用于气体燃料的储存交接系统和方法

申请号 CN201310001528.6 申请日 2013-01-04 公开(公告)号 CN103195579A 公开(公告)日 2013-07-10
申请人 通用电气公司; 发明人 J.V.海恩斯; B.M.加拉赫;
摘要 本 发明 涉及用于气体 燃料 的储存交接系统和方法,该系统包括被配置成将来自气体供应的气体燃料交接到燃气 涡轮 机的储存交接系统。所述储存交接系统包括彼此并联运行的多个小流量计,所述小流量计的每一个被配置成获得流动通过所述储存交接系统的气体燃料的流率的一部分的量度。所述储存交接系统还包括与所述多个小流量计 串联 的大流量计,所述大流量计被配置成获得从所述多个小流量计流动的气体燃料的流率的量度。另外,所述储存交接系统包括联接到所述小流量计和所述大流量计的每一个的通信 电路 ,所述通信电路被配置成将计量度量提供给流量计算机。
权利要求

1.一种系统,所述系统包括:
被配置成将来自气体供应的气体燃料交接到燃气涡轮机的储存交接系统,所述储存交接系统包括:
彼此并联布置的多个小流量计,其中所述小流量计的每一个被配置成获得流动通过所述储存交接系统的气体燃料的流率的一部分的第一量度;以及
与所述多个小流量计串联的大流量计,其中所述大流量计被配置成获得流动通过所述储存交接系统的气体燃料的流率的第二量度,其中每个小流量计具有比所述大流量计小的流量容量。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述多个小流量计和所述大流量计包括科氏流量计、超声流量计、涡轮流量计、文丘里流量计、孔板流量计或它们的组合。
3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述小流量计具有相对于彼此不同的流量容量。
4.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述小流量计的每一个具有第一最大流率,所述大流量计具有第二最大流率,并且所述小流量计的所述第一最大流率的总和等于所述大流量计的所述第二最大流率。
5.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述系统包括用于所述小流量计的每一个的第一旁通通道和用于所述大流量计的第二旁通通道,其中每个第一旁通通道被配置成能够使气体燃料流动而不流动通过相应的小流量计,并且所述第二旁通通道被配置成能够使气体燃料流动而不流动通过所述大流量计。
6.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述系统包括流量计算机,所述流量计算机被配置成:
通过求和所述多个小流量计的所述第一量度获得总和流量量度;以及
至少部分地基于所述总和流量量度和所述大流量计的所述第二量度确定表示通过所述储存交接系统交接的气体燃料的量的储存交接计算。
7.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述系统包括:
至少一个压变送器,其中每个压力变送器靠近所述小流量计和所述大流量计的每一个布置,被配置成提供气体燃料的压力量度;以及
靠近所述小流量计和所述大流量计的每一个布置的至少一个温度变送器,其中每个温度变送器被配置成提供气体燃料的温度量度;
其中所述流量计算机被配置成至少部分地基于流率的一部分的所述第一量度和流率的所述第二量度、所述压力量度以及所述温度量度确定储存交接计算。
8.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述系统包括:
布置在所述小流量计的每一个的下游的合并点的第一压力变送器,其中所述第一压力变送器被配置成提供流动通过所述小流量计的所有气体燃料的第一压力量度;
靠近所述大流量计布置的第二压力变送器,其中所述第二压力变送器被配置成提供流动通过所述大流量计的气体燃料的第二压力量度;
布置在所述小流量计的每一个的下游的合并点的第一温度变送器,其中所述第一温度变送器被配置成提供流动通过所述小流量计的所有气体燃料的第一温度量度;
靠近所述大流量计布置的第二温度变送器,其中所述第二温度变送器被配置成提供流动通过所述大流量计的气体燃料的第二温度量度;
其中所述流量计算机被配置成:
至少部分地基于流率的一部分的所述第一量度和流率的所述第二量度、所述第一压力量度和所述第二压力量度以及所述第一温度量度和所述第二温度量度确定储存交接计算。
9.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述小流量计的流量容量小于或等于所述大流量计的流量容量的大约50%。
10.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述流量计算机被配置成至少部分地基于所述总和流量量度和所述大流量计的量度确定计费点。
11.一种系统,所述系统包括:
储存交接系统,所述储存交接系统被配置成:
获得来自储存交接橇的多个小流量计的多个第一量度;
获得来自所述储存交接橇的大流量计的第二量度,其中每个小流量计具有比所述大流量计小的流量容量;以及
至少部分地基于所述多个第一量度和所述第二量度确定表示通过所述储存交接橇交接的气体燃料的量的储存交接计算。
12.根据权利要求11所述的系统,其特征在于,所述流量计算机被配置成求和所述多个第一量度以获得第一量度总和。
13.根据权利要求12所述的系统,其特征在于,所述流量计算机被配置成比较所述第一量度总和与所述第二量度以确定所述第一量度总和与所述第二量度之间的差值。
14.根据权利要求13所述的系统,其特征在于,当所述差值高于最大差值阈值时所述流量计算机被配置成触发听觉警报、视觉警报或听觉警报和视觉警报两者。
15.根据权利要求12所述的系统,其特征在于,所述流量计算机被配置成:
使用所述第一量度总和计算正在流动通过所述储存交接橇的气体燃料的交接量,以及通过比较所述交接量和所述第二量度验证气体燃料的量。
16.根据权利要求12所述的系统,其特征在于,所述流量计算机被配置成至少基于所述储存交接计算、所述第一量度总和以及所述第二量度计算通过所述储存交接橇交接的气体燃料的计费金额。
17.一种方法,所述方法包括:
在计算机处接收并联运行的多个小流量计的流率的集合;
在所述计算机处接收与所述多个小流量计串联的大流量计的第二流率;
经由所述计算机求和所述流率的集合以获得流率的总和集合;以及
比较所述总和流率和所述第二流率以确定所述流率的集合和所述第二流率的精度
18.根据权利要求17所述的方法,其特征在于,所述方法包括当所述精度低于最小精度阈值时触发警报。
19.根据权利要求17所述的方法,其特征在于,所述方法包括:
接收流动通过所述多个小流量计的气体燃料的第一压力量度;
接收流动通过所述多个小流量计的气体燃料的第一温度量度;
接收流动通过所述大流量计的气体燃料的第二压力量度;
接收流动通过所述大流量计的气体燃料的第二温度量度;
至少部分地基于所述流率的集合、所述第二流率、所述第一压力量度和所述第二压力量度以及所述第一温度量度和所述第二温度量度计算储存交接量度。
20.根据权利要求19所述的方法,其特征在于,所述方法包括至少部分地基于所述储存交接量度、所述总和流率以及所述第二流率计算计费金额。

