本實(shí)用新型涉及液化天然氣品質(zhì)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種LNG品質(zhì)快速檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
液化天然氣(LNG)作為一種高效的綠色能源，在我國(guó)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，天然氣液化、儲(chǔ)存及運(yùn)輸設(shè)備也日趨完善。然而，在LNG廣泛應(yīng)用的同時(shí)，國(guó)內(nèi)LNG行業(yè)的一些中間商為牟取利益，在運(yùn)輸槽車(chē)中摻液氮賺取兩者之間差價(jià)，約3000-4000元/噸。雖然對(duì)LNG的物性不會(huì)有影響，但在運(yùn)輸儲(chǔ)存過(guò)程中,由于溫度分層異常會(huì)對(duì)罐體應(yīng)力分布帶來(lái)變化，嚴(yán)重時(shí)會(huì)破壞罐體。此外，摻雜的LNG熱值減小，純度降低，會(huì)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)、用戶(hù)使用帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)損失和危害。因此非常有必要對(duì)LNG槽車(chē)中是否摻雜質(zhì)進(jìn)行在線(xiàn)檢測(cè)。
目前，針對(duì)LNG運(yùn)輸槽車(chē)摻雜質(zhì)的檢驗(yàn)方法主要有實(shí)驗(yàn)室法和現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)判定法。實(shí)驗(yàn)室法可將氣體或液體取樣后用色譜儀分析，但由于槽車(chē)內(nèi)液體密度不同，分層不均勻，試樣不能準(zhǔn)確反應(yīng)槽車(chē)內(nèi)液體分布狀況，無(wú)法估算雜質(zhì)含量，而且現(xiàn)場(chǎng)取樣有局限性，周期長(zhǎng)、實(shí)用性差?，F(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)判定法實(shí)際較多采用，在卸車(chē)時(shí)關(guān)注液體溫度和槽車(chē)壓力是否匹配，或者觀察潛液泵是否氣蝕，此種方法依賴(lài)經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)影響因素多，不確定性大，缺乏量化分析。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型的技術(shù)解決問(wèn)題是：針對(duì)國(guó)內(nèi)部分地區(qū)出現(xiàn)LNG運(yùn)輸槽車(chē)摻雜質(zhì)行為，提出了一種LNG品質(zhì)快速檢測(cè)裝置，該裝置可以用于對(duì)槽車(chē)內(nèi)液體的溫度及介電常數(shù)進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)該測(cè)量值可以判斷LNG運(yùn)輸槽車(chē)中是否含有雜質(zhì)。
本實(shí)用新型的上述目的是通過(guò)如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的：
一種LNG品質(zhì)快速檢測(cè)裝置，用于對(duì)LNG運(yùn)輸槽車(chē)內(nèi)裝載的液相介質(zhì)LNG的品質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，具體包括電容式液位計(jì)、N個(gè)溫度傳感器和M個(gè)液相介電常數(shù)檢測(cè)器，其中：N個(gè)溫度傳感器和液相介電常數(shù)檢測(cè)器安裝在電容式液位計(jì)的主體上；LNG運(yùn)輸槽車(chē)頂端開(kāi)設(shè)有液位測(cè)量接口，電容式液位計(jì)從所述液位測(cè)量接口插入液相介質(zhì)LNG中；N、M為正整數(shù)，N≥2且M≥1。
