本發(fā)明涉及加液機(jī)，具體而言，涉及一種lng加液機(jī)大循環(huán)盜液的無(wú)損檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

1、目前市場(chǎng)上的lng加液機(jī)都是按照jjf1524-2015《液化天然氣加氣機(jī)型式評(píng)價(jià)大綱》、jjg1114-2015《液化天然氣加氣機(jī)檢定規(guī)程》、gb/t36126-2018《汽車用液化天然氣加氣機(jī)》、gb/t?41319-2022《液化天然氣(lng)加液裝置》標(biāo)準(zhǔn)研制。

2、標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)lng加液機(jī)的原理進(jìn)行了框圖示意，但并未規(guī)定和展示全部細(xì)節(jié)，如壓力變送器、溫度變送器是否安裝、安裝位置和個(gè)數(shù)等無(wú)明確要求。

3、市場(chǎng)中l(wèi)ng加液機(jī)的工藝流程框圖如圖1所示，該流程框圖在管理嚴(yán)格的站點(diǎn)可以安全、準(zhǔn)確地完成加注功能。但是該流程在操作人員疏忽時(shí)，會(huì)造成加注站點(diǎn)損失：加注站點(diǎn)經(jīng)濟(jì)上的損失主要是由于lng加注流程中存在大循環(huán)流程。

4、液態(tài)lng的極限溫度為-162℃，當(dāng)lng加液機(jī)長(zhǎng)時(shí)間不加注，管道內(nèi)殘余的液體lng會(huì)迅速氣化為氣態(tài)。為了保證加注時(shí)能夠準(zhǔn)確計(jì)量，所以站點(diǎn)給車輛加注前需要將液相流量計(jì)充分預(yù)冷，即將液相流量計(jì)、sv01閥門和加注槍口內(nèi)的燃料置換為液態(tài)lng。站點(diǎn)的常規(guī)做法是先將加注槍口插到lng加液機(jī)的插槍座口，然后打開(kāi)sv01閥門，使液態(tài)lng流過(guò)液相流量計(jì)、sv01、加注槍口、插槍座口和氣相管道回到加注站的lng儲(chǔ)罐內(nèi)部。當(dāng)此循環(huán)回路預(yù)冷充分后，lng加液機(jī)停止預(yù)冷，此時(shí)操作人員將加注槍口插到加注車輛上進(jìn)行加注。

5、如果站點(diǎn)工作人員疏忽，先將加注槍口插到加注車輛上，然后進(jìn)行預(yù)冷，此時(shí)未計(jì)量的液態(tài)lng就會(huì)進(jìn)入加注車輛，從而造成站點(diǎn)損失。因插槍座到lng儲(chǔ)罐的管路上無(wú)溫度、壓力或流量等感知部件，故此類損失很難得到自動(dòng)的糾正和預(yù)防。

6、目前市場(chǎng)中有大量lng站點(diǎn)(數(shù)量超千座)，在運(yùn)行的lng加液機(jī)的回氣管道上有損地加裝壓力、溫度或流量感知元件成本極高，故需要一種無(wú)損的盜液檢測(cè)方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在提供一種lng加液機(jī)大循環(huán)盜液的無(wú)損檢測(cè)方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中當(dāng)工作人員將加注槍口直接插到加注車輛上然后進(jìn)行預(yù)冷時(shí)，未計(jì)量的液態(tài)lng將會(huì)進(jìn)入加注車輛，從而造成站點(diǎn)損失，而在運(yùn)行的lng加液機(jī)的回氣管上有損地加裝壓力、溫度或流量感知元件成本高的問(wèn)題。

2、本發(fā)明是采用以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、本發(fā)明提供一種lng加液機(jī)大循環(huán)盜液的無(wú)損檢測(cè)方法，包括以下步驟：

4、步驟一：在lng加液機(jī)的進(jìn)液管和回氣管的外表面上安裝溫度傳感器，并將溫度傳感器連接至lng加注控制板；lng加注控制板內(nèi)具有控制器，控制器內(nèi)軟件的算法能夠判斷l(xiāng)ng加液機(jī)的加注槍是否直接連接車輛受注口；

5、步驟二：根據(jù)步驟一得到的結(jié)果，選擇是否關(guān)閉lng加液機(jī)的加注閥，如果判斷l(xiāng)ng加液機(jī)的加注槍直接插在車輛受注口，則關(guān)閉lng加液機(jī)的加注閥，反之，則不關(guān)閉。

6、作為優(yōu)選的技術(shù)方案：

7、軟件的算法包括：

8、s1：通過(guò)計(jì)算得到lng加液機(jī)的進(jìn)液管和回氣管空氣側(cè)溫度分布規(guī)律，并根據(jù)進(jìn)液管和回氣管空氣側(cè)溫度分布規(guī)律得到進(jìn)液管和回液管空氣側(cè)溫度變化率；

