CN101793347A - 一种加气站 - Google Patents

Abstract

一种加气站由储气瓶、气体充灌排、加气枪构成，具体点就是：在气体充灌排上安装可编程序控制器(简称PLC)和各种传感器、阀，由可编程序控制器控制，依据储气瓶下的压力传感器和气体充灌排各充灌端上的压力传感器的信号控制储气瓶上阀和气体充灌排各充灌端上阀的打开与关闭让储气瓶中的气体经气体充灌排各充灌排上的加气枪对汽车气瓶加气。储气瓶中气体压力来源压缩机、液压橇体增压、低温泵增压或直接来源母站运气拖车气瓶中的装满高压气的气瓶交替循环提供。本发明在利用城市公交车停车场夜间驻车空闲之际有步骤分批次同时加气，停车与加气互不耽误，节省建站场地，节省公交车白天加气时间和加气里程。

Description

一种加气站

技术领域

本发明涉及一种加气站，具体点是由储气瓶、气体充灌排、加气枪构成，适用于城市公交、邮政、环卫等公共事业停车场夜间加气，属于能源基础供气设施配套领域。

背景技术

本发明适用于天然气、氢气等，本案以天然气为例加以说明。

母加气站从天然气输气管道中取气、调压、计量、脱水、过滤后进入压缩机升压为运气拖车气瓶充装气；母加气站还有一种形式是液化天然气LNG气化站，LNG液态运输槽车卸料、低温泵加压、汽化器汽化成CNG，为运气拖车气瓶充装气。

上述两种类型母加气站采用运气拖车为子加气站提供气源。

目前，一种加气站是：采用抽取管道输送的天然气加压建立的标准加气站或LNG-CNG混合气化升压形成的天然气CNG加气站；另一种加气站是，采用子母站形式，子母站之间通过运气气瓶拖车连接供气气源。这些加气站最大技术特征是：对来加气站汽车气瓶逐个加气。

对于城市公交、邮政、环卫来讲，上述逐个加气方法却浪费了在城市里有固定营运线路的城市车辆的白天加气时间和加气往返里程。

发明内容

本发明目的：利用停车场夜间驻车空闲之际，为停车场所有车辆有步骤分批次同时加气，达到节省白天加气时间及加气往返里程之目的。

本发明也同样适用于氢燃料汽车加气。

技术方案：

加气站由储气瓶、气体充灌排、加气枪构成，其技术特征是：储气瓶中的气体经气体充灌排各个充灌端上的加气枪对汽车气瓶加气。

气体充灌排是具有充灌作用的一种特殊的气体汇流排，有单侧和双侧汇流排形式，图1是单侧汇流排的充灌排形式，图2即双侧汇流排的充灌排形式。气体充灌排上安装各种阀(包括夹兰、截止阀、回火防止阀、抽真空阀、充灌阀、回收阀、自循环阀等)、传感器实现抽真空、回收、自循环等多种功能为本发明的充灌功能提供高效配套作用，同样落入本发明保护范围。在本发明中属于非必要条件。

气体充灌排其技术特征是：本发明优选，

在气体充灌排上安装可编程序控制器(简称PLC)和各种传感器、阀，由可编程序控制器控制，依据储气瓶下的压力传感器和气体充灌排各充灌端上的压力传感器的信号控制储气瓶上阀和气体充灌排各充灌端上阀的打开与关闭让储气瓶中的气体经气体充灌排各充灌排上的加气枪对汽车气瓶加气(PLC与传感器各种连接、如何控制阀详见图1、图2)。

这里还包括可编程序控制器PLC控制各利抽真空阀、回收阀、自循环阀等，同时实现充灌排中的抽真空、回收、自循环等功能，配套提高加气效率。附属连接图在图1、图2中没有画出，属于非必要条件，力求图1、图2简洁突出本发明主题。

