CN109519709A - Lng加臭剂浓度控制系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LNG加臭剂浓度控制系统及其方法，该系统包括气化器、天然气管道、加臭机和PLC系统，气化器的出口与天然气管道的入口通过进气管连通，天然气管道的出口处设置有出气管，加臭机的出口与进气管连接，天然气管道上设置有用于监测加臭剂浓度的检测装置，出气管上设置有流量计，检测装置的浓度信号输出端与PLC系统的浓度信号输入端连接，流量计的流量信号输出端与PLC系统的流量信号输入端连接，PLC系统的控制信号输出端与加臭机的控制信号输入端连接。本发明通过检测装置监测加臭剂浓度和流量计监测天然气流量，从而通过获得的浓度数据和流量数据对加臭机的工作频率进行控制，使得天然气中加臭剂体积浓度达到国家标准。

Description

LNG加臭剂浓度控制系统及其方法

技术领域

本发明涉及LNG加臭的技术领域，具体地指一种LNG加臭剂浓度控制系统及其方法。

背景技术

在LNG行业中，加臭是一个必不可少的部分，而它的浓度的精确控制则是技术人员研究突破的方向，在GB/T19206-2003标准中给出了对天然气加臭剂应该满足具有强烈、独特的臭味，挥发性，运输和储存时的稳定性且不能在燃烧器和安全装置内有沉淀物，因此定期需要给天然气加臭，现在加臭常用的方法有两种：一是定频加臭，根据系统手动设定频率添加加臭剂；二是自动加臭，根据系统给定的流量信号添加加臭剂。

通常，在天然气用量达不到自动加臭的最小标准时，就需要使用在固定时间段定频加臭；在用量大时，需使用自动加臭，在自动加臭时，其控制方式是直接使用流量控制加臭剂的量。如申请号为201220450693.0的中国实用新型专利公开了一种加臭装置输出检测补偿系统只是采用闭环加臭模式的加臭装置，不能对加臭量进行实时或瞬时补偿，只能保证基本准确，无法保证燃气中的加臭剂浓度均匀。在这种控制方式下，只能保证在天然气中加臭剂的质量浓度可以达到国家标准，对于气体中加臭剂的体积浓度是否达到要求，并没有检测。如果加臭剂有部分吸附在管壁上，一段时间才慢慢挥发，就有可能在天然气中加臭剂的体积浓度其实并没有达到标准。此外，由于加臭剂在不完全燃烧之后会产生一氧化碳、硫化氢、氧化硫等有害气体，所以也不能过量使用。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种LNG加臭剂浓度控制系统及其方法，该方法能够实现天然气中加臭剂浓度持续达到在国家标准之上，提高了天然气的使用安全性。

为实现上述目的，本发明所提供的一种LNG加臭剂浓度控制系统，包括气化器、天然气管道和加臭机，其特殊之处在于：所述气化器的出口与天然气管道的入口通过进气管连通，所述天然气管道的出口处设置有出气管，所述加臭机的出口与进气管连接，所述天然气管道上设置有用于监测加臭剂浓度的检测装置，所述出气管上设置有用于监测天然气流量的流量计。

进一步地，它还包括PLC系统，所述检测装置的浓度信号输出端与PLC系统的浓度信号输入端连接，所述流量计的流量信号输出端与PLC系统的流量信号输入端连接，所述PLC系统的控制信号输出端与加臭机的控制信号输入端连接。

