本发明涉及管道系统技术领域，具体而言，涉及一种输气管道自动取样系统一体化整合橇装装置。
背景技术：
对于长输天然气管道，尤其是跨境天然气管道，对输送天然气品质的准确分析是保证客观、公正地检验检疫，保证贸易双方的经济利益和管道的安全运行至关重要的因素。对于气质除采用在线的分析仪进行实时检测分析外，对天然气进行离线分析亦同样重要，通过在线自动取样装置，采集具有代表性气体，为化验室、出入境检验检疫局或第三方检验提供可靠依据。
传统取样只是作为辅助系统使用，考虑人工操作要求，将管线样气高压减压后直接存入钢瓶，再人工将钢瓶中的样气进行检测。此种取样装置的缺点为：
1、采样过程中由于降压和吸热作用，气体组分变化流失，不能代表实际真实流量，取得样品可能不具代表性；
2、未设置取样控制系统，无法实现对取样系统设备状态、电源情况、取样回路流速、取样频率的监控；
3、未对取样回路进行流量测量，对取样回路中气流是否正常无法判断；未实现流量控制，无法实现取样回路流量跟随主管道流量变化；
4、未设置手动取样装置，系统故障无法取样；
5、未设置备用回路，系统容易产生故障；
6、未设置取样容器安全泄放设施，易产生样品溢出危险事故；
7、未设置压力检测仪表，缺少对回路工艺参数的监测；
8、无法设定自动取样时间；
9、无法实现样气回收。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种输气管道自动取样系统一体化整合橇装装置，在线取样操作更趋于标准化、便捷化、科学化、自动化，提高在线取样系统的取样代表性、准确性、连续性、可靠性和安全性，方便运行维护、监控管理、安装运输。
本发明提供了一种输气管道自动取样系统一体化整合橇装装置，包括：
取样主管路，其入口端与输气管道连接，所述取样主管路连接输气管道的一端依次设置取样探头、第一仪表阀、第一压力表，所述取样探头插入所述输气管道中取气；
第一取样支路汇管，其入口端与所述取样主管路出口端连接，所述第一取样支路汇管出口端与样气返回汇管入口端连接，所述第一取样支路汇管上依次设置第二仪表阀、第三仪表阀；
第二取样支路汇管，其入口端与所述取样主管路出口端连接，所述第二取样支路汇管出口端与所述样气返回汇管入口端连接，所述第二取样支路汇管上依次设置第四仪表阀、第五仪表阀；
取样切换管路，其一端连接至所述第二仪表阀和所述第三仪表阀之间的管线上，所述取样切换管路另一端连接至所述第四仪表阀和所述第五仪表阀之间的管线上，所述取样切换管路上设置第六仪表阀；
第一取样返回汇管，其入口端与所述样气返回汇管出口端连接，所述第一取样返回汇管出口端连接第一安全阀一端，所述第一安全阀另一端与第一安全泄放管路入口端连接，所述第一取样返回汇管上依次设置第七仪表阀、第一单向阀；
第二取样返回汇管，其入口端与所述样气返回汇管出口端连接，所述第二取样返回汇管出口端连接第二安全阀一端，所述第二安全阀另一端与第二安全泄放管路入口端连接，所述第二取样返回汇管上依次设置第八仪表阀、第二单向阀；
取样支路，其入口端连接在所述第一取样支路汇管上，所述取样支路出口端与所述第一取样返回汇管连接，所述取样支路上依次设置电磁阀、取样泵、第十仪表阀、移动活塞气瓶，第十三仪表阀，所述移动活塞气瓶两端上部分别设置第二压力表、第三压力表，所述移动活塞气瓶两端下部分别通过管线连接第十一仪表阀、第十二仪表阀，所述移动活塞气瓶上设置限位开关，所述第十一仪表阀、所述第十二仪表阀分别通过管线连接至泄放支路，所述泄放支路连接至安全泄放汇管，所述限位开关通过第一限位开关电缆连接至自动取样控制器，所述电磁阀通过第一电磁阀电缆连接所述自动取样控制器；
