【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气体压力控制领域，具体涉及一种有限空间下的掺氢天然气调压系统及方法。
技术介绍
1、目前，随着双碳目标实现进程的不断推进，氢气与掺氢天然气的相关研究正在不断深入、广泛开展。传统天然气与掺氢后天然气在物性参数、对容置材料的性能要求、泄漏扩散速度、泄漏燃爆事故后果与影响范围等方面均有一定差异。相关研究通过计算、模拟等多种手段对其变化规律进行探索，但通过实验模拟和测试是最直观可靠的研究方法，有助于克服模型自身局限性，得到更加真实准确的数据。
2、城镇燃气的终端用户以城镇居民用户和工业用户为主，城镇燃气一般采用低压管道输送。在城市管道维护抢修过程中，常用带压焊接作业等工艺，在开展此类抢维修操作时会涉及相对压力为50pa～1000pa的微压或常压气体环境。天然气掺氢后可能会为带压焊接作业带来新的风险和隐患，包括火苗高度、火头稳定性、火焰温度等燃烧特性，以及焊缝处材料性能改变等多方面因素，上述问题均有待开展进一步实验研究。
3、由于50pa～1000pa的相对压力较低，掺氢天然气的配置压力一般在0.1mpa以上。掺氢天然气由高压力等级降低至低压力等级时，气体体积与压力成负相关关系，压力出现明显下降时体积膨胀率较高，同时气体温度也会出现变化。温度和气体体积的总和变化会导致已经完成调压的气体仍存较大的压力波动，导致实验压力不稳定。因此，掺氢天然气的微压或常压实验对设备的调压稳压能力要求较高，故而在掺氢天然气的运输过程中进行压力调节并保持压力稳定具有一定的技术难度。现有技术一般利用长距离缓冲管道、大体积缓冲罐
4、现有实验系统中常通过引入缓冲罐或缓冲管道来保证压力的稳定，但缓冲罐为正压容器，可能发生介质泄漏等问题，天然气掺氢后在缓冲管道的密封连接处和焊口处有更高的泄露风险，以上两种方式都会提高实现系统的风险水平，同时缓冲罐或缓冲管道的引入还会造成空间要求和施工维护成本的提高。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种有限空间下的掺氢天然气调压系统及方法，解决现有技术中掺氢天然气调压系统空间利用率低、安全性低、成本高的问题。
2、本专利技术的上述目的可采用下列技术方案来实现：
3、本专利技术提供一种有限空间下的掺氢天然气调压系统，包括:
4、主管路，用于设在气源和实验区之间，沿所述主管路内的气体流动方向，所述主管路上依次设有至少一级压力粗调装置和至少一个压力传感装置，所述压力粗调装置用于将流入所述主管路的气体压力调节至目标预设压力范围，所述压力传感装置用于检测经所述主管路进入所述实验区的气体的压力；
5、至少一条分支管路，所述分支管路的一端连通于所述压力粗调装置和所述压力传感装置之间的主管路上，所述分支管路上设有压力精调装置，所述压力精调装置用于调节并维持所述主管路内的气体压力在目标预设压力范围；
6、控制系统，与所述压力粗调装置、所述压力传感装置、和所述压力精调装置均电连接，在所述压力粗调装置未将所述主管路的气体压力调节至所述目标预设压力范围时，所述控制系统控制所述压力精调装置动作对所述主管路内的气体进行压力精调。
7、在一具体实施例中，当所述压力粗调装置未将所述主管路的气体压力调节至第一预设压力范围时，所述控制系统控制所述压力粗调装置动作对所述主管路内的气体进行压力调节；当所述压力粗调装置将所述主管路的气体压力调节至第一预设压力范围时，所述控制系统控制所述压力精调装置动作对所述主管路内的气体进行压力精调。
8、在一具体实施例中，第一预设压力范围包括第一预设压力区间和第二预设压力区间，第一预设压力区间的最小值大于目标预设压力范围的最大值，第二预设压力区间的最大值小于目标预设压力范围的最小值；当所述压力粗调装置将所述主管路的气体压力调节至第一预设压力范围的第一预设压力区间时，所述控制系统控制所述压力精调装置加大开度对所述主管路内的气体进行压力精调，以使所述主管路内的气体压力在目标预设压力范围；当所述压力粗调装置将所述主管路的气体压力调节至第一预设压力范围的第二预设压力区间时，所述控制系统控制所述压力精调装置减小开度对所述主管路内的气体进行压力精调，以使所述主管路内的气体压力在目标预设压力范围。
