一种具有自适应功能的高紧凑型LNG取样气化装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种具有自适应功能的高紧凑型LNG取样气化装置，包括：取样内管，其进口端通过管路接口法兰与LNG取样总管连接；气化机构，与取样内管的出口端连接，用于气化取样内管输送来的深冷LNG样品；真空套管，套设在管路接口法兰和气化机构之间的取样内管外部，且真空套管内部形成真空绝热空间；自动关断阀，设置在取样内管上，用于自动控制取样内管的关断；流量控制机构，设置在位于气化机构上游的取样内管上，用于对取样内管输送来的深冷LNG样品进行流量控制及对气化后的天然气样品进行完整性保护。本发明专利技术不仅能够维持高真空度，有效抑制LNG样品提前气化，而且能够取得具有完整性的LNG样品，并将其气化为具有代表性的气态天然气样品。气态天然气样品。气态天然气样品。

【技术实现步骤摘要】
一种具有自适应功能的高紧凑型LNG取样气化装置


[0001]本专利技术涉及一种LNG取样气化装置，尤其是关于一种具有自适应功能的高紧凑型LNG取样气化装置，属于LNG取样和分析


技术介绍

[0002]随着国家对发展方式绿色、低碳转型要求的日益提升，天然气包括LNG作为清洁能源，正面临高速发展时期。天然气产量增幅持续超过石油，国家统计局最新发布的数据显示，2020年中国天然气总产量同比增长9.8％，达1888亿立方米。而同期原油产量1.95亿吨，比上年仅增长1.6％。“气超油”主要有两方面原因：一是与煤炭、石油相比，天然气具有用途广泛、安全、便捷、热值高、清洁环保等优势，是我国推进能源生产和消费革命，构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系的重要路径；二是碳达峰目标加速以天然气(包括LNG)为代表的清洁能源的高效利用。
[0003]而且，为了充分体现天然气(包括LNG)高热值属性的经济价值，维护油气管网设施运营企业和用户的合法权益，2019年国家发展改革委制定了《油气管网设施公平开放监管办法》(以下简称《办法》)，《办法》中明确要求天然气应以热值作为贸易结算依据，暂不具备热值计量条件的，应于《办法》实施之日起24个月内实现热值(能量)计量。为此，LNG取样、气化和能量分析计量装置的需求日益增多。
[0004]由于LNG是超低温的液体混合物(通常操作温度在
‑
150℃以下)，且极易气化，液态LNG在细微温度和压力变化影响下都容易产生组分的快速分馏气化，因此在LNG气化前获得真实的、能够代表管道内液体混合物比的流动LNG样品，存在很大的难度。任何温度、压力和环境条件变化都易导致LNG提前气化、气化不完全，无法获得代表性样品。为此，LNG样品在气化前必须保持过冷状态，不得有任何组分分馏气化。
[0005]LNG取样、气化和能量分析计量装置是利用LNG取样探头及集成于分析小屋的取样分析流程设备，对管道中的LNG介质进行组分和发热量分析，分析包括实时在线分析和离线实验室分析两种。而实现LNG能量分析计量的第一步是取到完整性的LNG样品，再完全高效气化，得到具有代表性的气态天然气样品，供色谱分析仪分析样品的组分。然而，现有的LNG取样气化分析产品存在以下不足之处：
[0006]①
在抑制LNG提前分馏方面，现有技术已阐述了如下事实：取得代表性LNG样品的关键是确保超低温LNG在取样时未发生分馏气化，不会因提前气化导致LNG样品组分的偏差(尤其是甲烷、氮气等轻组分)。专利技术人通过总结近10年、以往多个LNG取样失效案例后发现，过冷度不足、无一体化设计安装、绝热不良，均会导致LNG在进入气化器之前存在提前气化的情况，进而导致取样样品不具备代表性。
[0007]②
现有的LNG取样探头多采用真空作为绝热方式，但均未详细阐述真空的实现方式，尤其对取样管线上隔离阀门的绝热方式未做介绍，并且也未提出提高真空度的高效可行方法。此外，现有的LNG取样探头一方面无法实时观测到探头的真空度并维持高真空状态，另一方面在取样内管上普遍采用的自动关断阀由于执行机构的动作会存在冷量与LNG
泄漏的情况发生。
[0008]③
现有技术在LNG取样后无法实现对取样液体流量的一体化调节控制，在特殊工况取样或取样工况发生流速、压力、温度波动后容易给气化器功率带来过高负荷。
[0009]④
现有技术在LNG取样及气化后缺少对气体样本完整性的保护措施，导致气化后的天然气可能回窜到LNG液相区，不仅影响气化后样品的代表性，也将气态热量传递给LNG液相区，影响过冷度的深冷水平。

