一种掺氢天然气调压器的泄漏率测试系统的制作方法

1.本实用新型属于燃气测试领域，特别涉及一种掺氢天然气调压器的泄漏率测试系统。


背景技术：

2.常规天然气虽然是一种比较清洁的能源，但仍然是一种含碳的化石燃料，其燃烧应用会排放大量二氧化碳，导致全球温室效应加剧。天然气的绿色化将是未来能源转型的方向，也是控制温室效应问题的必然要求。而向天然气中掺入一定比例氢气是使其含碳量降低以促进能源绿色化发展的重要途径。所以目前世界各地正在大力开展天然气掺氢项目，我国也开展了首个天然气掺氢示范项目。
3.由于氢气与天然气的主要成分甲烷理化性质差别较大，氢气分子体积小，密度小，爆炸范围宽，点火能低，因而氢气具有更高的渗透率和泄漏风险，且更加危险。燃气调压器是燃气供应中最重要的设备之一，测试掺氢天然气调压器中氢气、甲烷这两种气体的泄漏率非常重要。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种结构简单、成本低、使用方便、测试准确的的掺氢天然气调压器的泄漏率测试系统。
5.本实用新型的目的通过如下的技术方案来实现：一种掺氢天然气调压器的泄漏率测试系统，包括主气路，其特征在于：所述主气路上依次连接设置氢气瓶、用于连接甲烷气瓶的第二支气路、用于连接氮气瓶的第一支气路、混气罐、被测调压器、氢气浓度探测器和甲烷浓度探测器。
6.优选地，所述第一支气路上设置安装第三减压阀和氮气瓶，且两者之间通过软管连接。
7.优选地，所述第二支气路上设置安装第二减压阀和甲烷气瓶，且两者之间通过软管连接。
8.优选地，所述第二支气路上设置安装有第一流量计，所述第一流量计位于第二支气路上并处于所述第二减压阀和第二支气路在主气路上的连接处之间。
9.优选地，所述主气路上设置安装有第一减压阀，所述第一减压阀位于氢气瓶和第二支气路在主气路上的连接处之间。
10.优选地，所述主气路上设置安装有第二流量计，所述第二流量计位于主气路上并处于第一减压阀和第二支气路在主气路上的连接处之间。
11.优选地，所述混气罐和被测调压器之间依次设有第一压力表、第四减压阀、第一隔膜阀、第二压力表和温度计，第一压力表靠近混气罐并用于测量混气罐的压力，温度计靠近被测调压器，在被测调压器和氢气浓度探测器之间设有第二隔膜阀。
12.优选地，所述被测调压器和氢气浓度探测器之间依次设置第二压力表、温度计和
第二隔膜阀，第二压力表靠近被测调压器，第二隔膜阀靠近氢气浓度探测器。
13.优选地，所述主气路上依次设置氢气瓶、用于连接甲烷气瓶的第二支气路、用于连接氮气瓶的第一支气路、混气瓶、被测调压器、甲烷浓度探测器和氢气浓度探测器。
14.优选地，所述混气罐上设有排气阀。
15.优选地，所述被测调压器和甲烷浓度探测器之间依次设置第二压力表、温度计和第二隔膜阀，第二压力表靠近被测调压器，第二隔膜阀靠近甲烷浓度探测器。
16.与现有技术相比，本实用新型具有如下显著的技术效果：
17.1、本实用新型可测得燃气调压器中氢气和甲烷气体各自的泄漏率，测试准确，能够确保掺氢天然气调压器使用安全。
18.2、本实用新型使用方便，可以通过调节掺氢的比例满足不同的掺氢需求。
19.3、本实用新型结构组成简单，成本低，实用性强，适于广泛推广和使用。
附图说明
20.图1是本实用新型实施例1的组成结构示意图；
21.图2是本实用新型实施例2的组成结构示意图；
22.图3是本实用新型实施例3的组成结构示意图；
23.图4是本实用新型实施例4的组成结构示意图。
24.1-氢气瓶；2-甲烷气瓶；3-氮气瓶；4-软管；5-第一减压阀；6-第二减压阀；7-第三减压阀；8-第一流量计；9-混气罐；10-排气阀；11-第一压力表；12-第四减压阀；13-第一隔膜阀；14-第二压力表；15-温度计；16-被测调压器；17-第二隔膜阀；18-氢气浓度探测器；19-甲烷浓度探测器；20-第二流量计；23-主气路；21-第一支气路；22-第二支气路。
具体实施方式
25.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
26.参照图1，本实用新型提供一种掺氢天然气调压器的泄漏率测试系统，在主气路23上依次连接设置氢气瓶1、用于连接甲烷气瓶2的第二支气路22、用于连接氮气瓶3的第一支气路21、混气罐9、被测调压器16、氢气浓度探测器18和甲烷浓度探测器19。
27.优选地，所述第一支气路21上设置安装第三减压阀7和氮气瓶3，且两者之间通过软管4连接。
28.优选地，所述第二支气路22上设置安装第二减压阀7和甲烷气瓶2，且两者之间通过软管4连接。第二支气路22上还设置安装有第一流量计8，所述第一流量计8位于第二支气路22上并处于所述第二减压阀6和第二支气路22在主气路23上的连接处a之间。