备用取样支路，其入口端连接在所述第二取样支路汇管上，所述备用取样支路出口端与所述第二取样返回汇管连接，所述备用取样支路上依次设置备用电磁阀、备用取样泵、备用第十仪表阀、备用移动活塞气瓶，备用第十三仪表阀，所述备用移动活塞气瓶两端上部分别设置备用第二压力表、备用第三压力表，所述备用移动活塞气瓶两端下部分别通过管线连接备用第十一仪表阀、备用第十二仪表阀，所述备用移动活塞气瓶上设置备用限位开关，所述备用第十一仪表阀、所述备用第十二仪表阀分别通过管线连接至备用泄放支路，所述备用泄放支路连接至所述备用限位开关通过第二限位开关电缆连接至所述安全泄放汇管，所述自动取样控制器，所述备用电磁阀通过第二电磁阀电缆连接至所述自动取样控制器；
手动取样管路，其入口端连接至所述第一压力表后的所述取样主管路的管线上，所述手动取样管路上依次设置第十四仪表阀、第二减压阀、第五压力表、第十五仪表阀、第十六仪表阀、样气钢瓶、第十七仪表阀、第十八仪表阀；
安全泄放汇管，其入口端与所述手动取样管路出口端连接，所述安全泄放汇管出口端与残气瓶连接，所述残气瓶与阻火器连接，所述第一安全泄放管路出口端连接至所述第十八仪表阀后的所述安全泄放汇管的管线上，所述第二安全泄放管路出口端连接至所述残气瓶前的所述安全泄放汇管的管线上；
动力气源管路，其入口端与所述连接至所述第一压力表后的所述取样主管路的管线上，所述动力气源管路出口端与所述电磁阀、所述备用电磁阀连接并为其提供气源，所述动力气源管路上依次设置过滤器、第一减压阀、第四压力表；
样气返回主管路，其入口端与所述样气返回汇管出口端连接，所述样气返回主管路出口端与所述输气管道连接，所述样气返回主管路上依次设置第三单向阀、第九仪表阀；
第三安全阀，其一端连接至所述第四压力表后的所述动力气源管路的管线上，所述第三安全阀另一端连接至所述第十八仪表阀后的所述安全泄放汇管的管线上；
第四安全阀，其一端连接至所述第四仪表阀前的所述第二取样支路汇管的管线上，所述第四安全阀另一端连接至所述第十八仪表阀后的所述安全泄放汇管的管线上。
作为本发明进一步的改进，所述第一取样支路汇管入口端连接至所述过滤器和所述手动取样管路入口端之间的管线上，所述第二取样支路汇管入口端连接至所述过滤器和所述手动取样管路入口端之间的管线上；
所述第一压力表通过管线连接所述第二仪表阀和所述第四仪表阀；
所述第三仪表阀连接至所述样气返回汇管，所述第五仪表阀连接至所述样气返回汇管；
所述第七仪表阀连接至所述样气返回汇管，所述第八仪表阀连接至所述样气返回汇管；
所述取样支路出口端连接至所述第一单向阀和所述第一取样返回汇管出口端之间的管线上，所述备用取样支路出口端连接至所述第二单向阀和所述第二取样返回汇管出口端之间的管线上；
所述第十八仪表阀通过管线与所述残气瓶连接；
所述第一压力表通过管线与所述手动取样管路入口端连接；
所述第一仪表阀通过管线连接至所述过滤器；
所述第九仪表阀通过管线连接至所述输气管道。
作为本发明进一步的改进，所述取样探头通过一个配套的法兰式全通径球阀后插入所述输气管道中。
作为本发明进一步的改进，所述取样探头上设有气体出口以及返回接口，通过所述返回接口将引出的天然气返回到所述输气管道中。
作为本发明进一步的改进，所述取样泵和所述备用取样泵为气动隔膜式取样泵。
作为本发明进一步的改进，所述移动活塞气瓶和所述备用移动活塞气瓶在80％容积处设置磁性开关，所述移动活塞气瓶和所述备用移动活塞气瓶上设置磁性指示器。
作为本发明进一步的改进，所述自动取样控制器上设有防爆液晶触摸屏。
作为本发明进一步的改进，所述自动取样控制器通过通信接口与上位机通信连接。
作为本发明进一步的改进，所述通信接口为rs485modbusrtu。
作为本发明进一步的改进，所述自动取样控制器与站场控制系统连接。
本发明的有益效果为：
1、通过自动取样控制器可以自动、连续地采集出管道中天然气具有代表性的样品；
