一种实时计算LNG密度的方法及其系统技术方案

本发明专利技术公开了一种实时计算LNG密度的方法，属于测量技术领域，包括：S1、构建LNG密度计算模型；S2、获取低压总管在t时刻LNG各个组分摩尔分数xi和温度T；S3、将该LNG各个组分摩尔分数xi和温度T输入密度计算模型计算得到LNG的密度值。本发明专利技术通过获取低压总管内的LNG组分值及温度值，对不同组分在不同温度下k1、k2因子的离散点分别拟合成多元方程，然后进行不断分割、微分，最后筛选计算出在该温度下LNG的实时密度，在保证安全的前提下，根据计算出的实时密度值进行装车，可以大大提高槽车充装运输效率。输效率。输效率。

【技术实现步骤摘要】
一种实时计算LNG密度的方法及其系统


[0001]本专利技术涉及测量
，特别是一种实时计算LNG密度的方法。

技术介绍

[0002]由于气源来源不一，现货的组份复杂且变化较大，导致密度差异较大，从而使各罐接卸的LNG密度存在差异，一般LNG接收站接卸的LNG密度在420kg/m3到460kg/m3之间。
[0003]目前，罐在开不同数量低压泵后，无法测量及估计混合后低压总管内的真实密度值，然而，LNG槽车充装时需要根据低压总管内LNG密度进行装车量的预置，因此，出于安全考虑，充装技术人员通常较为保守，按估算的最小值进行充装，这样以来每辆槽车最低时会少装300公斤，跟满装量差距较大，严重影响装车运输效率。

