CN115574264A - 一种中低压掺氢的多级压力天然气管道掺氢实验*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中低压掺氢的多级压力天然气管道掺氢实验***，本发明能够在中低压条件下完成掺氢过程，从而避免在高压条件下掺氢带来的加工建设难度，且后续通过加压和调压可实现多级压力条件下的实验，得到不同压力条件下的掺氢天然气，便于开展不同压力工况下的掺氢实验，从而提高实验效率。

Description

一种中低压掺氢的多级压力天然气管道掺氢实验***

技术领域

本发明涉及掺氢实验领域，尤其涉及一种中低压掺氢的多级压力天然气管道掺氢实验***。

背景技术

为满足我国能源需求，保障能源安全，能源结构正在往低碳化方向发展，光伏、风电等可再生清洁能源迎来了快速发展时机。氢气利用时无碳排放，还可作为光伏、风电等不稳定可再生能源的储能介质，可推动我国可再生能源的大规模应用。而氢气要实现产业化应用，还需解决其储运问题。相较于高压气态储氢、液态储氢以及固态储氢等技术，管道掺氢利用现役天然气管道，将氢气与天然气部分掺混，不仅可解决氢气大规模、低成本运输难题，还可充分利用现有燃气基础设施。与此同时，管道掺氢还有助于统一燃气热值，降低燃气利用中的碳排放。

欧美发达国家开展了多项管道掺氢示范项目，国内也开始探索管道掺氢的应用示范，并取得了一定成果。但管道掺氢是针对现役燃气输配***进行掺氢。一方面已有成果的迁移性存在一定局限，不同国家、地区现役输配***的实际情况差异较大，如管材、管龄、运行条件、土壤环境等，需对其进行针对性研究和评估；一方面，天然气输配***较为复杂，目前尚未有体系化的研究成果；另一方面，城镇燃气位于天然气产业链下游，是实现管道掺氢需首要解决的场景，而城镇燃气输配***包含多级压力，其掺氢环境下的适应性问题均需进行研究。如从高压/次高压燃气管道引出支线进行掺氢实验风险较大。

在现有掺氢实验的实验设计和实施方案中，在高压条件下天然气与氢气进行掺氢的难度较大，影响实验准确性，并且仅设计有中低压条件下的实验环境，无法进行多级压力条件下的掺氢实验。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种中低压掺氢的多级压力天然气管道掺氢实验***，旨在解决如何在中低压条件下进行掺氢，且如何实现在多级压力条件下进行掺氢实验的技术问题。

本发明的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种中低压掺氢的多级压力天然气管道掺氢实验***，其中，包括：

