CN117469141A - 一种低温高压往复泵的流量和容积效率测量方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种低温高压往复泵的流量和容积效率测量方法及系统，涉及新能源领域，该方法将低温高压往复泵排液口以出液方向依次经高压气化器、气动调压型高压气体背压阀、常温高压气体质量流量计与常温高压放散管路连接；预先确定低温高压往复泵的预期排液压力；实时测量高压气化器的压降及确定泵的排液压力偏差；根据压降和排液压力偏差，利用程控式压力控制器控制高压气体背压阀的驱动气压和背压，以控制排液压力；利用设置于高压气化器出口的常温高压气体质量流量计测量泵的流量；根据泵的流量、进液温度和进液压力等信息确定其当前容积效率。本发明在无需采用高压容器的前提下实现低温高压往复泵流量和容积效率的准确、低成本和多工况测量。

Description

一种低温高压往复泵的流量和容积效率测量方法及系统

技术领域

本发明涉及新能源领域，特别是涉及一种低温高压往复泵的流量和容积效率测量方法及系统。

背景技术

在氢能领域，以低压液氢的形式进行氢的规模化运输能够有效解决中国绿氢产地与氢燃料电池汽车用户所在地不一致的问题，在氢燃料电池汽车保有量达到一定规模后体现出明显的成本优势。而高压气态储氢以其设备结构简单、单位质量储氢密度高、充放氢快捷等优点，成为了氢燃料电池汽车当前最为普遍的车载储氢形式；与此同时，包括中国在内的一些国家正在积极发展兼具低压液态储氢和高压气态储氢优点的低温高压复合车载储氢技术。因此，如何安全高效地将低压液氢增压为高压液氢就成为了氢能领域的关键问题。在石油工程领域，将低压液氮增压气化为特高压或超高压氮气后注入油田中，可实现油田的二次开采，有效提高石油开采率，正受到世界各国的高度重视。

低温高压往复泵作为将液氢、液氮等低温液体增压至高压甚至超高压的核心装备，对于中国氢能源、石油化工等领域的发展至关重要。流量和容积效率是衡量低温高压往复泵性能和经济性的关键技术指标。因此，在低温高压往复泵投入使用前，准确、经济地测量其在实际工况下的流量和容积效率就显得尤为重要。

低温高压往复泵测试时需要在下游设置高压气化器，以便将低温高压液体转化为常温高压气体，从而能够模拟测试低温高压往复泵对高压容器或气瓶等的充装过程以及低温高压往复泵在加气站或加氢站中的工作过程，同时保证测试介质的安全放散。由于低温高压流量计在技术上尚未完全成熟，且价格昂贵，目前主要采用常温高压气体质量流量计测量高压气化器出口处的常温高压气体质量流量，并将该测量值作为低温高压往复泵的流量。然而，高压气化器自身的容积通常不可忽略，测试过程中其储气压力和储气量的过快变化可导致所测质量流量与低温高压往复泵实际流量之间存在较大差别。为防止高压气化器内储气量变化过快导致低温高压往复泵流量测量结果失真，现有的做法是：在高压气化器下游设置一个容积远大于气化器容积的高压容器。然而，采用容积较大的高压容器大大增加了低温高压往复泵出厂前的测试成本和对测试场地的要求；与此同时，由于高压容器容积固定，难以模拟低温高压往复泵在不同应用工况(背压随时间的变化规律不同)下的工作过程，如低温高压往复泵对不同容积容器或气瓶的充装过程，以及低温高压往复泵在不同加气站或加氢站中的实际工作过程。

为克服上述问题，亟需提供一种低温高压往复泵流量和容积效率的测量方法或系统，以实现低温高压往复泵流量和容积效率的准确、低成本和多工况测量。

发明内容

本发明的目的是提供一种低温高压往复泵的流量和容积效率测量方法及系统，能够在无需采用高压容器的前提下实现低温高压往复泵流量和容积效率的准确、低成本和多工况测量。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种低温高压往复泵的流量和容积效率测量方法，包括：