储气瓶由一个或多个储气瓶构成，其中一个储气瓶或是由多个储气瓶并联成一个储气瓶使用，储气瓶或是固定在加气站场地内存储单元气瓶或是移动的运气拖车中的气瓶组成；运气拖车气瓶是通过快速接头与图1、2中的储气瓶下的位置连接的。储气瓶装有天然气或氢气，本案以天然气为例加以说明，储气瓶中的气体来源于抽取管道输送的天然气或液化天然气LNG升压汽化后压缩天然气即CNG。储气瓶中气体压力来源压缩机、液压橇体增压、低温泵增压或直接来源母站运气拖车气瓶中的装满高压气的气瓶交替循环提供。其中，装满高压气的气瓶中的高压气是指大于汽车气瓶额定压力的气体。如汽车气瓶额定压力为20MPa，高压气大于20MPa。如果商业具体运作中，指定汽车气瓶为某一数值，那么，高压气大于某一数值。如商业具体运作中指定汽车气瓶为18MPa，那么高压气大于18MPa。

加气枪是和充灌端连接的输气软管上的与汽车气瓶充气口连接的阀，一般安装在地面上的加气柱内，在加气枪前面一般接有拉断阀保护装置或20MPa压力传感器自动切断阀装置等功能。那些能对汽车气瓶口充气的阀或装置都视为加气枪的技术等同，同样落入本发明保护范围。

加气站由储气瓶、气体充灌排、加气枪构成，具体点：如图1、2所示，其中，

1、2、3、4、5分别表示1-5个储气瓶，实际应用中可以一个或多个；6表示可编程控制器，简称PLC；7表示第1个储气瓶口下的压力传感器；8表示第1个储气瓶下的阀；同样的道理，图中所有的包括气体充灌排充灌端上的传感器用7、阀用8表示，所有压力传感器上的信号接入PLC的输入端即所有7接入PLC的输入端，PLC输出信号控制储气瓶下和充灌端上的阀，即PLC输出控制所有的8；9表示气体充灌排第N条充灌端上的单向截止阀，10表示气体充灌排第一条充灌端；11表示气体充灌排第N条充灌端(虚线表示重复N减2条)，实际应用中，要为N辆汽车气瓶加气就有N条充灌端，N取值在实际应用中是个自然常数，如建50辆公交车的加气站，N取值为50；12表示气体充灌排第一条充气端上的加气枪，同理，气体充灌排其它充气端上加气枪省略未画，保证画面清洁；13表示气体充灌排输气总管。

图1是个单侧汇流排形式的气体单侧充灌排与储气瓶、加气枪构成的加气站。

图2是个双侧汇流排形式的气体双侧充灌排与储气瓶、加气枪构成的加气站。

可编程控制器还可以接受当时加气站的加气枪周围天然气泄露敏感传感器、温度传感器等信号，依据天然气泄露敏感传感器信号切断总阀，依据温度传感器信号，利用温度、压力计算出汽车气瓶(汽车气瓶容积一般是定数)中的剩余气量和加气量。这些在图中没有画出，是非必要条件。

气体计量装置可以安装在气体充灌排输气总管13的最前端，计量总的加气量；也可以逐个安装在各个充灌端，计量各支路充灌端的加气量。安装计量装置属于非必要条件，也是现有技术，图中没有画出。

本方案气体充灌排上不安装PLC，其加气枪采用20MPa压力传感器自动切断阀，储气瓶采用人工看仪表人工控制，同样也能达到上述效果，只是效果变差点。同样落入由储气瓶、气体充灌排、加气枪构成的加气站的保护范围。

本发明方案气体充灌排末端接有减压阀(压力非常低)和储气罐或在末端接有等待加气的汽车气瓶，让气体充灌排总管形成回路，杜绝充灌排总管中真空现象发生；或在总管上接有抽真空装置。这些都是非必要条件。不再图中一一画出。

有益效果

1、以50辆公交车为例，如果每天每辆公交车白天进加气站等候10分钟，加气15分钟，50辆公交车每天浪费营运时间共计1250分钟，将近21个小时；每辆车加气往返5公里，50辆公交车每天浪费里程共计250公里。

2、如果一个城市采用本发明方案，建立100个这样的加气站，每天将节省2100个小时的加气时间和25000公里的加气往返里程；每年将节省7665个小时加气时间和913万公里加气往返里程，这是一个非常巨大的节省，其一年的节省费用远远大于本方案建百个加气站费用，其效果非常明显。