9、s2：比較進(jìn)液管和回液管空氣側(cè)溫度變化率，如果回液管空氣側(cè)溫度變化率與進(jìn)液管空氣側(cè)溫度變化率不一致，則代表存在lng加液機(jī)的加注槍直接連接車輛受注口的情況，此時(shí)關(guān)閉lng加液機(jī)的加注閥，停止充裝lng。

10、其中，回液管空氣側(cè)溫度變化率與進(jìn)液管空氣側(cè)溫度變化率不一致是指回液管空氣側(cè)溫度變化率與進(jìn)液管空氣側(cè)溫度變化率兩條數(shù)據(jù)曲線的趨勢(shì)不一致。

11、作為優(yōu)選的技術(shù)方案：

12、為進(jìn)一步明確進(jìn)液管和回液管空氣側(cè)溫度變化率的比較，根據(jù)變化率比較值ε來(lái)判斷回液管空氣側(cè)溫度變化率與進(jìn)液管空氣側(cè)溫度變化率是否一致，當(dāng)ε＞設(shè)定值時(shí)，則回液管空氣側(cè)溫度變化率與進(jìn)液管空氣側(cè)溫度變化率不一致，反之，則一致；

13、變化率比較值ε的計(jì)算公式為：

14、

15、其中，是進(jìn)液管空氣側(cè)溫度的變化率，是回液管空氣側(cè)溫度的變化率。

16、作為優(yōu)選的技術(shù)方案：

17、步驟s1具體包括：

18、s101：建立管道傳熱模型，通過(guò)對(duì)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化得到無(wú)內(nèi)熱源的一維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱微分方程：

19、

20、其中，表示溫度隨時(shí)間的變化率，表示溫度隨位置的變化率，λ為管道的熱導(dǎo)率，ρ為管道材料的密度，cp為管道材料的比熱容；

21、s102：對(duì)進(jìn)液管和回氣管的管壁進(jìn)行網(wǎng)格劃分；

22、s103：根據(jù)傅里葉定律和牛頓冷卻公式，得到如下方程：

23、lng側(cè)方程：

24、

25、推得：

26、

27、空氣側(cè)方程：

28、

29、推得：

30、

31、其中，hl為lng的表面對(duì)流系數(shù)，ha為空氣的自然對(duì)流系數(shù)；為lng側(cè)溫度隨位置的變化率，tl為液體溫度，tw為管壁溫度，為空氣側(cè)溫度隨位置的變化率，ta為空氣溫度；

32、s104：聯(lián)合式1、式3和式5進(jìn)行離散化求解，得到管壁溫度tw，管壁溫度tw為管壁上沿管壁壁厚方向的溫度分布，因此，根據(jù)管壁溫度tw得到管道空氣側(cè)溫度分布規(guī)律，根據(jù)進(jìn)液管空氣側(cè)溫度分布規(guī)律計(jì)算得到進(jìn)液管空氣側(cè)溫度變化率；

33、s105：計(jì)算進(jìn)液管空氣側(cè)溫度與進(jìn)液管上溫度傳感器所采集到的溫度之間的均方差，進(jìn)行多次迭代計(jì)算，使均方差滿足設(shè)定值，然后將進(jìn)液管上溫度傳感器的電壓值和進(jìn)液管內(nèi)lng液體溫度進(jìn)行擬合得到溫度傳感器的電壓值與lng液體溫度的擬合函數(shù)，即uk＝f(tlng)；根據(jù)uk＝f(tlng)相同的變化規(guī)律以及回氣管上溫度傳感器的電壓值，得到回氣管內(nèi)的溫度分布規(guī)律，從而按照步驟s103和s104得到回氣管管壁上的溫度分布規(guī)律及回氣管空氣側(cè)溫度分布規(guī)律；根據(jù)回氣管空氣側(cè)溫度分布規(guī)律計(jì)算得到回氣管空氣側(cè)溫度變化率。

34、步驟s104中，管道空氣側(cè)溫度分布規(guī)律是指管壁外層的溫度分布。

35、作為優(yōu)選的技術(shù)方案：

36、步驟s105中，均方差按照下式計(jì)算：

37、

38、其中，tc為進(jìn)液管空氣側(cè)溫度，tt為進(jìn)液管上溫度傳感器所采集到的溫度。

39、作為優(yōu)選的技術(shù)方案：

40、在lng加液機(jī)的進(jìn)液管路上設(shè)置液相流量計(jì)，在回氣管路上設(shè)置氣相流量計(jì)；

41、控制器內(nèi)軟件的算法還能夠判斷是否預(yù)冷完成；

42、軟件的算法還包括：

43、s3：根據(jù)回氣管內(nèi)部的溫度和壓力，預(yù)估lng的密度，得到lng計(jì)算密度，然后將lng計(jì)算密度與液相流量計(jì)測(cè)量的lng液體密度、當(dāng)前狀態(tài)下的lng標(biāo)準(zhǔn)密度進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)lng計(jì)算密度與液相流量計(jì)測(cè)量的lng液體密度、lng標(biāo)準(zhǔn)密度的差值在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時(shí)，則代表預(yù)冷完成，停止大循環(huán)，開(kāi)始對(duì)車輛加注lng，反之，則需要繼續(xù)大循環(huán)至預(yù)冷完成。

