專利名稱：液化氣裝車中的背壓控制方法及應(yīng)用系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于計量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種計量過程中的控制方法，尤其涉及一種液化氣裝車中的背壓控制方法及應(yīng)用系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
液化氣裝車計量是石化行業(yè)對外銷售的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，近年來通常用科氏流量計作為計量儀表，由于液化氣組份復(fù)雜，物理特性表現(xiàn)為密度隨溫度變化大(液化狀態(tài))；飽和蒸汽壓隨溫度變化大，易氣化；狀態(tài)隨溫度壓力變化大，易形成氣液混合狀態(tài)不容易準(zhǔn)確計量。在液化氣裝車系統(tǒng)中，介質(zhì)的氣化主要存在于裝車的啟始階段，這是因為在密閉灌裝過程中，由于管道壓力高于槽車壓力促使液化氣向槽車內(nèi)流動，空的液化氣槽車過來時，槽車內(nèi)壓力一般小于液化氣的飽和蒸汽壓(一般為O. 2MPa左右)，因而和槽車相連的管道失壓很快，壓力的快速降低使液化氣很快氣化。通常科氏流量計裝在裝車鶴管前，緊挨著鶴管出口，這樣流經(jīng)科氏流量計(以下簡稱流量計)的液化氣也很快氣化，在測量管道內(nèi)形成氣、液兩相態(tài)，使得流量計工作在失常狀態(tài)，計量效果無法評估。槽車內(nèi)的壓力升高滿足液化氣的液化壓力后，即流量計的出口端壓力(以下簡稱為流量計的背壓，也就是液化氣在此工況下的飽和蒸汽壓)滿足液化氣的液化壓力后，流量計才能正常工作，才能有好的計量效果。另外，管線的靜壓、空車內(nèi)的壓力、環(huán)境溫度都會對測量管道內(nèi)氣、液兩相態(tài)的持續(xù)時間帶來影響，氣液兩相計量是流體計量中的最大難題，目前沒有直接測量的解決方法，所以要把介質(zhì)的狀態(tài)變?yōu)榧円簯B(tài)或純氣態(tài)，流量計的計量效果才能得到保障。通常液化氣的儲運都是加壓或降溫使介質(zhì)液化，由于工藝條件的限制，采用提高流量計的背壓，使它大于工況溫度的液化氣飽和蒸汽壓，從而使介質(zhì)液化，這種方式是比較合理的選擇方案。通常為了保證背壓，在流量計的出口端用壓力儀表結(jié)合壓力控制閥門的方式，這種方式只能從理論上提供合適背壓，但由于液化氣的飽和蒸汽壓隨介質(zhì)成份組成、溫度等工藝條件改變而變化較大，所以背壓要求也要相應(yīng)變化。溫度的變化可以通過溫度傳感器測量，但介質(zhì)成份變化檢測比較困難，不易實現(xiàn)，所以在實際實施過程中人工調(diào)節(jié)的比較多，背壓的有效控制性比較差，最終的結(jié)果就是裝車系統(tǒng)的準(zhǔn)確度時好時壞，穩(wěn)定性不高。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決背景技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種控制環(huán)節(jié)少、安全可靠性高以及便于操作及維護的液化氣裝車中的背壓控制方法及應(yīng)用系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是本發(fā)明提供了一種液化氣裝車中的背壓控制方法，其特殊之處在于所述方法包括以下步驟I)利用查表法根據(jù)已知的介質(zhì)組成和工況溫度來獲取液化氣灌裝所需的控制壓力；
2)檢測液化氣灌裝管線流量計的背壓；3)判斷灌裝管線的背壓是否大于步驟I)所得到的控制壓力。若是，則結(jié)束該控制過程；若否，則進行步驟4);4)以流量計的密度信號以及自身診斷信號對灌裝管 線的實際壓力進行控制。步驟4)的具體實現(xiàn)方式是4.1)通過調(diào)節(jié)閥門開度來調(diào)節(jié)灌裝管線的背壓，并使其接近液化氣在工況溫度下的飽和蒸汽壓；4.2)以流量計的密度信號以及自身診斷信號為設(shè)定值，微調(diào)閥門開度，使液化氣灌裝管線的背壓大于在此工況溫度下液化所需的飽和蒸汽壓。上述飽和蒸汽壓是參考SH/T0221-92和GB/T12576-97液化石油氣蒸汽壓和相對