3、本发明在利用城市停车场夜间驻车空闲之际有步骤分批次同时加气，停车与加气互不耽误，节省建站场地，节省城市车辆白天加气时间和加气里程。

附图说明

图1是单侧气体充灌排、储气瓶、加气枪构成的加气站示意图，其中，

1、2、3、4、5分别表示1-5个储气瓶，实际应用中可以一个或多个；6表示可编程控制器，简称PLC；7表示第1个储气瓶口下的压力传感器；8表示第1个储气瓶下的阀；同样的道理，图中所有的包括气体充灌排充灌端上的传感器用7、阀用8表示，所有压力传感器上的信号接入PLC的输入端即所有7接入PLC的输入端，PLC输出信号控制储气瓶下和充灌端上的阀，即PLC输出控制所有的8；9表示气体充灌排第N条充灌端上的单向截止阀，10表示气体充灌排第一条充灌端；11表示气体充灌排第N条充灌端(虚线表示重复N减2条)，实际应用中，要为N辆汽车气瓶加气就有N条充灌端，N取值在实际应用中是个自然常数，如建50辆公交车的加气站，N取值为50；12表示气体充灌排第一条充气端上的加气枪，同理，气体充灌排其它充气端上加气枪省略未画，保证画面清洁；13表示气体充灌排输气总管。

图2是双侧气体充灌排、储气瓶、加气枪构成的加气站示意图，其中，

1、2、3、4、5分别表示1-5个储气瓶，实际应用中可以一个或多个；6表示可编程控制器，简称PLC；7表示第1个储气瓶口下的压力传感器；8表示第1个储气瓶下的阀；同样的道理，图中所有的包括气体充灌排充灌端上的传感器用7、阀用8表示，所有压力传感器上的信号接入PLC的输入端即所有7接入PLC的输入端，PLC输出信号控制储气瓶下和充灌端上的阀，即PLC输出控制所有的8；9表示气体充灌排第N条充灌端上的单向截止阀，10表示气体充灌排第一条充灌端；11表示气体充灌排第N条充灌端(虚线表示重复N减2条)，实际应用中，要为N辆汽车气瓶加气就有N条充灌端，N取值在实际应用中是个自然常数，如建50辆公交车的加气站，N取值为50；12表示气体充灌排第一条充气端上的加气枪，同理，气体充灌排其它充气端上加气枪省略未画，保证画面清洁；13表示气体充灌排输气总管。

实施例

实施例1

技术方案：

加气站由储气瓶、气体充灌排、加气枪构成，其技术特征是：储气瓶中的气体经气体充灌排各个充灌端上的加气枪对汽车气瓶加气；

气体充灌排技术特征是：在气体充灌排上安装可编程序控制器(简称PLC)和各种传感器、阀，由可编程序控制器控制，依据储气瓶下的压力传感器和气体充灌排各充灌端上的压力传感器的信号控制储气瓶上阀和气体充灌排各充灌端上阀的打开与关闭让储气瓶中的气体经气体充灌排各充灌排上的加气枪对汽车气瓶加气。

假定停车场为50辆公交车，N取值为50。

工程施工：

在停车场每辆公交车后面设立加气柱，内藏有加气枪，加气枪前有拉断阀保护装置、20MPa压力传感器自动切断装置确保加气安全。通过地下管路连接各加气柱，布线形式有单侧或双侧充灌排形式。

具体布线包括PLC的信号输入与信号输出，详见图1或图2：

1、2、3、4、5分别表示1-5个储气瓶，实际应用中可以一个或多个；6表示可编程控制器，简称PLC；7表示第1个储气瓶口下的压力传感器；8表示第1个储气瓶下的阀；同样的道理，图中所有的包括气体充灌排充灌端上的传感器用7、阀用8表示，所有压力传感器上的信号接入PLC的输入端即所有7接入PLC的输入端，PLC输出信号控制储气瓶下和充灌端上的阀，即PLC输出控制所有的8；9表示气体充灌排第N条充灌端上的单向截止阀，10表示气体充灌排第一条充灌端；11表示气体充灌排第N条充灌端(虚线表示重复N减2条)，实际应用中，要为N辆汽车气瓶加气就有N条充灌端，N取值在实际应用中是个自然常数，如建50辆公交车的加气站，N取值为50；12表示气体充灌排第一条充气端上的加气枪，同理，气体充灌排其它充气端上加气枪省略未画，保证画面清洁；13表示气体充灌排输气总管。

