一种天然气管道混合氢时分复用测量控制方法与流程

本发明涉及混氢天然气分离控制，具体为一种天然气管道混合氢时分复用测量控制方法。

背景技术：

1、混氢天然气是氢气和天然气相互混合的气体，混合后的气体可以通过原有的天然气管道进行运输，之后经分离后独立使用，以降低了氢气的运输成本，在混氢天然气的时分复用过程中需要通过进行分离调控将天然气与氢气相互分离，但是现有的测量控制方法只能进行管道中的检测位置单一，影响浓度数据的检测精准性，且在分离过程中无法调节分流板的高度位置，影响了控制方法的实用性，同时无法在氢气分离之后为监控平台提供可视化的浓度数据模型，从而影响了测量控制的便利性；因此设计一种天然气管道混合氢时分复用测量控制方法是很有必要的。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种天然气管道混合氢时分复用测量控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种天然气管道混合氢时分复用测量控制方法，包括以下步骤：步骤一，管路布置；步骤二，测试安装；步骤三，信号调制；步骤四，天然气和氢气输送；步骤五，浓度检测；步骤六，建模调控；

3、其中上述步骤一中，在天然气管道的接收端布置透明玻璃管道，并在透明玻璃管道的出口处分别布置高低位的分流板，其中透明玻璃管道的顶部设置有储氢合金抛投机构，透明玻璃管道的底部设置有鼓风机连接的吹拂管道；

4、其中上述步骤二中，沿着透明玻璃管道的方向纵向布置安装支架，并在安装支架上固定安装tdlas传感器，tdlas传感器的激光发射口与透明玻璃管道的外壁相互垂直；

5、其中上述步骤三中，在投入使用之前利用tdlas传感器发射基础光束，并根据结果进行谐波提取，之后根据谐波提取的信息对tdlas传感器发出的信号进行调制；

6、其中上述步骤四中，在天然气的传输源头处进行氢气和天然气的混合处理，混合处理后得到混氢天然气，接着使用天然气管道对混氢天然气进行输送；

7、其中上述步骤五中，混氢天然气进入透明玻璃管道后，通过透明玻璃管道一侧纵向布置的tdlas传感器进行浓度的检测分析；

8、其中上述步骤六中，结合浓度的检测分析结果确定储氢合金的抛投量，接着通过透明玻璃管道顶部设置的储氢合金抛投机构抛投储氢合金，同时由透明玻璃管道底部设置的鼓风机提供风力使储氢合金悬浮在透明玻璃管道中进行分离处理，分离处理的过程中tdlas传感器实时检测透明玻璃管中的气体浓度数据，并建立关于天然气浓度的纵向分布曲线，之后将透明玻璃管发送到监控平台中，同时根据气体浓度数据调控高低位分流板的位置将天然气和氢气分离传输到运输终端。

9、优选的，所述步骤一中，天然气管道接收端的直径规格为2600mm，且天然气管道的材质为l245，透明玻璃管道与天然气管道的接收端通过法兰配合连接，透明玻璃管道纵向布置，且透明玻璃管道的高度为8000～10000mm。

10、优选的，所述步骤二中，安装支架的布置间距为50～80mm，tdlas传感器安装后与透明玻璃管道外壁之间的距离为10～15mm。

11、优选的，所述步骤三中，谐波提取的过程为：首先通过乘法检相器和低通滤波将高频分量上的谐波信号转移到直流分量上，随后针对信号中的指数项做傅里叶余弦级数展开，之后采用双相锁相放大器分析正交混频信号，然后调节同频的正弦波信号，并通过低通滤波器将高频信息从原信号中滤除，滤除后即得到信号的反馈幅值信息。

12、优选的，所述步骤四中，混氢处理时氢气的添加量为天然气体积的5％～8％，且混合后混氢天然气中的氢压为1.25～1.85mpa。

13、优选的，所述步骤五中，浓度检测分析的过程为：首先由tdlas传感器发出光束，光束进入透明玻璃管之后，光强在混氢天然气的作用下发生衰减，接着通过接收部位接收衰减光波，并根据朗伯比尔定律计算出光谱的吸光率，随后通过吸光率的值分别计算出透明玻璃管中的天然气含量和氢气含量，完成浓度的检测分析过程。