9、在一具体实施例中，所述主管路上设有多级压力粗调装置和多个压力传感装置，沿所述主管路内的气体流动方向，多级所述压力粗调装置和多个所述压力传感装置依次交错间隔设置。
10、在一具体实施例中，所述掺氢天然气调压系统包括多条分支管路，各条所述分支管路的一端一一对应连通于相邻的所述压力粗调装置和所述压力传感装置之间的主管路上。
11、在一具体实施例中，掺氢天然气调压系统还包括放空管路，所述放空管路与所述分支管路的另一端相连通，所述放空管路上连接有放空系统。
12、在一具体实施例中，各条所述分支管路上均设有止回阀，所述止回阀设于所述压力精调装置和所述放空管路之间，所述止回阀用于保持所述主管路的气体自所述分支管路到达所述放空管路的单向通过性。
13、在一具体实施例中，沿所述主管路内的气体流动方向，所述主管路上依次设有第一压力粗调装置、第一压力传感装置、第二压力粗调装置、和第二压力传感装置，所述第一压力粗调装置和所述第一压力传感装置之间引出有第一分支管路，所述第一分支管路上依次设有第一压力精调装置和第一止回阀，所述第二压力粗调装置和所述第二压力传感装置之间引出有第二分支管路，所述第二分支管路上依次设有第二压力精调装置和第二止回阀。
14、本专利技术还提供一种有限空间下的掺氢天然气调压方法，所述掺氢天然气调压方法采用如上所述具有一级调压功能的掺氢天然气调压系统实现，所述掺氢天然气调压方法包括以下步骤：
15、利用所述压力粗调装置对所述主管路的气体压力按目标预设压力范围进行压力调节；
16、在所述压力粗调装置调节完成后，获取所述压力传感装置的压力信号，当所述压力粗调装置调节到位时，向实验区通入调压后的掺氢天然气；在所述压力粗调装置调节不到位的情况下，进行压力信号与第一预设压力范围的比较；
17、当获取所述压力传感装置的压力信号高于第一预设压力范围的最大值时，控制所述压力粗调装置加大开度，以将主管路的气体压力调节至目标预设压力范围；或者，当获取所述压力传感装置的压力信号低于第一预设压力范围的最小值时，控制所述压力粗调装置减小开度，以将主管路的气体压力调节至目标预设压力范围；或者，当获取所述压力传感装置的压力信号处于第一预设压力范围时，根据压力信号与目标预设压力范围的正向或负向差值，控制所述压力精调装置加大或减小开度，以调节并维持主管路的气体压力在目标预设压力范围；
18、当再次获取所述压力传感装置的压力信号处于目标预设压力范围时，向实验区通入调压后的掺氢天然气。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种有限空间下的掺氢天然气调压系统，其特征在于，包括:
2.根据权利要求1所述的掺氢天然气调压系统，其特征在于，当所述压力粗调装置未将所述主管路的气体压力调节至第一预设压力范围时，所述控制系统控制所述压力粗调装置动作对所述主管路内的气体进行压力调节；当所述压力粗调装置将所述主管路的气体压力调节至第一预设压力范围时，所述控制系统控制所述压力精调装置动作对所述主管路内的气体进行压力精调。
3.根据权利要求2所述的掺氢天然气调压系统，其特征在于，第一预设压力范围包括第一预设压力区间和第二预设压力区间，第一预设压力区间的最小值大于目标预设压力范围的最大值，第二预设压力区间的最大值小于目标预设压力范围的最小值；当所述压力粗调装置将所述主管路的气体压力调节至第一预设压力范围的第一预设压力区间时，所述控制系统控制所述压力精调装置加大开度对所述主管路内的气体进行压力精调，以使所述主管路内的气体压力在目标预设压力范围；当所述压力粗调装置将所述主管路的气体压力调节至第一预设压力范围的第二预设压力区间时，所述控制系统控制所述压力精调装置减小开度对所述主管路内的气体进行压力精
