专利名称：液化气装车中的背压控制方法及应用系统的制作方法
技术领域：
本发明属于计量技术领域，涉及一种计量过程中的控制方法，尤其涉及一种液化气装车中的背压控制方法及应用系统。
背景技术：
液化气装车计量是石化行业对外销售的关键环节，近年来通常用科氏流量计作为计量仪表，由于液化气组份复杂，物理特性表现为密度随温度变化大(液化状态)；饱和蒸汽压随温度变化大，易气化；状态随温度压力变化大，易形成气液混合状态不容易准确计量。在液化气装车系统中，介质的气化主要存在于装车的启始阶段，这是因为在密闭灌装过程中，由于管道压力高于槽车压力促使液化气向槽车内流动，空的液化气槽车过来时，槽车内压力一般小于液化气的饱和蒸汽压(一般为O. 2MPa左右)，因而和槽车相连的管道失压很快，压力的快速降低使液化气很快气化。通常科氏流量计装在装车鹤管前，紧挨着鹤管出口，这样流经科氏流量计(以下简称流量计)的液化气也很快气化，在测量管道内形成气、液两相态，使得流量计工作在失常状态，计量效果无法评估。槽车内的压力升高满足液化气的液化压力后，即流量计的出口端压力(以下简称为流量计的背压，也就是液化气在此工况下的饱和蒸汽压)满足液化气的液化压力后，流量计才能正常工作，才能有好的计量效果。另外，管线的静压、空车内的压力、环境温度都会对测量管道内气、液两相态的持续时间带来影响，气液两相计量是流体计量中的最大难题，目前没有直接测量的解决方法，所以要把介质的状态变为纯液态或纯气态，流量计的计量效果才能得到保障。通常液化气的储运都是加压或降温使介质液化，由于工艺条件的限制，采用提高流量计的背压，使它大于工况温度的液化气饱和蒸汽压，从而使介质液化，这种方式是比较合理的选择方案。通常为了保证背压，在流量计的出口端用压力仪表结合压力控制阀门的方式，这种方式只能从理论上提供合适背压，但由于液化气的饱和蒸汽压随介质成份组成、温度等工艺条件改变而变化较大，所以背压要求也要相应变化。温度的变化可以通过温度传感器测量，但介质成份变化检测比较困难，不易实现，所以在实际实施过程中人工调节的比较多，背压的有效控制性比较差，最终的结果就是装车系统的准确度时好时坏，稳定性不高。
发明内容
为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种控制环节少、安全可靠性高以及便于操作及维护的液化气装车中的背压控制方法及应用系统。本发明的技术解决方案是本发明提供了一种液化气装车中的背压控制方法，其特殊之处在于所述方法包括以下步骤I)利用查表法根据已知的介质组成和工况温度来获取液化气灌装所需的控制压力；
2)检测液化气灌装管线流量计的背压；3)判断灌装管线的背压是否大于步骤I)所得到的控制压力。若是，则结束该控制过程；若否，则进行步骤4);4)以流量计的密度信号以及自身诊断信号对灌装管 线的实际压力进行控制。步骤4)的具体实现方式是4.1)通过调节阀门开度来调节灌装管线的背压，并使其接近液化气在工况温度下的饱和蒸汽压；4.2)以流量计的密度信号以及自身诊断信号为设定值，微调阀门开度，使液化气灌装管线的背压大于在此工况温度下液化所需的饱和蒸汽压。上述饱和蒸汽压是参考SH/T0221-92和GB/T12576-97液化石油气蒸汽压和相对
密度及辛烷值计算法用查表法获得。一种液化气装车中的背压控制应用系统，其特殊之处在于所述系统包括由流量计、压力变送器、流量批量控制仪(以下简称控制仪)以及调节阀门等设备构成。所述控制仪控制调节阀门的开启或关闭，所述流量计采集调节阀门开启后在液化气装车管线内的密度、温度信号并将信号传输给控制仪，所述压力变送器采集调节阀门开启后在液化气罐体内的实际压力信号并将信号传输给控制仪。上述控制仪具有与流量计数字通讯功能，它采集控制仪所需的温度、密度、流量信号，通过流量计的参数判断流体介质状态。本发明的优点是本发明利用已知的介质组成和工况温度得知系统所需的大体的控制压力(即管线内介质在工况下的饱和蒸汽压)，调节阀门使检测得到液化气灌装管线上的流量计背压大体接近需求控制压力，再以流量计的密度信号、自身诊断信号为设定值，微调阀门开度，使用PID调节(PID调节在过程控制中属于术语PID是比例、积分、微分的缩写)满足设定范围，随着装车过程的进行，在满足背压的条件下增大阀门开度，提高装车效率。本发明结合流量计本身的测量参数(密度、温度)、流量计运行状态自诊断功能和压力变送器、调节阀、控制仪组成背压调节控制系统，这种控制方式创新性的利用了流量计的多参数测量功能和流量计具有的自诊断功能，结合了配方记忆、配方下载、PID调节、自诊断、自修正等多种控制算法，使系统控制的有效性大大提高，在管线工艺状态或内部介质成份改变时能自适应跟随做相应调整，无需人工干预，操作更加便利、维护更加方便；由于流量计在准确测量状态下，允许管道内介质含少量气体，系统实际背压控制是以流量计的诊断信号为基准，参考管道内的介质饱和蒸汽压，即实际的背压略小于介质所需的饱和蒸汽压，这样在管道内产生的压损就小，整个装车系统的能耗损失得到降低，满足行业对节能方面的需求；在管线压力变化不大的工况还可根据实际情况减少其中压力变送器的投入，设备投入量少、控制环节少、系统安全可靠性高。
