专利名称：天然气气味剂注入系统的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及天然气气味剂注入系统，特别是涉及使用流量计控制装置的天然气气味剂注入系统。
背景技术：
传统的天然气气味剂注入系统，已使用了小型的旁路系统用于低流量的天然气需求应用，并使用泵式系统用于高流速的应用。旁路系统的优点是便宜，其缺点是可调节范围有限，其结果是，当天然气流速显著增加时会导致气味剂添加不足，而当天然气流速显著降低时会导致气味剂添加过量。旁路系统也需要在管线中进行减压，如通过一个控制阀、调压器、或其他减压设备来进行工作，而且还需要对于气味剂储存箱进行加压。泵式系统的调节范围要大一些，而且不需要形成一个压力差或对气味剂储存箱进行加压来进行工作，但泵式系统的价格要高得多，而且还有可靠性问题。如上所述的结果是，当安装费用是一个重要考虑因素时，可使用一个旁路系统，用于低流量低压力的应用；而当气味剂注入速度的控制是主要考虑因素时，而且当大型高压储存箱的费用可以补偿使用泵式系统的高成本时，可使用泵式系统，用于高流量高压力的应用。
具有一个压力注入机构的天然气气味剂注入系统，最近已经被提出。该系统为中低流量和中低压力的应用提供了一个可选方案。该系统像旁路系统一样，需要一个压力差以及一个加压的储存箱来进行工作，这在具有很高压力的传输应用中，与泵式系统相比是一个缺点。压力注入系统使用电磁阀来控制注入速度，并可控制该阀门处于打开状态的时间和该阀门两次打开之间的间隔时间，其结果是，该压力注入系统具有的可调节性，是泵式系统和旁路系统所无法相比的，这也是该系统的一个重要优点。电磁阀本身也比使用泵更加可靠。而旁路系统由于具有低成本，因而在很低流量的应用中还占有一席之地。
对于压力注入系统的一个关键问题是，使用了一个已校准的圆筒来监控注入速率，并重新校准电磁线圈定时调速，这样的结果是需要一个较大而复杂的系统。该系统在每次校准或注入圆筒被重新加满时，也需要向空气中释放少量添加气味剂后高饱和的天然气。
发明内容
图1是本发明天然气气味剂注入系统的一个实施例的示意图；图2是天然气气味剂注入系统的另一个实施例的示意图；图3是储存箱的一个实施例示意图，该储存箱被用于如图2所示的天然气气味剂注入系统中；图4是储存箱的另一个实施例示意图，该储存箱被用于如图2所示的天然气气味剂注入系统中；图5是控制器的一个实施例示意图，该控制器被用于如图2所示的天然气气味剂注入系统中；图6是天然气气味剂注入系统的又一个实施例示意图；图7是天然气气味剂注入系统的再一个实施例示意图；图8是如图2所示的天然气气味剂注入系统的工作流程的一个实施例的示意图。
这里所述的方法和装置，可以方便地进行不同的修改和结构替换，下面将结合一些实施例和附图对本发明作进一步的详细描述。不过，应该指出的是，所述结合实施例和附图对本发明所作进一步的详细描述，并非用于将本发明限定在某些特定的形式，而是恰恰相反，凡在本发明的精神和权利要求范围之内所做的任何修改、结构替换或等同替换，均应包含在本发明的保护范围之内。
具体实施例方式
如下所述的天然气气味剂注入系统通常用来向无气味的天然气中添加气味。对于天然气添加气味基本上可以通过以下方法实现将无气味的天然气从一个主气流管线中引至旁路，然后通过液体气味剂来对所述无气味天然气添加气味和/或使用所述无气味的天然气对气味剂加压来对所述无气味天然气添加气味，然后将添加气味之后的天然气和/或气味剂重新注入回到主气流管线中。
现在参见附图，根据如图1所示的实施例示意图，根据本发明的天然气气味剂注入系统如标号20所示。其中所示的天然气气味剂注入系统20的一个示例性实施例中包括旁路管线22，该旁路管线22中包括储存箱24、控制阀26、第一流量计28和控制器30。