将低温高压往复泵排液口以出液方向依次经过高压气化器、气动调压型高压气体背压阀、常温高压气体质量流量计与常温高压放散管路连接；

测试前，预先确定低温高压往复泵的预期排液压力；

测试时，实时测量高压气化器的压降信息以及低温高压往复泵的排液压力与预期排液压力之间的排液压力偏差；

根据高压气化器的压降信息和低温高压往复泵的排液压力偏差，利用程控式压力控制器控制气动调压型高压气体背压阀的驱动气压和背压，对低温高压往复泵的排液压力进行控制；

利用设置在高压气化器出口处的常温高压气体质量流量计实现对低温高压往复泵流量的测量；

利用设置在低温高压往复泵进液管路中的低温温度传感器和低温压力传感器测量低温高压往复泵的进液温度和进液压力；

根据低温高压往复泵的流量、进液温度和进液压力等信息确定低温高压往复泵当前的容积效率。

可选地，所述预期排液压力为常数或随时间变化的函数；函数的变化率小于设定的变化率阈值。

可选地，所述测试时，实时测量高压气化器的压降信息以及低温高压往复泵的排液压力与预期排液压力之间的排液压力偏差，具体包括：

利用分别设置在高压气化器进口和出口处的常温高压压力传感器确定高压气化器的压降信息。

可选地，所述根据高压气化器的压降信息和低温高压往复泵的排液压力偏差，利用程控式压力控制器控制气动调压型高压气体背压阀的驱动气压和背压，对低温高压往复泵的排液压力进行控制，具体包括：

将压降信息以前馈的形式直接加到程控式压力控制器的输入电信号中；

根据低温高压往复泵的排液压力偏差对程控式压力控制器的输入电信号进行负反馈控制，将低温高压往复泵的排液压力控制在预期排液压力的设定范围内。

可选地，所述利用设置在高压气化器出口处的常温高压气体质量流量计实现对低温高压往复泵流量的测量，具体包括：

确定统计时间间隔；所述统计时间间隔明显小于低温高压往复泵排液压力变化所需时间且明显大于气动调压型高压气体背压阀背压的高频波动周期；

将统计时间间隔内常温高压气体质量流量计读数的平均值作为低温高压往复泵的当前流量。

可选地，所述根据低温高压往复泵的流量、进液温度和进液压力等信息确定其当前的容积效率，具体包括：

根据进液温度和进液压力，基于低温高压往复泵输送的低温液体的状态方程或在进液温度和进液压力下的密度数据确定低温高压往复泵的实际进液密度；

根据低温高压往复泵的实际进液密度、流量、往复频率、缸数、单/双作用情况、活塞行程和缸径确定低温高压往复泵当前的容积效率。

一种低温高压往复泵的流量和容积效率测量系统，包括：

设置模块，用于将低温高压往复泵排液口以出液方向依次经过高压气化器、气动调压型高压气体背压阀、常温高压气体质量流量计与常温高压放散管路连接；

预期排液压力确定模块，用于测试前，预先确定低温高压往复泵的预期排液压力；

压力信息获取模块，用于测试时，实时测量高压气化器的压降信息以及低温高压往复泵的排液压力与预期排液压力之间的排液压力偏差；

控制模块，用于根据高压气化器的压降信息和低温高压往复泵的排液压力偏差，利用程控式压力控制器控制气动调压型高压气体背压阀的驱动气压和背压，对低温高压往复泵的排液压力进行控制；

流量测量模块，用于利用设置在高压气化器出口处的常温高压气体质量流量计实现对低温高压往复泵流量的测量；

进液温度和进液压力确定模块，用于利用设置在低温高压往复泵进液管路中的低温温度传感器和低温压力传感器测量低温高压往复泵的进液温度和进液压力；

容积效率确定模块，用于根据低温高压往复泵的流量、进液温度和进液压力等信息确定低温高压往复泵当前的容积效率。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明所提供的一种低温高压往复泵的流量和容积效率测量方法及系统，将低温高压往复泵排液口以出液方向依次经过高压气化器、气动调压型高压气体背压阀、常温高压气体质量流量计与常温高压放散管路连接；采用程控式压力控制器控制气动调压型高压气体背压阀的驱动气压，可有效控制背压阀的背压，即高压气化器的出口压力。在此基础上，通过将常温高压压力传感器测得的高压气化器压降信息前馈给控制系统，同时结合对低温高压往复泵的排液压力偏差的负反馈控制，可在无需高压容器的前提下实现对低温高压往复泵排液压力的自动、准确和灵活控制，从而实现对低温高压往复泵流量和容积效率的准确、低成本和多工况测量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种低温高压往复泵的流量和容积效率测量方法流程示意图；

