专利名称：燃气工程自动控制安全置换装置及其使用方法
技术领域：
本发明涉及到一种置换装置及其使用方法，特别涉及到一种燃气工程自动控制安全置換装置及其使用方法。
背景技术：
通常，天燃气管道和球罐建成之后，在投产之前，以及球罐投产后按规定期限定期进行开罐检查后，都必须经过“置換”エ序，即将管道或罐体中原有的空气排出，再输入天然气，才能投产运行。目前，将管道或罐体中原有的空气排出后再输入天然气的“置換”エ序有两种方法一种是间接置換法，即利用氮气等惰性气体或水等中间物质先排出空气，再输入天然气，达到投产的目的。该方法较为安全可靠，但却存在着资金投入大、人力成本高及耗时长等问题。并且，具体操作亦颇为复杂，故在实际工程中没有广泛采用本方法。另ー种是直接置換法，即采用人为控制天然气的流量和流速，使其保证在爆炸极限下直接采用天然气置换管道或罐体中的空气而不发生爆炸。该方法具有一定危险性，但却具有省钱、省事、省时的优点，在实际工程中相对采用较多。现有技术燃气工程直接置換法需要具有相当丰富的实践经验，掌握好操作的关键要领，才能安全的进行置換。在具体实施时，直接置換法的危险性在于，在直接用天然气置换空气的过程中，必然要经过天然气的爆炸极限这个范围，即天然气与空气的混合比必然会达到爆炸的比例，一旦控制不好，便有发生爆炸的危险。另外，物体的燃烧、爆炸必须具备三要素，即必须同具备可燃物，助燃物和火种这三个要素才能发生燃烧或爆炸，缺ー不可。对于燃气工程直接置换法而言，在置换过程中可燃物和助燃物(即天然气和氧气)是必然存在的，并且，还必须经过混合比达到爆炸极限范围，但只要控制好不产生火种，就不会发生燃烧或爆炸事故。显然，现有技术燃气工程直接置換法存在着要求准确控制、危险性高和易爆炸的问题。
发明内容
为解决现有技术燃气工程直接置换发存在的要求准确控制、危险性高和易爆炸的问题，本发明提出一种燃气工程自动控制安全置換装置。本发明燃气工程自动控制安全置換装置，包括支架、控制箱、エ业电脑、进端涡轮球阀和出端涡轮球阀，在进端涡轮球阀与出端涡轮球阀之间采用管道和法兰依次连接有压力表I、过滤器I、调压器、电动控制阀、压カ表II、过滤器II、智能积算流量计、压カ表III和单嘴测压球阀，且安装在支架上；电动控制阀、智能积算流量计、控制箱和エ业电脑电连接，其中，エ业电脑中设置有根据管径计算控制天然气在该管道中的流速不超过5米/秒和压カ不超过5 kPa所必需的进气端保险流量，并以此保险流量通过控制箱控制电动控制阀流量大小的模块，同时，エ业电脑还能够获取智能积算流量计的检测信号，能够根据检测信号计算出实际流量大小并与保险流量进行比较，当实际流量超过保险流量时，通过控制箱控制电动控制阀减少流量，反之，则增加流量，并在实际流量超出保险流量且又控制不下来时，关闭电动控制阀。进一步的，本发明燃气工程自动控制安全置换装置的智能积算流量计所监测的参数包括气体流速、压力和温度。进一步的，本发明燃气工程自动控制安全置换装置的支架底部设置有万向轮。进一步的，本发明燃气工程自动控制安全置换装置的过滤器为高精度过滤器，其过滤精度小于等于50 U。进一步的，本发明燃气工程自动控制安全置换装置的调压器为高精度调压器，其压力波动范围小于5%，即当所述燃气工程自动控制安全置换装置的压力波动范围超过5%时，能自动根据出口端的流量需求来自动调节阀口的开关度，从而控制压力在设定范围内。
本发明燃气工程自动控制安全置换装置使用方法，采用本发明燃气工程自动控制安全置换装置对被置换管道或罐体中的空气进行置换，包括以下步骤
A、对管道进行置换