进一步地，所述检测装置为四氢噻吩浓度检测装置。

本发明还提供一种利用上述的LNG加臭剂浓度控制系统进行控制的方法，包括如下步骤：

1)采用流量计监测从气化器流入天然气管道的天然气流量X，并将天然气流量X传递至PLC系统；

2)PLC系统将步骤1)接收到的天然气流量X转化为工作频率模拟量，并将工作频率模拟量传递加臭机；

3)加臭机根据步骤2)接收到的工作频率模拟量作为工作频率F，开始工作；

4)采用检测装置监测进入天然气管道内天然气中加臭剂体积浓度C，并将加臭剂体积浓度C传递至PLC系统；

5)PLC系统根据步骤4)接收到的加臭剂体积浓度C调节加臭机的工作频率F，从而控制LNG加臭剂浓度。

进一步地，所述步骤5)中，若加臭剂体积浓度C低于设定的加臭剂体积浓度C₀，且加臭机处于关闭状态时，PLC系统根据工作频率F计算得到加臭机的实际工作周期T和加臭机在该工作周期剩余的关闭时间a，并假定加臭机的理论工作周期为(T-a)时，计算对应的天然气流量理论值Q＝T*X/(T-a)。

进一步地，若天然气流量理论值Q≥气化器的天然气额定最大流量值L的情况下，所述步骤2)中，PLC系统控制加臭机按最大额定工作频率N工作a小时；然后，按照天然气流量假定为(2X-L)方/时，计算加臭机的工作频率模拟量，控制加臭机继续工作a小时；最后，返回步骤1)继续工作。

进一步地，若天然气流量理论值Q≤气化器的天然气理论最小流量值m的情况下，所述步骤2)中，PLC系统按照天然气流量假定为{X/[N(T-a)]}方/时，计算加臭机的工作频率模拟量，控制加臭机工作时长a小时；然后关闭加臭机时长{a/[N(T-a)]}小时；最后，返回步骤1)继续工作。

再进一步地，若气化器的天然气理论最小流量值m＜天然气流量理论值Q＜气化器的天然气额定最大流量值L的情况下，所述步骤2)中，PLC系统按照天然气流量假定为T*X/(T-a)方/时，计算加臭机的工作频率模拟量，控制加臭机工作a小时；然后，按照天然气流量假定为{(2X-T*X)/(T-a)}方/时，计算加臭机的工作频率模拟量，控制加臭机继续工作a小时；最后，返回步骤1)继续工作。

再进一步地，所述气化器的天然气理论最小流量值m是指加臭机自动加臭时满足加臭剂最低体积浓度C₀对应的天然气流量值。

更进一步地，所述加臭剂最低体积浓度C₀由如下公式计算而得：

C₀＝22.4/M*[(273+t)/273]*101325/P*1/ρ

式中，M为的四氢噻吩的摩尔质量，t为温度，P为压力，ρ是加臭剂质量浓度。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

其一，本发明的LNG加臭剂浓度控制系统设计有检测装置、流量计的，可以通过检测装置监测天然气中加臭剂浓度，通过流量计监测天然气流量，从而通过获得的浓度数据和流量数据对加臭机的工作频率进行控制，控制天然气中加臭剂体积浓度达到国家标准，保证了天然气中的加臭剂浓度均匀。

其二，本发明的PLC系统对天然气流量进行换算，使其变成转化为工作频率模拟量，并将工作频率模拟量传递加臭机，从而控制加臭机添加臭剂的速率，同时检测装置检测到加臭剂浓度过低时，会持续给PLC系统信号，PLC系统将按照对应的程序进行数据处理，然后让加臭机以最优的工作频率添加一次合适浓度加臭剂，之后加臭机按照流量计的监测的流量数据正常添加加臭剂，从而让加臭剂浓度持续达到在国家标准之上且不浪费。

其三，本发明的控制方法简单、精确度高，避免了天然气中的加臭剂过量，在不完全燃烧之后会产生一氧化碳、硫化氢、氧化硫等有害气体，保证了天然气的使用安全性。

附图说明

图1为一种LNG加臭剂浓度控制系统的示意图；

图中，气化器1、天然气管道2、加臭机3、进气管4、出气管5、检测装置6、流量计7、PLC系统8。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示的一种LNG加臭剂浓度控制系统，包括气化器1、天然气管道2、加臭机3、PLC系统8，气化器1的出口与天然气管道2的入口通过进气管4连通，天然气管道2的出口处设置有出气管5，加臭机3的出口与进气管4连接，天然气管道2上设置有用于监测加臭剂浓度的检测装置6，检测装置6为四氢噻吩浓度检测装置。出气管5上设置有用于监测天然气流量的流量计7。检测装置6的浓度信号输出端与PLC系统8的浓度信号输入端连接，流量计7的流量信号输出端与PLC系统8的流量信号输入端连接，PLC系统8的控制信号输出端与加臭机3的控制信号输入端连接。

