CN112377819B - 一种调压阀阀口过气量的计量方法 - Google Patents

一种调压阀阀口过气量的计量方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种调压阀阀口过气量的计量方法，在燃气管网上设有调压阀，调压阀内设有弹簧和皮膜，弹簧和皮膜相连接，弹簧带动皮膜上下运动，根据能量守恒定律，计算通过阀口的即时气量。其解决了现有燃气计量设备都有一定的量程比、很难满足庭院管网的计量需求，导致燃气公司在精细化管理与安全监控上存在较多隐患的技术问题。本发明可广泛应用于燃气管网流量监测中。

Description

一种调压阀阀口过气量的计量方法
技术领域
本发明涉及一种燃气用量计算方法，特别是涉及一种调压阀阀口过气量的计量方法。
背景技术
天然气是人类最重要的清洁能源之一，随着探明储量的增加与开采技术的进步，天然气的使用也越来越普及。天然气进入庭院管网时需要经过调压阀进行减压与稳压，在调压装置上进行用气量计量可以评价贸易计量损失、检测庭院管网泄漏、指导中压管网气量调配等，对于然气公司具有重大价值。
目前采用的燃气计量设备都有一定的量程比，很难满足庭院管网的计量需求，所以，国内的燃气调压设备上很少带有计量装置，使得燃气公司在精细化管理与安全监控上存在较多隐患。
发明内容
本发明针对现有燃气计量设备都有一定的量程比、很难满足庭院管网的计量需求，导致燃气公司在精细化管理与安全监控上存在较多隐患的技术问题，提供一种可以实时监测庭院管网的用气量、数据可靠性高、计量简单的调压阀阀口过气量的计量方法。
为此，本发明的技术方案是，一种调压阀阀口过气量的计量方法，在燃气管网上设有调压阀，调压阀内设有弹簧和皮膜，弹簧和皮膜相连接，弹簧带动皮膜上下运动；
(1)当阀门向上运动时，根据能量守恒可得如下：
Figure BDA0002781440330000011
由上述计算可得：
Figure BDA0002781440330000021
上行即时气量：
Figure BDA0002781440330000022
忽略上端压力变化引起的密度变化，简化为：
Qi＝β*dt-α*Pi*dt
其中：X0为阀口关闭时的压缩量；ΔX为任意状态阀口开启的程度(长度)；S为调压阀膜的面积；R为阀口开孔的半径；P闭为关阀表压；Pi为任意状态的表压；c为声速；fs为系统阻力；K为弹簧弹力系数；m为系统质量；g为重力加速度；ρ为燃气密度；
(2)当阀门向下运动时，根据能量守恒可得如下：
Figure BDA0002781440330000023
下行即时气量：
Qi＝γ*dt-α*Pi*dt
(3)取样每秒一个压力Pi，在一个时间单位(n+m)的气量统计计算：
Figure BDA0002781440330000024
Figure BDA0002781440330000025
Q总＝Q下行+Q上行
注：在系统确定后，α，β，γ为常数。
本发明有益效果是，
(1)由于弹簧和皮膜相连接，弹簧带动皮膜上下运动，使得阀口不断的开启、关闭，从而实现调压阀加压与稳压的作用；
(2)根据能量守恒定律计算通过阀口即时气量，可以计算出一定时间内经过调压阀阀口的总气量，以达到评价贸易计量损失、检测庭院管网泄漏、指导中压管网气量调配的目的。
附图说明
图1是本发明实施例调压阀的结构示意图；
图2是本发明实施例在确定系统中Pi-Qi曲线示意图。
图中符号说明：
1.弹簧；2.皮膜；3.阀口。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。
如图1所示，调压阀内设有弹簧1和皮膜2，通过弹簧1带动皮膜2 上下运动，使得阀口3不断的开启、关闭，从而实现调压阀内加压与稳压的作用。在阀口3开启关闭的过程中，监控调压阀阀口的表压可以计算出通过调压阀的过气量，主要通过积分计算的方法计算过气量，具体步骤为：
(1)当弹簧1带动皮膜2向上运动时，阀门3关闭，根据能量守恒可得如下：
Figure BDA0002781440330000031
由上述计算可得：
Figure BDA0002781440330000032
上行时通过阀口3的即时气量Qi为：
Figure BDA0002781440330000033
忽略阀门上端腔内压力变化引起的气体密度变化，上式可简化为：
Qi＝β*dt-α*Pi*dt ①
其中：X0为阀口关闭时的压缩量；ΔX为任意状态阀口开启的程度(长度)；S为调压阀膜的面积；R为阀口开孔的半径；P闭为关阀表压；Pi为任意状态的表压；c为声速；fs为系统阻力；K为弹簧弹力系数；m为系统质量；g为重力加速度；ρ为燃气密度；
(2)当弹簧1带动皮膜2向下运动时，阀门3开启，根据能量守恒可得如下：
Figure BDA0002781440330000041
下行时通过阀口3的即时气量Qi为：
Qi＝γ*dt-α*Pi*dt ②
(3)取样每秒一个压力Pi，在一个时间单位(n+m)的气量统计为：
Figure BDA0002781440330000042
Figure BDA0002781440330000043
Q总＝Q下行+Q上行
注：在系统确定后，α，β，γ为常数。
如图2所示，在确定的系统中对常数α，β，γ进行标定，当弹簧1带动皮膜2向上运动时，P1为3227Pa时，对应的Q1约为 2586L/h；P2为3689Pa时，对应的Q2约为1411L/h；代入上述公式①后，可得α＝2.4，β＝10522，因此上行过程中Qi＝10522dt-2.4Pi*dt；
当弹簧1带动皮膜2向下运动时，P3为3193Pa时，对应的Q3约为 2918L/h，代入Qi＝γ*dt-2.4Pi*dt，由此可知γ＝10581，因此下行过程中Qi＝10581dt-2.4Pi*dt。
通过本技术方案，可以利用能量守恒定律计算出通过阀口即时气量，可以快速、准确的计算出一定时间内经过调压阀阀口的总气量，以达到评价贸易计量损失、检测庭院管网泄漏、指导中压管网气量调配的目的。
惟以上所述者，仅为本发明的具体实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，故其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修改，皆应仍属本发明权利要求书涵盖之范畴。