说明书全文

用于气体燃料的储存交接系统和方法

技术领域

[0001] 本说明书所公开的主题涉及流体(例如气体或液体)从一个实体(entity)储存交接(custody transfer)到另一个实体。特别地,所公开的主题涉及从供应方输送到接收方的燃料(例如天然气)的测量。

背景技术

[0002] 各种系统(例如燃气涡轮机系统)由燃料(例如天然气)提供动。天然气常常经由储存交接系统从一个实体(例如供应方)提供给另一个实体(例如接收方)。在这些操作者之间交接(transfer)的天然气的量有益于确定由接收方消耗的气体的量和/或将由供应方收取的计费金额。在这些储存交接系统中高的精度平是期望的。不幸的是,现有的储存交接系统使用在低流率下不太精确的大流量计。此外,现有的储存交接系统可能需要在离线状态(例如天然气流量被关闭)下的流量计的定期维护和/或校准。由于天然气流量的损失,该离线维护和/或校准可能成本高且不方便。发明内容
[0003] 以下概括了在范围上与原始要求保护的本发明一致的某些实施例。这些实施例并不旨在限制要求保护的本发明的范围,而是相反地,这些实施例仅仅旨在提供本发明的可能形式的简要概括。实际上,本发明可以包含类似于或不同于以下所述的实施例的各种形式。
[0004] 在一个实施例中,一种系统包括被配置成将来自气体供应的气体燃料交接到燃气涡轮机的储存交接系统。所述储存交接系统包括彼此并联运行的多个小流量计,所述小流量计的每一个被配置成获得流动通过所述储存交接系统的气体燃料的流率的一部分的量度(measurement)。所述储存交接系统也包括与所述多个小流量计串联的大流量计,所述大流量计被配置成获得从所述多个小流量计流动的气体燃料的流率的量度。此外,所述储存交接系统包括联接到所述小流量计和所述大流量计的每一个的通信电路,所述通信电路被配置成将计量度量(metrics)提供给流量计算机。
[0005] 在第二实施例中,一种流量计算机被配置成获得来自储存交接橇(custody transfer skid)的多个小流量计的多个第一量度;获得来自所述储存交接橇的大流量计的第二量度;以及至少部分地基于所述多个小量度和所述大量度确定表示通过所述储存交接橇交接的气体燃料的量的储存交接计算(calculation)。
[0006] 在第三实施例中,一种方法包括在计算机处接收并联运行的多个小流量计的流率的集合。此外,所述方法包括在所述计算机处接收与所述多个小流量计串联的大流量计的第二流率。另外,所述方法包括经由所述计算机求和所述流率的集合以获得流率的总和集合。此外,所述方法包括比较所述流率的总和集合和所述第二流率以确定所述流率的集合和所述第二流率的精度。附图说明
[0007] 当参考附图阅读以下详细描述时,本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解,其中在附图中相似的附图标记始终表示相似的部分,其中:
[0008] 图1是根据实施例的具有储存交接橇的燃气涡轮机系统的方图;
[0009] 图2是描绘较小流量计相比于较大流量计的误差率的图形;
[0010] 图3是根据实施例的具有储存交接橇的燃气涡轮机系统的示意图,所述储存交接橇通过并联操作的多个小流量计启用;以及
[0011] 图4是描绘根据实施例的用于测量和检验储存交接量的方法的流程图