4.根据权利要求1所述的掺氢天然气调压系统，其特征在于，所述主管路上设有多级压力粗调装置和多个压力传感装置，沿所述主管路内的气体流动方向，多级所述压力粗调装置和多个所述压力传感装置依次交错间隔设置。
5.根据权利要求4所述的掺氢天然气调压系统，其特征在于，所述掺氢天然气调压系统包括多条分支管路，各条所述分支管路的一端一一对应连通于相邻的所述压力粗调装置和所述压力传感装置之间的主管路上。
6.根据权利要求1或5所述的掺氢天然气调压系统，其特征在于，掺氢天然气调压系统还包括放空管路，所述放空管路与所述分支管路的另一端相连通，所述放空管路上连接有放空系统。
7.根据权利要求6所述的掺氢天然气调压系统，其特征在于，各条所述分支管路上均设有止回阀，所述止回阀设于所述压力精调装置和所述放空管路之间，所述止回阀用于保持所述主管路的气体自所述分支管路到达所述放空管路的单向通过性。
8.根据权利要求7所述的掺氢天然气调压系统，其特征在于，沿所述主管路内的气体流动方向，所述主管路上依次设有第一压力粗调装置、第一压力传感装置、第二压力粗调装置、和第二压力传感装置，所述第一压力粗调装置和所述第一压力传感装置之间引出有第一分支管路，所述第一分支管路上依次设有第一压力精调装置和第一止回阀，所述第二压力粗调装置和所述第二压力传感装置之间引出有第二分支管路，所述第二分支管路上依次设有第二压力精调装置和第二止回阀。
9.一种有限空间下的掺氢天然气调压方法，其特征在于，所述掺氢天然气调压方法采用如权利要求1所述的掺氢天然气调压系统实现，所述掺氢天然气调压方法包括以下步骤：
10.一种有限空间下的掺氢天然气调压方法，其特征在于，所述掺氢天然气调压方法采用如权利要求8所述的掺氢天然气调压系统实现，所述掺氢天然气调压方法包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种有限空间下的掺氢天然气调压系统，其特征在于，包括:
2.根据权利要求1所述的掺氢天然气调压系统，其特征在于，当所述压力粗调装置未将所述主管路的气体压力调节至第一预设压力范围时，所述控制系统控制所述压力粗调装置动作对所述主管路内的气体进行压力调节；当所述压力粗调装置将所述主管路的气体压力调节至第一预设压力范围时，所述控制系统控制所述压力精调装置动作对所述主管路内的气体进行压力精调。
3.根据权利要求2所述的掺氢天然气调压系统，其特征在于，第一预设压力范围包括第一预设压力区间和第二预设压力区间，第一预设压力区间的最小值大于目标预设压力范围的最大值，第二预设压力区间的最大值小于目标预设压力范围的最小值；当所述压力粗调装置将所述主管路的气体压力调节至第一预设压力范围的第一预设压力区间时，所述控制系统控制所述压力精调装置加大开度对所述主管路内的气体进行压力精调，以使所述主管路内的气体压力在目标预设压力范围；当所述压力粗调装置将所述主管路的气体压力调节至第一预设压力范围的第二预设压力区间时，所述控制系统控制所述压力精调装置减小开度对所述主管路内的气体进行压力精调，以使所述主管路内的气体压力在目标预设压力范围。
4.根据权利要求1所述的掺氢天然气调压系统，其特征在于，所述主管路上设有多级压力粗调装置和多个压力传感装置，沿所述主管路内的气体流动方向，多级所述压力粗调装置和多个所述压力传感装置依次交错间隔设置。
5.根据权利要求4所述的掺氢天然气调压系统，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：董绍华，韩子从，陈林，徐晴晴，任杰，吴浩志，孙萌，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：
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