CN104864261B - 具有自预冷和低温保持功能的lng加注计量方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种低温流体计量领域的具有自预冷和低温保持功能的LNG加注计量方法及系统，当LNG加气机启动后，先测定流量计的输出端温度，当温度高于额定温度时关闭LNG输送干路，并通过输送支路从LNG输送源把同质LNG注入热沉式流量计的热沉室，对流量计进行预降温，直至输出端温度满足要求后启动结算计量的输送。本发明使用LNG输送源作为冷媒实现冷却‐低温保持，通过增加了独立的、与LNG结算计量无关的冷却用的旁路通道，将用户计量的LNG与预冷用LNG分离，去除了原设计的需通过结算计量的预冷循环通道并有效消除传统加液机冷却过程中结算计量管路系统结构的缺陷，显著节约了加液时间，更重要的是彻底避免了预冷过程需占用结算计量通道的诟病。

Description

具有自预冷和低温保持功能的LNG加注计量方法及装置

技术领域

本发明涉及的是一种低温流体计量领域的技术，具体是一种具有自预冷和低温保持功能的LNG加注计量方法及装置，能够在加注计量系统预冷时，同质冷媒LNG不再经过计费计量通道，从而确保了计费计量系统的合理性。

背景技术

LNG的我国重要的能源之一，随着西气东输工程的通气和扩展，也为响应未来我国海洋气田的开采成功，俄罗斯等国向我国供气工程的完成，中国新能源市场已进入快速发展阶段。在重卡、公交车进行应用天然气特别是应用液化天然气LNG改造的基础上，船运、铁道和民运也将进入LNG的应用改造，LNG的用量将激增。此间还包括考虑大气污染控制、雾霾治理的重大因素。由此，对LNG销售用的流量计的用量也随之上升，对其在计量上的准确度和节能指标也会提出新的要求。

目前我国市场上尚未有为LNG量身定做的专用LNG‐CMF(Coriolis Mass Flowmeter科里奥质量流量计)，广泛采用的LNG加气机的流量计，其自身具不具有有专门的冷却功能。而在实际计量时，由于LNG是处在约‐82至‐169℃的低温状况，用于LNG计量的流量计也因此以‐140℃以下或更低温度作为工作范围。如果加气机在高于上述温度时作业，流经流量计的天然气有可能呈气‐液的两相流状况，导致结算计量的偏差。基于这个原因，LNG加气机为了保证内置的LNG流量计在加液时处在这个温区，必需先对LNG流量计在计费注液前进行循环冷却，即把加液枪插入循环口，启动非计费加液作业，待LNG流量计达到额定温度时再关闭冷却操作，把加液枪插入用户储罐的加液口，然后再开始启动计费的加液作业。在两次加气作业时间隔较长时，往往要重复进行预冷，由此降低了工作效率。又由于预冷用的LNG也流经结算用的流量计，由此存在了造成对用户利益损失的结构设计上的隐患。

发明内容

本发明针对现有的LNG加气(液)机流量计不具备冷却、低温保持功能的不足，提出一种具有自预冷和低温保持功能的LNG加注计量方法及装置，使用LNG输送源作为冷媒实现冷却‐低温保持，将用户计量的LNG与预冷用LNG分离，确保加液流量计一直处在额定的工作温度范围的同时，有效消除传统加液机冷却过程中结算计量管路系统结构的缺陷；本发明不必额外改变原有的基本管道结构，通过增加了独立的、与LNG结算计量无关的冷却用的旁路通道，去除了原设计的需通过结算计量的预冷循环通道，并省去外循环冷却的操作，显著节约了加液时间，更重要的是彻底避免了预冷过程需占用结算计量通道的诟病。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种具有自预冷和低温保持功能的LNG加注计量方法，LNG加气机启动后，先测定流量计的输出端温度，当温度高于额定温度时关闭LNG输送干路，并通过输送支路从LNG输送源把同质LNG注入热沉式流量计的热沉室，对流量计进行预降温，直至输出端温度满足要求后启动结算计量的输送。

所述的输出端温度与流经热沉室的LNG流量相关，其确保流量计内的天然气始终保持在液化状况，从而保证流量计激励的准确性。

本发明具体包括以下步骤：

1)LNG加液机启动并准备输送时，先按预设周期测定流量计的出口端温度；

2)当温度高于流量计的额定工作温度范围时，暂停输送干路并从输送源通过输送支路取得同质LNG对流量计进行输送前的预降温。

所述的暂停输送干路是指：关闭与结算计量流量计连通的控制阀。

所述的预降温是指：开启设置于LNG输送源旁路上的和流量计热沉室相连通的控制阀，将同质LNG从输送源，即LNG加液机，经由输送支路对流量计进行热沉降温。

3)流经流量计的同质LNG吸热后温度上升，以不计流量方式返回到回气口。

所述的不计流量方式是指：同质LNG从流量计经过一个逆止阀，进入并联在回气结算流量计下游的回气旁路通道返回到回气口，整个预降温过程所用的同质LNG不计入输送流量。

4)当流量计的出口端温度达到额定工作温度范围时，启动LNG输送干路进行输送，即开启输送干路上的控制阀并允许加气机进行加气计量作业。

所述的额定工作温度范围一般为‐162℃至‐140℃，以确保流量计内的天然气处在液态。温度带带宽要根据作业中断间隔的时间而定，要确保一定的预冷深度，以防止预冷动作的频繁启动。

