆气体报警、排风系统，实现对易燃易爆气体泄漏的自动报警和排风稀释，防止发生意外事故造成不必要的实验室人员和设备的损害。气源由贮气钢瓶组汇流排装置流出，经一次减压阀减压后，由二级稳压装置接通到最后仪器要求调压装置后经过专用管路接入仪器内部。

气体管路的压力调节装置、管道和接头材料必须具有良好的耐腐蚀和防泄漏能力，能够保证高纯度气体的质量和使用安全。

针对易燃易爆气体如 H2 的使用安全，需要进行专项的安全设计。 H2 管路布置应遵循安全技术规程书( GB50177-93 )中的相关规定：

一 .设置放空管至实验室外;

二 .对于通过封闭区域(如天花板以上)的管道均需需要加装套管，套管，出口为敞开式。

三 .设置 1 条 N2 吹扫管道。当 H2 停用时用于保压和管路吹扫以降低管路内 O2 含量，确保 H2 的使用安全。

在设计H2 管路时需在二级减压阀出口处设置阻火器。在气瓶房设置气体探测和报警，报警装置与防爆排风扇联动。

泄露报警装置为一台主机和个探头，一个安放在气瓶间的顶部，一个按在实验室的顶部。主机需放在易操作的明显位置!

并在整个管道系统中使用接地装置，防止雷电或静电。在整个过程中使用绝缘材料管码进行固定。穿墙时有外管保护!防止墙体的变化导致气体发生泄露或者管道变形。

以上为沃飞-总结的怎么合理设计实验室气路的做法。

❿ 我想设计一个装置，但不知道电控自动伸缩杆是怎么设计的，有高人指点一下吧。还有设计原理依据，越详细越

申缩机构一般可以选择使用“电动推杆”、“电液推杆”、“气动推杆”内和“液压推杆”等。如果水平安容装、力量不大，行程长，并且可以安置导轨，则可以考虑使用“直线电机”。

电动推杆是利用机械能转换成往复运动的设备，它的行程有限，而且需要使用限位开关来控制申止点和缩止点，以防过载。

电液推杆和电动推杆差不多，无非是电机带动油泵，使用推杆做往复运动。

气动推杆和液压推杆它们本身不带动力机构，需要使用气泵和油泵，通过阀门和管道连接，使之做往复运行。

液压推杆的力矩比气动的更大，但气动的成本相对较低，而且往复速度比液压推杆快。电动（液）推杆则于已经集成了动力装置，所以使用起来非常简单，无需额外配置动力机构。

你做装置设置的时候，只需根据伸缩行程，力矩，安装方式等参数来选择合适的推杆就可以了。