掺氢机，用于将输入的天然气和氢气混合并输出掺氢天然气；

第一路阀体，与所述掺氢机的输入端连接，用于向所述掺氢机输送第一气压阈值内的天然气；

第二路阀体，与所述掺氢机的输入端连接，用于向所述掺氢机输送氢气；

第一实验管段，与所述掺氢机的输出端连接，用于进行第一气压阈值范围内的实验；

压缩机，与所述第一实验管段连接，用于将掺氢天然气进行加压至第二气压阈值范围；

第二实验管段，与所述压缩机连接，用于进行第二气压阈值范围内的实验；

第三路阀体，分别与所述掺氢机的输出端、所述第一实验管段以及所述第二实验管段连接，用于输送掺氢天然气；

第四路阀体，分别与所述第一实验管段及所述第三路阀体连接，用于输送第一气压阈值范围内的掺氢天然气；

所述第二气压阈值大于所述第一气压阈值。

在一种实施方式中，所述***还包括：

第三实验管段，与所述第二实验管段连接，用于进行第三气压阈值范围内的实验；

所述第三气压阈值大于所述第一气压阈值，所述第二气压阈值大于所述第三气压阈值。

在一种实施方式中，所述第一实验管段包括：

第一集气柱，与所述掺氢机连接，用于存储第一气压阈值范围内的掺氢天然气；

第一管材实验工装段，与所述第一集气柱连接；

所述第二实验管段包括：

第二管材实验工装段，与所述压缩机连接；

所述第三实验管段包括：

第二集气柱，与所述第二实验管段连接，用于存储掺氢天然气；

第三管材实验工装段，与所述第二集气柱连接；

掺氢天然气可依次通过所述第一集气柱、所述第一管材实验工装段、所述压缩机、所述第二管材实验工装段、所述第二集气柱和所述第三管材实验工装段。

在一种实施方式中，所述第一路阀体包括依次连接的第一球阀、第一切断阀和第一调压阀，所述第二路阀体包括依次连接的第二球阀、第二切断阀、第二调节阀和第一止回阀；

所述第一调节阀与所述掺氢机的输入端连接，所述第一止回阀与所述掺氢机的输入端连接。

在一种实施方式中，所述第三路阀体包括：

第三球阀，所述第三球阀的两端分别与所述掺氢机的输出端及所述第一集气柱连接；

第四球阀，所述第四球阀的两端分别与所述第一管材实验工装段及所述压缩机连接；

第三调节阀，与所述第二集气柱连接；

第五球阀，所述第五球阀的两端分别与所述压缩机及所述第二管材实验工装段连接；

第六球阀，所述第六球阀的两端分别与所述压缩机及所述第三调节阀连接；

第四调节阀，与所述第三管材实验工装段连接；

第七球阀，所述第七球阀的两端分别与所述第二集气柱及所述第三管材实验工装段连接；

第八球阀，所述第八球阀的两端分别与所述第二集气柱及所述第四调节阀连接；

其中，所述第五球阀和所述第六球阀并联设置，所述第七球阀和所述第八球阀并联设置。

在一种实施方式中，所述第四路阀体包括：

第九球阀，与所述掺氢机的输出端连接；

第十球阀，与所述第一管材实验工装段连接；

第十一球阀，与所述第九球阀及所述第十球阀连接；

其中，所述第九球阀与所述第三球阀连接，所述第九球阀与所述第十球阀并联设置，所述第十一球阀与所述第四调节阀连接。

在一种实施方式中，所述第三路阀体还包括：

第十二球阀，与所述第四调节阀连接；

第五调节阀，与所述第十二球阀连接；

第二止回阀，与所述第五调节阀连接；

所述***还包括：

终端燃气具，与所述第二止回阀连接。

第二方面，本发明提供一种根据上述中任一项所述的中低压掺氢的多级压力天然气管道掺氢实验***的控制方法，其中，所述方法包括：

确定掺氢实验对应的实验压力信息和实验流量信息；所述实验压力信息为单级压力或多级压力，所述实验流量信息为第一流量或第二流量；

根据所述实验压力信息和所述实验流量信息，确定掺氢实验对应的实验方案信息；

控制第一路阀体输送天然气以及第二路阀体输送氢气，得到掺氢机输出的掺氢天然气；其中，第一路阀体输送的天然气以及第二路阀体输送的氢气均处于第一气压阈值范围内，掺氢机输出的掺氢天然气处于第一气压阈值范围内；

根据所述实验方案信息，控制第三路阀体将掺氢机输出的掺氢天然气输送至第一实验管段进行实验，得到实验后的掺氢天然气；其中，所述实验后的掺氢天然气处于第一气压阈值范围内。

在一种实施方式中，所述实验方案信息包括第一单级压力实验方案、第二单级压力实验方案以及多级压力实验方案中的一种；

所述根据所述实验压力信息和所述实验流量信息，确定掺氢实验对应的实验方案信息，包括：

若所述实验压力信息为单级压力，且所述实验流量信息为第一流量时，确定所述实验方案信息为所述第一单级压力实验方案；或

若所述实验压力信息为单级压力，且所述实验流量信息为第二流量时，确定所述实验方案信息为所述第二单级压力实验方案；或

若所述实验压力信息为多级压力，且所述实验流量信息为第一流量或第二流量时，确定所述实验方案信息为所述多级压力实验方案。

在一种实施方式中，所述根据所述实验方案信息，将掺氢机输出的掺氢天然气输送至第一实验管段，得到实验后的掺氢天然气，包括：

根据所述多级压力实验方案，控制第三路阀体将掺氢机输出的掺氢天然气输送至第一实验管段进行实验后，得到第一掺氢天然气；

控制压缩机将所述第一掺氢天然气加压至第二气压阈值范围内，得到第二掺氢天然气；

控制第三路阀体将所述第二掺氢天然气输送至第二实验管段进行实验后，并控制第三路阀体对所述第二掺氢天然气进行调压，得到试验后的掺氢天然气。

有益效果：本发明提供了一种中低压掺氢的多级压力天然气管道掺氢实验***，本发明能够在中低压条件下完成掺氢过程，从而避免在高压条件下掺氢带来的加工建设难度，且后续通过加压和调压可实现多级压力条件下的实验，得到不同压力条件下的掺氢天然气，便于开展不同压力工况下的掺氢实验，从而提高实验效率。