图2为本发明所提供的一种低温高压往复泵的流量和容积效率测量方法对应的结构示意图；

附图标记为：1、低温低压液体储罐出液管路；2、低温低压气动球阀；3、低温低压管路；4、低温低压三通接头；5、低温低压管路；6、低温低压手动截止阀；7、低压复温盘管；8、低温低压压力传感器；9、低温低压管路；10、低温低压温度传感器；11、进液软管；12、低温高压往复泵进液口；13、低温高压往复泵传动系统；14、低温高压往复泵往复频率测量元件；15、低温高压往复泵；16、低温高压往复泵回汽口；17、回汽软管；18、回汽管路；19、低温低压三通接头；20、低温低压气动球阀；21、低温低压液体储罐回汽管路；22、低温低压放散支管；23、低温低压气动球阀；24、低温低压放散支管；25、低温低压液体储罐；26、低温低压安全阀；27、低温低压管路；28、低温低压三通接头；29、低温低压管路；30、低温低压液体气化器；31、常温低压管路；32、常温低压单向阀；33、常温低压管路；34、常温低压阻火器；35、常温低压管路；36、常温低压气体放散口；37、低温高压往复泵排液口；38、低温高压单向阀；39、低温高压管路；40、低温高压三通接头；41、低温高压管路；42、低温高压截止阀；43、高压复温盘管；44、常温高压压力传感器；45、高压气化器入口管路；46、高压气化器；47、高压气化器出口管路；48、常温高压压力传感器；49、常温高压管路；50、气动调压型高压气体背压阀；51、常温高压管路；52、常温高压气体质量流量计；53、常温高压管路；54、常温高压单向阀；55、常温高压管路；56、常温高压阻火器；57、常温高压管路；58、常温高压气体放散口；59、低压驱动气源；60、低压驱动气体管路；61、低压驱动气体三通接头；62、程控式压力控制器入口管路；63、程控式压力控制器；64、程控式压力控制器电信号输入端；65、程控式压力控制器出口管路；66、气动调压型高压气体背压阀驱动气体接口；67、低压驱动气体管路；68、低压驱动气体四通接头；69、低压驱动气体管路；70、低压驱动气体电磁换向阀；71、气动球阀驱动气体入口管路；72、低压驱动气体管路；73、低压驱动气体电磁换向阀；74、气动球阀驱动气体入口管路；75、低压驱动气体管路；76、低压驱动气体电磁换向阀；77、气动球阀驱动气体入口管路；78、电磁换向阀放空支管；79、电磁换向阀放空支管；80、电磁换向阀放空支管；81、低压驱动气体四通接头；82、电磁换向阀主放空管；83、低压驱动气体单向阀；84、电磁换向阀主放空管；85、驱动气体放空口；86、控制系统。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种低温高压往复泵的流量和容积效率测量方法及系统，能够在无需采用高压容器的前提下实现低温高压往复泵流量和容积效率的准确、低成本和多工况测量。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明所提供的一种低温高压往复泵的流量和容积效率测量方法，包括：

S101，将低温高压往复泵排液口以出液方向依次经过高压气化器、气动调压型高压气体背压阀、常温高压气体质量流量计与常温高压放散管路连接。测试时令低温高压往复泵排出的低温高压液体经高压气化器、气动调压型高压气体背压阀、常温高压气体质量流量计和常温高压放散管路，以常温高压气体的形式安全排放至大气环境中。通过调节以上气动调压型高压气体背压阀，令排液管路背压的变化速率小于合理的阈值，可有效避免由于高压气化器压力和储气量变化过快所导致的低温高压往复泵流量与高压气化器出口流量不一致，从而可在无需高压容器的前提下实现真实工况下低温高压往复泵流量的准确测量，有效降低了测试成本和对测试场地的要求。与此同时，气动调压型高压气体背压阀使得低温高压往复泵的排液压力灵活可调，避免了在高压气化器下游设置高压容器时排液压力随时间的变化规律固定不变的局限性，从而使得同一套测试系统能够模拟测试低温高压往复泵对不同容积的高压容器、气瓶或油井等的充装过程，以及能够模拟测试低温高压往复泵在不同加气站或加氢站中的工作过程，实现低温高压往复泵流量和容积效率的多工况测量。

