天然气掺氢装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及天然气掺氢装置及其控制方法，其中，所述天然气掺氢装置包括天然气管道、氢气管道、混合气管道和控制系统，所述天然气管道和所述氢气管道混流后连接至所述混合气管道；所述氢气管道上设有氢气质量流量控制器；所述天然气管道上设有天然气质量流量计；所述控制系统包括触摸屏和PLC单元，所述PLC单元包括CPU、存储模块、通讯模块和模拟量输入模块；所述触摸屏和所述PLC单元通信，以实现人机交互功能；所述PLC单元通过氢气质量流量控制器通信，以控制氢气的流量；所述天然气质量流量计和所述模拟量输入模块通信，以将天然气模拟量信号通过数模转化为电流信号。本发明专利技术应用于天然气技术领域。天然气技术领域。天然气技术领域。

Natural gas hydrogen mixing device and its control method

【技术实现步骤摘要】
天然气掺氢装置及其控制方法


[0001]本专利技术涉及天然气
，特别是涉及一种天然气掺氢装置及其控制方法。

技术介绍

[0002]天然气掺氢指在现有天然气管道体系基础上，加入一定浓度的氢气，形成氢气和天然气的混合气体(HCNG)来进行运输的技术。氢能作为连接诸多行业的理想能源，它对能源转型正在做出重要贡献。天然气掺氢能够有效降低二氧化碳排放，同时对于抑制气候变暖也有着积极的作用。
[0003]目前，受制于氢能生产和存储技术等方面的限制，氢能的大规模应用还处于过渡阶段。天然气掺氢则直接利用天然气管道自身的优势，又兼具投资少、产生经济效益迅速、广泛连接终端用户等优点，成为化石能源向氢能经济过渡、加速氢能产业发展的可行方案，并且为规模化氢能应用提供技术储备。更重要的是，混氢天然气的使用能够提高氢能在能源中的比例，减少对传统化石燃料的依赖，还有助于扩大氢能的需求并通过规模化降低制氢成本，这对氢能在交通、建筑、制造业和电力等方面的推广有着重要意义。
[0004]HCNG的掺氢比例对输气设备、燃气的燃烧和排放特性都有着重要影响。用户端尤其是工业用户的HCNG用气设备一般会针对一定的掺氢比进行参数设定，实际供应的HCNG掺氢比可在一定范围内波动。若上游供应的HCNG掺氢体积超出范围，则可能带来风险，或导致能源利用效率的下降，因此必须保持HCNG掺氢比例的基本稳定。天然气管道的天然气流量一般会在一定范围内波动，若不及时根据天然气流量调整掺氢量，则可能导致掺氢比超出控制范围，给整个输气系统及下游用户带来安全风险。

