一种基于音速喷嘴的流量调节系统

技术领域

本发明主要涉及天然气流量调节技术领域，具体涉及一种基于音速喷嘴的流量调节系统。

背景技术

天然气计量检定站作为一种进行流量实流标定的检定站，天然气的流态的稳定性直接决定计量检定的准确性，如何实现流量的快速、准确和稳定是关键难题，目前流量调节一般使用蝶阀、轴流式调节阀等阀门来控制流量，对于稳定性要求很高的标准装置，传统的流量调节方式不能满足高准确的计量对流量、流态的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于音速喷嘴的流量调节系统。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于音速喷嘴的流量调节系统，包括多个音速喷嘴组件，所述多个音速喷嘴组件并联，形成喷嘴撬，还包括上游压力变送器、下游压力变送器、调压阀和控制装置；所述上游压力变送器和所述下游压力变送器分别安装在喷嘴撬的进口和出口处，所述调压阀的两端分别与所述上游压力变送器和所述下游压力变送器连接；所述控制装置与所述调压阀连接；

所述控制装置用于输入喷嘴上下游的目标压差值，并根据所述目标压差值确定音速喷嘴组件的组合情况，并将所述目标压差值转换为动作信号；

所述调压阀用于根据所述动作信号生成背压比；

所述上游压力变送器和所述下游压力变送器用于根据所述背压比控制形成组合的各个音速喷嘴组件的流量。

本发明的有益效果是：由多个音速喷嘴组件并联形成喷嘴撬，并设置上游压力变送器、下游压力变送器、调压阀和控制装置多个调节装置来控制喷嘴撬前后的压力差，从而实现天然气流量的快速调节，并保证流量的稳定性。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，还包括总阀门，所述总阀门与所述下游压力变送器串联。

采用上述进一步方案的有益效果是：可以通过总阀门将喷嘴撬与下游的设备连通或者将喷嘴撬与下游的设备断开。

进一步，所述音速喷嘴组件包括音速喷嘴、第一球阀和第二球阀；

所述第一球阀、所述音速喷嘴和所述第二球阀依次串联，所述第一球阀与所述上游压力变送器连接，所述第二球阀与所述下游压力变送器连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：每组音速喷嘴组件均由音速喷嘴、第一球阀和第二球阀组成，上游压力变送器和下游压力变送器通过第一球阀和第二球阀能够对单个音速喷嘴进行控制。

进一步，所述音速喷嘴为渐缩渐扩的通道结构，气流经过渐缩段时，速度增加，压力降低，在最小截面处形成音速达到临界气流，经渐扩段将速度动能转化为压力能。

采用上述进一步方案的有益效果是：压力变化可引起音速喷嘴流量的快速响应，也可以提高计量检定的效率。

进一步，多个所述音速喷嘴组件从上往下依次并联。

进一步，多个所述音速喷嘴组件按音速喷嘴的流量由小到大从上往下依次并联。

进一步，多个所述音速喷嘴组件按音速喷嘴的流量由大到小从上往下依次并联。

采用上述进一步方案的有益效果是：将多个音速喷嘴组件形成撬的结构，稳定性高。

进一步，定义n为所有音速喷嘴组件的数量，所述音速喷嘴组件的组合情况为m个音速喷嘴组件进行组合的情况，其中，m≤n，n为正整数。

进一步，当所述音速喷嘴组件为单路音速喷嘴开启时，m＝1，当所述音速喷嘴组件为全部音速喷嘴开启时，m＝n。

采用上述进一步方案的有益效果是：能够根据需要进行组合，可满足多种天然气传输的需求。

进一步，所述上游压力变送器和所述下游压力变送器均与所述控制装置连接，所述上游压力变送器和所述下游压力变送器用于将自身的数据发送至所述控制装置中。

采用上述进一步方案的有益效果是：能够通过控制装置掌握上游压力变送器和下游压力变送器的数据，便于控制系统以及便于维护。

附图说明

图1为本发明实施例提供的流量调节系统的结构示意图。

附图中，各标记所代表的部件名称如下：

1、上游压力变送器，2、下游压力变送器，3、调压阀，4、控制装置，5、音速喷嘴，6、第一球阀，7、第二球阀，8、总阀门。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，本发明实施例提供的基于音速喷嘴的流量调节系统，包括多个音速喷嘴组件，所述多个音速喷嘴组件并联，形成喷嘴撬，还包括上游压力变送器1、下游压力变送器2、调压阀3和控制装置4；所述上游压力变送器1和所述下游压力变送器2分别安装在喷嘴撬的进口和出口处，即上游压力变送器、喷嘴撬、下游压力变送器和总阀门依次串联；所述调压阀3的两端分别与所述上游压力变送器1和所述下游压力变送器连接；所述控制装置4与所述调压阀3连接；