本发明利用上述LNG加臭剂浓度控制系统进行控制的方法，包括如下步骤：

1)采用流量计7监测从气化器1流入天然气管道2的天然气流量X，并将天然气流量X传递至PLC系统8；

2)PLC系统8将步骤1)接收到的天然气流量X转化为工作频率模拟量，并将工作频率模拟量传递加臭机3；

3)加臭机3根据步骤2)接收到的工作频率模拟量作为工作频率F，开始工作；

4)采用检测装置6监测进入天然气管道2内天然气中加臭剂体积浓度C，并将加臭剂体积浓度C传递至PLC系统8；

5)PLC系统8根据步骤4)接收到的加臭剂体积浓度C调节加臭机3的工作频率F，从而控制LNG加臭剂浓度；

步骤5)中，若加臭剂体积浓度C低于设定的加臭剂体积浓度C₀，且加臭机3处于关闭状态时，PLC系统8根据工作频率F计算得到加臭机3的实际工作周期T和加臭机3在该工作周期剩余的关闭时间a，并假定加臭机3的理论工作周期为(T-a)时，计算对应的天然气流量理论值Q＝T*X/(T-a)。

加臭机的最大额定工作频率N为该设备的额定值；气化器的天然气额定最大流量值L为该设备的额定值；气化器的天然气理论最小流量值m是指加臭机自动加臭时满足加臭剂最低体积浓度C₀对应的天然气流量值，所述加臭剂最低体积浓度C₀由如下公式计算而得：

C₀＝22.4/M*[(273+t)/273]*101325/P*1/ρ

式中，M为的四氢噻吩的摩尔质量，t为温度(℃)，P为压力(Pa)，ρ是加臭剂质量浓度(mg/m³)，其中温度t和压力P为现场测得的真实值，ρ取国家标准加臭剂质量浓度20mg/m³。

第一种情况：若天然气流量理论值Q≥气化器的天然气额定最大流量值L的情况下，步骤2)中，PLC系统8控制加臭机3按最大额定工作频率N工作a小时；然后，按照天然气流量假定为(2X-L)方/时，计算加臭机3的工作频率模拟量，控制加臭机3继续工作a小时；最后，返回步骤1)继续工作。

第二种情况：若天然气流量理论值Q≤气化器的天然气理论最小流量值m的情况下，步骤2)中，PLC系统8按照天然气流量假定为{X/[N(T-a)]}方/时，计算加臭机3的工作频率模拟量，控制加臭机3工作时长a小时；然后关闭加臭机3时长{a/[N(T-a)]}小时；最后，返回步骤1)继续工作。

第三种情况：若气化器的天然气理论最小流量值m＜天然气流量理论值Q＜气化器的天然气额定最大流量值L的情况下，步骤2)中，PLC系统8按照天然气流量假定为T*X/(T-a)方/时，计算加臭机3的工作频率模拟量，控制加臭机3工作a小时；然后，按照天然气流量假定为{(2X-T*X)/(T-a)}方/时，计算加臭机3的工作频率模拟量，控制加臭机3继续工作a小时；最后，返回步骤1)继续工作。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种LNG加臭剂浓度控制系统，包括气化器(1)、天然气管道(2)和加臭机(3)，其特征在于：所述气化器(1)的出口与天然气管道(2)的入口通过进气管(4)连通，所述天然气管道(2)的出口处设置有出气管(5)，所述加臭机(3)的出口与进气管(4)连接，所述天然气管道(2)上设置有用于监测加臭剂浓度的检测装置(6)，所述出气管(5)上设置有用于监测天然气流量的流量计(7)。

