一种微差压加臭装置及其使用方法与流程

本发明涉及给天然气管网添加臭剂的燃气应用技术领域，特别是涉及一种微差压加臭装置及其使用方法。

背景技术：

加臭装置是天然气输配行业用于往天然气管道添加臭剂的装置。天然气是一种易燃易爆物质，在输配管网中一旦泄漏，在空气中达到一定浓度时，容易发生爆炸事故。但天然气无色无味，一旦泄漏不容易被人觉察，所以天然气公司通常需要按照国家标准gb/t50028要求在管网中根据天然气的量添加一定浓度的臭剂，以便能让人尽快觉察天然气泄漏并采取适当的安全措施，因此需要用到加臭装置。公知的如cn104235615a、cn203585821u、cn203823448u和cn204083820u等公布的加臭装置一般采用隔膜计量泵直接从常压臭剂储罐中抽取臭剂注入到高压的天然气管道中去。因为臭剂储罐与天然气管道之间的压差大，往往不能采用连续运转的转速小压力低的容积泵。隔膜计量泵通常为往复柱塞驱动，计量泵运行时，其柱塞做往复运动，带动入口单向阀和出口单向阀做同步的开闭运动，柱塞推动臭剂往单向阀打开的方向流动，使得臭剂克服高压差由常压的储罐注入到高压的天然气管道中去。每次柱塞往复运动所推动的臭剂量是固定的，臭剂需求量越大，柱塞往复运动的频率就越大，单向阀开闭运动的频率也越大。随着柱塞的往复运动，计量泵内的臭剂压力由臭剂储罐的常压到天然气管道的高压之间脉动变化，会产生噪声和液压冲击。另外，由于不可避免的机械磨损，柱塞和单向阀经过一定时间后都会出现泄漏。柱塞泄漏后，每次往复运动推动的臭剂量就变小，磨损越大，泄漏越大，臭剂流量就越小。单向阀磨损后，柱塞往复运动时单向阀关闭不严，造成臭剂回流泄漏。这种泄漏是压差越大，泄漏量就越大，最后使得计量泵无法克服高压阻力将臭剂按比例注入到天然气管道中去，从而导致加臭装置故障。另外，隔膜计量泵的泄漏造成的计量偏差，无法通过自身进行检测和标定，所以会造成天然气管道中臭剂量超差而不能及时发现，容易形成安全隐患。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种微差压加臭装置及其使用方法，具有可靠性能高、结构紧凑、安全性高、工作效率高等优点，同时在微差压加臭装置的应用及普及上有着广泛的市场前景。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：

提供一种微差压加臭装置及其使用方法，其包括：计量泵、计量桶、进液阀、出液阀、臭剂罐、臭剂喷嘴、进液管、出液管、压力平衡管、呼吸管和连接管，所述进液管的两端分别与所述臭剂罐和所述进液阀相连通，所述连接管分别与所述进液阀、出液阀和计量泵相连接，所述出液阀通过所述出液管与所述臭剂喷嘴相连接，所述臭剂喷嘴连通设置于天然气管道上，所述计量桶的底部与所述计量泵相连接，其顶部通过呼吸管与臭剂罐相连接，所述臭剂罐的顶部通过所述压力平衡管与天然气管道连接，使得臭剂罐和计量桶与天然气管道具有相等的压力。

在本发明一个较佳实施例中，所述计量泵采用了正反向输送流体并精确计量输送量的微型计量泵。

在本发明一个较佳实施例中，所述微型计量泵为由步进电机驱动且连续运转的容积泵，微型计量泵包括齿轮泵、叶片泵或者腰轮泵中的一种。

在本发明一个较佳实施例中，所述连接管为三通连接管，微型计量泵的一个接口与三通连接管相连接，另一个接口与计量桶底部的接口相连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述进液管的两端分别与所述臭剂罐的底部出口及所述进液阀相连通，计量桶的顶部通过呼吸管与臭剂罐的顶部连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述计量桶上设置有用于检测上限液位和下限液位并且精确测算标定上下限间的容积的液位检测装置。