所述控制装置4用于输入喷嘴上下游的目标压差值，并根据所述目标压差值确定音速喷嘴组件的组合情况，并将所述目标压差值转换为动作信号；

所述调压阀3用于根据所述动作信号生成背压比；

所述上游压力变送器1和所述下游压力变送器2用于根据所述背压比控制形成组合的各个音速喷嘴组件的流量。

应理解地，背压比是指实际操作环境下调节阀前后操作压力的百分比。

上述实施例中，根据流量范围选择不同口径的音速喷嘴，将其并列安装后成撬，将整个撬装前后安装各安装一个压力变送器，并联一个调压阀，控制系统上输入所需喷嘴上下游压差值，压差值转换为调压阀所需的动作信号，阀门动作产生压差实现喷嘴撬背压比控制，使用过程中单路或者组合使用达到所需量值。

由多个音速喷嘴组件并联形成喷嘴撬，并设置上游压力变送器、下游压力变送器、调压阀和控制装置多个调节装置来控制喷嘴撬前后的压力差，从而实现天然气流量的快速调节，并保证流量的稳定性。

如图1所示，在上述实施例的基础上，所述的流量调节系统还包括总阀门8，所述总阀门8与所述下游压力变送器2串联。

上述实施例中，可以通过总阀门8将喷嘴撬与下游的设备连通或者将喷嘴撬与下游的设备断开。

在上述实施例的基础上，所述音速喷嘴组件包括音速喷嘴5、第一球阀6和第二球阀7；

所述第一球阀6、所述音速喷嘴5和所述第二球阀7依次串联，所述第一球阀6与所述上游压力变送器1连接，所述第二球阀7与所述下游压力变送器2连接。

应理解地，使用音速喷嘴组件及相关的辅助设备(即上游压力变送器1、下游压力变送器2、调压阀3和控制装置4)主要用于保证标准装置流量稳定，音速喷嘴是个渐缩渐扩的通道，气流经过渐缩段时，速度增加，压力降低，在最小截面处形成音速达到临界气流，后经渐扩段将速度动能转化为压力能，使压力得以恢复，音速喷嘴达到背压比后流量不再增加。

上述实施例中，每组音速喷嘴组件均由音速喷嘴、第一球阀和第二球阀组成，上游压力变送器和下游压力变送器通过第一球阀和第二球阀能够对单个音速喷嘴进行控制。

在上述实施例的基础上，所述音速喷嘴5为渐缩渐扩的通道结构，气流经过渐缩段时，速度增加，压力降低，在最小截面处形成音速达到临界气流，经渐扩段将速度动能转化为压力能。

上述实施例中，压力变化可引起音速喷嘴流量的快速响应，也可以提高计量检定的效率。

在上述实施例的基础上，多个所述音速喷嘴组件从上往下依次并联。

优选地，多个所述音速喷嘴组件按音速喷嘴5的流量由小到大从上往下依次并联。

优选地，多个所述音速喷嘴组件按音速喷嘴5的流量由大到小从上往下依次并联。

上述实施例中，将多个音速喷嘴组件形成撬的结构，稳定性高。

在上述实施例的基础上，定义n为所有音速喷嘴组件的数量，所述音速喷嘴组件的组合情况为m个音速喷嘴组件进行组合的情况，其中，m≤n，n为正整数。

应理解地，组合时，将不需要开启的音速喷嘴组件的第一球阀和第二球阀关闭。

当所述音速喷嘴组件为单路音速喷嘴开启时，m＝1，当所述音速喷嘴组件为全部音速喷嘴开启时，m＝n。

应理解地，喷嘴并联成撬，将多种流量量程的音速喷嘴进行组合使用，分组垂直并列安装，可节省占地空间，喷嘴按流量由小到大从上往下依次进行安装，保证撬装的稳定性。

在上述实施例的基础上，所述上游压力变送器1和所述下游压力变送器2均与所述控制装置4连接，所述上游压力变送器1和所述下游压力变送器2用于将自身的数据发送至所述控制装置4中。

本发明根据流量范围选择不同口径的音速喷嘴5，将其并列安装后成撬，将整个撬装前后安装各安装一个压力变送器，并联一个调压阀，控制系统上输入所需喷嘴上下游压差值，压差值转换为调压阀所需的动作信号，阀门动作产生压差实现喷嘴撬背压比控制，使用过程中单路或者组合使用达到所需量值。使用本发明专利可实现天然气流量调节的快速、准确和稳定，稳定的工艺条件对于计量检定的不确定度引入较少，可提高装置的不确定度，压力变化可引起音速喷嘴流量的快速响应，也可以提高计量检定的效率。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。