如图1所示，旁路管线22可以在其上的一个入口34处与主气流管线32连通，并可在其上的一个出口36处重新进入主气流管线32。主气流管线32在入口34处的无气味的天然气具有一定压力，该压力的范围为60-1500psi。不过，出于叙述简单明了的考虑，这里所述的天然气气味剂注入系统20所处的工作环境中，在入口34处所述尚未添加气味的主气流管线的压力大约为500psi。
为保证添加气味后的天然气和/或气味剂可以在旁路管线22的出口36处注入到主气流管线32中，旁路管线22在出口36处的压力，必须高于主气流管线32在出口36处的压力。这个在主气流管线32与旁路管线22之间的压力差，可通过不同的方法实现。例如，如图1所示，主气流管线32中的压力可以通过一个调压器38来降低，即在旁路管线22中的入口34处与所述旁路管线22中的出口36处之间的管线中实现降压。所述调压器38可包括，但不仅限于，压差调压器和常压调压器，也可以是任何类型的可将压力从第一压力降低到第二压力的调压器。在本示例性实施例中，所述调压器38可以为常压调压器，其压力可设置为300psi左右，这样，经过所述调压器38后，所述主气流管线32中的压力大约为300psi。因此，所述旁路管线22在出口36处的压力大约为500psi，而主气流管线32在出口36处的压力大约为300psi，从而保证形成了一个适合的压力差，使得添加气味后的天然气和/或气味剂可以通过出口36注入回到主气流管线32中。
在如图2所示的另一个可选实施例的示意图中，旁路管线22可能会经历一个压力变化，而对于主气流管线32，具体地来说，也可能会经历一个降压过程。例如，如图2所示，一个调压器40设置在所述旁路管线22中入口34与出口36之间，该调压器40与所述调压器38基本上是类似的，或为任何类型的能够将压力从第一压力降低到第二压力的调压器。在本示例性实施例中，所述调压器40可以为一个常压调压器，其压力设置在400psi左右，这样，经过所述调压器40后，所述旁路管线22中的压力大约为400psi。因此，所述旁路管线22在出口36处的压力大约为400psi，而主气流管线32在出口36处的压力大约为300psi，从而保证形成了一个适合的压力差，使得添加气味后的天然气和/或气味剂可以通过出口36注入回到主气流管线32中。
如图1、2、3和4所示的储存箱24中储存了气味剂，在本示例性实施例中，该气味剂可以以液体形式被储存，以便向天然气中添加气味。更具体地来说，如图3所示，无气味的天然气可从一个入口42进入到储存箱24中，然后以气泡形式穿过所述气味剂而成为满载气味，或以其它方式载带气味，然后作为添加气味后的天然气在一个出口44处离开储存箱24。或者，如图4所示，无气味的天然气可在入口42处进入到储存箱24中，并在储存箱24中产生一个压力，该储存箱24中的无气味天然气的压力，可使得气味剂在出口44处流出储存箱24而不夹带天然气。不过，所述通过出口44离开储存箱24的气味剂的状态，是前述各实施例中出现状态的混合状态。例如，离开所述储存箱24的气味剂可为完全的气体状态、完全的液体状态、或气体和液体的混合状态。这样，通过储存箱出口44离开储存箱24的所述气味剂可为部分气体和部分液体。
再来看图2，所述气味剂，在重新进入主气流管线32之前，可经过所述控制阀26和流量计28。所述控制阀26，可以为任何类型的可以调节液体和/或气体流量的阀门。例如，控制阀26可以为一个电磁阀，能够开启和关闭一定的时间，或者可以控制开启和关闭的程度。进一步地，在本示例性实施例中，所述控制阀26可以与控制器30进行信息交互，更具体地来说，是所述控制阀26可以通过一种固线连接技术和/或一种无线技术来与控制器30进行信息交互。