S102，测试前，根据低温高压往复泵的应用工况确定其预期排液压力。所述预期排液压力为常数(如90MPa)或随时间变化的函数；函数的变化率小于设定的变化率阈值，从而将高压气化器出口流量与低温高压往复泵流量之间的差距控制在可接受的较低水平。

S103，实时获取高压气化器的压降信息和低温高压往复泵的排液压力偏差。利用分别设置在高压气化器进口和出口处的常温高压压力传感器确定高压气化器的压降信息；利用设置在高压气化器进口处的常温高压压力传感器测量低温高压往复泵的实际排液压力，通过与预期排液压力做差获取排液压力偏差信号。

S104，根据高压气化器的压降信息和低温高压往复泵的排液压力偏差，利用程控式压力控制器控制气动调压型高压气体背压阀的驱动气压和背压，进而将低温高压往复泵的实际排液压力控制在预期排液压力附近。

程控式压力控制器与驱动气源连接，根据背压阀驱动气压与待控背压之间的函数关系和程控式压力控制器输入电信号与输出压力之间的函数关系实现对背压阀背压和低温高压往复泵排液压力的初步控制。在此基础上，通过将测得的高压气化器压降信息前馈至压力控制器的输入电信号，并根据低温高压往复泵排液压力的偏差信号对压力控制器的输入电信号进行负反馈控制，将低温高压往复泵的实际排液压力控制在预期排液压力的设定范围内，实现对低温高压往复泵排液压力的自动、准确和灵活控制。

S105，利用设置在高压气化器出口处的常温高压气体质量流量计实现对低温高压往复泵流量的测量。

确定统计时间间隔；所述统计时间间隔明显小于低温高压往复泵排液压力变化所需时间且明显大于气动调压型高压气体背压阀背压的高频波动周期；将统计时间间隔内常温高压气体质量流量计读数的平均值作为低温高压往复泵当前的流量，以消除背压阀调节过程中所导致的背压和流量的高频波动。

S106，利用设置在低温高压往复泵进液管路中的低温温度传感器和低温压力传感器测量其进液温度和进液压力。

S107，根据进液温度、进液压力、流量、往复频率、缸数、单/双作用情况、活塞行程和缸径确定低温高压往复泵当前的容积效率。

S107具体包括：

根据进液温度和进液压力，基于低温高压往复泵所输送低温液体的状态方程或在进液温度和进液压力下的密度数据确定低温高压往复泵的实际进液密度；

根据实际进液密度以及低温高压往复泵的流量、往复频率、缸数、单/双作用情况、活塞行程和缸径确定低温高压往复泵当前的容积效率。

如图2所示，来自低压低温液体储罐25的低温液体依次经过低温低压液体储罐出液管路1、低温低压气动球阀2、低温低压管路3和低温低压三通接头4后分为2路：一路经低温低压管路5、低温低压手动截止阀6和低压复温盘管7后，在低压复温盘管7顶部被加热为常温低压气体，并由常温低压压力传感器8测量低温高压往复泵的进液压力，传送给控制系统86的信号输入端；另一路依次经低温低压管路9、进液软管11和低温高压往复泵进液口12后进入低温高压往复泵15的进液腔，并在低温低压管路9上设有低温低压温度传感器10，用于测量低温高压往复泵15的进液温度。低温高压往复泵15由其传动系统13提供动力，传动系统13中设有低温高压往复泵往复频率测量元件14，用于测量低温高压往复泵的往复频率，并将其传送给控制系统86的信号输入端。低温高压往复泵15进液腔内汽化产生的低温低压气体由低温高压往复泵回汽口16，依次经回汽软管17、回汽管路18和低温低压三通接头19后，分为2路：一路经过低温低压气动球阀20和低温低压液体储罐回汽管路21返回低温低压液体储罐25；另一路依次经回汽管路22、低温低压气动球阀23和回汽管路24后到达低温低压三通接头28，与由低温低压安全阀26和低温低压管路27所组成的低温低压液体储罐放散管路汇合，汇合后经低温低压管路29和低温低压液体气化器30转化为常温低压气体，并最终经过常温低压管路31、常温低压单向阀32、常温低压管路33、常温低压阻火器34、常温低压管路35和常温低压气体放散口36进行安全放散。