2.根据权利要求1所述的LNG加臭剂浓度控制系统，其特征在于：它还包括PLC系统(8)，所述检测装置(6)的浓度信号输出端与PLC系统(8)的浓度信号输入端连接，所述流量计(7)的流量信号输出端与PLC系统(8)的流量信号输入端连接，所述PLC系统(8)的控制信号输出端与加臭机(3)的控制信号输入端连接。

3.根据权利要求1所述的LNG加臭剂浓度控制系统，其特征在于：所述检测装置(6)为四氢噻吩浓度检测装置。

4.一种利用权利要求1～3所述的LNG加臭剂浓度控制系统进行控制的方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)采用流量计(7)监测从气化器(1)流入天然气管道(2)的天然气流量X，并将天然气流量X传递至PLC系统(8)；

2)PLC系统(8)将步骤1)接收到的天然气流量X转化为工作频率模拟量，并将工作频率模拟量传递加臭机(3)；

3)加臭机(3)根据步骤2)接收到的工作频率模拟量作为工作频率F，开始工作；

4)采用检测装置(6)监测进入天然气管道(2)内天然气中加臭剂体积浓度C，并将加臭剂体积浓度C传递至PLC系统(8)；

5)PLC系统(8)根据步骤4)接收到的加臭剂体积浓度C调节加臭机(3)的工作频率F，从而控制LNG加臭剂浓度。

5.根据权利要求4所述的控制LNG加臭剂浓度的方法，其特征在于：所述步骤5)中，若加臭剂体积浓度C低于设定的加臭剂最低体积浓度C₀，且加臭机(3)处于关闭状态时，PLC系统(8)根据工作频率F计算得到加臭机(3)的实际工作周期T和加臭机(3)在该工作周期剩余的关闭时间a，并假定加臭机(3)的理论工作周期为(T-a)时，计算对应的天然气流量理论值Q＝T*X/(T-a)。

6.根据权利要求5所述的控制LNG加臭剂浓度的方法，其特征在于：若天然气流量理论值Q≥气化器的天然气额定最大流量值L的情况下，所述步骤2)中，PLC系统(8)控制加臭机(3)按最大额定工作频率N工作a小时；然后，按照天然气流量假定为(2X-L)方/时，计算加臭机(3)的工作频率模拟量，控制加臭机(3)继续工作a小时；最后，返回步骤1)继续工作。

7.根据权利要求6所述的控制LNG加臭剂浓度的方法，其特征在于：若天然气流量理论值Q≤气化器的天然气理论最小流量值m的情况下，所述步骤2)中，PLC系统(8)按照天然气流量假定为{X/[N(T-a)]}方/时，计算加臭机(3)的工作频率模拟量，控制加臭机(3)工作时长a小时；然后关闭加臭机(3)时长{a/[N(T-a)]}小时；最后，返回步骤1)继续工作。

8.根据权利要求7所述的控制LNG加臭剂浓度的方法，其特征在于：若气化器的天然气理论最小流量值m＜天然气流量理论值Q＜气化器的天然气额定最大流量值L的情况下，所述步骤2)中，PLC系统(8)按照天然气流量假定为T*X/(T-a)方/时，计算加臭机(3)的工作频率模拟量，控制加臭机(3)工作a小时；然后，按照天然气流量假定为{(2X-T*X)/(T-a)}方/时，计算加臭机(3)的工作频率模拟量，控制加臭机(3)继续工作a小时；最后，返回步骤1)继续工作。

9.根据权利要求8所述的控制LNG加臭剂浓度的方法，其特征在于：所述气化器的天然气理论最小流量值m是指加臭机自动加臭时满足加臭剂最低体积浓度C₀对应的天然气流量值。

10.根据权利要求9所述的控制LNG加臭剂浓度的方法，其特征在于：所述加臭剂最低体积浓度C₀由如下公式计算而得：

C₀＝22.4/M*[(273+t)/273]*101325/P*1/ρ

式中，M为的四氢噻吩的摩尔质量，t为温度，P为压力，ρ是加臭剂质量浓度。