2、采样过程中无任何组分流失，以确保天然气任何成份的变化都被反映到样气中，准确反映管线输气对应组分和热值；
3、具有非常低的维护要求，精确可靠并易于安装；
4、采样泵采用气动式采样泵，利用在线采样器从管道中抽取具有代表性的样品到样品气缸中，不需要额外的气源供应,利用管线中的天然气作为动力，具有自我净化系统经过样品室，确保每个采样周期都能获取一个真实的有代表性的样品。
附图说明
图1为本发明实施例所述的一种输气管道自动取样系统一体化整合橇装装置的结构示意图。
图中，
1、取样探头；2、第一仪表阀；3、第一压力表；4、第二仪表阀；5、第三仪表阀；6、第四仪表阀；7、第五仪表阀；8、第六仪表阀；9、第七仪表阀；10、第八仪表阀；11、第一单向阀；12、第二单向阀；13、第三单向阀；14、第九仪表阀；15a、电磁阀；16a、取样泵；17a、第十仪表阀；18a、移动活塞气瓶；19a、第十一仪表阀；20a、第十二仪表阀；21a、第十三仪表阀；22a、第二压力表；23a、第三压力表；24a、限位开关；15b、备用电磁阀；16b、备用取样泵；17b、备用第十仪表阀；18b、备用移动活塞气瓶；19b、备用第十一仪表阀；20b、备用第十二仪表阀；21b、备用第十三仪表阀；22b、备用第二压力表；23b、备用第三压力表；24b、备用限位开关；25、第一安全阀；26、第二安全阀；27、第三安全阀；28、第四安全阀；29、过滤器；30、第一减压阀；31、第四压力表；32、第十四仪表阀；33、第二减压阀；34、第五压力表；35、第十五仪表阀；36、第十六仪表阀；37、样气钢瓶；38、第十七仪表阀；39、第十八仪表阀；40、残气瓶；41、阻火器；42、备用取样支路；43、取样主管路；44、取样支路；45、第一取样支路汇管；46、第二取样支路汇管；47、第一取样返回汇管；48、第二取样返回汇管；49、样气返回主管路；50、取样切换管路；51、动力气源管路；52、第一安全泄放管路；53、第二安全泄放管路；54、手动取样管路；55、自动取样控制器；56、样气返回汇管；57、第一泄放支路；58、第二泄放支路；59、安全泄放汇管；60、第一限位开关电缆；61、第一电磁阀电缆；62、第二限位开关电缆；63、第二电磁阀电缆。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
如图1所示，本发明实施例的一种输气管道自动取样系统一体化整合橇装装置，包括：
取样主管路43，其入口端与输气管道连接，取样主管路43连接输气管道的一端依次设置取样探头1、第一仪表阀2、第一压力表3，取样探头1插入输气管道中取气；
第一取样支路汇管45，其入口端与取样主管路43出口端连接，第一取样支路汇管45出口端与样气返回汇管56入口端连接，第一取样支路汇管45上依次设置第二仪表阀4、第三仪表阀5；
第二取样支路汇管46，其入口端与取样主管路43出口端连接，第二取样支路汇管46出口端与样气返回汇管56入口端连接，第二取样支路汇管46上依次设置第四仪表阀6、第五仪表阀7；
取样切换管路50，其一端连接至第二仪表阀4和第三仪表阀5之间的管线上，取样切换管路50另一端连接至第四仪表阀6和第五仪表阀7之间的管线上，取样切换管路50上设置第六仪表阀8；
第一取样返回汇管47，其入口端与样气返回汇管56出口端连接，第一取样返回汇管47出口端连接第一安全阀25一端，第一安全阀25另一端与第一安全泄放管路52入口端连接，第一取样返回汇管47上依次设置第七仪表阀9、第一单向阀11；
第二取样返回汇管48，其入口端与样气返回汇管56出口端连接，第二取样返回汇管48出口端连接第二安全阀26一端，第二安全阀26另一端与第二安全泄放管路53入口端连接，第二取样返回汇管48上依次设置第八仪表阀10、第二单向阀12；
