本發(fā)明涉及液化天然氣品質(zhì)檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及LNG品質(zhì)快速檢測裝置。
背景技術(shù)：
液化天然氣(LNG)作為一種高效的綠色能源，在我國的應(yīng)用范圍越來越廣，天然氣液化、儲存及運輸設(shè)備也日趨完善。然而，在LNG廣泛應(yīng)用的同時，國內(nèi)LNG行業(yè)的一些中間商為牟取利益，在運輸槽車中摻液氮賺取兩者之間差價，約3000-4000元/噸。雖然對LNG的物性不會有影響，但在運輸儲存過程中,由于溫度分層異常會對罐體應(yīng)力分布帶來變化，嚴重時會破壞罐體。此外，摻雜的LNG熱值減小，純度降低，會對工業(yè)生產(chǎn)、用戶使用帶來一定的經(jīng)濟損失和危害。因此非常有必要對LNG槽車中是否摻雜質(zhì)進行在線檢測。
目前，針對LNG運輸槽車摻雜質(zhì)的檢驗方法主要有實驗室法和現(xiàn)場經(jīng)驗判定法。實驗室法可將氣體或液體取樣后用色譜儀分析，但由于槽車內(nèi)液體密度不同，分層不均勻，試樣不能準確反應(yīng)槽車內(nèi)液體分布狀況，無法估算雜質(zhì)含量，而且現(xiàn)場取樣有局限性，周期長、實用性差?，F(xiàn)場經(jīng)驗判定法實際較多采用，在卸車時關(guān)注液體溫度和槽車壓力是否匹配，或者觀察潛液泵是否氣蝕，此種方法依賴經(jīng)驗，現(xiàn)場影響因素多，不確定性大，缺乏量化分析。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：針對國內(nèi)部分地區(qū)出現(xiàn)LNG運輸槽車摻雜質(zhì)行為，提出了一種LNG品質(zhì)快速檢測裝置，該裝置可以用于對槽車內(nèi)液體的溫度及介電常數(shù)進行測量，根據(jù)該測量值可以判斷LNG運輸槽車中是否含有雜質(zhì)。
本發(fā)明的上述目的是通過如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的：
LNG品質(zhì)快速檢測裝置，用于對LNG運輸槽車內(nèi)裝載的液相介質(zhì)LNG的品質(zhì)進行檢測，具體包括電容式液位計、N個溫度傳感器和M個液相介電常數(shù)檢測器，其中：N個溫度傳感器和液相介電常數(shù)檢測器安裝在電容式液位計的主體上；LNG運輸槽車頂端開設(shè)有液位測量接口，電容式液位計從所述液位測量接口插入液相介質(zhì)LNG中；N、M為正整數(shù)，N≥2且M≥1。
上述的LNG品質(zhì)快速檢測裝置，通過如下步驟進行LNG品質(zhì)快速檢測：
(a)、利用N個溫度傳感器測量不同分層的液相介質(zhì)LNG的溫度，其中：如果N個溫度傳感器測量得到的最高溫度和最低溫度之間的差值大于設(shè)定門限值，則判斷所述液相介質(zhì)LNG中摻有雜質(zhì)；如果各溫度測量值之間的差值均小于設(shè)定門限值，則進入步驟(b)；
(b)、采用電容式液位計測量槽車滿液狀態(tài)下的液體電容值，并根據(jù)所述液體電容值計算得到運輸槽車內(nèi)LNG的宏觀介電常數(shù)ε1；再利用M個液相介電常數(shù)檢測器測量不同分層的液體介電常數(shù)；其中：如果所述液體介電常數(shù)與宏觀介電常數(shù)ε1之間的差值大于設(shè)定閾值，則判斷所述液相介質(zhì)LNG中摻有雜質(zhì)。
上述的LNG品質(zhì)快速檢測裝置，電容式液位計的長度根據(jù)運輸槽車的深度設(shè)定，即當(dāng)電容式液位計從液位測量接口插入在液相介質(zhì)LNG中時，電容式液位計的頂端位于液位測量接口以上，且電容式液位計的底部距離運輸槽車底部的間距d滿足如下條件：0<d≤D，D為設(shè)定的間距門限。
上述的LNG品質(zhì)快速檢測裝置，具有2個溫度傳感器，即N＝2；其中，一個溫度傳感器安裝在電容式液位計主體的中段，另一個溫度傳感器安裝在電容式液位計主體的底部，分別用于對運輸槽車內(nèi)中間層和底層的液相介質(zhì)進行溫度測量。
上述的LNG品質(zhì)快速檢測裝置，具有1個液相介電常數(shù)檢測器，即M＝1；所述液相介電常數(shù)檢測器安裝在電容式液位計主體的中段，用于對運輸槽車內(nèi)中間層的液相介質(zhì)進行介電常數(shù)測量。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果：
(1)、本發(fā)明中，利用電容式液位計作為安裝主體，在該主體上安裝溫度傳感器和液相介電常數(shù)檢測器，用于測量運輸槽車內(nèi)的液相介質(zhì)的溫度和介電常數(shù)，這些測試數(shù)據(jù)可用于對車內(nèi)的LNG進行品質(zhì)進行分析；
(2)、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，利用槽車預(yù)留的液位測量接口進行安裝，具有較大的通用性，而且可以實現(xiàn)在線檢測，實用性較強。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的LNG品質(zhì)快速檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