密度及辛烷值計算法用查表法獲得。一種液化氣裝車中的背壓控制應(yīng)用系統(tǒng)，其特殊之處在于所述系統(tǒng)包括由流量計、壓力變送器、流量批量控制儀(以下簡稱控制儀)以及調(diào)節(jié)閥門等設(shè)備構(gòu)成。所述控制儀控制調(diào)節(jié)閥門的開啟或關(guān)閉，所述流量計采集調(diào)節(jié)閥門開啟后在液化氣裝車管線內(nèi)的密度、溫度信號并將信號傳輸給控制儀，所述壓力變送器采集調(diào)節(jié)閥門開啟后在液化氣罐體內(nèi)的實際壓力信號并將信號傳輸給控制儀。上述控制儀具有與流量計數(shù)字通訊功能，它采集控制儀所需的溫度、密度、流量信號，通過流量計的參數(shù)判斷流體介質(zhì)狀態(tài)。本發(fā)明的優(yōu)點是本發(fā)明利用已知的介質(zhì)組成和工況溫度得知系統(tǒng)所需的大體的控制壓力(即管線內(nèi)介質(zhì)在工況下的飽和蒸汽壓)，調(diào)節(jié)閥門使檢測得到液化氣灌裝管線上的流量計背壓大體接近需求控制壓力，再以流量計的密度信號、自身診斷信號為設(shè)定值，微調(diào)閥門開度，使用PID調(diào)節(jié)(PID調(diào)節(jié)在過程控制中屬于術(shù)語PID是比例、積分、微分的縮寫)滿足設(shè)定范圍，隨著裝車過程的進行，在滿足背壓的條件下增大閥門開度，提高裝車效率。本發(fā)明結(jié)合流量計本身的測量參數(shù)(密度、溫度)、流量計運行狀態(tài)自診斷功能和壓力變送器、調(diào)節(jié)閥、控制儀組成背壓調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，這種控制方式創(chuàng)新性的利用了流量計的多參數(shù)測量功能和流量計具有的自診斷功能，結(jié)合了配方記憶、配方下載、PID調(diào)節(jié)、自診斷、自修正等多種控制算法，使系統(tǒng)控制的有效性大大提高，在管線工藝狀態(tài)或內(nèi)部介質(zhì)成份改變時能自適應(yīng)跟隨做相應(yīng)調(diào)整，無需人工干預(yù)，操作更加便利、維護更加方便；由于流量計在準(zhǔn)確測量狀態(tài)下，允許管道內(nèi)介質(zhì)含少量氣體，系統(tǒng)實際背壓控制是以流量計的診斷信號為基準(zhǔn)，參考管道內(nèi)的介質(zhì)飽和蒸汽壓，即實際的背壓略小于介質(zhì)所需的飽和蒸汽壓，這樣在管道內(nèi)產(chǎn)生的壓損就小，整個裝車系統(tǒng)的能耗損失得到降低，滿足行業(yè)對節(jié)能方面的需求；在管線壓力變化不大的工況還可根據(jù)實際情況減少其中壓力變送器的投入，設(shè)備投入量少、控制環(huán)節(jié)少、系統(tǒng)安全可靠性高。


圖I是本發(fā)明所提供的液化氣裝車中的背壓控制應(yīng)用系統(tǒng)的原理示意圖。
具體實施方式
本發(fā)明的工作原理是利用已知的介質(zhì)組成和工況溫度得知系統(tǒng)所需的背壓，調(diào)節(jié)閥門使檢測得到壓力大體接近需求控制壓力，再以流量計的密度信號、自身診斷信號為設(shè)定值，微調(diào)閥門開度，使用PID調(diào)節(jié)滿足設(shè)定范圍即可。隨著裝車過程的進行，在滿足背壓的條件下增大閥門開度，提高系統(tǒng)的裝車效率，降低系統(tǒng)能耗。已知的介質(zhì)組成所需的背壓要求查表可知，在介質(zhì)成份變化時需要參考流量計自身的診斷參數(shù)?；谏鲜隼碛?，本發(fā)明提供了一種液化氣裝車中的背壓控制方法，該方法包括以下步驟I)根據(jù)查表法對已知的介質(zhì)組成和工況溫度來獲取液化氣灌裝所需的控制壓力；2)檢測液化氣灌裝管線中流量計的背壓；3)判斷灌裝管線的背壓是否大于步驟I)所得到的控制壓力，若是，則結(jié)束該控制過程；若否，則進行步驟4);4)以流量計的密度信號以及自身診斷信號對灌裝管線的實際壓力進行控制。步驟4)的具體實現(xiàn)方式是4. I)通過調(diào)節(jié)閥門開度來調(diào)節(jié)灌裝管線的背壓，并使其接近液化氣在工況溫度下的飽和蒸汽壓；4.2)以流量計的密度信號以及自身診斷信號為設(shè)定值，微調(diào)閥門開度，使液化氣灌裝管線的背壓大于在此工況溫度下液化所需的飽和蒸汽壓。參見圖1，本發(fā)明在提供一種液化氣裝車中的背壓控制方法的同時，還提供了一種基于該方法的應(yīng)用系統(tǒng)，該應(yīng)用控制系統(tǒng)由流量計、壓力變送器、流量批量控制儀(以下簡稱控制儀)以及調(diào)節(jié)閥門等設(shè)備構(gòu)成。控制儀控制調(diào)節(jié)閥門的開啟或關(guān)閉；流量計采集調(diào)節(jié)閥門開啟后在液化氣裝車管線內(nèi)的密度、溫度信號并將信號傳輸給控制儀；壓力變送器采集調(diào)節(jié)閥門開啟后在液化氣罐體內(nèi)的實際壓力信號并將該信號傳輸給控制儀?？刂苾x具有與流量計數(shù)字通訊功能，采集所需的溫度、密度、流量信號通過流量計的參數(shù)判斷流體介質(zhì)狀態(tài)。