技术实现思路

[0005](1)要解决的技术问题
[0006]本专利技术实施例提供了一种天然气掺氢装置及其控制方法，以解决现有技术中掺氢比例偏差大、对下游用户造成安全隐患的技术问题。
[0007](2)技术方案
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种天然气掺氢装置，包括天然气管道、氢气管道、混合气管道和控制系统，所述天然气管道和所述氢气管道混流后连接至所述混合气管道；
[0009]所述氢气管道上设有氢气质量流量控制器；
[0010]所述天然气管道上设有天然气质量流量计；
[0011]所述控制系统包括触摸屏和PLC单元，所述PLC单元包括CPU、存储模块、通讯模块和模拟量输入模块；
[0012]所述触摸屏和所述PLC单元通信，以实现人机交互功能；所述PLC单元通过氢气质量流量控制器通信，以控制氢气的流量；所述天然气质量流量计和所述模拟量输入模块通信，以将天然气模拟量信号通过数模转化为电流信号。
[0013]可选地，所述天然气管道上设有天然气止回阀。
[0014]可选地，所述天然气管道上设有天然气安全阀，所述天然气安全阀连有天然气阻火器。
[0015]可选地，所述氢气管道上设有氢气止回阀。
[0016]可选地，所述氢气管道上设有氢气安全阀，所述氢气安全阀连有氢气阻火器。
[0017]可选地，所述混合气管道上设有混合气减压阀。
[0018]可选地，所述混合气管道上设有混合气安全阀，所述混合气安全阀连有混合气阻火器。
[0019]本专利技术还公开了一种上述天然气掺氢装置的控制方法，包括：
[0020]通过所述天然气质量流量计获取天然气的天然气实时流量值，并将所述天然气实时流量值通过所述模拟量输入模块采集到所述PLC单元；
[0021]通过触摸屏输入掺氢体积比，根据所述掺氢体积比计算得到氢气目标流量；
[0022]若所述氢气实时流量不等于所述氢气目标流量，所述PLC单元控制所述氢气质量流量控制器内的电磁阀开始动作，以使所述氢气实时流量等于所述氢气目标流量；若所述氢气实时流量等于所述氢气目标流量，所述PLC单元控制所述氢气质量流量控制器内的电磁阀停止动作。
[0023]可选地，所述氢气目标流量根据以下公式计算：
[0024]V
H1
＝k/(1+k)*V
CNG
，其中，V
H1
为氢气目标流量，k为掺氢体积比，k为0～20％，V
CNG
为天然气实时流量值。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的天然气掺氢装置及其控制方法，根据天然气实时流量值和掺氢体积比得到氢气目标流量值，然后判断氢气实时流量是否等于氢气目标流量，然后进行调节，最终使得氢气实时流量等于氢气目标流量，能够精确控制氢气和天然气的比例，不会使掺氢比超出控制范围，能够保证整个输气系统及下游用户的安全性。
[0026]本专利技术采用高精度的氢气质量流量控制器使用快速稳定的优质电磁阀及优化的PID调校，既可在线监测氢气管道实时流量，也能调节氢气流量达到设定掺氢比，达到优于100ms的控制速度，并保持极佳稳定性。提供了一种简单的天然气掺氢装置掺氢比例动态可调的控制方法，使得H2流量在掺氢比发生改变或上游天然气源出现波动时流量控制器及时响应调整，保障掺氢装置、输气和用气设备的安全性。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1是本专利技术一实施例中天然气掺氢装置的结构示意图；
[0029]图2是本专利技术一实施例中天然气掺氢装置的控制方法的流程图。
[0030]图中
[0031]1‑
氢气减压阀；2
‑
氢气管道；3
‑
氢气质量流量控制器；4
‑
氢气止回阀；5
‑
氢气安全阀；6
‑
氢气阻火器；7
‑
混合气管道；8
‑
天然气止回阀；9
‑
天然气质量流量计；10
‑
天然气管道；
11
‑
天然气安全阀；12
‑
天然气阻火器；13
‑
天然气减压阀；14
‑
控制系统；15
‑
混合气减压阀；16
‑
混合气安全阀；17
‑
混合气阻火器。
具体实施方式
[0032]下面结合附图和实施例对本专利技术的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本专利技术的原理，但不能用来限制本专利技术的范围，即本专利技术不限于所描述的实施例，在不脱离本专利技术的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。
[0033]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0034]请参照图1至图2，一种天然气掺氢装置，包括天然气管道10、氢气管道2、混合气管道7和控制系统14，所述天然气管道1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种天然气掺氢装置，其特征在于，包括天然气管道、氢气管道、混合气管道和控制系统，所述天然气管道和所述氢气管道混流后连接至所述混合气管道；所述氢气管道上设有氢气质量流量控制器；所述天然气管道上设有天然气质量流量计；所述控制系统包括触摸屏和PLC单元，所述PLC单元包括CPU、存储模块、通讯模块和模拟量输入模块；所述触摸屏和所述PLC单元通信，以实现人机交互功能；所述PLC单元通过氢气质量流量控制器通信，以控制氢气的流量；所述天然气质量流量计和所述模拟量输入模块通信，以将天然气模拟量信号通过数模转化为电流信号。2.根据权利要求1所述的天然气掺氢装置，其特征在于，所述天然气管道上设有天然气止回阀。3.根据权利要求1所述的天然气掺氢装置，其特征在于，所述天然气管道上设有天然气安全阀，所述天然气安全阀连有天然气阻火器。4.根据权利要求1所述的天然气掺氢装置，其特征在于，所述氢气管道上设有氢气止回阀。5.根据权利要求1所述的天然气掺氢装置，其特征在于，所述氢气管道上设有氢气安全阀，所述氢气安全阀连有氢气阻火器。6.根据权利要求1所述的天然气掺氢装置，其特征在于，所述混合气管道上设...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓慧，孙俊凯，赵燕晓，王擎阳，郭少波，杨金彭，郝珍，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一八研究所，
类型：发明
国别省市：