29.优选地，所述主气路23上设置安装有第一减压阀5，所述第一减压阀5位于氢气瓶1和第二支气路22在主气路上的连接处a之间。
30.优选地，所述主气路23上设置安装有第二流量计20，所述第二流量计20位于主气路23上并处于第一减压阀5和第二支气路22在主气路上的连接处a之间。
31.优选地，所述混气罐9上设有排气阀10。
32.优选地，在混气罐9和被测调压器16之间依次设有第一压力表11、第四减压阀12、第一隔膜阀13、第二压力表14和温度计15，第一压力表11靠近混气罐9并用于测量混气罐9
的压力，温度计15靠近被测调压器16，在被测调压器16和氢气浓度探测器18之间设有第二隔膜阀17。第二压力表14是在第一隔膜阀13和第二隔膜阀17关闭时测量被测调压器16的压力。
33.本实用新型的使用过程如下：
34.考虑到安全性以及测试结果的准确性，需要先用氮气将系统内部存在的空气置换出去，在实验开始前先关闭第一减压阀5、第二减压阀6和排气阀10；打开第四减压阀12、第一隔膜阀13和第二隔膜阀17；打开并调节第三减压阀7，使氮气以略高于压力大气压的压力置换空气，并用氧气浓度探测仪检测出口处氧气浓度，当氧气浓度降为0时说明置换完成，关闭第三减压阀7。
35.打开并调节第一减压阀5、第二减压阀6，结合第一流量计8和第二流量计20的读数调节氢气和甲烷的掺混比例，并从氢气浓度探测器18、甲烷浓度探测器19中读取气体浓度，系统内的气体浓度达到指定浓度后关闭第四减压阀12、第一隔膜阀13和第二隔膜阀17。打大第一减压阀5、第二减压阀6，将所需掺混比例的氢气和甲烷充入混气罐9中，通过第一压力表11确定混气罐9内压力达到需求，之后再将两阀门关闭。
36.打开并调节第四减压阀12，将混气罐9中的掺氢天然气充入被测调压器16中，当第二压力表14上的压力读数达到所需要的压力后关闭第四减压阀12、第一隔膜阀13。
37.之后实验进入保压期，在保压期开始和结束时分别记录压力和温度。第二压力表14用来记录保压期间的温度变化，温度计15用来记录系统内部温度。
38.实验结束后打开第二隔膜阀17，排出调压箱内燃气，排气期间通过氢气浓度探测器18、甲烷浓度探测器19记录调压箱内两种气体的浓度。
39.计算泄漏率：
40.保压期间对温度和压力进行两次测量。总泄漏量按照公式
⑴
、
⑵
[0041][0042][0043]
式中：
[0044]
qi—一个承压腔的计算泄漏量，单位为立方米每小时(m3/h)；
[0045]
t—两次测量的间隔时间，单位为小时(h)；
[0046]
pa—基准压力，单位为帕(pa)；
[0047]
v—承压腔体容积，单位为立方米(m3)；
[0048]
δp—修正后的压力降，单位为帕(pa)；
[0049]
p1、p2—第一次、第二次测量时承压腔内试验介质的压力，单位为帕(pa)；
[0050]
pa、p
′
a—第一次、第二次测量时大气的压力，单位为帕(pa)；
[0051]
t1、t2—第一次、第二次测量时承压腔内试验介质的温度，单位为摄氏度(℃)。
[0052]
排出气体时根据氢气浓度探测器18、甲烷浓度探测器19读数可知保压期结束时甲烷和氢气浓度，结合甲烷、氢气初始浓度和总泄漏量，可计算出甲烷和氢气各自的泄漏率。
[0053]
实施例2
[0054]
参见附图2，本实施例与实施例1的不同之处在于氢气浓度探测器和甲烷浓度探测
器的位置不同，在主气路23上依次连接设置氢气瓶1、用于连接甲烷气瓶2的第二支气路22、用于连接氮气瓶3的第一支气路21、混气罐9、被测调压器16、甲烷浓度探测器19和氢气浓度探测器18。
[0055]
实施例3
[0056]
参见附图3，本实施例与实施例1的不同之处在于第二压力表14和温度计15设置在被测调压器16和氢气浓度探测器18之间，即在被测调压器16和氢气浓度探测器18之间依次设置第二压力表14、温度计15和第二隔膜阀17，第二压力表14靠近被测调压器，第二隔膜阀17靠近氢气浓度探测器。
[0057]
实施例4
[0058]
参见图4，本实施例与实施例2的不同之处在于第二压力表14和温度计15设置在被测调压器16和甲烷浓度探测器19之间，即在被测调压器16和甲烷浓度探测器19之间依次设置第二压力表14、温度计15和第二隔膜阀17，第二压力表14靠近被测调压器16，第二隔膜阀17靠近甲烷浓度探测器。
[0059]
因此，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，本实用新型还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本实用新型权利保护范围之内。