图I是本发明所提供的液化气装车中的背压控制应用系统的原理示意图。
具体实施方式
本发明的工作原理是利用已知的介质组成和工况温度得知系统所需的背压，调节阀门使检测得到压力大体接近需求控制压力，再以流量计的密度信号、自身诊断信号为设定值，微调阀门开度，使用PID调节满足设定范围即可。随着装车过程的进行，在满足背压的条件下增大阀门开度，提高系统的装车效率，降低系统能耗。已知的介质组成所需的背压要求查表可知，在介质成份变化时需要参考流量计自身的诊断参数。基于上述理由，本发明提供了一种液化气装车中的背压控制方法，该方法包括以下步骤I)根据查表法对已知的介质组成和工况温度来获取液化气灌装所需的控制压力；2)检测液化气灌装管线中流量计的背压；3)判断灌装管线的背压是否大于步骤I)所得到的控制压力，若是，则结束该控制过程；若否，则进行步骤4);4)以流量计的密度信号以及自身诊断信号对灌装管线的实际压力进行控制。步骤4)的具体实现方式是4. I)通过调节阀门开度来调节灌装管线的背压，并使其接近液化气在工况温度下的饱和蒸汽压；4.2)以流量计的密度信号以及自身诊断信号为设定值，微调阀门开度，使液化气灌装管线的背压大于在此工况温度下液化所需的饱和蒸汽压。参见图1，本发明在提供一种液化气装车中的背压控制方法的同时，还提供了一种基于该方法的应用系统，该应用控制系统由流量计、压力变送器、流量批量控制仪(以下简称控制仪)以及调节阀门等设备构成。控制仪控制调节阀门的开启或关闭；流量计采集调节阀门开启后在液化气装车管线内的密度、温度信号并将信号传输给控制仪；压力变送器采集调节阀门开启后在液化气罐体内的实际压力信号并将该信号传输给控制仪。控制仪具有与流量计数字通讯功能，采集所需的温度、密度、流量信号通过流量计的参数判断流体介质状态。以使用ZLJ科氏流量计为例，液化气灌装时，通过采集到的科氏流量计温度信号和已知介质成份查表获得测量管道内液化气的饱和蒸汽压，通过调节阀门开度使压力变送器的显示值大于系统得到的理论上的饱和蒸汽压，通过流量计的密度值和流量计具有的弹状流报警信号，就可对测量管内介质状态做检测，判断管道内的介质状态能否满足流量计正常测量条件。系统自动调节阀门开度，满足流量计测量所需的最小背压值，当测量管内介质出现气液两相态时，质量流量计会发出报警信号，表征此状态不能满足流量计准确测量条件，出现此报警时减小阀门开度，提高背压，报警消除停止调整(PID调节功能)。通过在现场的初次调节后，调节阀开度对应的工况下背压需求被记录在控制仪内(配方记忆功能)，后期的使用过程系统结合前次的参数，在工艺状态相同情况直接使用记忆的配方参数(配方下载)，同时利用传感器测量参数，控制仪结合流量计的诊断功能对参数进行自修正(自诊断、自修正功能)，使系统的响应时间得到缩减。
权利要求
1.一种液化气装车中的背压控制方法，其特征在于所述液化气装车中的背压控制方法包括以下步骤1)根据查表法对已知的介质组成和工况温度来获取液化气饱和蒸汽压；所述液化气饱和蒸汽压近似等于系统所需的控制压力；2)检测液化气灌装管线中流量计出口端的实际压力；所述液化气灌装管线流量计出口端的实际压力，即流量计的实际背压；3)判断灌装管线中流量计的背压是否大于饱和蒸汽压；若是，则结束该控制过程；若否，则进行步骤4)；4)以流量计的密度信号以及自身诊断信号对灌装管线的流量计背压进行调节。
2.根据权利要求I所述的液化气装车中的背压控制方法，其特征在于所述步骤4)的具体实现方式是4.I)调节灌装管线中流量计的背压，并使其接近液化气在工况温度下的饱和蒸汽压；4.2)以流量计的密度信号以及自身诊断信号为设定值，微调液化气阀门开度，使液化气灌装管线的流量计背压大于在此工况温度下的饱和蒸汽压。
3.根据权利要求I或2所述的液化气装车中的背压控制方法，其特征在于所述查表法是参考SH/T0221-92和GB/T12576-97液化石油气蒸汽压和相对密度及辛烷值计算法。
4.一种基于权利要求1-3任一权利要求所述的液化气装车中的背压控制方法的应用系统，其特征在于所述系统包括科氏流量计、压力变送器、流量批量控制仪以及调节阀门；所述流量批量控制仪控制调节阀门的开启或关闭，所述科氏流量计采集调节阀门开启后在液化气装车管线内的密度、温度信号并将信号传输给流量批量控制仪，所述压力变送器采集调节阀门开启后在液化气罐体内的实际压力信号并将信号传输给流量批量控制仪。
全文摘要
本发明涉及一种液化气装车中的背压控制方法及应用系统，该方法包括1)利用查表法根据已知的介质组成和工况温度来获取液化气灌装所需的控制压力；2)检测液化气灌装管线流量计的背压；3)判断灌装管线的背压是否大于步骤1)所得到的控制压力。若是，则结束该控制过程；若否，则进行步骤4)；4)以流量计的密度信号以及自身诊断信号对灌装管线的实际压力进行控制。本发明提供了一种控制环节少、安全可靠性高以及便于操作及维护的液化气装车中的背压控制方法及应用系统。
文档编号F17C13/02GK102937240SQ20121041907
公开日2013年2月20日 申请日期2012年10月26日 优先权日2012年10月26日
发明者张朝辉, 冯宇飞 申请人:西安东风机电有限公司