所述流量计28可以为任何类型的可以计量液体和/或气体流速的流量计。例如，流量计28可以为多种流量计中的一种，可包括但不仅限于科里奥利(Coriolis)式流量计、旋涡式流量计、涡轮式流量计、可变区域式流量计、电磁式流量计和超声波式流量计。根据所使用流量计类型的不同，可测量流体的一个或多个变量。在本示例性实施例中，使用了一个科里奥利式流量计28，当液体气味剂通过该流量计28时，该流量计28测量其流体质量。更具体地来说，所述流量计28测量所述气味剂的流量，是通过分析该气味剂的科里奥利力的变化来实现的。所述科里奥利力是当物体在一个作为参照物的旋转结构中运动时而在该物体中产生的，这种旋转产生一个向外的角加速度，将该角加速度分解为线性矢量来确定科里奥利力。对于所述气味剂质量而言，其科里奥利力的大小与该流体的质量流速成正比。进一步地，所述流量计28可以与所述控制器30进行信息交互，更具体地来说，是流量计28可以通过一种固线连接技术和/或一种无线技术来与控制器30进行信息交互。
一个如图2所示的第二流量计46，可设置在所述旁路管线22中的入口34和/或所述第一调压器38，与所述旁路管线22中的出口36之间。所述第二流量计46，像所述流量计28一样，可以为多种流量计中的一种，可包括但不仅限于科里奥利式流量计、旋涡式流量计、涡轮式流量计、可变区域式流量计、电磁式流量计和超声波式流量计。根据所使用流量计类型的不同，可测量流体的一个或多个变量。在本示例性实施例中，所述流量计46测量流过该流量计46的尚未添加气味的天然气的体积流速。
如图5所示的控制器30，可包括程序存储器52、微控制器或微处理器(MP)54、随机存取存储器(RAM)56和输入/输出(I/O)电路58，所有上述组件均通过地址/数据总线60彼此相连。应该进一步指出的是，虽然图中所示的只有一个微处理器54，但所述控制器30可以包括更多的微处理器。类似地，控制器30中的存储器，可以包括多个随机存取存储器56和多个程序存储器52。虽然如图所示的输入/输出电路58显示为一个单一的单元，但应该进一步指出的是，该输入/输出电路58中可以包括多个不同类型的输入/输出电路。
此外和/或可选地，控制器30可以是一个可编程逻辑控制器(PLC)，或者其他类型的机械和/或电子器件，所述控制器30能够使得控制阀26、第一流量计28和/或第二流量计46处于启用状态、处于停用状态、和/或控制上述三个部件工作。
上述的实施例可以包括很多变化，来实现和/或创造附加的或替换的特征。例如，在所述天然气气味剂注入系统20中，不同部件的位置可以进行变动和/或调整。例如，调压器40可以被设置在储存箱24之前或之后，而类似地，流量计28和/或控制阀26也可以设置在储存箱24之前或之后，如图7所示。控制阀26也不是一定设置在流体管线中的流量计28之后，而可以设置在处于流量计28之前的任何位置，如图6所示。所述天然气气味剂注入系统20也可以包括另外的部件，如沿着旁路管线22设置的一个或多个单向阀62，如图7所示。如图7所示，一个单向阀62可设置在控制阀26与所述旁路管线22中的出口36之间的位置，这样，可阻止主气流管线32中未添加气味的天然气通过所述旁路管线22中的出口36进入到所述旁路管线22中。
如图8所示的流程示意图是用于说明操作所述天然气气味剂注入系统20的方法。在本示例性实施例中的工作流程100可开始于步骤102，即提供一个主气流管线32用于承载未添加气味且具有第一压力的天然气。在步骤104中，所述主气流管线32中未添加气味的天然气，可在入口34处被旁路引入一个旁路管线22中，然后转至执行步骤106。在步骤106中，所述旁路管线22中的压力，可通过一个调压器40或类似的部件降低到第二压力。在步骤108中，所述天然气可进入到一个储存气味剂的储存箱24中，因而增加了该储存箱24中的压力并迫使所述气味剂从该储存箱24中流向所述旁路管线22中的出口36。此外和/或可选地，在步骤110中，所述天然气可进入所述储存箱24中并吸收所述气味剂而载满气味，所述载满气味的天然气然后被迫使从所述储存箱24中流向所述旁路管线22中的出口36。在步骤112中，可获取如步骤108中所述气味剂的流速和/或获取如步骤110中所述载满气味的天然气的流速，然后转至执行步骤114。在步骤114中，所述在步骤112中获取的流速，可被发送到控制器30中，然后转至执行步骤122。