附图说明

图1为本发明的中低压掺氢的多级压力天然气管道掺氢实验***的平面结构示意图。

图2为本发明的中低压掺氢的多级压力天然气管道掺氢实验***的立体结构示意图。

图3为本发明的中低压掺氢的多级压力天然气管道掺氢实验***的控制方法的流程图。

附图标记说明：

2.第一过滤器；3.第一球阀；4.第一切断阀；5.第一调压阀；

7.第二过滤器；8.第二球阀；9.第二切断阀；10.第二调压阀；11.第一止回阀；

12.压缩机；14.第三球阀；15.第一集气柱；16.第一阀门实验工装段； 17.第一计量仪表实验工装段；18.第一管材实验工装段；21.第四球阀；22. 压缩机；24.第五球阀；25.第二管材实验工装段；26.第六球阀；26.第三调节阀；27.第二集气柱；37.第七球阀；29.第三管材实验工装段；28.第八球阀；38.第十三球阀；30.第三计量仪表实验工装段；32.第四调节阀；33.第十二球阀；34.第五调节阀；35.第二止回阀；

13.第九球阀；20.第十球阀；31.第十一球阀。

具体实施方式

本发明提供一种中低压掺氢的多级压力天然气管道掺氢实验***，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者间接连接至该另一个部件上。

还需说明的是，本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此，附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

首先，对本发明实施例中涉及的名词进行介绍：

球阀，启闭件(球体)由阀杆带动，并绕球阀轴线作旋转运动的阀门；

切断阀是自动化***中执行机构的一种，由多弹簧气动薄膜执行机构或浮动式活塞执行机构与调节阀组成，接收调节仪表的信号，控制工艺管道内流体的切断、接通或切换；

调节阀是一种直观简便的流量调节控制装置；

止回阀是指启闭件为圆形阀瓣并靠自身重量及介质压力产生动作来阻断介质倒流的一种阀门。

在现有掺氢实验的实验设计和实施方案中，在高压条件下天然气与氢气进行掺氢的难度较大，影响实验准确性，并且仅设计有中低压条件下的实验环境，无法进行多级压力条件下的掺氢实验。

为了解决上述问题，本发明提供了一种中低压掺氢的多级压力天然气管道掺氢实验***，能够在中低压条件下完成掺氢过程，后续通过加压和调压可实现多级压力条件下的实验，如图1所示，所述***包括：

掺氢机12，用于将输入的天然气和氢气混合并输出掺氢天然气；

第一路阀体，与所述掺氢机12的输入端(如图1所示的横向气流箭头方向的左端)连接，用于向所述掺氢机12输送第一气压阈值内的天然气；

第二路阀体，与所述掺氢机12的输入端连接，用于向所述掺氢机12 输送氢气；

第一实验管段，与所述掺氢机12的输出端(如图1所示的横向气流箭头方向的右端)连接，用于进行第一气压阈值范围内的实验；

压缩机22，与所述第一实验管段连接，用于将掺氢天然气进行加压至第二气压阈值范围；

第二实验管段，与所述压缩机22连接，用于进行第二气压阈值范围内的实验；

第三路阀体，分别与所述掺氢机22的输出端、所述第一实验管段以及所述第二实验管段连接，用于输送掺氢天然气；

第四路阀体，分别与所述第一实验管段及所述第三路阀体连接，用于输送第一气压阈值范围内的掺氢天然气；

所述第二气压阈值大于所述第一气压阈值。

需要说明的是，氢气(第一气压阈值范围，即中低压范围)可通过电解水进行制备，从而通过第二路阀体输送至掺氢机12，天然气(第一气压阈值范围，即中低压范围)通过第一路阀体输送至掺氢机12，从而实现平台在中低压条件下进行掺氢，一方面避免高压取气的不安全性，另一方面，针对电解水制氢可减少氢源到掺氢机之间的氢气压缩机这一成本投入，针对氢气瓶组氢源可增加瓶组内氢气的有效利用率。

本发明的实验***一方面可实现实验平台从中低压燃气管网进行开口取气，在低压条件下进行掺混，降低加工建设难度；另一方面，通过设置加压和调压设备，可针对实验需求，得到不同压力条件下的掺氢天然气，便于开展不同压力工况下的掺氢实验。

本发明的实验***均通过管材管道进行连接，除实验管段采用城镇燃气常用的管材外，其余管段均采用316/316L不锈钢，以保证***稳定运行。

在本实施例中，所述***还包括：

第三实验管段，与所述第二实验管段连接，用于进行第三气压阈值范围内的实验；

所述第三气压阈值大于所述第一气压阈值，所述第二气压阈值大于所述第三气压阈值。

具体地，第一气压阈值范围(即中低压范围)为0.01MPa至0.04MPa (包括0.01MPa和0.04MPa)；第二气压阈值范围(即高压范围)为1.6MPa 至4MPa(包括4MPa)；第三气压阈值范围(即次高压范围)为0.4MPa至 1.6MPa(包括1.6MPa)。通过第一实验管段进行中低压掺氢实验，通过第二试验管段进行高压掺氢实验，通过第三实验管段进行次高压掺氢实验。从而可以进实现单独中低压掺氢实验；或中低压掺氢实验与高压掺氢实验；或中低压掺氢实验与次高压掺氢实验；或中低压掺氢实验、高压掺氢实验以及次高压掺氢实验。从而实现上述四种(一种单级压力条件，三种多级压力条件)掺氢实验，达到同时进行多级压力实验的效果，以提高实验效率。