技术实现思路

[0010]针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种具有自适应功能的高紧凑型LNG取样气化装置，该取样气化装置不仅能够维持高真空度，有效抑制LNG样品提前气化，而且能够取得具有完整性的LNG样品，并将其气化为具有代表性的气态天然气样品。
[0011]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种具有自适应功能的高紧凑型LNG取样气化装置，包括：取样内管，所述取样内管的进口端通过管路接口法兰与LNG取样总管连接，用于提取管线中的深冷LNG样品；气化机构，与所述取样内管的出口端连接，用于气化所述取样内管输送来的深冷LNG样品；真空套管，套设在所述管路接口法兰和气化机构之间的所述取样内管外部，且所述真空套管内部形成真空绝热空间；自动关断阀，设置在所述取样内管上，用于自动控制所述取样内管的关断；流量控制机构，设置在位于所述气化机构上游的所述取样内管上，用于对所述取样内管输送来的深冷LNG样品进行流量控制及对气化后的天然气样品进行完整性保护。
[0012]所述的高紧凑型LNG取样气化装置，优选地，所述流量控制机构包括：通道元件，所述通道元件上形成入口通道、出口通道和中间通道，所述入口通道与所述出口通道同向且错轴布置，所述入口通道与所述出口通道通过所述中间通道相连通，且所述中间通道分别与所述入口通道和出口通道相垂直；启闭元件，可滑动地设置在所述中间通道中；调节元件，与所述启闭元件连接，用于向所述启闭元件提供在初始状态下关断所述入口通道与所述出口通道之间的所述中间通道的预紧力并调节该预紧力。
[0013]所述的高紧凑型LNG取样气化装置，优选地，所述调节元件包括：调节螺钉，螺纹连接在位于所述启闭元件外侧的所述中间通道内，所述调节螺钉能够在所述中间通道内旋进或旋出；弹簧，连接在所述调节螺钉和启闭元件之间，所述弹簧的一端与所述调节螺钉连接，所述弹簧的另一端与所述启闭元件连接，所述弹簧用于向所述启闭元件提供在初始状态下关断中所述间通道的预紧力；位置指示器，与所述调节螺钉的外端连接，所述位置指示器用于预设所述弹簧的最大行程位置对应的预紧力。
[0014]所述的高紧凑型LNG取样气化装置，优选地，所述位置指示器与所述调节螺钉根据下式(1)调节所述弹簧的有效圈数，以改变所述弹簧的行程，最终实现根据入口压力控制深冷LNG样品流量的功能：
[0015]x＝P/K
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(1)
[0016]K＝(G*d)/[8*(D/d)^3*n]ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0017]式中，x表示弹簧的行程；P表示介质从入口通道流入的最大设计压力；K表示弹簧的刚度；G表示弹簧的弹性系数；d表示弹簧的簧丝直径；D表示弹簧的中径；n表示弹簧的有效圈数。
[0018]所述的高紧凑型LNG取样气化装置，优选地，所述启闭元件的最大开启位置不超过所述出口通道的外侧边界。
[0019]所述的高紧凑型LNG取样气化装置，优选地，所述气化机构包括气化器加热结构、控温模块、入口温度检测元件、入口压力检测元件、出口温度检测元件、出口压力检测元件、流量检测元件和电气元件控制器；其中，所述气化器加热结构的入口端与所述取样内管的出口端连接，所述气化器加热结构的输入端与所述控温模块电连接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有自适应功能的高紧凑型LNG取样气化装置，其特征在于，包括：取样内管(4)，所述取样内管(4)的进口端通过管路接口法兰(10)与LNG取样总管连接，用于提取管线中的深冷LNG样品；气化机构(9)，与所述取样内管(4)的出口端连接，用于气化所述取样内管(4)输送来的深冷LNG样品；真空套管(7)，套设在所述管路接口法兰(10)和气化机构(9)之间的所述取样内管(4)外部，且所述真空套管(7)内部形成真空绝热空间；自动关断阀(3)，设置在所述取样内管(4)上，用于自动控制所述取样内管(4)的关断；流量控制机构(1)，设置在位于所述气化机构(9)上游的所述取样内管(4)上，用于对所述取样内管(4)输送来的深冷LNG样品进行流量控制及对气化后的天然气样品进行完整性保护。2.根据权利要求1所述的高紧凑型LNG取样气化装置，其特征在于，所述流量控制机构(1)包括：通道元件(11)，所述通道元件(11)上形成入口通道(1