技术实现思路

[0004]本专利技术的专利技术目的是，针对上述问题，提供一种实时计算LNG密度的方法，通过拟合曲线、微分等方式，计算出低压总管实时密度，根据实时密度进行装车，提高装车运输效率。
[0005]为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
[0006]一种实时计算LNG密度的方法，包括以下内容：
[0007]S1、构建LNG密度计算模型，包括以下内容：
[0008]依据ISO6578标准，设定LNG的密度计算式，如下：
[0009][0010]其中，xi为LNG中i组分摩尔分数；Mi为i组分的摩尔质量；Vi为i组分在t时刻的正压摩尔体积；Vc＝[k1+(k2
‑
k1)x(C2H6)/0.0425]x(CH4)，Vc为在温度T℃下混合组分体积减少量；k1为因烃存在而产生的校正因子，k2为因氮气存在而产生的校正因子，k1和k2的单位均是立方米每千摩尔；
[0011]根据LNG各组分在不同温度下正压摩尔体积离散点，拟合得到LNG各组分在不同温度下正压摩尔体积Vi值的y函数；根据xi与y函数得到复合函数∑(xiVi)；
[0012]根据xi与Mi得到复合函数∑(xiMi)；
[0013]根据LNG混合物体积减少修正系数k1因子离散点与LNG混合物体积减少修正系数k2因子离散点，分别拟合得到不同温度时不同摩尔质量下校正因子k1曲线与校正因子k2曲线；运用拉格朗日插值法求出k1与k2，分别得到各个温度区间的k1与k2的复合函数；根据k1与k2的复合函数得到混合组分体积减少量Vc的复合函数；
[0014]在温度T下，将∑(xiVi)、∑(xiVi)与Vc的复合函数代入密度计算式(1)得到LNG密度；
[0015]S2、获取低压总管在t时刻LNG各个组分摩尔分数xi和温度T；
[0016]S3、将该LNG各个组分摩尔分数xi和温度T输入密度计算模型计算得到LNG的密度
值。
[0017]其中，获得y函数过程如下：通过拟合LNG每种组分在不同温度下的正压摩尔体积曲线，得出LNG各组分在不同温度下的y函数，分别为y(CH4)、y(C2H6)、y(C3H8)、y(n
‑
C4H10)、y(i
‑
C4H10)、y(n
‑
C5H12)、y(i
‑
C5H12)、y(n
‑
C6H14)、y(N2)与y(O2)。
[0018]各组分摩尔分数与正压摩尔体积的复合函数∑(xiVi)如下：
[0019]∑(xiVi)＝x(CH4)*y(CH4)+x(C2H6)*y(C2H6)+x(C3H8)*y(C3H8)+x(n
‑
C4H10)*y(n
‑
C4H10)+x(i
‑
C4H10)*y(i
‑
C4H10)+x(n
‑
C5H12)*y(n
‑
C5H12)+x(i
‑
C5H12)*y(i
‑
C5H12)+x(n
‑
C6H14)*y(n
‑
C6H14)+x(N2)*y(N2)+x(O2)*y(O2)。
[0020]各组分摩尔分数与摩尔质量的复合函数∑(xiMi)如下：
[0021]∑(xiMi)＝16.0425*x(CH4)+30.069*x(C2H6)+44.0956*x(C3H8)+58.1222*x(n
‑
C4H10)+58.1222*x(i
‑
C4H10)+72.1488*x(n
‑
C5H12)+72.1488*x(i
‑
C5H12)+86.1754*x(n
‑
C6H14)+28.0134*x(N2)+31.9988*x(O2)。
[0022]获得k1的复合函数过程如下：根据拉格朗日公式，将因摩尔质量不同得出的函数Y值作为因变量，在
‑
180℃至
‑
140℃切割温度区间，设定相邻5℃之间存在线性关系，直线由两点Y1(T0℃)与Y1(T0℃
‑
5℃)确定，则可得出在不同温度区间的k1因子复合函数；
[0023]当
‑
180℃≤T＜
‑
175℃时，k1a＝(T+175)*(Y1(
‑
180)
‑
Y1(
‑
175))/(
‑
5)+Y1(
‑
175)；
[0024]当
‑
175℃≤T＜
‑
170℃时，k1b＝(T+170)*(Y1(
‑
175)
‑
Y1(
‑
170))/(
‑
5)+Y1(
‑
170)；
[0025]当
‑
170℃≤T＜
‑
165℃时，k1c＝(T+165)*(Y1(
‑
170)
‑
Y1(
‑
165))/(
‑
5)+Y1(
‑
165)；
[0026]当
‑
165℃≤T＜
‑
160℃时，k1d＝(T+160)*(Y1(
‑
165)
‑
Y1(
‑
160))/(
‑
5)+Y1(
‑
160)；
[0027]当
‑
160℃≤T＜
‑
155℃时，k1e＝(T+155)*(Y1(
‑
160)
‑
Y1(
‑
155))/(
‑
5)+Y1(
‑
155)；
[0028]当
‑
155℃≤T＜
‑
150℃时，k1f＝(T+150)*(Y1(
‑
155)
‑
Y1(
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种实时计算LNG密度的方法，其特征在于：包括以下内容：S1、构建LNG密度计算模型，包括以下内容：依据ISO6578标准，设定LNG的密度计算式，如下：其中，xi为LNG中i组分摩尔分数；Mi为i组分的摩尔质量；Vi为i组分在t时刻的正压摩尔体积；Vc＝[k1+(k2
‑
k1)x(C2H6)/0.0425]x(CH4)，Vc为在温度T℃下混合组分体积减少量；k1为因烃存在而产生的校正因子，k2为因氮气存在而产生的校正因子，k1和k2的单位均是立方米每千摩尔；根据LNG各组分在不同温度下正压摩尔体积离散点，拟合得到LNG各组分在不同温度下正压摩尔体积Vi值的y函数；根据xi与y函数得到复合函数∑(xiVi)；根据xi与Mi得到复合函数∑(xiMi)；根据LNG混合物体积减少修正系数k1因子离散点与LNG混合物体积减少修正系数k2因子离散点，分别拟合得到不同温度时不同摩尔质量下校正因子k1曲线与校正因子k2曲线；运用拉格朗日插值法求出k1与k2，分别得到各个温度区间的k1与k2的复合函数；根据k1与k2的复合函数得到混合组分体积减少量Vc的复合函数；在温度T下，将∑(xiVi)、∑(xiVi)与Vc的复合函数代入密度计算式(1)得到LNG密度；S2、获取低压总管在t时刻LNG各个组分摩尔分数xi和温度T；S3、将该LNG各个组分摩尔分数xi和温度T输入密度计算模型计算得到LNG的密度值。2.根据权利要求1所述的一种实时计算LNG密度的方法，其特征在于：所述步骤S1中，获得y函数过程如下：通过拟合LNG每种组分在不同温度下的正压摩尔体积曲线，得出LNG各组分在不同温度下的y函数，分别为y(CH4)、y(C2H6)、y(C3H8)、y(n