(1)将本发明燃气工程自控按全置换装置的进端涡轮球阀用高压软胶管及活动头与天然气气源管道联通，再将出端涡轮球阀用高压软胶管及活接头与被置换管道进口端相连通，被置换管道的出口端阀门处于开启状态以排泄空气，同时，连接及启动工业电脑与控制箱；
(2)向工业电脑输入被置换管道的公称直径，工业电脑将通过控制箱自动控制电动控制阀的开度控制被置换管道进气端流量，即保险流量，使得天然气在被置换管道中的流速不超过5米/秒和压力不超过5 kPa，然后，开启电动控制阀向被置换管道内输送天然气进行置换；
(3)工业电脑获取智能积算流量计的检测信号，根据检测信号计算出实际流量大小并与保险流量进行比较，当实际流量超过保险流量时，通过控制箱控制电动控制阀减少流量，反之,则增加流量；
(4)对被置换管道出口端排出的气体的天然气浓度进行监测，当在被置换管道出口端检测到天然气逸出且浓度在95%以上时，关闭被置换管道的未端阀门，置换完成；
(5)关阀与置换装置相连接的出端涡轮球阀，拆除置换装置与被置换管道的连接，恢复到可向被置换管道供气的状态，即可向管道正式供气进行投产；
B、对罐体的置换
(1)将本发明燃气工程自控按全置换装置的进端涡轮球阀用高压软胶管及活动头与天然气气源管道联通，将出端涡轮球阀用高压软胶管及活接头与被置换罐体的进气端管道相连通，此时罐体进气管道应早已与原进气源切断开，连接及启动工业电脑与控制箱；
(2)卸下罐体底部人孔法兰，从此处排泄空气；
(3)向工业电脑输入被置换罐体进气端管道的公称直径，工业电脑将通过控制箱自动控制电动控制阀的开度控制被置换罐体进气端管道进气端流量，即保险流量，使得天然气在被置换罐体进气端管道中的流速不超过5米/秒和压力不超过5 kPa，然后，开启电动控制阀向被置换罐体内输送天然气进行置换；
(4)由于天燃气的比重较空气小，进入罐体的天然气自然缓慢上浮占据罐体上部空间，同时，由于空气会下沉占据罐体下部空间并逐渐由人孔排泄出来；
(5)工业电脑获取智能积算流量计的检测信号，根据检测信号计算出实际流量大小并与保险流量进行比较，当实际流量超过保险流量时，通过控制箱控制电动控制阀减少流量，反之,则增加流量；
(6)对罐体底部人孔流出的气体进行检测，当检测出有天然气逸出时，即表明天然气已充满整个罐体，置换完成；
(7)安装好罐体底部人孔法兰，关阀与置换装置相连接的阀门，拆除置换装置与被置换管道的连接，恢复到可向被置换管道供气的状态，即可向罐体正式供气进行投产。本燃气工程自动控制安全置换装置及其使用方法的有益技术效果是能根据被置 换管道的管径自动计算被置换管道的流量并进行精确控制，保障安全，操作方便，且省去了购用氮气的购买、运输、存放等诸多麻烦和费用。
附图I为本发明燃气工程自动控制安全置换装置的俯视结构示意 附图2为本发明燃气工程自动控制安全置换装置的主视结构示意图。下面结合附图和具体实施例对本发明燃气工程自动控自安全置换装置作进一步的说明。
具体实施例方式附图I为本发明燃气工程自动控制安全置换装置的俯视结构示意图，附图2为本发明燃气工程自动控制安全置换装置的主视结构示意图，图中，I为支架，2为控制箱，3为工业电脑，4为进端涡轮球阀，5为出端涡轮球阀，6为压力表1，7为过滤器1，8为调压器，9为电动控制阀，10为压力表II，11为过滤器II，12为智能积算流量计，13为压力表III、14为单嘴测压球阀。