‑
1)、出口通道(1
‑
2)和中间通道(1
‑
3)，所述入口通道(1
‑
1)与所述出口通道(1
‑
2)同向且错轴布置，所述入口通道(1
‑
1)与所述出口通道(1
‑
2)通过所述中间通道(1
‑
3)相连通，且所述中间通道(1
‑
3)分别与所述入口通道(1
‑
1)和出口通道(1
‑
2)相垂直；启闭元件(12)，可滑动地设置在所述中间通道(1
‑
3)中；调节元件(13)，与所述启闭元件(12)连接，用于向所述启闭元件(12)提供在初始状态下关断所述入口通道(1
‑
1)与所述出口通道(1
‑
2)之间的所述中间通道(1
‑
3)的预紧力并调节该预紧力。3.根据权利要求2所述的高紧凑型LNG取样气化装置，其特征在于，所述调节元件(13)包括：调节螺钉(13
‑
1)，螺纹连接在位于所述启闭元件(12)外侧的所述中间通道(1
‑
3)内，所述调节螺钉(13
‑
1)能够在所述中间通道(1
‑
3)内旋进或旋出；弹簧(13
‑
2)，连接在所述调节螺钉(13
‑
1)和启闭元件(12)之间，所述弹簧(13
‑
2)的一端与所述调节螺钉(13
‑
1)连接，所述弹簧(13
‑
2)的另一端与所述启闭元件(12)连接，所述弹簧(13
‑
2)用于向所述启闭元件(12)提供在初始状态下关断中所述间通道(1
‑
3)的预紧力；位置指示器(13
‑
3)，与所述调节螺钉(13
‑
1)的外端连接，所述位置指示器(13
‑
3)用于预设所述弹簧(13
‑
2)的最大行程位置对应的预紧力。4.根据权利要求3所述的高紧凑型LNG取样气化装置，其特征在于，所述位置指示器(13
‑
3)与所述调节螺钉(13
‑
1)根据下式(1)调节所述弹簧(13
‑
2)的有效圈数，以改变所述弹簧(13
‑
2)的行程，最终实现根据入口压力控制深冷LNG样品流量的功能：x＝P/K
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(1)K＝(G*d)/[8*(D/d)^3*n]
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(2)式中，x表示弹簧(13
‑
2)的行程；P表示介质从入口通道(1
‑
1)流入的最大设计压力；K表示弹簧(13
‑
2)的刚度；G表示弹簧(13
‑
2)的弹性系数；d表示弹簧(13
‑
2)的簧丝直径；D表示弹簧(13
‑
2)的中径；n表示弹簧(13
‑
2)的有效圈数。
5.根据权利要求3所述的高紧凑型LNG取样气化装置，其特征在于，所述启闭元件(12)的最大开启位置不超过所述出口通道(1
‑
2)的外侧边界。6.根据权利要求1所述的高紧凑型LNG取样气化装置，其特征在于，所述气化机构(9)包括气化器加热结构(91)、控温模块(92)、入口温度检测元件(93)、入口压力检测元件(94)、出口温度检测元件(95)、出口压力检测元件(96)、流量检测元件(97)和电气元件控制器(98)；其中，所述气化器加热结构(91)的入口端与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘冰，邢楠，田靖，陈峰，陈海平，吴健宏，刘淼儿，宋涛，刘永浩，任玉洁，
申请(专利权)人：北京探能科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：