本發(fā)明提供了一種LNG品質(zhì)快速檢測裝置，該裝置工藝簡單、可靠性強、經(jīng)濟實用，可用于檢測LNG運輸槽車是否摻雜質(zhì)。由于摻雜質(zhì)后低溫液體密度、沸點不同，因此可以通過檢測分層后的溫度來判別是否摻雜質(zhì)。此外摻雜質(zhì)與否對氣相介電常數(shù)影響很小，而對液相介電常數(shù)影響較大，基于此可以在槽車滿液狀態(tài)下，通過電容式液位計檢測液體介電常數(shù)來判斷摻雜質(zhì)含量。本發(fā)明可以有效遏制不法商人非法經(jīng)營，避免以此帶來的經(jīng)濟損失。
如圖1所示，本發(fā)明的LNG品質(zhì)快速檢測裝置，包括電容式液位計1、N個溫度傳感器2和M個液相介電常數(shù)檢測器3，其中：N個溫度傳感器2和液相介電常數(shù)檢測器3安裝在電容式液位計1的主體上；LNG運輸槽車5頂端開設(shè)有液位測量接口，電容式液位計1從所述液位測量接口插入液相介質(zhì)LNG4中；N、M為正整數(shù)，N≥2且M≥1。
其中，電容式液位計用于在槽車滿液狀態(tài)下測量液體電容值，根據(jù)該電容值可以計算得到運輸槽車內(nèi)LNG的宏觀介電常數(shù)ε1。在具體工程實現(xiàn)時，電容式液位計1的長度根據(jù)運輸槽車5的深度設(shè)定，即當(dāng)電容式液位計1從液位測量接口插入在液相介質(zhì)LNG4中時，電容式液位計1的頂端位于液位測量接口以上，且電容式液位計1的底部距離運輸槽車5底部的間距d滿足如下條件：0<d≤D，D為設(shè)定的間距門限。
N個溫度傳感器用于不同分層后的液相介質(zhì)LNG的溫度，根據(jù)不同分層的溫差，判斷是否摻雜質(zhì)。即：如果N個溫度傳感器測量得到的最高溫度和最低溫度之間的差值大于設(shè)定門限值，則可以判斷該液相介質(zhì)LNG中摻有雜質(zhì)。如圖1所示，共設(shè)置了2個溫度傳感器，即N＝2。其中，一個溫度傳感器安裝在電容式液位計1主體的中段，另一個溫度傳感器安裝在電容式液位計1主體的底部，分別用于對運輸槽車5內(nèi)中間層和底層的液相介質(zhì)進行溫度測量。
對于無法利用溫差進行摻雜判斷時，可以通過液相介質(zhì)LNG的介電常數(shù)進行區(qū)分，具體實現(xiàn)方法如下：首先采用電容式液位計1測量槽車滿液狀態(tài)下的液體電容值；然后根據(jù)該電容值計算得到運輸槽車內(nèi)LNG的宏觀介電常數(shù)ε1；再利用M個液相介電常數(shù)檢測器3測量不同分層的液體介電常數(shù)，當(dāng)這些介電常數(shù)測量值與宏觀介電常數(shù)ε1之間的差值大于設(shè)定閾值時，則可判斷該液相介質(zhì)LNG中摻有雜質(zhì)。其中，如果已知摻雜物質(zhì)成分，則可以根據(jù)分層介電常數(shù)估算出摻雜量。如圖1所示，設(shè)置了1個液相介電常數(shù)檢測器3，即M＝1；該述液相介電常數(shù)檢測器安裝在電容式液位計1主體的中段，用于對運輸槽車5內(nèi)中間層的液相介質(zhì)進行介電常數(shù)測量。
實施例：
在該實施例中，LNG品質(zhì)快速檢測裝置包括電容式液位計1、2個溫度傳感器2和1個液相介電常數(shù)檢測器3。其中，2個溫度傳感器2分別安裝在電容式液位計1主體的中段和底部；液相介電常數(shù)檢測器3安裝在電容式液位計1的主體中段。在該實施例中，設(shè)置液相介質(zhì)LNG4中摻有液氮。
常壓下：LNG溫度為-162℃、密度約450kg/m3；液氮溫度為-196℃、密度約810kg/m3；二者密度不同導(dǎo)致分層，槽車底部液氮含量高，摻液氮則槽車底部溫度低。檢測過程中，通過設(shè)置在電容式液位計上的低溫溫度傳感器測量槽車中間位置溫度T1及底部的溫度T2，T1約等于T2，則不摻液氮；若摻液氮，T2會明顯低于T1。但也有可能LNG中摻入的雜質(zhì)沸點與LNG相近，則通過比較溫度的方法難以確認是否混入雜質(zhì)，因此可通過測量介電常數(shù)的方法來做進一步驗證。
標準狀態(tài)下，LNG和液氮的相對介電常數(shù)分別為1.6和1.433，若摻液氮比例為5％-20％，混合后相應(yīng)的介電常數(shù)為1.592-1.56。為驗證LNG是否摻液氮，在運輸槽車滿液狀態(tài)下，測得槽車內(nèi)LNG的宏觀介電常數(shù)ε1，再由設(shè)置在電容式液位計上的液相介電常數(shù)檢測器檢測中間液位以下液體的介電常數(shù)ε2。比較ε1與ε2，若二者數(shù)值均為1.6左右，則LNG不摻液氮；若ε2明顯小于ε1，則說明LNG摻液氮。因為若摻液氮槽車底部液氮含量高，測得介電常數(shù)會更低，并據(jù)此可用插值法估算液氮的含量。
本發(fā)明說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。