低温低压气动球阀2、20和23的开闭分别由低压驱动气体电磁换向阀70、73和76进行控制。当需要气动球阀2、20或23打开时，由控制系统86发出电信号，分别令电磁换向阀70、73或76的输入口和输出口连通。以气动球阀2为例，当电磁换向阀70的输入口和输出口连通时，来自低压驱动气源59的驱动气体依次经低压驱动气体管路60、低压驱动气体三通接头61、低压驱动气体管路67、低压驱动气体四通接头68、低压驱动气体管路69、低压驱动气体电磁换向阀70和气动球阀驱动气体入口管路71后达到气动球阀2，使气动球阀2打开。当需要气动球阀2、20或23关闭时，由控制系统86分别令电磁换向阀70、73或76的输出口和放空口连通。以气动球阀2为例，当电磁换向阀70的输出口与放空口连通时，气动球阀驱动气体入口管路71中的残余驱动气体依次经电磁换向阀70、电磁换向阀放空支管78和低压驱动气体四通接头81后进入电磁换向阀主放空管82，并经低压驱动气体单向阀83、电磁换向阀主放空管84和驱动气体放空口85后进行放空，使气动球阀2关闭。

由低温高压往复泵15增压形成的低温高压液体由低温高压往复泵排液口37排出，依次经低温高压单向阀38、低温高压管路39和低温高压三通接头40后，分为2路：一路经低温高压管路41、低温高压截止阀42和高压复温盘管43后在高压复温盘管43的顶部被自然加热为常温高压气体，并由常温高压压力传感器44测量高压复温盘管顶部的压力，作为低温高压往复泵的排液压力；另一路依次经高压气化器入口管路45和高压气化器46后被加热为常温高压气体，并依次经高压气化器出口管路47、常温高压管路49、气动调压型高压气体背压阀50、常温高压管路51、常温高压气体质量流量计52、常温高压管路53、常温高压单向阀54、常温高压管路55、常温高压阻火器56、常温高压管路57和常温高压气体放散口58进行安全放散。常温高压压力传感器44所测得的低温高压往复泵排液压力、常温高压压力传感器48所测得的高压气化器出口压力、以及常温高压气体质量流量计52所测得的高压气化器出口质量流量通过信号线返回给控制系统86的信号输入端。测试时，通过调节程控式压力控制器电信号输入端64的输入电信号大小来控制气动调压型高压气体背压阀50在其驱动气体接口66处的驱动气压，进而控制背压阀50的背压和低温高压往复泵的排液压力。为达到上述目的，来自低压驱动气源59的低压驱动气体依次经低压驱动气体管路60、低压驱动气体三通接头61、程控式压力控制器入口管路62、程控式压力控制器63、和程控式压力控制器出口管路65后，到达气动调压型高压气体背压阀驱动气体接口66。测试过程中，以常温高压压力传感器44处的实测压力p₁(t)稳定在某预设值p_s1(t)(t为时间)的设定范围内为控制目标。测试前，首先忽略工质流经高压气化器产生的压降，假设常温高压压力传感器48处的预期压力值p_s2(t)等于常温高压压力传感器44处的预期压力值p_s1(t)，即p_s2(t)＝p_s1(t)；然后根据气动调压型高压气体背压阀的驱动气压p_d2(t)与其背压p₂(t)之间的函数关系、以及程控式压力控制器63输入电信号E(t)与其输出压力(即驱动气压p_d2(t))之间的关系，通过假设气动调压型高压气体背压阀背压p₂(t)等于其预期值p_s2(t)，采用以下公式初步计算出所需的驱动气压p_d2(t)和所需的输入电信号E(t)：

p_d2(t)＝F(p_s2(t)) (1)

E(t)＝E(p_d2(t)) (2)