上述的LNG品質(zhì)快速檢測(cè)裝置，電容式液位計(jì)的長(zhǎng)度根據(jù)運(yùn)輸槽車(chē)的深度設(shè)定，即當(dāng)電容式液位計(jì)從液位測(cè)量接口插入在液相介質(zhì)LNG中時(shí)，電容式液位計(jì)的頂端位于液位測(cè)量接口以上，且電容式液位計(jì)的底部距離運(yùn)輸槽車(chē)底部的間距d滿(mǎn)足如下條件：0<d≤D，D為設(shè)定的間距門(mén)限。
上述的LNG品質(zhì)快速檢測(cè)裝置，具有2個(gè)溫度傳感器，即N＝2；其中，一個(gè)溫度傳感器安裝在電容式液位計(jì)主體的中段，另一個(gè)溫度傳感器安裝在電容式液位計(jì)主體的底部，分別用于對(duì)運(yùn)輸槽車(chē)內(nèi)中間層和底層的液相介質(zhì)進(jìn)行溫度測(cè)量。
上述的LNG品質(zhì)快速檢測(cè)裝置，具有1個(gè)液相介電常數(shù)檢測(cè)器，即M＝1；所述液相介電常數(shù)檢測(cè)器安裝在電容式液位計(jì)主體的中段，用于對(duì)運(yùn)輸槽車(chē)內(nèi)中間層的液相介質(zhì)進(jìn)行介電常數(shù)測(cè)量。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果：
(1)、本實(shí)用新型中，利用電容式液位計(jì)作為安裝主體，在該主體上安裝溫度傳感器和液相介電常數(shù)檢測(cè)器，用于測(cè)量運(yùn)輸槽車(chē)內(nèi)的液相介質(zhì)的溫度和介電常數(shù)，這些測(cè)試數(shù)據(jù)可用于對(duì)車(chē)內(nèi)的LNG進(jìn)行品質(zhì)進(jìn)行分析；
(2)、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，利用槽車(chē)預(yù)留的液位測(cè)量接口進(jìn)行安裝，具有較大的通用性，而且可以實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)檢測(cè)，實(shí)用性較強(qiáng)。
附圖說(shuō)明
圖1為本實(shí)用新型的一種LNG品質(zhì)快速檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
本實(shí)用新型提供了一種LNG品質(zhì)快速檢測(cè)裝置，該裝置工藝簡(jiǎn)單、可靠性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，可用于檢測(cè)LNG運(yùn)輸槽車(chē)是否摻雜質(zhì)。由于摻雜質(zhì)后低溫液體密度、沸點(diǎn)不同，因此可以通過(guò)檢測(cè)分層后的溫度來(lái)判別是否摻雜質(zhì)。此外摻雜質(zhì)與否對(duì)氣相介電常數(shù)影響很小，而對(duì)液相介電常數(shù)影響較大，基于此可以在槽車(chē)滿(mǎn)液狀態(tài)下，通過(guò)電容式液位計(jì)檢測(cè)液體介電常數(shù)來(lái)判斷摻雜質(zhì)含量。本實(shí)用新型可以有效遏制不法商人非法經(jīng)營(yíng)，避免以此帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失。
如圖1所示，本實(shí)用新型的LNG品質(zhì)快速檢測(cè)裝置，包括電容式液位計(jì)1、N個(gè)溫度傳感器2和M個(gè)液相介電常數(shù)檢測(cè)器3，其中：N個(gè)溫度傳感器2和液相介電常數(shù)檢測(cè)器3安裝在電容式液位計(jì)1的主體上；LNG運(yùn)輸槽車(chē)5頂端開(kāi)設(shè)有液位測(cè)量接口，電容式液位計(jì)1從所述液位測(cè)量接口插入液相介質(zhì)LNG4中；N、M為正整數(shù)，N≥2且M≥1。
其中，電容式液位計(jì)用于在槽車(chē)滿(mǎn)液狀態(tài)下測(cè)量液體電容值，根據(jù)該電容值可以計(jì)算得到運(yùn)輸槽車(chē)內(nèi)LNG的宏觀介電常數(shù)ε1。在具體工程實(shí)現(xiàn)時(shí)，電容式液位計(jì)1的長(zhǎng)度根據(jù)運(yùn)輸槽車(chē)5的深度設(shè)定，即當(dāng)電容式液位計(jì)1從液位測(cè)量接口插入在液相介質(zhì)LNG4中時(shí)，電容式液位計(jì)1的頂端位于液位測(cè)量接口以上，且電容式液位計(jì)1的底部距離運(yùn)輸槽車(chē)5底部的間距d滿(mǎn)足如下條件：0<d≤D，D為設(shè)定的間距門(mén)限。