取样支路44，其入口端连接在第一取样支路汇管45上，取样支路44出口端与第一取样返回汇管47连接，取样支路44上依次设置电磁阀15a、取样泵16a、第十仪表阀17a、移动活塞气瓶18a，第十三仪表阀21a，移动活塞气瓶18a两端上部分别设置第二压力表22a、第三压力表23a，移动活塞气瓶18a两端下部分别通过管线连接第十一仪表阀19a、第十二仪表阀20a，移动活塞气瓶18a上设置限位开关24a，第十一仪表阀19a、第十二仪表阀20a分别通过管线连接至泄放支路57，泄放支路57连接至安全泄放汇管59，限位开关24a通过第一限位开关电缆60连接至自动取样控制器55，电磁阀15a通过第一电磁阀电缆61连接自动取样控制器55；
备用取样支路42，其入口端连接在第二取样支路汇管46上，备用取样支路42出口端与第二取样返回汇管48连接，备用取样支路42上依次设置备用电磁阀15b、备用取样泵16b、备用第十仪表阀17b、备用移动活塞气瓶18b，备用第十三仪表阀21b，备用移动活塞气瓶18b两端上部分别设置备用第二压力表22b、备用第三压力表23b，备用移动活塞气瓶18b两端下部分别通过管线连接备用第十一仪表阀19b、备用第十二仪表阀20b，备用移动活塞气瓶18b上设置备用限位开关24b，备用第十一仪表阀19b、备用第十二仪表阀20b分别通过管线连接至备用泄放支路58，备用泄放支路58连接至备用限位开关24b通过第二限位开关电缆63连接至安全泄放汇管59，自动取样控制器55，备用电磁阀15b通过第二电磁阀电缆62连接至自动取样控制器55；
手动取样管路54，其入口端连接至第一压力表3后的取样主管路43的管线上，手动取样管路54上依次设置第十四仪表阀32、第二减压阀33、第五压力表34、第十五仪表阀35、第十六仪表阀36、样气钢瓶37、第十七仪表阀38、第十八仪表阀39；
安全泄放汇管59，其入口端与手动取样管路54出口端连接，安全泄放汇管59出口端与残气瓶40连接，残气瓶40与阻火器41连接，第一安全泄放管路52出口端连接至第十八仪表阀39后的安全泄放汇管59的管线上，第二安全泄放管路53出口端连接至残气瓶40前的安全泄放汇管59的管线上；
动力气源管路51，其入口端与连接至第一压力表3后的取样主管路43的管线上，动力气源管路51出口端与电磁阀15a、备用电磁阀15b连接并为其提供气源，动力气源管路51上依次设置过滤器29、第一减压阀30、第四压力表31；
样气返回主管路49，其入口端与样气返回汇管56出口端连接，样气返回主管路49出口端与输气管道连接，样气返回主管路49上依次设置第三单向阀13、第九仪表阀14；
第三安全阀27，其一端连接至第四压力表31后的动力气源管路51的管线上，第三安全阀27另一端连接至第十八仪表阀39后的安全泄放汇管59的管线上；
第四安全阀28，其一端连接至第四仪表阀6前的第二取样支路汇管46的管线上，第四安全阀28另一端连接至第十八仪表阀39后的安全泄放汇管59的管线上。
进一步的，第一取样支路汇管45入口端连接至过滤器29和手动取样管路54入口端之间的管线上，第二取样支路汇管46入口端连接至过滤器29和手动取样管路54入口端之间的管线上；
第一压力表3通过管线连接第二仪表阀4和第四仪表阀6；
第三仪表阀5连接至样气返回汇管56，第五仪表阀7连接至样气返回汇管56；
第七仪表阀9连接至样气返回汇管56，第八仪表阀10连接至样气返回汇管56；
取样支路44出口端连接至第一单向阀11和第一取样返回汇管47出口端之间的管线上，备用取样支路42出口端连接至第二单向阀12和第二取样返回汇管48出口端之间的管线上；
第十八仪表阀39通过管线与残气瓶40连接；
第一压力表3通过管线与手动取样管路54入口端连接；