14、优选的，所述步骤六中，分离处理过程中透明玻璃管中的温度为300～350℃，且分离处理的处理速率为200～280m3/h。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果是：该一种天然气管道混合氢时分复用测量控制方法，通过设置的透明玻璃管道来提供可穿透的激光检测环境，同时利用纵向布置的tdlas传感器来采集检测数据，避免检测位置单一影响浓度数据的检测精准性；分离处理时根据检测数据来调节储氢合金的抛投量，氢气分离的过程中tdlas传感器实时检测透明玻璃管中的气体浓度数据，并建立关于天然气浓度的纵向分布曲线，之后将透明玻璃管发送到监控平台中，为监控平台提供可视化的浓度数据模型，从而提高了测量控制的便利性，同时根据气体浓度数据调控高低位分流板的位置将天然气和氢气分离传输到运输终端，提高了控制方法的实用性。

技术特征：

1.一种天然气管道混合氢时分复用测量控制方法，包括以下步骤：步骤一，管路布置；步骤二，测试安装；步骤三，信号调制；步骤四，天然气和氢气输送；步骤五，浓度检测；步骤六，建模调控；其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种天然气管道混合氢时分复用测量控制方法，其特征在于：所述步骤一中，天然气管道接收端的直径规格为2600mm，且天然气管道的材质为l245，透明玻璃管道与天然气管道的接收端通过法兰配合连接，透明玻璃管道纵向布置，且透明玻璃管道的高度为8000～10000mm。

3.根据权利要求1所述的一种天然气管道混合氢时分复用测量控制方法，其特征在于：所述步骤二中，安装支架的布置间距为50～80mm，tdlas传感器安装后与透明玻璃管道外壁之间的距离为10～15mm。

4.根据权利要求1所述的一种天然气管道混合氢时分复用测量控制方法，其特征在于：所述步骤三中，谐波提取的过程为：首先通过乘法检相器和低通滤波将高频分量上的谐波信号转移到直流分量上，随后针对信号中的指数项做傅里叶余弦级数展开，之后采用双相锁相放大器分析正交混频信号，然后调节同频的正弦波信号，并通过低通滤波器将高频信息从原信号中滤除，滤除后即得到信号的反馈幅值信息。

5.根据权利要求1所述的一种天然气管道混合氢时分复用测量控制方法，其特征在于：所述步骤四中，混氢处理时氢气的添加量为天然气体积的5％～8％，且混合后混氢天然气中的氢压为1.25～1.85mpa。

6.根据权利要求1所述的一种天然气管道混合氢时分复用测量控制方法，其特征在于：所述步骤五中，浓度检测分析的过程为：首先由tdlas传感器发出光束，光束进入透明玻璃管之后，光强在混氢天然气的作用下发生衰减，接着通过接收部位接收衰减光波，并根据朗伯比尔定律计算出光谱的吸光率，随后通过吸光率的值分别计算出透明玻璃管中的天然气含量和氢气含量，完成浓度的检测分析过程。

7.根据权利要求1所述的一种天然气管道混合氢时分复用测量控制方法，其特征在于：所述步骤六中，分离处理过程中透明玻璃管中的温度为300～350℃，且分离处理的处理速率为200～280m3/h。

技术总结
本发明公开了一种天然气管道混合氢时分复用测量控制方法，包括管路布置；测试安装；信号调制；天然气和氢气输送；浓度检测；建模调控；本发明，通过设置的透明玻璃管道来提供可穿透的激光检测环境，并利用纵向布置的TDLAS传感器来采集检测数据，避免检测位置单一影响浓度数据的检测精准性；氢气分离的过程中，由TDLAS传感器实时检测透明玻璃管中的气体浓度数据，并建立关于天然气浓度的纵向分布曲线，为监控平台提供可视化的浓度数据模型，提高了测量控制的便利性，同时根据气体浓度数据调控高低位分流板的位置使天然气与氢气分离，从而提高了控制方法的实用性。该方法可以单独或者同时输送两种不同气体，以降低氢气的运输成本。

技术研发人员：吕植勇,田骞,崔雅丽,沈泳岑,彭永洲,梅锦龙,饶峰昌,邓积斌,刘照平
受保护的技术使用者：广东省内河港航产业研究有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15