需要说明的是，本发明的掺氢机12得到的掺氢天然气(第一气压阈值范围，即中低压范围)先通过第一实验管段(即中低压实验管段区)，再依次进入第二实验管段(即高压实验管段)、第三实验管段(即次高压实验管段)。更便于通过合理地设置开关，平台先开展中低压实验，在实验结果良好的情况下，再开展高压、次高压实验，从而更符合掺氢天然气适应性实验中实验压力由低到高的实验路径，增大实验结果的准确性，且提高实验的效率。

本发明的实验***操作简便，具体地，包含天然气气源、氢源气源、掺氢机、实验管段***、调压阀、PLC控制柜、流量调节阀、流量计、压力检测仪、球阀、止回阀、终端用户***等设备，天然气气源过滤后，依次通过球阀和调压阀通入至掺氢机中。所述氢气气源经过过滤后，依次通过球阀和调压阀通入掺氢机与所述天然气进行混合。所述掺氢机12出口掺氢天然气经止回阀后进入中压实验管段区；中压实验管段区出口掺氢天然气经过压缩机22，加压至高压，进入高压实验管段区；高压实验管段区出口掺氢天然气经过调压阀，调节至次高压，进入次高压实验管段区；次高压实验管段区出口掺氢天然气调压阀，调至中压，利用压差一部分掺氢天然气循环回中压实验段，另一部分通入终端燃气具36(即终端用户***)。

在本实施例中，所述第一实验管段包括：

第一集气柱15，与所述掺氢机12连接，用于存储第一气压阈值范围内的掺氢天然气；

第一管材实验工装段18，与所述第一集气柱15连接；

所述第二实验管段包括：

第二管材实验工装段25，与所述压缩机22连接；

所述第三实验管段包括：

第二集气柱27，与所述第二实验管段连接，用于存储第一气压阈值或第三气压阈值范围内的掺氢天然气；

第三管材实验工装段29，与所述第二集气柱27连接；

掺氢天然气可依次通过所述第一集气柱15、所述第一管材实验工装段18、所述压缩机22、所述第二管材实验工装段25、所述第二集气柱27 和所述第三管材实验工装段29(此实验方案为多级压力实验方案，即进行中低压掺氢实验、高压掺氢实验以及次高压掺氢实验)，从而提高实验效率。

具体地，第一实验管段(中低压实验管段)、第二实验管段(高压实验管段)和第三实验管段(即次高压实验管段)均为工装段，可根据实验要求安装阀门实验工装段、计量仪表实验工装段以及管材实验工装段，如第一实验管段包括两个第一管材实验工装段18、一个第一阀门实验工装段16 以及一个第一计量仪表实验工装段17，第二实验管段包括一个第二管材实验工装段25，第三实验管段包括一个第三管材实验工装段29以及一个第三计量仪表实验工装段30。但不限于此，具体设置根据实际需求自行修改。

需要说明的是，集气柱的作用包括解决气源供气的均匀性以及储备掺氢天然气气源。

在本实施例中，所述第一路阀体包括通过管材管道依次连接的第一球阀3、第一切断阀4和第一调压阀5，所述第二路阀体包括通过管材管道依次连接的第二球阀8、第二切断阀9、第二调节阀10和第一止回阀11；

