本發(fā)明涉及天然氣處理，特別涉及一種多通道天然氣分析儀。

背景技術：

1、在天然氣處理、能源分析及環(huán)境監(jiān)測領域，對天然氣成分的精確分析至關重要。現(xiàn)有的天然氣分析儀往往側重于單一或少數(shù)幾種成分的檢測，難以滿足復雜天然氣成分全面分析的需求。比如公開號為：cn113189952b的中國專利公開了天然氣凈化廠產(chǎn)品天然氣質(zhì)量控制聯(lián)鎖系統(tǒng)及控制方法，包括控制器、產(chǎn)品天然氣輸出切斷閥、放空切斷閥。還包括：水露點在線分析儀用于檢測天然氣的水露點值，傳送至水露點比較器；二氧化碳在線分析儀用于檢測天然氣的二氧化碳，傳送至二氧化碳比較器；熱值在線分析儀用于檢測天然氣的發(fā)熱量，傳送至熱值比較器；硫化氫在線分析儀用于檢測天然氣中硫化氫，傳送至硫化氫比較器；總硫在線分析儀用于檢測天然氣中總硫，送至總硫比較器；比較器將瞬時值與設定值比較，控制器聯(lián)鎖控制產(chǎn)品天然氣輸出切斷閥和放空切斷閥。

2、上述專利雖然可以防止不合格天然氣外輸，確保裝置運行安全，但無法全面反映天然氣的整體品質(zhì)，特別是對于一些低濃度或難以檢測的成分，隨著檢測成分的增多，系統(tǒng)的復雜性和維護難度也會相應增加，導致系統(tǒng)可靠性下降，維護成本上升的情況。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種多通道天然氣分析儀，通過三個獨立且協(xié)同工作的分析通道，分別針對天然氣中的不同成分群組進行高效分析，每個通道配備有特定的閥組、色譜柱組合及檢測器，確保分析的準確性和靈敏度，以解決上述背景技術中提出的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

3、一種多通道天然氣分析儀，包括分析通道、閥組、色譜柱和檢測器，所述分析通道設置有三個，包括第一通道、第二通道和第三通道，每個所述分析通道相互獨立；所述閥組設置有三個，每個閥組分別對應并控制一個所述分析通道的氣體流動路徑；所述色譜柱設置有六個，平均分配在每個所述分析通道中；所述檢測器設置有三個，分別安裝于每個所述分析通道的末端；所述閥組、色譜柱和檢測器與控制系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互。

4、進一步的，所述色譜柱設置為三組，包括：一組用于分析c3-c6組分的色譜柱組，一組用于分析co2和乙烷的色譜柱組，一組用于分析氧氣、氮氣及甲烷的色譜柱組；所述分析通道用于分析天然氣中的不同組分，其中，第一通道配置有用于分析c3-c6組分的色譜柱組，第二通道配置有兩根用于分析co2和乙烷的色譜柱組，第三通道配置有用于分析氧氣、氮氣及甲烷的色譜柱組；所述閥組設置為十通閥。

5、進一步的，所述分析通道與氣體供應系統(tǒng)相連通，用于為每個所述分析通道提供相同的載氣源；其中，氣體供應系統(tǒng)，包括：

6、載氣源，用于提供高純度的載氣；

7、減壓閥，位于載氣源之后，用于將載氣從高壓狀態(tài)調(diào)節(jié)到適合色譜分析儀操作的壓力范圍；

8、穩(wěn)壓閥，位于減壓閥之后，用于穩(wěn)定載氣的壓力；

9、氣體分配器，用于將經(jīng)過減壓和穩(wěn)壓處理的載氣均勻分配到各個分析通道中；

10、氣體供應管道，用于將氣體分配器與各個分析通道相連通；

11、氣體凈化裝置，用于凈化載氣，去除氣體中的雜質(zhì)和水分，其中，氣體凈化裝置設置在載氣源與減壓閥之間以及每個分析通道入口前。

12、進一步的，所述控制系統(tǒng)用于協(xié)調(diào)控制各閥組的動作，調(diào)節(jié)各色譜柱的溫度，實時采集檢測器的信號并進行分析處理；其中，檢測器用于檢測每個所述分析通道內(nèi)經(jīng)過色譜柱組分離后的氣體組分。

