碳?xì)渎饵c(diǎn)
背景
氣體內(nèi)重質(zhì)碳?xì)浠衔锏睦淠郎囟?－ 通常稱(chēng)之為碳?xì)渎饵c(diǎn) － 對(duì)該參數(shù)的測(cè)量是復(fù)雜而又困難的。傳統(tǒng)的測(cè)量方法采用人工目測(cè)技術(shù)，該技術(shù)基于鏡面接觸到碳?xì)錃怏w混合物時(shí)冷卻現(xiàn)象。然而，手動(dòng)露點(diǎn)濕度儀的重復(fù)性目測(cè)技術(shù)，一定程度取決于操作者的經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，因而帶有個(gè)人主觀性。當(dāng)今非規(guī)范化的天然氣市場(chǎng)對(duì)該關(guān)鍵參數(shù)提出了持續(xù)精確的測(cè)量要求。密析爾儀表的自動(dòng)黑斑技術(shù)給出了理想的解決方案。
碳?xì)渎饵c(diǎn)——科學(xué)原理
天然氣是由大量的離散成分所組成的，從氫到復(fù)雜的碳?xì)滏?。每種成分有著它們各自的露點(diǎn)溫度， 取決于它們的濃度和水蒸氣壓。然而，當(dāng)天然氣采樣被冷卻時(shí)，各種成分開(kāi)始冷凝，并在某個(gè)溫度點(diǎn)飽和。重質(zhì)碳?xì)涫紫壤淠珨?shù)量很少，因?yàn)樗鼈兺ǔＴ诨旌蠚怏w中占微量部分。因此，與空氣系統(tǒng)中的水露點(diǎn)不同，天然氣的碳?xì)渎饵c(diǎn)是一個(gè)很模糊的參數(shù)，它會(huì)由于.氣體成分或壓力的小小改變而產(chǎn)生戲劇性的變化。更為復(fù)雜的是，氣體成分的分子在高壓下，即使是微弱的鍵連接也會(huì)互相作用，由此天然氣的相位關(guān)系隨之演繹成與簡(jiǎn)單的氣體混合物*不同的模式。事實(shí)也是如此，相絡(luò)在高壓下折卷回去，碳?xì)渎饵c(diǎn)有力地到達(dá)（一般在2.7MPa表壓）后再降低。參閱曲線圖1。一個(gè)決定性的物理性能點(diǎn)是：碳?xì)淅淠?，較之與水，有著極低的表面張力。因此當(dāng)冷凝形成時(shí)，它更趨向膜的狀態(tài)，而非離散的滴狀態(tài)。傳統(tǒng)的目測(cè)意味著探測(cè)碳?xì)渎饵c(diǎn)比水露點(diǎn)困難得多。這個(gè)事實(shí)是人工目測(cè)得主要難點(diǎn)。因而，天然氣碳?xì)渎饵c(diǎn)測(cè)量至關(guān)重要的關(guān)鍵是：任何有效的技術(shù)應(yīng)當(dāng)是靈敏的、可重復(fù)的、并可在系統(tǒng)壓力下進(jìn)行。黑斑技術(shù)的設(shè)計(jì)滿(mǎn)足了以上所述的各種要求，對(duì)天然氣提供了連續(xù)的真實(shí)的定時(shí)分析。
黑斑技術(shù)原理
采用黑斑技術(shù)原理的密析爾儀表Condumax碳?xì)渎饵c(diǎn)分析儀，與其它任何冷鏡儀表比較有著根本上不同的特點(diǎn)。次序靈敏度為1ppm （克分子）使分析儀可以檢測(cè)到難以視見(jiàn)的冷凝膜，膜狀態(tài)是碳?xì)錃怏w在露點(diǎn)中的特性，緣于它的低表面張力。傳感部分主要元件光學(xué)鏡面是一個(gè)酸性蝕刻、中心帶有凹陷的亞光圓錐體。一道校準(zhǔn)得異常精確的可視紅光束聚焦在這一中心區(qū)域。在干燥的情況下，光束大部分從表面反射回去形成一道光環(huán)。光學(xué)探測(cè)器集中探測(cè)在光環(huán)中心的散光。測(cè)量期間當(dāng)碳?xì)淅淠阽R面形成時(shí)，它的光學(xué)特性因此得到改變－環(huán)面的反射光微量增加，黑斑區(qū)域內(nèi)的反射散光密度卻得到戲劇般的減少。儀表監(jiān)控和利用這第兩次效應(yīng)。因此，黑斑檢測(cè)技術(shù)利用的是手動(dòng)系統(tǒng)難以檢測(cè)到的碳?xì)淅淠锢硇阅?。?dāng)檢測(cè)到預(yù)先確定的冷凝層時(shí)，電路記錄鏡面溫度作為碳?xì)渎饵c(diǎn)，而后開(kāi)始恢復(fù)周期，鏡面被加熱，冷凝蒸發(fā)回到流動(dòng)氣體采樣。整個(gè)過(guò)程不超過(guò)幾分鐘，*由電腦控制。
流體分離
為了保證這一困難的檢測(cè)得到zui高的精確度，密析爾儀表采用了流體分離方法。由用戶(hù)可定義的時(shí)間間隔設(shè)定離散測(cè)量周期，把固定的碳?xì)錃怏w混合物采樣鎖定到測(cè)量腔中。當(dāng)鏡面被冷卻時(shí)，碳?xì)浠衔锂a(chǎn)生一連串的冷凝，預(yù)先選定的光行程達(dá)到水平時(shí)，給出有效的氣體碳?xì)渎饵c(diǎn)溫度信號(hào)。固定采樣的意義在于：所有碳?xì)浠衔镉衫淠鳛榇恚㈩A(yù)防重質(zhì)分子與流體采樣發(fā)生先期冷凝現(xiàn)象 － 這會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的高碳?xì)渎饵c(diǎn)指示。