具体实施方式

[0012] 将在以下描述本发明的一个或多个具体实施例。为了提供这些实施例的简明描述,可能未在说明书中描述实际实现方式的所有特征。应当领会在任何这样的实际实现方式的开发中,与任何工程或设计项目中一样,必须做出许多特定实现的决定以实现开发者的特定目标,例如符合可能在实现方式之间不同的系统相关和商业相关的限制。而且,应当领会这样的开发尝试可能是复杂且耗时的,但是仍然是普通技术人员利用本公开能够进行的常规设计、生产和制造工作。
[0013] 当介绍本发明的各实施例的元件时,冠词“一”、“一个”和“所述”旨在表示有一个或更多个的元件。术语“包括”、“包含”和“具有”旨在是包含性的并且表示可以有除了列出元件以外的其它元件。
[0014] 所公开的实施例涉及通过使用包括并联操作的多个流量计的储存交接橇的、天然气从供应方储存交接到接收方的增高的精度和可操作性。另外,一个或更多个其它流量计可以与并联流量计串联。所公开的实施例可以使低气体流量状态下的天然气流量能够得以更精确测量。此外,当为了维护和/或校准而使橇中的流量计离线时,交接操作可以继续而不用操作关闭。因此,所公开的实施例增加了天然气流量测量的精度并且减小了由储存交接流量计维护和/或校准导致的停机时间。
[0015] 考虑到前述内容,图1是根据实施例的具有储存交接橇14的燃气涡轮机系统10的方块图。涡轮机系统10包括燃料储存器12(例如气体储存器)、储存交接橇14和燃烧系统16。燃烧系统16可以是任何燃烧系统,例如燃烧驱动式发电机。为了简化论述,燃烧系统16将以燃气涡轮机16作为例子,然而,可以使用任何燃烧系统16。燃料储存器12可以包括储存有用于为燃气涡轮机16提供动力的燃料(例如天然气)的一个或更多个燃料罐、供应管线和/或罐车。燃料可以是任何液态或气态燃料。为了简化论述,以下所述的燃料将以天然气作为例子,然而,可以使用任何燃料。来自燃料储存器12的燃料(例如天然气)通过储存交接橇14传到燃气涡轮机16。燃气涡轮机16然后消耗天然气,导致在燃料储存器12中天然气水平逐渐耗尽。
[0016] 储存交接橇14可以有用于确定正从气体储存器12流动到燃气涡轮机16的天然气的量。这样的信息可以有用于评估计费金额和/或燃气涡轮机16的气体消耗。气体储存器12可以由天然气供应方所有,而燃气涡轮机由接收方所有和/或操作。储存交接橇14可以标记天然气由供应方卖给接收方的点,因此交接天然气的储存。可以领会,可能很期望提供精确的测量,使得供应方知道他们将为多少天然气开账并且接收方知道它们将为多少天然气付款。此外,测量可能有用于确定燃气涡轮机16的消耗量和/或消耗率。
[0017] 有时,从气体储存器12流动的气体可能导致低流量状况。在低流量状况下,储存交接橇14中的流量计可能提供不太精确的测量。在这样的状况下,较小流量计的使用可以提供比大流量计更精确的测量。图2是描绘在各种流率下较小流量计相比于较大流量计的误差率的图形20。曲线21示出了与大流量计(例如8英寸喉管(throat))关联的误差的百分比。曲线22示出了与较小流量计(例如4英寸喉管)关联的误差的百分比。从图形20可以观察到,当流率增加时,大流量计和小流量计的精度都增加。然而,较小流量计可以提供更精确的结果,尤其在低流量状况下。在一个测试用例中,具有四英寸喉管的流量计在低流率下产生大约0.5%的误差百分比。具有八英寸喉管的流量计在相同的低流率下产生大约2.0%的误差百分比。因此,带较大喉管的流量计在低流量状况下提供明显更高的误差百分比。