在本发明一个较佳实施例中，所述进液阀和所述出液阀都是单向流动的。

在本发明一个较佳实施例中，臭剂罐的压力等级不小于需要注入臭剂的天然气管道的压力等级，且其容积不小于计量桶的容积的20倍。

在本发明一个较佳实施例中，其使用方法包括：

根据天然气管道内天然气的流量和天然气中需要加注臭剂的浓度比例来设置微型计量泵反转的速率，并将计量桶中的臭剂从液位下限充满达到液位上限、再从液位上限消耗臭剂达到液位下限的过程设置为一个运转周期；

将臭剂注入到臭剂罐中，并通过呼吸管和压力平衡管使得臭剂罐和计量桶与天然气管道具有相等的压力；

进液阀打开，微型计量泵快速正转，使得臭剂从臭剂罐经由进液管、进液阀和三通连接管快速注入到计量桶内；

当计量桶内液位达到上限时，进液阀关闭、计量泵停转；

微型计量泵反转，按预先设置的比例将计量桶内的臭剂经由三通连接管、出液阀、出液管和臭剂喷嘴注入到天然气管道中；

在一个运转周期内，微型计量泵计量的向天然气管道内注入的臭剂量为计量桶的容量；

当向天然气管道内注入的臭剂量与计量桶的容量有偏差时，调节微型计量泵的运转速率，当向天然气管道内注入的臭剂量与计量桶的容量的偏差值超过设定的阈值时，发出故障报警；

当臭剂罐内的臭剂量低于设定的阈值，使得微型计量泵在预设转数内不能将计量桶充满，则发出故障报警，并提示补充臭剂罐内的臭剂。

本发明的有益效果是：使得臭剂罐、计量桶和天然气管道相互间的压力相等，微型计量泵只需要克服微小的管道沿程阻力和臭剂液位差就能够把臭剂注入到天然气管道中，可以提高计量精度和延长使用寿命，另外，微型计量泵的臭剂输送量周期性地与计量桶的容量进行参照对比，可修正微型计量泵的计量偏差，确保臭剂浓度不超差，提高了管网安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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它的附图，其中：

图1是本发明的一种微差压加臭装置具体实施例一的结构示意图；

图2是本发明的一种微差压加臭装置具体实施例二的结构示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，本发明实施例包括：

一种微差压加臭装置，其包括微型计量泵7、计量桶6、进液阀4、出液阀9、臭剂罐2、臭剂喷嘴11、进液管3、出液管10、压力平衡管1、呼吸管5和三通连接管8。

运转过程中，臭剂管路始终和天然气管道连通，并保持相同的压力，微型计量泵7只需要克服微小的管路沿程阻力和臭剂液位差产生的阻力，与天然气管道一般几个大气压到几十个大气压的压力相比，这个阻力几乎可以忽略不计，所以可以采用微小的容积泵就可作为微型计量泵，微型计量泵7运转时压力平稳、功耗小、噪声低，平稳无冲击的运转使得各运转部件得以维持较长的使用寿命。

微型计量泵可采用低流量微型齿轮泵，由步进电机驱动，可调节转速并记录转数，齿轮泵每转推动的液体容量微小且精确固定。微型计量泵也可以是其他低转速低压力小容量的容积泵如叶片泵、腰轮泵等。

不同于隔膜计量泵的柱塞往复运动，微型计量泵采用连续运转方式，不会产生液压冲击，压力平稳且功耗小、噪声低。连续运转也使得管路上的进液阀和出液阀不需要频繁开闭，减少了机械磨损，大大延长了使用寿命。另外，由于压差小，即使出现机械磨损，臭剂泄漏回流量也很小，确保了微型计量泵更长时间内的计量精度。

计量桶6具有上限液位和下限液位检测功能并且上下限间的容积能精确测算标定。计量桶每一个上下限液位变化周期所确定的臭剂容量与微型计量泵计量的容量进行参照对比，即微型计量泵输送的臭剂剂量周期性地与计量桶的容量进行参照对比，通过调整微型计量泵的运转速率，可以修正因磨损产生的计量偏差，并能监测加臭装置的运行状态，从而确保天然气管道中的臭剂浓度不会超差，起到预警管网泄漏、确保安全的作用。