由图可知，本发明燃气工程自动控制安全置换装置，包括支架I、控制箱2、工业电脑3、进端涡轮球阀4和出端涡轮球阀6，在进端涡轮球阀4与出端涡轮球阀5之间采用管道和法兰依次连接有压力表I 6、过滤器I 7、调压器8、电动控制阀9、压力表II 10、过滤器II 11、智能积算流量计12、压力表III 13和单嘴测压球阀14，且安装在支架I上；电动控制阀9、智能积算流量计12、控制箱2和工业电脑3电连接，其中，工业电脑3中设置有根据管径计算控制天然气在该管道中的流速不超过5米/秒和压力不超过5 kPa所必需的进气端保险流量，并以此保险流量通过控制箱控制电动控制阀流量大小的模块，同时，工业电脑还能够获取智能积算流量计的检测信号，能够根据检测信号计算出实际流量大小并与保险流量进行比较，当实际流量超过保险流量时，通过控制箱控制电动控制阀减少流量，反之，则增加流量，并在实际流量超出保险流量且又控制不下来时，关闭电动控制阀。由于置换管道中的火种产生原因有两种一是高速气流冲击管道中的难免遗留的焊条头、石块、铁块、铁渣等物与管壁撞击产生的“碰撞火花” ；二是高速气流与管壁摩擦产生的“静电火花”。因此，只要控制好气体流速不超过一定数值，不产生“高速气流”，就可以避免上述两种火花的产生。由于置换管道中的气体流速只要不超过5米/秒就不会产生上述两种火花，因此，采用本发明燃气工程自动控制安全置换装置，控制气体流速不超过5米/秒。另外，将管道内天燃气压力控制在5 kPa以内，可以防止因管道内部可能遗留的焊条头、石块、铁块、铁渣等物与管壁撞击。为了确保安全，本发明燃气工程自动控制安全置換装置除了采用智能积算流量计和电动控制阀对置換装置管道中的气体流速和压カ进行控制外，还采用了高精度调压器对置換装置管道内的压カ进行控制。所述高精度调压器的压カ波动范围小于5%，即当流经调压器的流体压カ波动超过5%吋，能自动调节阀ロ的开度，从而调节压カ在设定范围内。另夕卜，本发明燃气工程自动控制安全置換装置还在不同的部位设置了三块压カ表，以便在操作过程中可以直观的对置换装置管道中的压カ进行检测，井随时进行处理。再有，本发明燃气工程自动控制安全置換装置在不同部位设置了ニ个过滤器，以保证输送到被置換管道或罐体内的气体中没有任何可能弓I起火花颗粒物。由于本发明燃气工程自动控制安全置換装置智能积算流量 计设置有压カ传感器和温度传感器測，因此，所监测的參数包括压カ和温度。为了方便移动，支架底部设置有万向轮，可用小型汽车运至施工现场，在施工现场又可请便随意推动，搬运和使用都很方便。本发明燃气工程自动控制安全置換装置使用方法，采用本发明燃气工程自动控制安全置換装置对被置換管道或罐体中的空气进行置換，包括
A、对管道进行置換
(1)将本发明燃气工程自控按全置換装置的进端涡轮球阀用高压软胶管及活动头与天然气气源管道联通，再将出端涡轮球阀用高压软胶管及活接头与被置換管道进ロ端相连通，被置換管道的出口端阀门处于开启状态以排泄空气，同时，连接及启动エ业电脑与控制箱；
(2)向エ业电脑输入被置換管道的公称直径，エ业电脑将通过控制箱自动控制电动控制阀的开度控制被置換管道进气端流量，即保险流量，使得天然气在被置換管道中的流速不超过5米/秒和压カ不超过5 kPa，然后，开启电动控制阀向被置換管道内输送天然气进行置换；
(3)エ业电脑获取智能积算流量计的检测信号，根据检测信号计算出实际流量大小并与保险流量进行比较，当实际流量超过保险流量时，通过控制箱控制电动控制阀减少流量，反之,则增加流量；
(4)对被置換管道出ロ端排出的气体的天然气浓度进行监測，当在被置換管道出ロ端检测到天然气逸出且浓度在95%以上时，关闭被置換管道的未端阀门，置換完成；