当加气机的流量计预冷后达到作业温度的上限，加气机即可进行计量作业。作业时，由于大流量的LNG流经流量计，流量计的温度会从启动计量作业时的温度走低，逐步趋近输送源的温度。此时，热沉控制阀关闭；当加气作业中断时，加气机管系受环境温度的影响，流量计温度会逐渐上升。当再次启动加气作业时，只要流量计出口端的温度低于上限温度，热沉控制阀仍可处在关闭状况；一旦当流量计出口端的温度高于于上限温度，则打开热沉控制阀，热沉室再次进入预冷状况。

本发明涉及一种实现上述方法的系统，包括：设置于LNG输送源和LNG回气端之间的LNG输送干路、输送支路以及依次串联设置于输送支路上的控制阀、流量计热沉室以及逆止阀。

所述的LNG输送干路包括：依次串联设置的所述液相流量计、结算计量阀、LNG接收储罐以及气相流量计，其中：液相流量计的入口端和所述输送支路均与LNG输送源相连，气相流量计的入口端与LNG接收储罐的出气口相连，出口端和所述输送支路均与LNG回气端相连。

所述的液相流量计与热沉室可以是传统LNG流量计附加外置冷却器，优选为一体化结构。

技术效果

与现有技术相比，本发明应用具有热沉功能的LNG‐CMF，在LNG加气机管路系统中把同质LNG作为冷媒，且使预冷和低温保持的LNG通道与结算计量的LNG通道分离，避免了预冷用LNG可能被结算计量的诟病，实现对加液流量计的冷却以便其始终处于额定温度范围内，保证了计量的准确；采用内置冷却通道，无需再用加液枪头回插循环口的操作，简化系统，提高作业效率。

附图说明

图1为现有的LNG加气系统示意图。

图2为本发明系统示意图；

图3为实施例液相流量计示意图；

图中：1加液口、2LNG输入主管、3旁路三通、4冷媒注入旁路通道、5热沉控制阀、6冷媒注入管、7热沉室、8冷媒导出管、9逆止阀、10冷媒回收旁路管、11旁路三通、12LNG回气主管、13回气口、14液相流量计、15温度传感器、16结算计量使能控制阀、17LNG输出接口、18加液枪、19收方LNG储罐、20回气枪、21回气接口、22气相流量计、热沉壳体23、真空室24、热沉注入口25、热沉导出口26、流量计输入端27、流量计输出端28。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图2所示，本实施例涉及的LNG加注计量系统，包括：设置于加液口1和回气口13之间的LNG输送干路、输送支路以及依次串联设置于输送支路上的控制阀5、流量计热沉室7以及逆止阀9。

所述的控制阀5与设置于液相流量计14出口端的温度传感器相连，当温度传感器检测到的温度超过阈值范围时输出控制指令导通控制阀5并开启输送支路。

如图2所示，本实施例中的LNG输送支路包括：从与LNG输入主管2相连的旁路三通3至与回气口相连的旁路三通11之间的冷媒注入旁路通道4、热沉控制阀5、冷媒注入管6、热沉室7、冷媒导出管8、逆止阀9以及冷媒回收旁路管10。

所述的控制阀5根据控制指令实现输送支路的开启、关闭以及流量控制。

所述的逆止阀9为单向导通；当热沉室达到预定温度时，特别是处在加液状况，热沉控制阀5会关闭，热沉室由于内管加液LNG的吸热，使热沉室的温度下降、压力也随之下降，此时，回流管的温度较高的回气会可能倒吸到热沉室，造成不必要的低温流失和气相反冲逆流，因此逆止阀9的导通方向为加液口1向回气口13，从而有效防止回气倒灌。

本实施例中的LNG输送干路包括：从与LNG输入主管2相连的旁路三通3至与回气口相连的旁路三通11之间依次串联设置的所述液相流量计14、结算计量阀16、LNG输出接口17、加液枪18、LNG接收储罐19、回气枪20、回气接口21以及气相流量计22，其中：液相流量计14的入口端和所述输送支路均与加液口1相连，气相流量计22的入口端与LNG接收储罐19的出气口相连，出口端和所述输送支路均与回气口13相连。