因此，通过计量桶6周期性地对微型计量泵7进行标定，实现了可检测可监控的臭剂添加方式，使得天然气管道内臭剂浓度得到精确控制，提高了天然气管网监测的安全性。

计量桶6的上下限液位检测、进液阀4的开闭、微型计量泵7的运转方式、微型计量泵7与计量桶6的流量对比测算以及故障报警都可以通过plc来编程控制。

臭剂罐2耐压等级不小于需要加注臭剂的天然气管道，可以根据实际的使用需求来选择不同容积的臭剂罐，所述臭剂罐上可以设置用于检测其内压力的压力检测装置，也可以增设液位计、加液阀、放空阀和排污阀等仪表和阀门。进液阀4和出液阀9可以全是电磁阀或单向阀，进液阀4和出液阀9也可各为其中一个。

具体实施例一

臭剂罐的容积可为20l左右，计量桶6为100ml左右，计量桶上带有液位上限和下限检测装置。

进液阀可选电磁阀，进液时打开，出液时关闭，只能从臭剂罐2进液。

出液阀9是单向流动的阀门，出液阀可选单向阀，流动方向朝臭剂喷嘴11。

臭剂罐2的顶部和需要注入臭剂的天然气管道之间连接有压力平衡管1，压力平衡管设有截断阀门。用呼吸管5连接臭剂罐2顶部和计量桶6顶部。

用进液管3连接臭剂罐2的底部和进液阀4的入口，并在臭剂罐和进液阀之间设置过滤器和截断阀。用三通连接管8连接进液阀4的出口、出液阀9的入口和微型计量泵7的一个接口，计量桶6底部接微型计量泵7的另一个接口。

用出液管10连接出液阀9的出口和臭剂喷嘴11，臭剂喷嘴与出液阀之间设截断阀门。

运行前，预先将臭剂从包装桶或其他更大容积的储罐注入到臭剂罐2中。

运行时，进液阀4打开，微型计量泵7快速运转，将臭剂从臭剂罐2经由进液管3、进液阀4和三通连接管快速注入到计量桶6内，直至计量桶6内液位达到上限，紧接着进液阀4关闭、微型计量泵7停转。然后微型计量泵7反转，按比例将计量桶6内的臭剂经由三通连接管8、出液阀9、出液管10和臭剂喷嘴11注入到天然气管道中。

微型计量泵7反转的速率通常根据天然气管道内天然气的流量和天然气中需要加注臭剂的浓度比例来确定。从计量桶6下限到充满臭剂达到上限，再从上限消耗臭剂达到下限为一个运转周期。在一个运转周期内，进液阀4和出液阀9都只需要动作一次，大大减少了机械磨损。

在一个运转周期内，微型计量泵7计量的向天然气管道内注入的臭剂量应该正好是计量桶6的容量。如果有偏大或偏小，则微型计量泵7相应作出减慢或加快运转速率的调整。如果偏差太大，超出微型计量泵的调整范围，则发出故障报警。如果臭剂罐2内臭剂用完，微型计量泵在计算转数内没法快速将计量桶6充满，则同样发出故障报警，提示需要补充臭剂罐2内的臭剂。

具体实施例二

一种微差压加臭装置，其包括微型计量泵7、计量桶6、进液阀4、出液阀9、臭剂罐2、臭剂喷嘴11、进液管3、出液管10、压力平衡管1、呼吸管5和三通连接管8。

另外，还增加了常压臭剂储罐12、加液泵13和连接管路14，加液泵通过连接管路与常压臭剂储罐和臭剂罐2相连接。常压臭剂储罐12的容积通常比臭剂罐2的容积大几倍，预先存储了臭剂，当臭剂罐2的臭剂用完时，通过加液泵13可以很方便再把臭剂注满。加液泵13可以是手动的或者是电气动驱动的。

本发明一种微差压加臭装置及其使用方法的有益效果是：使得臭剂罐、计量桶和天然气管道相互间的压力相等，微型计量泵只需要克服微小的管道沿程阻力和臭剂液位差就能够把臭剂注入到天然气管道中，可以提高计量精度和延长使用寿命，另外，微型计量泵的臭剂输送量周期性地与计量桶的容量进行参照对比，可修正微型计量泵的计量偏差，确保臭剂浓度不超差，提高了管网安全性。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。