所述第一调节阀5与所述掺氢机12的输入端连接，所述第一止回阀 11与所述掺氢机12的输入端连接。

具体地，所述***还包括第一过滤器2(用于过滤天然气的杂质)和第二过滤器7(用于过滤氢气中的杂质)，第一过滤器2与第一球阀3连接，第二过滤器7与第二球阀8连接。

在本实施例中，如图1所述，所述第三路阀体包括：

第三球阀14，所述第三球阀14的两端分别与所述掺氢机12的输出端及所述第一集气柱15连接；

第四球阀21，所述第四球阀21的两端分别与所述第一管材实验工装段18及所述压缩机22连接；

第三调节阀26，与所述第二集气柱27连接；

第五球阀24，所述第五球阀24的两端分别与所述压缩机22及所述第二管材实验工装段25连接；

第六球阀23，所述第六球阀23的两端分别与所述压缩机22及所述第三调节阀26连接；

第四调节阀32，与所述第三管材实验工装段29连接；

第七球阀37，所述第七球阀37的两端分别与所述第二集气柱27及所述第三管材实验工装段29连接；

第八球阀28，所述第八球阀28的两端分别与所述第二集气柱27及所述第四调节阀32连接；

其中，所述第五球阀24和所述第六球阀23并联设置，所述第七球阀 37和所述第八球阀28并联设置。

具体地，每个第一管材实验工装段18、一个第一阀门实验工装段16 以及一个第一计量仪表实验工装段17均为一个支路，也就是第一实验管段具有四个支路，每个支路均设有至少一个球阀(进一步设有两个球阀，分布在每个支路的两端)进行开关，以控制掺氢天然气的输送与否；

第五球阀24与第二管材实验工装段25串联为一个支路，第六球阀 23单独一个支路，第五球阀24的支路与第六球阀23的支路并联，也就是两个支路仅选择一个进行连通以输送掺氢天然气；进一步，第五球阀 24的支路上还设有另一个球阀，从而两个球阀位于第二管材实验工装段 25的两端；

第七球阀37与第三管材实验工装段29串联为一个支路，第十三球阀 38与第三计量仪表实验工装段30串联为一个支路，第八球阀23单独一个支路，第七球阀24的支路与第八球阀23的支路并联，也就是两个支路仅选择一个进行连通以输送掺氢天然气；进一步，第五球阀24的支路上还设有另一个球阀，从而两个球阀位于第二管材实验工装段25的两端，第十三球阀上还设有另一个球阀，从而两个球阀位于第三计量仪表实验工装段30的两端。

在本实施例中，如图1所示，所述第四路阀体包括：

第九球阀13，与所述掺氢机12的输出端连接；

第十球阀20，与所述第一管材实验工装段18连接；

第十一球阀31，与所述第九球阀13及所述第十球阀20连接；

其中，所述第九球阀13与所述第三球阀14的输入端连接，所述第九球阀13与所述第十球阀20并联设置，所述第十一球阀31与所述第四调节阀32的输出端连接。

具体地，第九球阀13和第十一球阀31可看做一条支路，第十球阀 20和第十一球阀31可看做一条支路，从而使掺氢天然气能够通过第十球阀20并从第十一球阀31输出，或者使掺氢天然气能够通过第十一球阀 31并从第九球阀13输出(与掺氢机12输出端的掺氢天然气汇合)。

在本实施例中，所述第三路阀体还包括：

第十二球阀33，与所述第四调节阀32连接；

第五调节阀34，与所述第十二球阀33连接；

第二止回阀35，与所述第五调节阀35连接；

所述***还包括：

终端燃气具36，与所述第二止回阀35连接。

在一种实现方式中，实现单独中低压掺氢实验，具体地，针对仅需开展低流量一路中低压掺氢实验的场景：

关闭第九球阀13、第四球阀21和第四调节阀32，打开第十球阀20 和第十一球阀31，按实验需求打开第一实验管段中四个支路的其中一路前后的球阀；

将中低压天然气(0.01-0.4MPa)经过第一过滤器2过滤后，经过第一球阀3，再经第一切断阀4和第一调压阀5调压后，通入掺氢机12中，氢气经过第二过滤器7过滤后，经过第二球阀8，再经第二切断阀9、第二调压阀10、第一止回阀11后，通入掺氢机12中，掺氢机12出口的掺氢天然气经过第三球阀14后，通入第一集气柱15(收集掺氢天然气)，第一集气柱15出口的掺氢天然气经过打开中低压实验管段的其中一路后，再依次经第十球阀20、第十一球阀31以及第十二球阀33后，经第五调压阀34调压后，经第二止回阀35后，通入终端燃器具36。

在第二种实现方式中，实现单独中低压掺氢实验，具体地，针对仅需开展高流量中低压掺氢实验的场景：

关闭第十球阀20、第五球阀24、第七球阀37、第十三球阀38，打开第九球阀13、第三球阀21、第六球阀23、第八球阀28和第十一球阀31，打开第一阀门实验工装段16、第一计量仪表实验工装段17、两个第一管材实验工装段18前后的球阀；