在步骤116中，在主气流管线32中所述未添加气味的天然气，通过一个调压器38或类似的部件，减压至第三压力，该第三压力比所述第二压力更低。在步骤118中，可获取如步骤102和/或如步骤116中所述未添加气味的天然气的流速，然后转至执行步骤120。在步骤120中，在步骤118中所述获取的流速，可被发送到所述控制器30中，然后转至执行步骤122。
在步骤122中，所述控制器30可将从步骤122中获取的信息与从步骤120中获取的信息进行比较，更具体地来说，是可以将从步骤118中获取的天然气流速，与从步骤112中获取的气味剂和/或载满气味的天然气的流速进行比较。在本示例性实施例中，所述从步骤118中获取的流速可为1,000,000scfh，而从步骤112中获取的流速可为1lb/hr。然后转至执行步骤123，在此处，所述控制器30分析所述流速，并判断在所述主气流管线32中的天然气是否在所述旁路管线22中被所述气味剂适当地添加了气味。例如，如果所述控制器30按照程序获取到添加气味后的天然气，其中，每1,000,000标准立方英尺的天然气中包含百万分之一磅(ppm)的液体气味剂，则所述控制器30在判断方框124中可确定所述从步骤118和步骤112中获取的比值或流速表明，已适当地添加气味到所述主气流管线32中的天然气中，所述控制器30不需进行更多的工作。然后转至执行步骤122。
不过，如果在步骤118中获取的流速为2,000,000scfh，而在步骤112中获取的流速为1lb/hr，则控制器30在判断方框124中可确定从步骤118中获取的比值或流速，与从步骤112中获取的流速相比过大。因此，在判断方框124中进行判断之后，可转至执行步骤126，所述控制器30控制控制阀26打开或打开更多，以达到每1,000,000标准立方英尺的天然气中包含百万分之一磅(ppm)的液体气味剂。然后转至执行步骤122。
类似地，如果在步骤118中获取的流速为500,000scfh，而在步骤112中获取的流速为1lb/hr，则所述控制器30在判断方框124中可确定所述从步骤118中获取的比值或流速，与从步骤112中获取的流速相比过小。因此，在判断方框124中进行判断之后，可转至执行步骤126，所述控制器30控制所述控制阀26关闭或关闭更多，以达到每1,000,000标准立方英尺的天然气中包含百万分之一磅的液体气味剂。然后转至执行步骤122。
虽然本发明描述了以上的具体实施例，目的是在于说明本发明，而不是用于限制本发明，上述说明对于本领域普通人员来说是容易理解的，并可在本发明的精神与保护范围内，对所述实施例进行相应的改变、添加或删除。
权利要求
1.一种天然气气味剂注入系统，用于将气味剂注入到主气流管线中，该注入系统包括旁路管线，该旁路管线具有与所述主气流管线的上游部分流体连通的入口，和与所述主气流管线的下游部分流体连通的出口；位于所述旁路管线中的气味剂储存箱；位于所述旁路管线中的流量计，该流量计检测通过该流量计的流体流量特性，并产生流体流量信号；位于所述旁路管线中的控制阀；可与所述流量计和控制阀进行信息交互的控制器，其中该控制器根据从所述流量计收到的流体流量信号，按照程序控制所述控制阀工作。
2.如权利要求1所述的天然气气味剂注入系统，其中所述流量计为科里奥利式流量计，所述流体流量信号对应于通过所述流量计的流体流量的质量。
3.如权利要求1所述的天然气气味剂注入系统，其中所述控制阀为电磁阀。
4.如权利要求1所述的天然气气味剂注入系统，其中所述流量计和控制阀为一个集成单元。
5.如权利要求1所述的天然气气味剂注入系统，其中所述控制阀位于所述旁路管线中所述流量计的上游位置。
6.如权利要求1所述的天然气气味剂注入系统，其中所述控制阀位于所述旁路管线中所述流量计的下游位置。
7.如权利要求1所述的天然气气味剂注入系统，其中排出所述气味剂储存箱的流体是液体或气体。
8.如权利要求1所述的天然气气味剂注入系统，进一步包括位于所述旁路管线中所述气味剂储存箱下游的单向阀。