(5)关阀与置換装置相连接的出端涡轮球阀，拆除置換装置与被置換管道的连接，恢复到可向被置換管道供气的状态，即可向管道正式供气进行投产；
B、对罐体的置換
(1)将本发明燃气工程自控按全置換装置的进端涡轮球阀用高压软胶管及活动头与天然气气源管道联通，将出端涡轮球阀用高压软胶管及活接头与被置换罐体的进气端管道相连通，此时罐体进气管道应早已与原进气源切断开，连接及启动エ业电脑与控制箱；
(2)卸下罐体底部人孔法兰，从此处排泄空气；
(3)向エ业电脑输入被置换罐体进气端管道的公称直径，エ业电脑将通过控制箱自动控制电动控制阀的开度控制被置换罐体进气端管道进气端流量，即保险流量，使得天然气在被置换罐体进气端管道中的流速不超过5米/秒和压カ不超过5 kPa，然后，开启电动控制阀向被置换罐体内输送天然气进行置換；(4)由于天燃气的比重较空气小，进入罐体的天然气自然缓慢上浮占据罐体上部空间，同时，由于空气会下沉占据罐体下部空间并逐渐由人孔排泄出来；
(5)工业电脑获取智能积算流量计的检测信号，根据检测信号计算出实际流量大小并与保险流量进行比较，当实际流量超过保险流量时，通过控制箱控制电动控制阀减少流量，反之,则增加流量；
(6)对罐体底部人孔流出的气体进行检测，当检测出有天然气逸出时，即表明天然气已充满整个罐体，置换完成；
(7)安装好罐体底部人孔法兰，关阀与置换装置相连接的阀门，拆除置换装置与被置换管道的连接，恢复到可向被置换管道供气的状态，即可向罐体正式供气进行投产。本燃气工程自动控制安全置换装置及其使用方法的有益技术效果是能根据被置换管道的管径自动计算被置换管道的流量并进行精确控制，保障安全，操作方便，且省去了购用氮气的购买、运输、存放等诸多麻烦和费用。
权利要求
1.一种燃气工程自动控制安全置換装置，其特征在于，包括支架、控制箱、エ业电脑、进端涡轮球阀和出端涡轮球阀，在进端涡轮球阀与出端涡轮球阀之间采用管道和法兰依次连接有压カ表I、过滤器I、调压器、电动控制阀、压カ表II、过滤器II、智能积算流量计、压カ表III和单嘴测压球阀，且安装在支架上；电动控制阀、智能积算流量计、控制箱和エ业电脑电连接，其中，エ业电脑中设置有根据管径计算控制天然气在该管道中的流速不超过5米/秒和压カ不超过5 kPa所必需的进气端保险流量，并以此保险流量通过控制箱控制电动控制阀流量大小的模块，同时，エ业电脑还能够获取智能积算流量计的检测信号，能够根据检测信号计算出实际流量大小并与保险流量进行比较，当实际流量超过保险流量时，通过控制箱控制电动控制阀减少流量，反之，则增加流量，并在实际流量超出保险流量且又控制不下来时，关闭电动控制阀。
2.根据权利要求I所述的燃气工程自动控制安全置換装置，其特征在于，所述智能积算流量计所监测的參数包括气体流速、压カ和温度。
3.根据权利要求I所述的燃气工程自动控制安全置換装置，其特征在于，所述燃气エ·程自动控制安全置換装置的支架底部设置有万向轮。
4.根据权利要求I所述的燃气工程自动控制安全置換装置，其特征在于，所述过滤器为高精度过滤器，其过滤精度小于等于50 U。
5.根据权利要求I所述的燃气工程自动控制安全置換装置，其特征在于，所述调压器为高精度调压器，其压カ波动范围小于5%，即当所述燃气工程自动控制安全置換装置的压力波动范围超过5%吋，能自动根据出ロ端的流量需求来自动调节阀ロ的开关度，从而控制压< カ在设定范围内。