将中低压天然气(0.01-0.4MPa)经过第一过滤器2过滤后，经过第一球阀3，再经第一切断阀4和第一调压阀5调压后，通入掺氢机12中，氢气经过第二过滤器7过滤后，经过第二球阀8，再经第二切断阀9、第二调压阀10、第一止回阀11后，通入掺氢机12中，掺氢机12出口的掺氢天然气经过第三球阀14后，通入第一集气柱15，第一集气柱15出口的掺氢天然气并联经过中压实验管段的四个支路后，经第十球阀20通入压缩机22，经加压后达到4MPa后，经第六球阀23通入第三调压阀26 调至次高压1.6MPa后，通入第二集气柱27，第二集气柱27出口掺氢天然气经第八球阀28，通入第四调压阀32，调节至略高于掺氢机12出口掺氢天然气，从而使一部分掺氢天然气经过第十一球阀31和第九球阀13，循环回第一集气柱15的输入端，以保证实验管段掺氢天然气在规定流速范围内流动；另一部分掺氢天然气经第十二球阀33后，再经第五调压阀 34调压后，经第二止回阀35后，通入终端燃器具36。

在第三种实现方式中，实现中低压掺氢实验、高压掺氢实验以及次高压掺氢实验，具体地，针对仅需多级压力掺氢实验的场景：

关闭第十球阀20、第六球阀23和第八球阀28，打开第九球阀13、第三球阀14、第四球阀21、第十一球阀31和第四调节阀32，打开中压、高压、次高压实验管段前后的球阀；

将中低压天然气(0.01-0.4MPa)经过第一过滤器2过滤后，经过第一球阀3，再经第一切断阀4和第一调压阀5调压后，通入掺氢机12中，氢气经过第二过滤器7过滤后，经过第二球阀8，再经第二切断阀9、第二调压阀10、第一止回阀11后，通入掺氢机12中，掺氢机12出口的掺氢天然气经过第三球阀14后，通入第一集气柱15，第一集气柱15出口的掺氢天然气并联经过中压实验管段的四个支路后，经第三球阀22通入压缩机22，经加压后达到4MPa后，经第五球阀24通入高压实验管段，高压实验管段出口掺氢天然气经第三调压阀26，调压至1.6MPa后，通入第二集气柱27，第二集气柱27出口的掺氢天然气并联经过次高压压实验管段(第三管材实验工装段29和第三计量仪表实验工装段30)后，再经第四调压阀32调压至略高于掺氢机12出口掺氢天然气，从而使一部分掺氢天然气经过第十一球阀31和第九球阀13，循环回第一集气柱15的输入端，以保证实验管段掺氢天然气在规定流速范围内流动；另一部分掺氢天然气经第十二球阀33后，再经第五调压阀34调压后，经第二止回阀 35后，通入终端燃器具36。

基于上述实施例，本发明还提供一种中低压掺氢的多级压力天然气管道掺氢实验***的控制方法，所述方法应用于上述中低压掺氢的多级压力天然气管道掺氢实验***，如图3所示，所述方法包括如下步骤：

步骤S100、确定掺氢实验对应的实验压力信息和实验流量信息；所述实验压力信息为单级压力或多级压力，所述实验流量信息为第一流量或第二流量。

具体地，本发明的掺氢实验不仅能在单级压力(即中低压)条件下进行实验，还可在多级压力条件下进行实验。进一步，多级压力为三种情况的一种：第一多级压力，也就是后续进行中低压掺氢实验与高压掺氢实验；或第二多级压力，也就是后续进行中低压掺氢实验与次高压掺氢实验；或第三中级压力，也就是后续进行中低压掺氢实验、高压掺氢实验以及次高压掺氢实验。

第一流量包括掺氢天然气低流量输送，第二流量为掺氢天然气的高流量输送(四个支路均开启)和中流量输送(多支路开启，至少一个支路关闭)。

步骤S200、根据所述实验压力信息和所述实验流量信息，确定掺氢实验对应的实验方案信息。

具体地，所述实验方案信息包括第一单级压力实验方案、第二单级压力实验方案以及多级压力实验方案中的一种。

所述步骤S200具体包括：

步骤S220、若所述实验压力信息为单级压力，且所述实验流量信息为第一流量时，确定所述实验方案信息为所述第一单级压力实验方案。

步骤S220、若所述实验压力信息为单级压力，且所述实验流量信息为第二流量时，确定所述实验方案信息为所述第二单级压力实验方案。

步骤S230、若所述实验压力信息为多级压力，且所述实验流量信息为第一流量或第二流量时，确定所述实验方案信息为所述多级压力实验方案。

在一种实现方式中，多级压力实验方案包括第一多级方案、第二多级方案和第三多级方案。

所述步骤S230具体包括：

若所述多级压力为第一多级压力，且所述实验流量信息为第一流量或第二流量时，确定所述多级压力实验方案为第一多级方案(进行低压掺氢实验与高压掺氢实验)；或

若所述多级压力为第二多级压力，且所述实验流量信息为第一流量或第二流量时，确定所述多级压力实验方案为第二多级方案(进行中低压掺氢实验与次高压掺氢实验)；或

若所述多级压力为第三多级压力，且所述实验流量信息为第一流量或第二流量时，确定所述多级压力实验方案为第三多级方案(进行中低压掺氢实验、高压掺氢实验以及次高压掺氢实验)。