9.一种天然气气味剂注入系统，用于将气味剂注入到主气流管线中，其中一个第一降压装置设置在所述主气流管线中，用于限定处于所述第一降压装置上游的第一区域和处于所述第一降压装置下游的第二区域，使得流体流经所述主气流管线中的第一区域时具有第一压力，而流经所述主气流管线中的第二区域时具有第二压力，所述第二压力低于所述第一压力；该系统包括旁路管线，该旁路管线具有与所述主气流管线中的第一区域流体连通的入口，和与所述主气流管线中的第二区域流体连通的出口；位于所述旁路管线中的第二降压装置，使得流过所述旁路管线的流体在所述第二降压装置的下游具有第三压力，其中所述第三压力高于所述第二压力；位于所述旁路管线中的气味剂储存箱；位于所述旁路管线中的第一流量计，该第一流量计检测通过该第一流量计的流体流量特性，并产生旁路管线流体流量信号；位于所述旁路管线中的控制阀；可与所述第一流量计和所述控制阀进行信息交互的控制器，其中该控制器根据从所述第一流量计收到的旁路管线流体流量信号，按照程序控制所述控制阀工作。
10.如权利要求9所述的天然气气味剂注入系统，其中所述第一流量计为科里奥利式流量计，并且所述流体流量信号对应于通过所述流量计的流体流量的质量。
11.如权利要求9所述的天然气气味剂注入系统，其中排出所述气味剂储存箱的流体是液体或气体。
12.如权利要求9所述的天然气气味剂注入系统，其中所述控制阀位于所述旁路管线中所述储存箱的下游位置。
13.如权利要求12所述的天然气气味剂注入系统，进一步包括位于所述旁路管线中所述气味剂储存箱下游位置的单向阀。
14.如权利要求9所述的天然气气味剂注入系统，进一步包括位于所述主气流管线中所述第二区域中的第二流量计，该第二流量计检测通过该第二流量计的流体流量特性，并产生主气流管线流体流量信号；
15.如权利要求14所述的天然气气味剂注入系统，其中所述控制器进一步可与所述第二流量计进行信息交互，并且该控制器根据收到的主气流管线流体流量信号和旁路管线流体流量信号，按照程序控制所述控制阀工作。
16.一种为天然气添加气味的方法，包括将主气流的压力从在第一区域中的第一压力降低到在第二区域中的第二压力；将处于所述第一区域中的主气流进行分流，产生一个支路气流；用气味剂为所述支路气流添加气味；获取所述添加气味之后的支路气流的流速；将所述添加气味之后的支路气流的流速发送给一个控制器；由所述控制器根据添加气味之后的支路气流的流速，控制所述添加气味之后的支路气流进入所述第二区域中的所述主气流中。
17.如权利要求16所述的为天然气添加气味的方法，进一步包括将所述支路气流的压力从所述第一压力降低到第三压力，所述第三压力高于所述第二压力。
18.如权利要求16所述的为天然气添加气味的方法，进一步包括获取所述第二区域中所述主气流的流速。
19.如权利要求18所述的为天然气添加气味的方法，进一步包括将所述第二区域中所述主气流的流速发送给所述控制器。
20.如权利要求19所述的为天然气添加气味的方法，进一步包括由所述控制器根据添加气味之后的支路气流的流速和在所述第二区域中的所述主气流的流速，控制所述添加气味之后的支路气流进入所述第二区域中的主气流中。
全文摘要
公开一种天然气气味剂注入系统，用于将气味剂注入到一个主气流管线中，该系统包括旁路管线、气味剂储存箱、流量计、控制阀和与所述流量计和控制阀进行信息交互的控制器。所述旁路管线包括一个与主气流管线上游部分流体连通的入口和一个与主气流管线下游部分流体连通的出口。所述气味剂储存箱、控制阀和流量计设置在旁路管线中。所述流量计检测通过该流量计的流体流量特性，并相应地产生流体流量信号。所述控制器根据从所述流量计接收到的流体流量信号，按照控制器中的程序控制所述控制阀工作。
文档编号G01M3/28GK1910397SQ200580002168
公开日2007年2月7日 申请日期2005年1月18日 优先权日2004年1月20日
发明者大卫·E·沃鲁姆斯 申请人:费希尔控制产品国际有限公司