13、進一步的，所述控制系統(tǒng)，包括：

14、溫度控制模塊，用于構建與每個色譜柱的交互通道，控制每個色譜柱的加熱和冷卻作業(yè)，根據(jù)預設的溫度參數(shù)調(diào)整每個色譜柱的溫度范圍，并制定載氣流速控制策略；

15、信號采集模塊，用于采集每個檢測器的輸出信號，并將預處理后的輸出信號傳輸給色譜分析模塊進行分析和處理；

16、色譜分析模塊，用于接收信號采集模塊傳輸?shù)念A處理后的輸出信號，進行色譜圖繪制、峰識別、峰面積計算、定量分析及組分識別；

17、用戶交互模塊，用于提供顯示界面，所述顯示界面生成并顯示各組分含量報告。

18、進一步的，根據(jù)預設的溫度參數(shù)調(diào)整每個色譜柱的溫度范圍，包括：

19、在每個色譜柱的加熱和冷卻過程中，實時監(jiān)測色譜柱的溫度實時數(shù)據(jù)；

20、將所述溫度實時數(shù)據(jù)與預設的目標溫度數(shù)值進行比較，獲取所述溫度實時數(shù)據(jù)與預設的目標溫度數(shù)值之間的溫度差值；

21、將所述溫度差值與預設的差值閾值進行比較；

22、當所述溫度差值超過預設的差值閾值時，按照預設的初始溫度調(diào)整梯度實時控制色譜柱的溫度實時數(shù)據(jù)；

23、按照所述初始溫度調(diào)整梯度實時控制色譜柱的溫度實時數(shù)據(jù)時實時獲取每次按照初始溫度調(diào)整梯度進行溫度調(diào)節(jié)時對應的調(diào)節(jié)后溫度數(shù)據(jù)；

24、調(diào)取溫度調(diào)節(jié)時對應的調(diào)節(jié)后溫度數(shù)據(jù)對應的理論溫度數(shù)值，獲取所述溫度調(diào)節(jié)時對應的調(diào)節(jié)后溫度數(shù)據(jù)與其理論溫度數(shù)值之間的偏差值；

25、利用所述溫度調(diào)節(jié)時對應的調(diào)節(jié)后溫度數(shù)據(jù)與其理論溫度數(shù)值之間的偏差值獲取溫度調(diào)節(jié)系數(shù)；其中，所述溫度調(diào)節(jié)系數(shù)通過如下公式獲?。?/p>

26、；

27、其中，kt表示溫度調(diào)節(jié)系數(shù)；δt表示初始溫度調(diào)整梯度；r表示色譜柱的熱容量；d表示色譜柱的熱導率；n表示以初始溫度調(diào)整梯度為溫度調(diào)節(jié)單位進行溫度調(diào)節(jié)所經(jīng)歷的溫度調(diào)節(jié)次數(shù)；t表示當前溫度調(diào)節(jié)已經(jīng)歷的調(diào)節(jié)時長；tci表示第i次溫度調(diào)節(jié)對應的實際溫度；tthi表示第i次溫度調(diào)節(jié)對應的理論溫度數(shù)值；ttar表示當前溫度控制對應的目標溫度；ε表示最小常數(shù)，用于防止分母為0；γi表示第i次溫度調(diào)節(jié)對應的調(diào)節(jié)靈敏度系數(shù)；

28、當所述溫度差值不低于預設的差值閾值時，則對初始溫度調(diào)整梯度進行調(diào)整，獲得調(diào)整后的溫度調(diào)整梯度；

29、按照調(diào)整后的溫度調(diào)整梯度控制實時控制色譜柱的溫度實時數(shù)據(jù)使其達到預設的目標溫度數(shù)值。

30、進一步的，當所述溫度差值不低于預設的差值閾值時，則對初始溫度調(diào)整梯度進行調(diào)整，獲得調(diào)整后的溫度調(diào)整梯度，包括：