步骤S300、控制第一路阀体输送天然气以及第二路阀体输送氢气，得到掺氢机输出的掺氢天然气；其中，第一路阀体输送的天然气以及第二路阀体输送的氢气均处于第一气压阈值范围内，掺氢机输出的掺氢天然气处于第一气压阈值范围内。

具体地，通过控制第一路阀体、第二路阀体、第三路阀体和第四路阀体进行控制，进一步启动球阀、调节阀、压缩机等进行调节。

步骤S400、根据所述实验方案信息，控制第三路阀体将掺氢机输出的掺氢天然气输送至第一实验管段进行实验，得到实验后的掺氢天然气；其中，所述实验后的掺氢天然气处于第一气压阈值范围内。

具体地，实验方案信息为多级压力实验方案的第三多级方案，进行中低压掺氢实验、高压掺氢实验以及次高压掺氢实验。

所述步骤S400具体包括：

步骤S410、根据所述多级压力实验方案，控制第三路阀体将掺氢机输出的掺氢天然气输送至第一实验管段进行实验后，得到第一掺氢天然气；

步骤S420、控制压缩机将所述第一掺氢天然气加压至第二气压阈值范围内，得到第二掺氢天然气；

步骤S430、控制第三路阀体将所述第二掺氢天然气输送至第二实验管段进行实验后，并控制第三路阀体对所述第二掺氢天然气进行调压，得到试验后的掺氢天然气。

本发明提供的中低压掺氢的多级压力天然气管道掺氢实验***的控制方法应用于上述中低压掺氢的多级压力天然气管道掺氢实验***，从而具有以上中低压掺氢的多级压力天然气管道掺氢实验***的全部有益效果，在此不再赘述。

综上所述，本发明提供了一种中低压掺氢的多级压力天然气管道掺氢实验***，本发明能够在中低压条件下完成掺氢过程，从而避免在高压条件下掺氢带来的加工建设难度，且后续通过加压和调压可实现多级压力条件下的实验，得到不同压力条件下的掺氢天然气，便于开展不同压力工况下的掺氢实验，从而提高实验效率。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种中低压掺氢的多级压力天然气管道掺氢实验***，其特征在于，包括：

掺氢机，用于将输入的天然气和氢气混合并输出掺氢天然气；

第一路阀体，与所述掺氢机的输入端连接，用于向所述掺氢机输送第一气压阈值内的天然气；

第二路阀体，与所述掺氢机的输入端连接，用于向所述掺氢机输送氢气；

第一实验管段，与所述掺氢机的输出端连接，用于进行第一气压阈值范围内的实验；

压缩机，与所述第一实验管段连接，用于将掺氢天然气进行加压至第二气压阈值范围；

第二实验管段，与所述压缩机连接，用于进行第二气压阈值范围内的实验；

第三路阀体，分别与所述掺氢机的输出端、所述第一实验管段以及所述第二实验管段连接，用于输送掺氢天然气；

第四路阀体，分别与所述第一实验管段及所述第三路阀体连接，用于输送第一气压阈值范围内的掺氢天然气；

所述第二气压阈值大于所述第一气压阈值。

2.根据权利要求1所述的中低压掺氢的多级压力天然气管道掺氢实验***，其特征在于，所述***还包括：

第三实验管段，与所述第二实验管段连接，用于进行第三气压阈值范围内的实验；

所述第三气压阈值大于所述第一气压阈值，所述第二气压阈值大于所述第三气压阈值。

3.根据权利要求2所述的中低压掺氢的多级压力天然气管道掺氢实验***，其特征在于，所述第一实验管段包括：

第一集气柱，与所述掺氢机连接，用于存储第一气压阈值范围内的掺氢天然气；

第一管材实验工装段，与所述第一集气柱连接；

所述第二实验管段包括：

第二管材实验工装段，与所述压缩机连接；

所述第三实验管段包括：

第二集气柱，与所述第二实验管段连接，用于存储掺氢天然气；

第三管材实验工装段，与所述第二集气柱连接；

掺氢天然气可依次通过所述第一集气柱、所述第一管材实验工装段、所述压缩机、所述第二管材实验工装段、所述第二集气柱和所述第三管材实验工装段。

4.根据权利要求3所述的中低压掺氢的多级压力天然气管道掺氢实验***，其特征在于，所述第一路阀体包括依次连接的第一球阀、第一切断阀和第一调压阀，所述第二路阀体包括依次连接的第二球阀、第二切断阀、第二调节阀和第一止回阀；