如图3所示，本实施例中的液相流量计14与热沉室7为一体化结构，该热沉室7为包覆于液相流量计14上的热沉壳体23

所述的热沉壳体23为球形、多面体或鼓形结构，壳体23上设有热沉注入口25、热沉导出口26。

所述的热沉注入口25的位置优选为低于热沉导出口26的水平高度。

所述的液相流量计14的振动测量管外部优选设有真空室24，该真空室24与所述热沉壳体23为气密连接。

所述的热沉壳体23内部设有导流板(图中未示出)以进一步提高热沉效率，该导流板可采用C字形结构。

本实施例通过以下方式在流量计上实现用户计量的LNG与预冷用LNG分离的合理输送：LNG加液机启动后，温度传感器测定液相流量计14的出口温度，如果温度高于流量计的额定工作温度范围，第二控制阀5被锁定关闭，第一控制阀5开启，供方储罐19的LNG液体进入液相流量计14的第一冷却器，通过热交换效应对流量计降温。流经第一冷却器的LNG吸热后温度上升，随之再进入气相流量计22的第二冷却器，其再进一步吸热，然后再汇入回气口13。

但温度传感器确认，液相流量计14的出口温度达到额定的范围，第二控制阀5的关闭锁定被解锁，加液机可以进入加液操作。此时，由于加液自身造成出口处的低温，第一控制阀5会被关闭，或被控制在最低的维持流量。

但加液机在进入等待加液的状况，受环境温度影响，液相流量计14出口的温度开始上升，当其温度高于额定工作温度时，第一控制阀5的流量会按温度传感器测定的温度变化趋势而变化，实现对液相流量计14的低温状况控制，即低温保持。

由此，加液机会无需人为操作的条件下，一直自动的处在良好的工作温度状况。

由于冷却器仅仅是包裹在流量计外部的腔管形独立通道，该通道与涉及计量的供液及回气通道无关，因此不可能造成对用户利益的任何损失。

Claims (12)

1.一种具有自预冷和低温保持功能的LNG加注计量方法，其特征在于，当LNG加气机启动后，先测定流量计的输出端温度，当温度高于额定温度时关闭LNG输送干路，并通过输送支路从LNG输送源把同质LNG注入热沉式流量计的热沉室，对流量计进行预降温，直至输出端温度满足要求后启动结算计量的输送，具体包括以下步骤：

1)LNG加液机启动并准备输送时，先按预设周期测定流量计的出口端温度；

2)当温度高于流量计的额定工作温度范围时，暂停输送干路并从输送源通过输送支路取得同质LNG对流量计进行输送前的预降温；

3)流经流量计的同质LNG吸热后温度上升，以不计流量方式返回到回气口；

4)当流量计的出口端温度达到额定工作温度范围时，启动LNG输送干路进行输送；

所述的不计流量方式是指：同质LNG从流量计经过一个逆止阀，进入并联在回气结算流量计下游的回气旁路通道返回到回气口，整个预降温过程所用的同质LNG不计入输送流量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的预降温是指：开启设置于LNG输送源旁路上的和流量计热沉室相连通的第一控制阀，将同质LNG从输送源，即LNG加液机，经由输送支路对流量计进行热沉降温。

3.一种实现权利要求1或2所述方法的系统，其特征在于，包括：设置于LNG输送源和LNG回气端之间的LNG输送干路、输送支路以及依次串联设置于输送支路上的控制阀、流量计热沉室以及逆止阀。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征是，所述的控制阀与设置于流量计出口端的温度传感器相连，当温度传感器检测到的温度超过阈值范围时输出控制指令导通控制阀并开启输送支路。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征是，所述的控制阀根据控制指令实现输送支路的开启、关闭以及流量控制。

6.根据权利要求3所述的系统，其特征是，所述的逆止阀为单向导通，导通方向为LNG输送源向LNG回气端，以防止回气倒灌。

7.根据权利要求3所述的系统，其特征是，所述的LNG输送干路包括：依次串联设置的所述流量计、结算计量阀、LNG接收储罐以及气相流量计，其中：流量计的入口端和所述输送支路均与LNG输送源相连，气相流量计的入口端与LNG接收储罐的出气口相连，出口端和所述输送支路均与LNG回气端相连。

8.根据权利要求3所述的系统，其特征是，所述的流量计与热沉室为一体化结构，该热沉室为包覆于流量计上的热沉壳体。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征是，所述的热沉壳体为球形、多面体或鼓形结构，壳体上设有热沉注入口、热沉导出口。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征是，所述的热沉注入口的位置低于热沉导出口的水平高度。

11.根据权利要求8所述的系统，其特征是，所述的流量计的振动测量管外部设有真空室，该真空室与所述热沉壳体为气密连接。

12.根据权利要求8或9或10所述的系统，其特征是，所述的热沉壳体内部设有导流板，该导流板可采用C字形结构。