测试过程中，首先通过实测得到的高压气化器46的压降p₁(t)-p₂(t)，以及常温高压压力传感器44处的预期压力值p_s1(t)，采用以下公式初步计算出背压阀的驱动气压修正值p′_d2(t)和程控式压力控制器的输入电信号修正值E′(t)：

p_s′₂(t)＝p_s1(t)-(p₁(t)-p₂(t)) (3)

p′_d2(t)＝F(p_s′₂(t)) (4)

E′(t)＝E(p′_d2(t)) (5)

控制过程中，将ΔE(t)＝E′(t)-E(t)以前馈的形式直接加到程控式压力控制器63的输入电信号中。在此基础上，根据低温高压往复泵排液压力的偏差信号e(t)＝p_s1(t)-p₁(t)对程控式压力控制器63的输入电信号进行负反馈控制。综上所述，通过以上对程控式压力控制器63输入电信号的预设、前馈和反馈控制3个步骤，确保始终将低温高压往复泵15的排液压力控制在预期值p_s1(t)附近。特别地，以上p_s1(t)应设为恒定值或随时间缓慢变化的函数，以避免由于高压气化器46内部压力和储气量变化过快所造成的常温高压气体质量流量计52读数与低温高压往复泵实际流量不一致。与此同时，应取常温高压气体质量流量计52在合理时间间隔Δt内的平均值作为低温高压往复泵的当前流量，以消除背压阀调节过程中所导致的高频背压和流量波动。所选取的时间间隔Δt应满足：Δt内p₁(t)的相对变化率足够小，同时Δt应明显大于气动调压型高压气体背压阀50的高频背压波动周期。

通过以上方法可测量出低温高压往复泵在指定排液管路背压p_s1(t)下的排液质量流量为进一步测算出低温高压往复泵的实时容积效率，可在控制系统86中预先输入低温高压往复泵所输送的低温液体的状态方程或其在不同温度与压力下的密度数据。测试中，根据低温低压压力传感器8测得的低温高压往复泵进液压力p_in和低温低压温度传感器10测得的低温高压往复泵进液温度T_in，采用上述状态方程或不同温度和压力下的密度数据实时计算出低温高压往复泵的实际进液密度ρ_in：

ρ_in＝ρ(p_in,T_in) (6)

在此基础上，结合低温高压往复泵往复频率测量元件14返回给控制系统86的往复频率n(r/min)、以及低温高压往复泵的缸数N_c、单/双作用情况N_a(N_a＝1表示单作用，N_a＝2表示双作用)、缸径D和活塞行程S，采用以下公式实时计算出低温高压往复泵的当前容积效率η：

本发明可在无需设置高压容器的前提下，实现低温高压往复泵流量和容积效率的准确、低成本和多工况测量。

为了执行上述实施例对应的方法，以实现相应的功能和技术效果，本发明还提供一种低温高压往复泵的流量和容积效率测量系统，包括：

设置模块，用于将低温高压往复泵排液口以出液方向依次经过高压气化器、气动调压型高压气体背压阀、常温高压气体质量流量计与常温高压放散管路连接。

预期排液压力确定模块，用于测试前，预先确定低温高压往复泵的预期排液压力。

压力信息获取模块，用于测试时，实时测量高压气化器的压降信息以及低温高压往复泵的排液压力与预期排液压力之间的排液压力偏差。

控制模块，用于根据高压气化器的压降信息和低温高压往复泵的排液压力偏差，利用程控式压力控制器控制气动调压型高压气体背压阀的驱动气压和背压，进而对低温高压往复泵的排液压力进行控制。

流量测量模块，用于利用设置在高压气化器出口处的常温高压气体质量流量计实现对低温高压往复泵流量的测量。

进液温度和进液压力确定模块，用于利用设置在低温高压往复泵进液管路中的低温低压温度传感器和低温低压压力传感器测量低温高压往复泵的进液温度和进液压力。

容积效率确定模块，用于根据低温高压往复泵的流量、进液温度和进液压力等信息确定低温高压往复泵当前的容积效率。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种低温高压往复泵的流量和容积效率测量方法，其特征在于，包括：

