掺氢条件下超声波流量计计量一体化装置的制作方法

1.本实用新型涉及氢气天然气混合输送技术领域，是一种掺氢条件下超声波流量计计量一体化装置。


背景技术：

2.随着全球能源往低碳化方向发展，氢气作为一种清洁的二次能源和储能介质，被视为21世纪最具有发展潜力的能源。发展氢能已经成为一项共识，而发展氢能的必要基础条件在于建立氢气运输网络系统，其中管道输送是大规模运输氢气的有效途径。鉴于目前氢气专用管道输送基础设施尚未完善，其投资建设成本较高，而现有天然气管网已较为成熟。因此，将氢气掺入至天然气管道中，应用现有的天然气管道进行天然气和氢气的混合输送，将是未来天然气管道发展的趋势。
3.氢能的发展依赖于气体的准确计量。目前超声波流量计凭借着其具有准确度高、无压损、可测量范围宽等突出优点在天然气生产贸易交接中占据主导地位，其是利用超声波信号在流体中顺流传播与逆流传播时间之差与速度的关系对管道内气体进行流量计量，其流量计算模型是基于管道内的气体声速为定值且气体进入计量管段内天然气流态处于完全稳定且充分发展紊流速度分布的理想条件下建立的。利用目前常用的t型混气管路将氢气直接掺入到天然气管道中，定会存在某一距离管段气体处于分层及速度畸变，影响超声波流量计计量精度。为减少气体传质以及流动状态对计量准确度的影响，可在流量计前后设计足够长的直管段来保证流动介质的稳定，但该方法受到地理空间位置的限制，需要几百倍的管径的距离才能保证气体进入计量管道内速度处于完全稳定且充分发展的紊流状态，在站场中安装那么长的直管道距离是不符合实际的。
4.综上所述，如何经济有效地改造现有天然气管道，确保掺氢条件下超声波流量计准确计量，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型提供了一种掺氢条件下超声波流量计计量一体化装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有天然气管道上超声波流量计在掺氢条件下存在的不能准确计量的问题。
6.本实用新型的技术方案是通过以下措施来实现的：一种掺氢条件下超声波流量计计量一体化装置，包括天然气输送管道，还包括沿输送方向间隔设于天然气输送管道上的氢气输送管道和超声波流量计，对应氢气输送管道和超声波流量计之间位置的天然气输送管道上设有能够将天然气和氢气混合均匀的掺混装置，对应掺混装置与超声波流量计之间位置的天然气输送管道上设有能够消除气体旋涡并重新分配气体流速的流动调整器。
7.下面是对上述实用新型技术方案的进一步优化或/和改进：
8.上述流动调整器可为组合式流动调整器，组合式流动调整器包括沿输送方向依次设于天然气输送管道上的叶片式流动调整器和孔板式流动调整器。
9.上述对应叶片式流动调整器与掺混装置之间位置的天然气输送管道可为混合管道，混合管道为直管段，混合管道的长度不小于其直径的20倍。
10.上述对应超声波流量计与孔板式流动调整器之间位置的天然气输送管道可为上游计量管道，上游计量管道为直管段，上游计量管道的长度不小于其直径的10倍。
11.上述对应超声波流量计后方位置的天然气输送管道可为下游计量管道，下游计量管道为直管段，下游计量管道的长度不小于其直径的5倍。
12.上述掺混装置可为静态混合器。
13.本实用新型结构合理而紧凑，使用方便，通过设置掺混装置和流动调整器，能够在减少占地、投资的情况下，使氢气和天然气在管道中进行混合，流动调整器能有效的消除气体旋涡并对管道内的气体流速分布进行重新分配，并利用超声波流量计对混合均匀后的混氢天然气进行计量，以最经济的方式改进现有的天然气输送管线，扩展其输送介质范围，实现在掺氢条件下对混氢天然气的精确计量。具有安全、省力、简便、高效的特点。
附图说明
14.附图1为本实用新型的结构示意图。
15.附图中的编码分别为：1为天然气输送管道，2为氢气输送管道，3为超声波流量计，4为叶片式流动调整器，5为孔板式流动调整器，6为掺混装置。
具体实施方式
16.本实用新型不受下述实施例的限制，可根据本实用新型的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
17.在本实用新型中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。
18.下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步描述：
19.如附图1所示，该掺氢条件下超声波流量计计量一体化装置包括天然气输送管道1，还包括沿输送方向间隔设于天然气输送管道1上的氢气输送管道2和超声波流量计3，对应氢气输送管道2和超声波流量计3之间位置的天然气输送管道1上设有能够将天然气和氢气混合均匀的掺混装置6，对应掺混装置6与超声波流量计3之间位置的天然气输送管道1上设有能够消除气体旋涡并重新分配气体流速的流动调整器。根据需求，氢气输送管路输送的氢气可为乙烷制乙烯、煤制气的副产品氢气。在使用过程中，通过设置掺混装置6和流动调整器，能够在减少占地、投资的情况下，使氢气和天然气在管道中进行混合，流动调整器能有效的消除气体旋涡并对管道内的气体流速分布进行重新分配，并利用超声波流量计3对混合均匀后的混氢天然气进行计量，以最经济的方式改进现有的天然气输送管线，扩展其输送介质范围，实现在掺氢条件下对混氢天然气的精确计量。本实用新型结构合理而紧凑，使用方便，具有安全、省力、简便、高效的特点。
20.可根据实际需要，对上述掺氢条件下超声波流量计计量一体化装置作进一步优化或/和改进：
21.如附图1所示，流动调整器为组合式流动调整器，组合式流动调整器包括沿输送方
向依次设于天然气输送管道1上的叶片式流动调整器4和孔板式流动调整器5。根据需求，叶片式流动调整器4为现有公知技术，如amca（格栅式）整直器、
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toile（径向叶片式）整直器或管束整直器，孔板式流动调整器5为现有公知技术，如laws 调整器或zanker调整器结构。在使用过程中，叶片式流动调整器4用作粗整流，孔板式流动调整器5用作细整流，这样有效的消除气体旋涡并对管道内的气体流速分布得到重新分配，快速获得完全轴对称充分发展的流速分布，提高整流性能较好，便于超声波流量计3对混合均匀后的混氢天然气进行计量。
22.如附图1所示，对应叶片式流动调整器4与掺混装置6之间位置的天然气输送管道1为混合管道，混合管道为直管段，混合管道的长度不小于其直径的20倍。在使用过程中，通过这样的设置，能够使经过掺混装置6滞后进入混合管道内的天然气和氢气混合均匀后进入叶片式流动调整器4。
23.如附图1所示，对应超声波流量计3与孔板式流动调整器5之间位置的天然气输送管道1为上游计量管道，上游计量管道为直管段，上游计量管道的长度不小于其直径的10倍。在使用过程中，这样可以保证对混氢天然气流动调整达到最佳的效果，能够提高超声波流量计3的计量精度。
24.如附图1所示，对应超声波流量计3后方位置的天然气输送管道1为下游计量管道，下游计量管道为直管段，下游计量管道的长度不小于其直径的5倍。在使用过程中，通过这样的设置，能够避免下游计量管道对超声波流量计3测量的影响。
25.如附图1所示，掺混装置6为静态混合器。根据需求，静态混合器为现有公知技术，如sv型静态混合器、sk型静态混合器、sx型静态混合器、sh型静态混合器或sl型静态混合器。在使用过程中，这样能够将输送的天然气和氢气混合均匀。
26.以上技术特征构成了本实用新型的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。