一种数智精准调节的天然气热值稳定系统及方法与流程

本发明涉及燃气应用，具体涉及一种数智精准调节的天然气热值稳定系统及方法。

背景技术：

1、随着日益增长的能源需求和人们不断增强的环保意识，使得天然气被广泛应用于工业生产和日常生活中。天然气作为一种优质高效的清洁能源，其二氧化碳和氮氧化物的排放仅为煤炭的一半和五分之一左右，二氧化硫的排放几乎为零。

2、但是，天然气作为一种多组分的混合气态化石燃料，受各油气田天然气热值差异影响显著，天然气因产地的影响导致其热值差别巨大，严重影响了下游天然气热值的稳定，对下游部分用气企业热工设备的稳定运行产生了威胁。所以，为了保证天然气热值的稳定，相当多的工业用户在供气合同当中对天然气热值进行了严格要求。

3、根据《gb55009-2021燃气工程项目规范》的规定，系统供应的燃气发热量(热值)变化应在基准发热量(热值)的±5％以内，且当气源质量未达到该规范第3.0.2～3.0.5条规定的质量要求时，应对燃气进行加工处理。

4、因此，亟需提出一种数智精准调节的天然气热值稳定系统及方法，实现对天然气混合情况的实时监测以及对天然气热值的精确调控，保障天然气热值的稳定。

技术实现思路

1、本发明为了解决上述现有技术的不足，提供了一种数智精准调节的天然气热值稳定系统及方法，有效保障了天然气热值的稳定，为用气端工业设备的安全运行奠定了基础。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种数智精准调节的天然气热值稳定系统，混气系统、控制系统、物联网云端以及基于物联网的智能运营平台；

4、所述混气系统用于将天然气、空气与高热值气源相混合形成天然气混合气，混气系统的进气端分别通过管道与高热值系统、天然气系统和低热值系统相连接，各管道上均设置有控制阀和流量计，混气系统的出气端通过输气管道与用气端相连接，输气管道上设置有热值仪和含氧量检测仪，热值仪用于测量输气管道中天然气混合气的热值，含氧量检测仪用于测量输气管道中天然气混合气的含氧量；

5、所述控制系统分别与热值仪、含氧量检测仪、控制阀和流量计相连接，用于实时获取热值仪所测量的热值、含氧量检测仪所测量的含氧量、流量计所测量的流量以及确定天然气混合气中各组分的比例，控制系统还采用蓝牙技术与物联网云端无线交互；

6、所述物联网云端与基于物联网的智能运营平台相连接，用于实时接收存储控制系统所发送天然气混合气的热值、含氧量以及天然气混合气中各组分的流量和比例并反馈至基于物联网的智能运营平台；

7、所述基于物联网的智能运营平台用于向运营管理人员实时展示天然气混合气的热值、含氧量以及混个气体中各组分的流量和比例，内部预设有天然气混合气热值波动阈值，当天然气混合气热值超出预设的天然气混合气热值波动阈值时，基于物联网的智能运营平台用于向运营管理人员发送预警，提醒运营管理人员利用混气系统控制控制阀调整天然气混合气的热值。

8、优选地，所述混气系统的进气端通过高热值系统输入管道与高热值系统相连接，通过天然气系统输入管道与天然气系统相连接，通过低热值系统输入管道与低热值系统相连接，其中，高热值系统输入管道上设置有第一控制阀和第一流量计，天然气系统输入管道上设置有第二控制阀和第二流量计，低热值系统输入管道上设置有第三控制阀和第三流量计，第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第一流量计、第二流量计和第三流量计分别与控制系统相连接。

9、优选地，所述高热值系统设置为高热值气源，天然气系统设置为天然气源，低热值系统设置为空气源。

10、优选地，所述控制系统设置为plc控制器，混合系统设置为混合橇。

11、优选地，所述第一控制阀、第二控制阀和第三控制阀均设置为电磁阀。

12、一种数智精准调节的天然气热值稳定方法，采用如上所述的数智精准调节的天然气热值稳定系统，具体包括以下步骤：

13、步骤1，根据用气端对于天然气热值的要求，利用基于物联网的智能运营平台在控制系统中预设天然气混合气的热值阈值以及天然气混合气的含氧量值，并在基于物联网的智能运营平台内预设天然气热值预警值；

14、步骤2，开启第一控制阀、第二控制阀和第三控制阀，将高热值系统、天然气系统和低热值系统内的气体输入至混气系统中，使得高热值气、天然气和空气在混气系统中形成天然气混合气，天然气混合气通过输气管道从混气系统中输出；

15、混气过程中利用控制系统实时获取第一流量计、第二流量计和第三流量计所测量的流量以及热值仪所测量的热值、含氧量检测仪所测量的含氧量，并根据第一流量计、第二流量计和第三流量计所测量的流量确定天然气混合气中各组分的比例，同时，将天然气混合气热值的测量值、天然气混合气含氧量的测量值、天然气混合气中各组分的流量和比例经物联网云端存储后，通过基于物联网的智能运营平台实时显示；

16、步骤3，控制系统将实时测量的天然气混合气热值、天然气混合气含氧量与预设的天然气混合气热值阈值以及天然气混合气的含氧量值进行比较后，根据天然气混合气中各组分的比例分别控制第一控制阀、第二控制阀和第三控制阀的开度，通过控制高热值气、天然气和空气的输入量调整天然气混合气的热值和含氧量；

17、步骤4，控制系统调整完天然气混合气的热值和含氧量后，继续利用控制系统实时获取第一流量计、第二流量计和第三流量计所测量的流量以及热值仪所测量的热值、含氧量检测仪所测量的含氧量，若基于物联网的智能运营平台所接收到的天然气混合气热值达到预设的天然气热值预警值时，则基于物联网的智能运营平台立即向运营管理人员发送预警，提醒运营管理人员尽快处置维持天然气混合气热值的稳定。

18、优选地，所述基于智能运营平台设置有显示器，用于向运营管理人员实时展示天然气混合气的热值、含氧量以及混个气体中各组分的流量和比例，用于运营管理人员实时了解天然气混合气热值、含氧量以及天然气混合气中各组分比例的变化趋势。

19、本发明所带来的有益技术效果为：

20、1、本发明提出的数智精准调节的天然气热值稳定系统，通过将天然气、低热值气体和高热值气体在混气系统内混合，混气过程中利用控制系统实时监控天然气混合气中各组分的比例以及天然气混合气的热值和含氧量，并及时经物联网云端传递至基于物联网的智能运营平台中，通过与预设于智能运营平台的天然气热值预警值进行比较，实现了对天然气混合气热值的实时监控和预警。

21、2、本发明提出的数智精准调节的天然气热值稳定系统，利用控制系统根据各流量计所测量的流量，实时确定天然气混合气中各组分的比例，配合热值仪所测量的天然气混合气热值以及含氧量检测器所测量的含氧量值，通过及时控制各控制阀的开度调整天然气混合气中各组分的比例，形成了热值稳定控制的正反馈循环。

22、3、本发明提出的数智精准调节的天然气热值稳定方法，利用基于物联网的智能铅封管理平台实现了对天然气混合气热值的全流程监控和及时预警，同时，配合存储于物联网云端的天然气混合气数据，智能铅封管理平台还能够通过调取天然气混合气的历史数据，综合分析天然气混合气热值波动和含氧量变化，有利于及时掌握天然气混合气的混合情况以及预测天然气混合气的热值波动趋势，为天然气混合气内组分的精确调控奠定了基础。