将低温高压往复泵排液口以出液方向依次经过高压气化器、气动调压型高压气体背压阀、常温高压气体质量流量计与常温高压放散管路连接；

测试前，预先确定低温高压往复泵的预期排液压力；

测试时，实时测量高压气化器的压降信息以及低温高压往复泵的排液压力与预期排液压力之间的排液压力偏差；

根据高压气化器的压降信息和低温高压往复泵的排液压力偏差，利用程控式压力控制器控制气动调压型高压气体背压阀的驱动气压和背压，对低温高压往复泵的排液压力进行控制；

利用设置在高压气化器出口处的常温高压气体质量流量计实现对低温高压往复泵流量的测量；

利用设置在低温高压往复泵进液管路中的低温温度传感器和低温压力传感器测量低温高压往复泵的进液温度和进液压力；

根据低温高压往复泵的流量、进液温度和进液压力等信息确定低温高压往复泵当前的容积效率。

2.根据权利要求1所述的一种低温高压往复泵的流量和容积效率测量方法，其特征在于，所述预期排液压力为常数或随时间变化的函数；函数的变化率小于设定的变化率阈值。

3.根据权利要求1所述的一种低温高压往复泵的流量和容积效率测量方法，其特征在于，所述测试时，实时测量高压气化器的压降信息以及低温高压往复泵的排液压力与预期排液压力之间的排液压力偏差，具体包括：

利用分别设置在高压气化器进口和出口处的常温高压压力传感器确定高压气化器的压降信息。

4.根据权利要求1所述的一种低温高压往复泵的流量和容积效率测量方法，其特征在于，所述根据高压气化器的压降信息和低温高压往复泵的排液压力偏差，利用程控式压力控制器控制气动调压型高压气体背压阀的驱动气压和背压，对低温高压往复泵的排液压力进行控制，具体包括：

将压降信息以前馈的形式直接加到程控式压力控制器的输入电信号中；

根据低温高压往复泵的排液压力偏差对程控式压力控制器的输入电信号进行负反馈控制，将低温高压往复泵的排液压力控制在预期排液压力的设定范围内。

5.根据权利要求1所述的一种低温高压往复泵的流量和容积效率测量方法，其特征在于，所述利用设置在高压气化器出口处的常温高压气体质量流量计实现对低温高压往复泵流量的测量，具体包括：

确定统计时间间隔；所述统计时间间隔明显小于低温高压往复泵排液压力变化所需时间且明显大于气动调压型高压气体背压阀背压的高频波动周期；

将统计时间间隔内常温高压气体质量流量计读数的平均值作为低温高压往复泵的当前质量流量。

6.根据权利要求1所述的一种低温高压往复泵的流量和容积效率测量方法，其特征在于，所述根据低温高压往复泵的流量、进液温度和进液压力等信息确定低温高压往复泵当前的容积效率，具体包括：

根据进液温度和进液压力，基于低温高压往复泵输送的低温液体的状态方程或在进液温度和进液压力下的密度数据确定低温高压往复泵的实际进液密度；

根据低温高压往复泵的实际进液密度、流量、往复频率、缸数、单/双作用情况、活塞行程和缸径确定低温高压往复泵当前的容积效率。

7.一种低温高压往复泵的流量和容积效率测量系统，其特征在于，包括：

设置模块，用于将低温高压往复泵排液口以出液方向依次经过高压气化器、气动调压型高压气体背压阀、常温高压气体质量流量计与常温高压放散管路连接；

预期排液压力确定模块，用于测试前，预先确定低温高压往复泵的预期排液压力；

压力信息获取模块，用于测试时，实时测量高压气化器的压降信息以及低温高压往复泵的排液压力与预期排液压力之间的排液压力偏差；

控制模块，用于根据高压气化器的压降信息和低温高压往复泵的排液压力偏差，利用程控式压力控制器控制气动调压型高压气体背压阀的驱动气压和背压，对低温高压往复泵的排液压力进行控制；

流量测量模块，用于利用设置在高压气化器出口处的常温高压气体质量流量计实现对低温高压往复泵流量的测量；

进液温度和进液压力确定模块，用于利用设置在低温高压往复泵进液管路中的低温温度传感器和低温压力传感器测量低温高压往复泵的进液温度和进液压力；

容积效率确定模块，用于根据低温高压往复泵的流量、进液温度和进液压力等信息确定低温高压往复泵当前的容积效率。