所述第一调节阀与所述掺氢机的输入端连接，所述第一止回阀与所述掺氢机的输入端连接。

5.根据权利要求3所述的中低压掺氢的多级压力天然气管道掺氢实验***，其特征在于，所述第三路阀体包括：

第三球阀，所述第三球阀的两端分别与所述掺氢机的输出端及所述第一集气柱连接；

第四球阀，所述第四球阀的两端分别与所述第一管材实验工装段及所述压缩机连接；

第三调节阀，与所述第二集气柱连接；

第五球阀，所述第五球阀的两端分别与所述压缩机及所述第二管材实验工装段连接；

第六球阀，所述第六球阀的两端分别与所述压缩机及所述第三调节阀连接；

第四调节阀，与所述第三管材实验工装段连接；

第七球阀，所述第七球阀的两端分别与所述第二集气柱及所述第三管材实验工装段连接；

第八球阀，所述第八球阀的两端分别与所述第二集气柱及所述第四调节阀连接；

其中，所述第五球阀和所述第六球阀并联设置，所述第七球阀和所述第八球阀并联设置。

6.根据权利要求5所述的中低压掺氢的多级压力天然气管道掺氢实验***，其特征在于，所述第四路阀体包括：

第九球阀，与所述掺氢机的输出端连接；

第十球阀，与所述第一管材实验工装段连接；

第十一球阀，与所述第九球阀及所述第十球阀连接；

其中，所述第九球阀与所述第三球阀连接，所述第九球阀与所述第十球阀并联设置，所述第十一球阀与所述第四调节阀连接。

7.根据权利要求5所述的中低压掺氢的多级压力天然气管道掺氢实验***，其特征在于，所述第三路阀体还包括：

第十二球阀，与所述第四调节阀连接；

第五调节阀，与所述第十二球阀连接；

第二止回阀，与所述第五调节阀连接；

所述***还包括：

终端燃气具，与所述第二止回阀连接。

8.一种根据权利要求1至7任一项所述的中低压掺氢的多级压力天然气管道掺氢实验***的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

确定掺氢实验对应的实验压力信息和实验流量信息；所述实验压力信息为单级压力或多级压力，所述实验流量信息为第一流量或第二流量；

根据所述实验压力信息和所述实验流量信息，确定掺氢实验对应的实验方案信息；

控制第一路阀体输送天然气以及第二路阀体输送氢气，得到掺氢机输出的掺氢天然气；其中，第一路阀体输送的天然气以及第二路阀体输送的氢气均处于第一气压阈值范围内，掺氢机输出的掺氢天然气处于第一气压阈值范围内；

根据所述实验方案信息，控制第三路阀体将掺氢机输出的掺氢天然气输送至第一实验管段进行实验，得到实验后的掺氢天然气；其中，所述实验后的掺氢天然气处于第一气压阈值范围内。

9.根据权利要求8所述的中低压掺氢的多级压力天然气管道掺氢实验***的控制方法，其特征在于，所述实验方案信息包括第一单级压力实验方案、第二单级压力实验方案以及多级压力实验方案中的一种；

所述根据所述实验压力信息和所述实验流量信息，确定掺氢实验对应的实验方案信息，包括：

若所述实验压力信息为单级压力，且所述实验流量信息为第一流量时，确定所述实验方案信息为所述第一单级压力实验方案；或

若所述实验压力信息为单级压力，且所述实验流量信息为第二流量时，确定所述实验方案信息为所述第二单级压力实验方案；或

若所述实验压力信息为多级压力，且所述实验流量信息为第一流量或第二流量时，确定所述实验方案信息为所述多级压力实验方案。

10.根据权利要求9所述的中低压掺氢的多级压力天然气管道掺氢实验***的控制方法，其特征在于，所述根据所述实验方案信息，将掺氢机输出的掺氢天然气输送至第一实验管段，得到实验后的掺氢天然气，包括：

根据所述多级压力实验方案，控制第三路阀体将掺氢机输出的掺氢天然气输送至第一实验管段进行实验后，得到第一掺氢天然气；

控制压缩机将所述第一掺氢天然气加压至第二气压阈值范围内，得到第二掺氢天然气；

控制第三路阀体将所述第二掺氢天然气输送至第二实验管段进行实验后，并控制第三路阀体对所述第二掺氢天然气进行调压，得到试验后的掺氢天然气。

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