第一仪表阀2通过管线连接至过滤器29；
第九仪表阀14通过管线连接至输气管道。
其中，取样探头1结构为插入/收回型，通过一个配套的法兰式全通径球阀后插入输气管道中，当有清管器通过或维修时，站场和管道不用停输，操作者即可安全地从带压的管道中移出或插入取样探头，实现探头方便地在线插拔。取样探头1上设有气体出口以及返回接口，通过返回接口将引出的天然气返回到输气管道中，提供气体循环回路，实现用管道中的天然气来提供背压系统的气源，并将引出的天然气通过取样探头的另一个接口返回到天然气主管道中，降低取样管内天然气排放大气量。
取样支路上的取样泵16a和备用取样支路上的备用取样泵16b为气动隔膜式取样泵，动力为管道中的高压天然气，天然气通过过滤减压后作为控制取样泵启停的电磁阀的气源。同时，取样泵可在不同的管内天然气压力下，顺利地从流动的高压天然气中提取有代表性的样品到恒压样品气缸(移动活塞气瓶)。
移动活塞气瓶18a和备用移动活塞气瓶18b为活塞式，气瓶上配有磁性指示器显示容量。在取样前移动活塞气瓶需要利用管道中的天然气对其预先充压，使其压力与管道压力一致，为气瓶提供背压系统。背压气源将通过在线取样探头内的一个探头将管道中的天然气引出到移动活塞气瓶背压接口。在气缸80％容积处设置磁性开关，用于控制气缸内的气量。
取样控制器55可以对取样过程进行控制，保证系统自动地按流量比例或时间比例进行周期取样，当移动活塞气瓶80％充满时，样品气瓶上的限位开关动作，取样过程自动停止。取样控制器能接收管道气体流量信号，通过流量大小确定取样泵电磁阀开关频率，最终控制取样频率，也可按时间比例直接设定取样频率。流量信号可以是4ma～20madc信号或高频脉冲信号。控制器带有防爆液晶触摸屏，可现场设定参数。
取样控制器能与上位控制系统通讯，可以向上位机提供各路取样完成等相关的取样信息。通信接口应为rs485modbusrtu。自动取样控制器55与站场控制系统连接，供后续的分析管理。
手动取样回路和样气钢瓶，用于自动取样设备维修时不间断样品的采集。
取样系统管路中设置安全阀，当系统超压时释放天然气，保证系统安全。取样系统设置排放管路，当设备需要维修时，释放管路中天然气。这些气体汇集到残气瓶内，最终排放大气或进行安全处理。
根据环境温度和介质温度，为了防止外界环境温度影响使取样管路中有凝液形成，确保取样设备能正常运行，取样系统的管路及设备根据情况进行相应的保温和伴热，取样管路的加热温度应至少高于凝析温度10℃。
所有仪表和电气设备的接线应分别连接到设在适应现场环境的防爆仪表和电力的接线箱内。
本发明的取样装置成套撬装化，并安装在取样小屋内。本装置在贸易双方交接的进站处从运行的管道内采集最具有代表性的样气至钢瓶，定期将钢瓶送至化验室及出入境检验检疫等部门进行分析化验。
本装置的取样探头安装在管道上，能够直接自动连续地采集出管道中天然气具有代表性的样品，通过取样控制器完成预定量的样品采集，并能将其取样控制信号传送至上位控制系统。本装置可以在没有操作人员干预的情况下连续和反复地提取少量样品，以确保天然气任何成份的变化都被反映到样品中，为生产过程的介质分析提供依据。
本装置自动、连续地采集出管道中天然气具有代表性的样品。采样过程中无任何组分流失，以确保天然气任何成份的变化都被反映到样气中，准确反映管线输气对应组分和热值。本装置具有非常低的维护要求，精确可靠并易于安装。采样泵采用气动式采样泵,利用在线采样器从管道中抽取具有代表性的样品到样品气缸中，不需要额外的气源供应，利用管线中的天然气作为动力，具有自我净化系统经过样品室，确保每个采样周期都能获取一个真实的有代表性的样品。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。