Claims (1)

1.一种调压阀阀口过气量的计量方法，其特征在于，在燃气管网上设有调压阀，所述调压阀内设有弹簧和皮膜，所述弹簧和所述皮膜相连接，所述弹簧带动所述皮膜上下运动；
（1）当所述调压阀的阀门向上运动时，根据能量守恒可得如下：
Figure 753414DEST_PATH_IMAGE001
由上式计算可得：
Figure 139396DEST_PATH_IMAGE002
上行即时气量：
Figure 591237DEST_PATH_IMAGE003
忽略上端压力变化引起的密度变化，简化为：
Figure 596234DEST_PATH_IMAGE004
其中：
Figure 348289DEST_PATH_IMAGE005
为阀口关闭时的压缩量；
Figure 842855DEST_PATH_IMAGE006
为任意状态阀口开启的长度；
Figure 844309DEST_PATH_IMAGE007
为调压阀膜的面积；
Figure 715313DEST_PATH_IMAGE008
为阀口开孔的半径；
Figure 993979DEST_PATH_IMAGE009
为关阀表压；
Figure 456185DEST_PATH_IMAGE010
为任意状态的表压；
Figure 882618DEST_PATH_IMAGE011
为声速；
Figure 229417DEST_PATH_IMAGE012
为系统阻力；
Figure 690485DEST_PATH_IMAGE013
为弹簧弹力系数；
Figure 792433DEST_PATH_IMAGE014
为系统质量；
Figure 502900DEST_PATH_IMAGE015
为重力加速度；
Figure 715707DEST_PATH_IMAGE016
为燃气密度；
（2）当所述调压阀的阀门向下运动时，根据能量守恒可得如下：
Figure 968965DEST_PATH_IMAGE017
下行即时气量：
Figure 976235DEST_PATH_IMAGE018
（3）取样每秒一个压力
Figure 173998DEST_PATH_IMAGE010
，一个时间单位（n+m）的气量统计计算：
Figure 862600DEST_PATH_IMAGE019
注：在系统确定后，α，β，γ为常数。
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