6.一种燃气工程自动控制安全置換装置使用方法，采用本发明燃气工程自动控制安全置換装置对被置換管道或罐体中的空气进行置換，其特征在于，包括以下步骤 A、对管道进行置換 (1)将本发明燃气工程自控按全置換装置的进端涡轮球阀用高压软胶管及活动头与天然气气源管道联通，再将出端涡轮球阀用高压软胶管及活接头与被置換管道进ロ端相连通，被置換管道的出口端阀门处于开启状态以排泄空气，同时，连接及启动エ业电脑与控制箱； (2)向エ业电脑输入被置換管道的公称直径，エ业电脑将通过控制箱自动控制电动控制阀的开度控制被置換管道进气端流量，即保险流量，使得天然气在被置換管道中的流速不超过5米/秒和压カ不超过5 kPa，然后，开启电动控制阀向被置換管道内输送天然气进行置换； (3)エ业电脑获取智能积算流量计的检测信号，根据检测信号计算出实际流量大小并与保险流量进行比较，当实际流量超过保险流量时，通过控制箱控制电动控制阀减少流量，反之,则增加流量； (4)对被置換管道出ロ端排出的气体的天然气浓度进行监測，当在被置換管道出ロ端检测到天然气逸出且浓度在95%以上时，关闭被置換管道的未端阀门，置換完成； (5)关阀与置換装置相连接的出端涡轮球阀，拆除置換装置与被置換管道的连接，恢复到可向被置換管道供气的状态，即可向管道正式供气进行投产； B、对罐体的置換(1)将本发明燃气工程自控按全置换装置的进端涡轮球阀用高压软胶管及活动头与天然气气源管道联通，将出端涡轮球阀用高压软胶管及活接头与被置换罐体的进气端管道相连通，此时罐体进气管道应早已与原进气源切断开，连接及启动工业电脑与控制箱； (2)卸下罐体底部人孔法兰，从此处排泄空气； (3)向工业电脑输入被置换罐体进气端管道的公称直径，工业电脑将通过控制箱自动控制电动控制阀的开度控制被置换罐体进气端管道进气端流量，即保险流量，使得天然气在被置换罐体进气端管道中的流速不超过5米/秒和压力不超过5 kPa，然后，开启电动控制阀向被置换罐体内输送天然气进行置换； (4)由于天燃气的比重较空气小，进入罐体的天然气自然缓慢上浮占据罐体上部空间，同时，由于空气会下沉占据罐体下部空间并逐渐由人孔排泄出来； (5)工业电脑获取智能积算流量计的检测信号，根据检测信号计算出实际流量大小并与保险流量进行比较，当实际流量超过保险流量时，通过控制箱控制电动控制阀减少流量，反之,则增加流量； (6)对罐体底部人孔流出的气体进行检测，当检测出有天然气逸出时，即表明天然气已充满整个罐体，置换完成； (7)安装好罐体底部人孔法兰，关阀与置换装置相连接的阀门，拆除置换装置与被置换管道的连接，恢复到可向被置换管道供气的状态，即可向罐体正式供气进行投产。
全文摘要
为解决现有技术燃气工程直接置换发存在的要求准确控制、危险性高和易爆炸的问题，本发明提出一种燃气工程自动控制安全置换装置，包括支架、控制箱、工业电脑、进端涡轮球阀、出端涡轮球阀、压力表Ⅰ、过滤器Ⅰ、调压器、电动控制阀、压力表Ⅱ、过滤器II、智能积算流量计、压力表Ⅲ和单嘴测压球阀；本发明燃气工程自动控制安全置换装置使用方法，采用本发明燃气工程自动控制安全置换装置对被置换管道或罐体中的空气进行置换，包括对管道进行置换和对罐体的置换；本发明能根据被置换管道的管径自动计算被置换管道的流量并进行精确控制，保障安全，操作方便，且省去了购用氮气的购买、运输、存放等诸多麻烦和费用。
文档编号F17D3/12GK102853260SQ201210368490
公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月28日 优先权日2012年9月28日
发明者熊涛, 裴云秦, 张宣沛, 邱光清, 李同荣, 赵小波 申请人:重庆市山城燃气设备有限公司