44、作為優(yōu)選的技術(shù)方案：

45、步驟s3具體包括：

46、s301：通過(guò)進(jìn)液管上的液相流量計(jì)測(cè)量得到lng液體密度；

47、s302：根據(jù)回氣管內(nèi)部的溫度和壓力，通過(guò)真實(shí)氣體方程預(yù)估lng的密度，得到lng計(jì)算密度；

48、s303：將lng計(jì)算密度與液相流量計(jì)測(cè)量的lng液體密度、lng標(biāo)準(zhǔn)密度進(jìn)行比較，當(dāng)lng計(jì)算密度與液相流量計(jì)測(cè)量的lng液體密度、lng標(biāo)準(zhǔn)密度的差值在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，則停止大循環(huán)，開(kāi)始對(duì)車輛加注lng。

49、作為優(yōu)選的技術(shù)方案：

50、步驟s302中的真實(shí)氣體方程為：

51、

52、其中，p為氣體的壓力，r為理想氣體常數(shù)，t為溫度，v為氣體的體積，b為一個(gè)與分子體積有關(guān)的常數(shù)，k為一個(gè)與氣體性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)，tc為臨界溫度。

53、作為優(yōu)選的技術(shù)方案：

54、以上真實(shí)氣體方程僅為一個(gè)示例，不限于上述的真實(shí)氣體方程，其他的真實(shí)氣體方程也可以。

55、作為優(yōu)選的技術(shù)方案：

56、溫度傳感器采用k型熱電偶，在進(jìn)液管的外表面上粘接k型熱電偶01，在回氣管的外表面上粘接k型熱電偶02。

57、作為優(yōu)選的技術(shù)方案：

58、溫度傳感器不限于采用k型熱電偶，其他可以測(cè)溫度的熱電偶或熱電阻也可以，可根據(jù)產(chǎn)品適用的溫度范圍及價(jià)格進(jìn)行選擇。

59、綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

60、1、本發(fā)明具有無(wú)損的lng加液機(jī)循環(huán)檢測(cè)功能，杜絕了操作人員將加注槍插在車輛的受注口進(jìn)行循環(huán)預(yù)冷，導(dǎo)致未計(jì)量的lng直接進(jìn)入車輛，從而造成加注站點(diǎn)損失；同時(shí)無(wú)損的lng加液機(jī)循環(huán)檢測(cè)功能可大大降低已投入市場(chǎng)使用設(shè)備的改造成本。有損改造不僅需要站點(diǎn)停止?fàn)I業(yè)，改造后還需有關(guān)部分對(duì)改造點(diǎn)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，停站與檢測(cè)的費(fèi)用會(huì)遠(yuǎn)高于該技術(shù)的使用。

61、2、本發(fā)明在軟件上采用傅里葉定律、牛頓冷卻公式得到進(jìn)液管和回液管空氣側(cè)溫度變化率，本發(fā)明通過(guò)比較進(jìn)液管和回液管空氣側(cè)溫度變化率來(lái)判斷是否有液體流道，如果回液管空氣側(cè)溫度變化率與進(jìn)液管空氣側(cè)溫度變化率不一致，意味著存在lng加液機(jī)的加注槍直接連接車輛受注口的情況，此時(shí)關(guān)閉加液機(jī)的加注閥，停止充裝lng。

62、3、本發(fā)明根據(jù)計(jì)算的回氣管的溫度和采集的回氣管壓力，并使用真實(shí)氣體方程預(yù)估lng的密度，得到lng計(jì)算密度，然后將lng計(jì)算密度與液相流量計(jì)測(cè)量的lng液體密度、當(dāng)前狀態(tài)下的lng標(biāo)準(zhǔn)密度進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)lng計(jì)算密度與液相流量計(jì)測(cè)量的lng液體密度、lng標(biāo)準(zhǔn)密度的差值在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，則證明管道內(nèi)液體的質(zhì)量已達(dá)到要求，即可停止大循環(huán)，開(kāi)始加注，從而動(dòng)態(tài)調(diào)整預(yù)冷時(shí)間，縮短大循環(huán)時(shí)間，提高加注效率。

63、4、本發(fā)明通過(guò)預(yù)估lng的密度，并將lng計(jì)算密度與液相流量計(jì)測(cè)量的lng液體密度、當(dāng)前狀態(tài)下的lng標(biāo)準(zhǔn)密度進(jìn)行對(duì)比，保證回氣管內(nèi)的lng能夠達(dá)到要求，從而可以提升lng加液機(jī)的加注品質(zhì)。

64、5、本發(fā)明在lng加液機(jī)的進(jìn)液管和回氣管外側(cè)粘接k型熱電偶，其響應(yīng)速度快，具有較寬的溫度測(cè)量范圍，在-162℃～55℃有更好的適用性。