[0018] 为了弥补在低流量状况下由较大流量计提供的不太精确的测量,多个较小流量计可以并联地运行。图3是根据实施例的具有储存交接橇14的燃气涡轮机系统10的示意图,所述储存交接橇通过并联操作的多个小流量计30启用。如先前所述,从气体储存器12流动的气体通过储存交接橇14流动到燃气涡轮机16。储存交接橇14可以测量流动通过储存交接橇14的气体的流率、温度和/或压力量度。例如,储存交接橇14可以包括压力变送器26和40、温度变送器28和42以及流量计30和32。压力变送器26和40与温度变送器28和42一起可以有用于确定气体供应的密度,使得可以进行更精确的测量。此外,一些流量计在它们的流量计算中使用压力量度。为了增加测量的精度,压力变送器26和40和温度变送器28和42可以在短距离内直接布置在流量计30和32的上游或下游。温度、压力和/或流量量度可以经由有线和/或无线通信电路46传输到流量计算机44,使得流量计算机可以使用该数据确定通过储存交接橇14交接的气体的总量。另外,储存交接橇14可以包括再路由路径(例如旁通环路34和36和/或再路由路径38)。
[0019] 不同于提供用于入口气体流量的初始测量的一个大流量计,多个较小流量计30可以并联地布置以测量流率。例如,在一些实施例中,较小流量计30的数量可以为2至20或更多(例如2、3、4、5、6、7、8、9或10个)并联流量计30。这些较小流量计30可以包括大约等于或大于典型地用于初始入口气体流量测量的单个大流量计的容量的总和容量。例如,在某些实施例中,小流量计30的每一个的容量可以是大流量计的容量的1/N,其中N是小流量计30的数量。此外,在某些实施例中,小流量计30可以具有小于大流量计的容量的百分比。
[0020] 在正常操作条件下,入口气体供应可以路由到具有关联的压力变送器26和温度变送器28的多个小流量计30。压力变送器26和温度变送器28的每一个可以传输流动通过关联的小流量计30的气体的压力和温度量度。每个小流量计30可以并联地进行流动通过多个小流量计30的气体的流量测量。流量量度、温度量度和/或压力量度可以通过通信电路46传输到流量计算机44。如以下将关于图4更详细地所述,流量计算机44可以判读量度以确定流动通过储存交接橇14的气体的总量。
[0021] 在穿过小流量计30之后,气体可以合并并且路由通过大流量计32,所述大流量计可以包括关联的压力变送器40和/或温度变送器42。大流量计32可以为从较小流量计30进行的测量提供检验机构。检验验证先前进行的储存交接测量的精度。在一些储存交接规则下,可能需要检验机构以便让接收方为交接的气体付账。来自大流量计32和关联的压力变送器40和/或温度变送器42的量度可以传输到流量计算机44,所述流量计算机可以判读量度以检验由较小流量计30提供的量度。在流动通过大流量计32之后,气体可以被引导到燃气涡轮机16,它可以在所述燃气涡轮机被消耗。
[0022] 流量计30和32可以是类似的或不同的。流量计30和32的每一个均可以具有不同的尺寸、类型、制造商等。例如流量计30和32可以是科氏(Coriolis)流量计、超声流量计、涡轮流量计、文丘里(Venturi)流量计、孔板流量计或它们的组合。此外,流量计30的每一个可以具有变化的最大流率。然而,当求和时,每一个流量计30的最大流率可以等于大流量计32的最大流率。
[0023] 在某些情况下,移除储存交接橇14中的流量计中的一个可能是期望的或必需的。例如,有时,较小流量计30和/或大流量计32可能需要维护和/或校准。例如,由于工业规则,流量计可能每年校准一次。这样的校准可能涉及移除流量计并且将它运送到实验室,在所述实验室进行校准。在期望使流量计30或32中的一个处于离线的情况下,再路由路径(例如旁通环路34和36和/或再路由路径38)可以有用于使气体能够继续流动通过储存交接橇14,尽管流量计30或32中的一个离线/被移除。
[0024] 在所示实施例中,较小流量计30的每一个包括旁通环路34。此外,大流量计32包括旁通环路36。通过围绕流量计30和32而再路由气体供应,旁通环路34和36能够使使流量计30和32离线。因此,如果操作者期望使第一流量计30(例如流量计1)离线,则可以启动与流量计1关联的旁通环路34以再路由在第一流量计30的上游的气体供应。如先前所述,某些储存交接规则可能需要检验流量计精度以便让接收方付账。在某些实施例中仍然可以经由旁通环路36使大流量计32离线,使得燃气涡轮机16保持气体供应。然而,在这样的情况下,检验的流量计可能不活动,并且因此在不活动期间的计费可能被限制。