31、當所述溫度差值不低于預設的差值閾值時，調(diào)取溫度調(diào)節(jié)系數(shù)；

32、調(diào)取按照初始溫度調(diào)整梯度進行溫度調(diào)節(jié)時對應的系統(tǒng)執(zhí)行響應時長和用于溫度檢測的溫度傳感器的溫度采集響應時長；

33、利用所述溫度調(diào)節(jié)系數(shù)結合按照初始溫度調(diào)整梯度進行溫度調(diào)節(jié)時對應的系統(tǒng)執(zhí)行響應時長和用于溫度檢測的溫度傳感器的溫度采集響應時長對初始溫度調(diào)節(jié)梯度進行調(diào)整，獲得調(diào)整后的溫度調(diào)節(jié)梯度；

34、其中，所述調(diào)整后的溫度調(diào)節(jié)梯度通過如下公式獲?。?/p>

35、；

36、其中，δtk表示調(diào)整后的溫度調(diào)整梯度；δt表示初始溫度調(diào)整梯度；n表示以初始溫度調(diào)整梯度為溫度調(diào)節(jié)單位進行溫度調(diào)節(jié)所經(jīng)歷的溫度調(diào)節(jié)次數(shù)；kt表示溫度調(diào)節(jié)系數(shù)；γi表示第i次溫度調(diào)節(jié)對應的調(diào)節(jié)靈敏度系數(shù)；tsysi表示第i次溫度調(diào)節(jié)對應的系統(tǒng)執(zhí)行響應時長；tseni表示用于溫度檢測的溫度傳感器的溫度采集響應時長。tsys01和tsys02表示溫度調(diào)節(jié)對應的系統(tǒng)執(zhí)行響應時長最大值和最小值。

37、進一步的，所述溫度控制模塊調(diào)整每個色譜柱的溫度范圍，還包括：

38、進樣控制：氣體樣本通過十通閥的分析通道被注入到串聯(lián)在分析通道的色譜柱中，氣體供應系統(tǒng)供應的氦氣攜帶氣體樣本通過色譜柱進行分離；

39、反吹控制：當c3-c6組分中的較重組分接近色譜柱的末端時，控制十通閥切換到反吹模式，反吹氣流從色譜柱的另一端進入，將未分離的以及已分離的重組分排出系統(tǒng)；

40、捕集控制：根據(jù)co2、乙烷、氧氣、氮氣和甲烷的物理化學性質(zhì)，控制十通閥將氣體樣品引導至捕集裝置采用低溫捕集以及吸附捕集。

41、進一步的，所述溫度控制模塊優(yōu)化載氣流速控制策略，具體為：

42、初始流速：獲取各個色譜柱的規(guī)格和填料特性，根據(jù)色譜柱的規(guī)格和填料的特性設定初始載氣流速；

43、流速調(diào)整：在調(diào)整溫度范圍進行升溫過程中，根據(jù)每個分析通道中各個組分的分離情況和色譜圖的變化調(diào)整各個色譜柱的載氣流速。

44、進一步的，所述色譜分析模塊，具體包括：

45、根據(jù)所述信號采集模塊的預處理信號時間序列確定預處理信號的數(shù)據(jù)長度，基于所述數(shù)據(jù)長度建立時間橫軸，縱軸為信號強度；

46、將預處理信號的數(shù)據(jù)點輸入到所述時間軸中，基于時間序列將數(shù)據(jù)點依次連接形成色譜圖的輪廓；

47、檢測色譜圖中的局部最大值，基于局部最大值確定為該色譜圖的峰頂，并根據(jù)封頂位置確定每個峰的起始和結束點；

48、對計算出的每個峰進行積分計算，得到每個峰的面積；

49、將識別出的峰與標準品數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行比對，確定氣體樣本中各個組分的種類，基于每個峰的面積與已知濃度之間的定量關系計算出各個組分的濃度。

50、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

51、通過三個獨立且協(xié)同工作的分析通道，分別針對天然氣中的不同成分群組進行高效分析，確保了分析結果的準確性和可靠性，減少了不同組分間的相互干擾，每個通道配備有特定的閥組、色譜柱組合及檢測器，確保分析的準確性和靈敏度，第二和第三通道的捕集技術，針對特定組分實現(xiàn)高效捕集與釋放，增強了本多通道天然氣分析儀的靈活性。