‑
C4H10)、y(i
‑
C4H10)、y(n
‑
C5H12)、y(i
‑
C5H12)、y(n
‑
C6H14)、y(N2)与y(O2)。3.根据权利要求2所述的一种实时计算LNG密度的方法，其特征在于：所述步骤S1中，各组分摩尔分数与正压摩尔体积的复合函数∑(xiVi)如下：∑(xiVi)＝x(CH4)*y(CH4)+x(C2H6)*y(C2H6)+x(C3H8)*y(C3H8)+x(n
‑
C4H10)*y(n
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C4H10)+x(i
‑
C4H10)*y(i
‑
C4H10)+x(n
‑
C5H12)*y(n
‑
C5H12)+x(i
‑
C5H12)*y(i
‑
C5H12)+x(n
‑
C6H14)*y(n
‑
C6H14)+x(N2)*y(N2)+x(O2)*y(O2)。4.根据权利要求1所述的一种实时计算LNG密度的方法，其特征在于：所述步骤S1中，各组分摩尔分数与摩尔质量的复合函数∑(xiMi)如下：∑(xiMi)＝16.0425*x(CH4)+30.069*x(C2H6)+44.0956*x(C3H8)+58.1222*x(n
‑
C4H10)+58.1222*x(i
‑
C4H10)+72.1488*x(n
‑
C5H12)+72.1488*x(i
‑
C5H12)+86.1754*x(n
‑
C6H14)+28.0134*x(N2)+31.9988*x(O2)。5.根据权利要求1所述的一种实时计算LNG密度的方法，其特征在于：所述步骤S1中，获得k1的复合函数过程如下：根据拉格朗日公式，将因摩尔质量不同得出的函数Y值作为因变量，在
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180℃至
‑
140℃切割温度区间，设定相邻5℃之间存在线性关系，直线由两点Y1(T0℃)与Y1(T0℃
‑
5℃)确定，则可得出在不同温度区间的k1因子复合函数；当
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180℃≤T＜
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175℃时，k1a＝(T+175)*(Y1(
‑
180)
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Y1(
‑
175))/(
‑
5)+Y1(
‑
175)；
当
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175℃≤T＜
‑
170℃时，k1b＝(T+170)*(Y1(
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175)
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Y1(
‑
170))/(
‑
5)+Y1(
‑
170)；当
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170℃≤T＜
‑
165℃时，k1c＝(T+165)*(Y1(
‑
170)
‑
Y1(
‑
165))/(
‑
5)+Y1(
‑
165)；当
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165℃≤T＜
‑
160℃时，k1d＝(T+160)*(Y1(
‑
165)
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Y1(
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160))/(
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5)+Y1(
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160)；当
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160℃≤T＜
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155℃时，k1e＝(T+155)*(Y1(
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160)
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Y1(
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155))/(
‑
5)+Y1(
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155)；当
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155℃≤T＜
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150℃时，k1f＝(T+150)*(Y1(
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155)
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Y1(
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150))/(
‑
5)+Y1(
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150)；当
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150℃≤T＜
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1...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏振忠，崔强，雷江开，何雪维，苑伟民，王乐，李振，王秀全，
申请(专利权)人：国家管网集团北海液化天然气有限责任公司，
类型：发明
国别省市：