以使用ZLJ科氏流量計為例，液化氣灌裝時，通過采集到的科氏流量計溫度信號和已知介質(zhì)成份查表獲得測量管道內(nèi)液化氣的飽和蒸汽壓，通過調(diào)節(jié)閥門開度使壓力變送器的顯示值大于系統(tǒng)得到的理論上的飽和蒸汽壓，通過流量計的密度值和流量計具有的彈狀流報警信號，就可對測量管內(nèi)介質(zhì)狀態(tài)做檢測，判斷管道內(nèi)的介質(zhì)狀態(tài)能否滿足流量計正常測量條件。系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)閥門開度，滿足流量計測量所需的最小背壓值，當(dāng)測量管內(nèi)介質(zhì)出現(xiàn)氣液兩相態(tài)時，質(zhì)量流量計會發(fā)出報警信號，表征此狀態(tài)不能滿足流量計準(zhǔn)確測量條件，出現(xiàn)此報警時減小閥門開度，提高背壓，報警消除停止調(diào)整(PID調(diào)節(jié)功能)。通過在現(xiàn)場的初次調(diào)節(jié)后，調(diào)節(jié)閥開度對應(yīng)的工況下背壓需求被記錄在控制儀內(nèi)(配方記憶功能)，后期的使用過程系統(tǒng)結(jié)合前次的參數(shù)，在工藝狀態(tài)相同情況直接使用記憶的配方參數(shù)(配方下載)，同時利用傳感器測量參數(shù)，控制儀結(jié)合流量計的診斷功能對參數(shù)進行自修正(自診斷、自修正功能)，使系統(tǒng)的響應(yīng)時間得到縮減。
權(quán)利要求
1.一種液化氣裝車中的背壓控制方法，其特征在于所述液化氣裝車中的背壓控制方法包括以下步驟1)根據(jù)查表法對已知的介質(zhì)組成和工況溫度來獲取液化氣飽和蒸汽壓；所述液化氣飽和蒸汽壓近似等于系統(tǒng)所需的控制壓力；2)檢測液化氣灌裝管線中流量計出口端的實際壓力；所述液化氣灌裝管線流量計出口端的實際壓力，即流量計的實際背壓；3)判斷灌裝管線中流量計的背壓是否大于飽和蒸汽壓；若是，則結(jié)束該控制過程；若否，則進行步驟4)；4)以流量計的密度信號以及自身診斷信號對灌裝管線的流量計背壓進行調(diào)節(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液化氣裝車中的背壓控制方法，其特征在于所述步驟4)的具體實現(xiàn)方式是4.I)調(diào)節(jié)灌裝管線中流量計的背壓，并使其接近液化氣在工況溫度下的飽和蒸汽壓；4.2)以流量計的密度信號以及自身診斷信號為設(shè)定值，微調(diào)液化氣閥門開度，使液化氣灌裝管線的流量計背壓大于在此工況溫度下的飽和蒸汽壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的液化氣裝車中的背壓控制方法，其特征在于所述查表法是參考SH/T0221-92和GB/T12576-97液化石油氣蒸汽壓和相對密度及辛烷值計算法。
4.一種基于權(quán)利要求1-3任一權(quán)利要求所述的液化氣裝車中的背壓控制方法的應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括科氏流量計、壓力變送器、流量批量控制儀以及調(diào)節(jié)閥門；所述流量批量控制儀控制調(diào)節(jié)閥門的開啟或關(guān)閉，所述科氏流量計采集調(diào)節(jié)閥門開啟后在液化氣裝車管線內(nèi)的密度、溫度信號并將信號傳輸給流量批量控制儀，所述壓力變送器采集調(diào)節(jié)閥門開啟后在液化氣罐體內(nèi)的實際壓力信號并將信號傳輸給流量批量控制儀。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種液化氣裝車中的背壓控制方法及應(yīng)用系統(tǒng)，該方法包括1)利用查表法根據(jù)已知的介質(zhì)組成和工況溫度來獲取液化氣灌裝所需的控制壓力；2)檢測液化氣灌裝管線流量計的背壓；3)判斷灌裝管線的背壓是否大于步驟1)所得到的控制壓力。若是，則結(jié)束該控制過程；若否，則進行步驟4)；4)以流量計的密度信號以及自身診斷信號對灌裝管線的實際壓力進行控制。本發(fā)明提供了一種控制環(huán)節(jié)少、安全可靠性高以及便于操作及維護的液化氣裝車中的背壓控制方法及應(yīng)用系統(tǒng)。
文檔編號F17C13/02GK102937240SQ20121041907
公開日2013年2月20日 申請日期2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月26日
發(fā)明者張朝輝, 馮宇飛 申請人:西安東風(fēng)機電有限公司