N個(gè)溫度傳感器用于不同分層后的液相介質(zhì)LNG的溫度，根據(jù)不同分層的溫差，判斷是否摻雜質(zhì)。即：如果N個(gè)溫度傳感器測(cè)量得到的最高溫度和最低溫度之間的差值大于設(shè)定門(mén)限值，則可以判斷該液相介質(zhì)LNG中摻有雜質(zhì)。如圖1所示，共設(shè)置了2個(gè)溫度傳感器，即N＝2。其中，一個(gè)溫度傳感器安裝在電容式液位計(jì)1主體的中段，另一個(gè)溫度傳感器安裝在電容式液位計(jì)1主體的底部，分別用于對(duì)運(yùn)輸槽車(chē)5內(nèi)中間層和底層的液相介質(zhì)進(jìn)行溫度測(cè)量。
對(duì)于無(wú)法利用溫差進(jìn)行摻雜判斷時(shí)，可以通過(guò)液相介質(zhì)LNG的介電常數(shù)進(jìn)行區(qū)分，具體實(shí)現(xiàn)方法如下：首先采用電容式液位計(jì)1測(cè)量槽車(chē)滿(mǎn)液狀態(tài)下的液體電容值；然后根據(jù)該電容值計(jì)算得到運(yùn)輸槽車(chē)內(nèi)LNG的宏觀介電常數(shù)ε1；再利用M個(gè)液相介電常數(shù)檢測(cè)器3測(cè)量不同分層的液體介電常數(shù)，當(dāng)這些介電常數(shù)測(cè)量值與宏觀介電常數(shù)ε1之間的差值大于設(shè)定閾值時(shí)，則可判斷該液相介質(zhì)LNG中摻有雜質(zhì)。其中，如果已知摻雜物質(zhì)成分，則可以根據(jù)分層介電常數(shù)估算出摻雜量。如圖1所示，設(shè)置了1個(gè)液相介電常數(shù)檢測(cè)器3，即M＝1；該述液相介電常數(shù)檢測(cè)器安裝在電容式液位計(jì)1主體的中段，用于對(duì)運(yùn)輸槽車(chē)5內(nèi)中間層的液相介質(zhì)進(jìn)行介電常數(shù)測(cè)量。
實(shí)施例：
在該實(shí)施例中，LNG品質(zhì)快速檢測(cè)裝置包括電容式液位計(jì)1、2個(gè)溫度傳感器2和1個(gè)液相介電常數(shù)檢測(cè)器3。其中，2個(gè)溫度傳感器2分別安裝在電容式液位計(jì)1主體的中段和底部；液相介電常數(shù)檢測(cè)器3安裝在電容式液位計(jì)1的主體中段。在該實(shí)施例中，設(shè)置液相介質(zhì)LNG4中摻有液氮。
常壓下：LNG溫度為-162℃、密度約450kg/m3；液氮溫度為-196℃、密度約810kg/m3；二者密度不同導(dǎo)致分層，槽車(chē)底部液氮含量高，摻液氮?jiǎng)t槽車(chē)底部溫度低。檢測(cè)過(guò)程中，通過(guò)設(shè)置在電容式液位計(jì)上的低溫溫度傳感器測(cè)量槽車(chē)中間位置溫度T1及底部的溫度T2，T1約等于T2，則不摻液氮；若摻液氮，T2會(huì)明顯低于T1。但也有可能LNG中摻入的雜質(zhì)沸點(diǎn)與LNG相近，則通過(guò)比較溫度的方法難以確認(rèn)是否混入雜質(zhì)，因此可通過(guò)測(cè)量介電常數(shù)的方法來(lái)做進(jìn)一步驗(yàn)證。
標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，LNG和液氮的相對(duì)介電常數(shù)分別為1.6和1.433，若摻液氮比例為5％-20％，混合后相應(yīng)的介電常數(shù)為1.592-1.56。為驗(yàn)證LNG是否摻液氮，在運(yùn)輸槽車(chē)滿(mǎn)液狀態(tài)下，測(cè)得槽車(chē)內(nèi)LNG的宏觀介電常數(shù)ε1，再由設(shè)置在電容式液位計(jì)上的液相介電常數(shù)檢測(cè)器檢測(cè)中間液位以下液體的介電常數(shù)ε2。比較ε1與ε2，若二者數(shù)值均為1.6左右，則LNG不摻液氮；若ε2明顯小于ε1，則說(shuō)明LNG摻液氮。因?yàn)槿魮揭旱圮?chē)底部液氮含量高，測(cè)得介電常數(shù)會(huì)更低，并據(jù)此可用插值法估算液氮的含量。
本實(shí)用新型說(shuō)明書(shū)中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。