[0025] 在一些实施例中,可以在不从系统10移除流量计的情况下能够使流量计检验。例如,大流量计32可以由流量计30中的一个的测量检验。通过比较流量计30中的一个和大流量计32的流量读数,可以在不从系统10移除大流量计32的情况下检验流量计32的精度。
[0026] 如先前所述,流量计算机44可以基于从储存交接橇14提供的量度确定储存交接量。图4是描绘根据实施例的、通过流量计算机44而用于测量和检验储存交接量的方法60的流程图。流量计算机44接收来自并联运行的多个小流量计30的流率的集合(方块62)。另外,流量计算机44接收与多个小流量计30串联的大流量计32的大流率(方块64)。求和来自多个小流量计30的流率(方块66)。流量计算机比较总和流率(即已求和的来自多个小流量计30的流率)和从大流量计32提供的流率(方块68)以确定总和流率和从大流量计32提供的流率的精度。
[0027] 流量计算机可以确定总和流率和从大流量计32提供的流率之间的差值是否小于最大差值阈值(方块70)。最大差值阈值是表示来自小流量计30和大流量计32的量度之间的最大偏差的阈值。如果来自小流量计30的流率的总和与来自大流量计32的流率之间的差值小于最大差值阈值,则流量计算机可以确定置信(confident)储存交接量和/或计费金额(方块71),原因是检验的流量计(例如大流量计32)提供在小流量计30的偏差阈值内的储存交接量。所确定的储存交接量可以基于小流量计30的总和流量量度、大流量计32的流量量度或两者的组合。例如,在一些实施例中,储存交接量和计费金额可以基于在总和流量量度和大流量量度之间取的平均值而确定。在备选实施例中,加权平均值可以有用于确定储存交接量,使得赋予来自总和流量量度或大量度的量度更大的可靠性。流量计算机44还可以基于置信储存交接量确定计费金额。流量计算机44然后可以循环返回到方块
62以获得另外的量度。
[0028] 当来自小流量计30的总和流量量度与来自大流量计32的流率之间的差值大于或等于最大差值阈值(或小于或等于最小精度阈值)时,可以触发警报(方块72)。警报可以通知操作者储存交接橇14有问题,使得可以采取修复措施。例如,警报可以警告操作者总和量度的检验不能验证总和量度的精度。然而,流量计算机44可以确定置信较低的储存交接量(方块73)。所确定的储存交接量可以基于小流量计30的总和流量量度、大流量计32的流量量度或两者的组合。例如,在一些实施例中,储存交接量的确定可以基于在总和流量量度和大流量量度之间取的平均值而确定。在备选实施例中,加权平均值可以有用于确定储存交接量,使得赋予来自总和流量量度或大量度的量度的任一者以更大的可靠性。此外,在一些实施例中来自小流量计30的总和流量量度和来自大流量计32的量度中的较低者可以确定置信较低的储存交接量。由于不能在最大差值阈值内检验储存交接量,因此可以使流量计算机44能够基于置信较低的储存交接量限制计费计算。在一些实施例中,由于计费规则,计费可以延迟直到恢复检验精度。流量计算机44可以循环返回到方块62以获得另外的流量量度。
[0029] 本发明的技术效果包括储存交接橇,其能够进行更精确的储存交接量测量。例如,在低流量状况下,较小流量计可以提供优于较大流量计的增加精度。通过提供多个较小流量计,相同量的气体可以流动通过储存交接橇,同时增加流量测量的精度。此外,通过使用多个流量计,可以有增加的冗余,使得可以使一个或更多个流量计离线,同时储存交接橇仍然能够将气体供应传到下游部件,例如燃气涡轮机。
[0030] 该书面描述使用例子来公开包括最佳模式的本发明,并且也使本领域的任何技术人员能够实施本发明,包括制造和使用任何装置或系统并且执行任何包含的方法。本发明的可专利范围由权利要求限定,并且可以包括本领域的技术人员想到的其它例子。这样的其它例子旨在属于权利要求的范围内,只要它们具有与权利要求的文字语言没有区别的结构元件,或者只要它们包括与权利要求的文字语言无实质区别的等效结构元件。
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