加气流程：

夜间为50辆公交车有步骤分批次同时加气，确保公交车第二天上路行驶。

首先，每天晚上公交车司机下班前，检查车辆，把加气枪与公交车气瓶充气口连接，打开加气枪上的阀，由于充灌排各充灌端上的8阀是关闭的，此时，充灌排各充灌端上的压力传感器7上的数据是公交车气瓶内剩余气的压力值，依据温度、压力传感器上数值即温度和压力值可以计算出各辆车的剩余气体，待加满至指定压力，可以计算出加气量；

接着，PLC检测第一至第五储气瓶下传感器压力为25MPa，PLC检测充灌排中各充灌端的所有压力传感器的压力值，记录并将其分类，即把分别大于15MPa、10MPa、5MPa公交车分类出来，具体分类方法灵活掌握；例如假定，15MPa、10MPa、5MPa各为25辆(第1到25条充灌端)、15辆(第26到40条充灌端)、10辆(第41条到50条充灌端)，与储气瓶中的压力配对；

先使用高压气，打开第一、第二、第三储气瓶下的阀8，三个储气瓶25MPa气体对15MPa以上的一批汽车气瓶加气，即打开充灌排第1至第25充灌端下的阀8，气体充灌排各充灌端上的单向截止阀9保证汽车气瓶中气体不回流。平衡后，关闭所有阀，PLC检测所有传感器，第一、二、三储气瓶气体压力下降为20.3MPa，第1至25充灌端即汽车气瓶压力由15MPa上升为20MPa，加气枪上的阀，还可以在20MPa自动关闭切断加气过程，PLC关闭所有阀；

再次打开第一至第三储气瓶下的阀8，和充灌排第26至40条充灌端下的阀8，即三个储气瓶为一批10MPa汽车气瓶加气，第一、二、三储气瓶气体压力下降为18MPa，第26至40充灌端即汽车气瓶压力由10MPa上升为18MPa，PLC关闭所有阀；

第三次打开第一至第三储气瓶下的阀8，和充灌排第41至50条充灌端下的阀8，即三个储气瓶为一批5MPa汽车气瓶加气，第一、二、三储气瓶气体压力下降为12MPa，第41至50充灌端即汽车气瓶压力由5MPa上升为12MPa，PLC关闭所有阀；

第四、第五个储气瓶重复第一、二、三个储气瓶的加气步骤；即

先使用高压气，打开第四、第五储气瓶下的阀8，个储气瓶25MPa气体对充灌排第26至40条充灌端下的汽车气瓶加气，即打开充灌排第26至40条充灌端下的阀，由二个25MPa储气瓶对已加气到18MPa的一批汽车气瓶加气，平衡后，关闭所有阀，PLC检测所有传感器，第四、五个储气瓶气体压力下降为23.5MPa，第26至40充灌端即汽车气瓶压力由18MPa上升.为20MPa，PLC关闭所有阀；

再次打开第四、第五储气瓶下的阀8，和充灌排第41至50条充灌端下的阀8，即二个23.5MPa储气瓶为已加气至12MPa汽车气瓶加气，第四、五储气瓶气体压力下降为20.5MPa，第41至50充灌端即汽车气瓶压力由12MPa上升为20MPa，PLC关闭所有阀；

上述例子中，模拟了有步骤分批次同时加气过程，有两个先决条件，一是储气瓶中气体压力要大于汽车气瓶中的压力，有设备增压、现有技术条件能够达到；储气瓶的容积要大于一批等待加气的汽车气瓶容积总和，如何做到，一般把运气拖车中的多个储气瓶并联使用，例如，八只长管拖车中储气瓶并联使用当一个储气瓶使用；或几个拖车气瓶并联当一个储气瓶使用；这是能够办到的。计算如下：

50辆公交车，每辆公交车气瓶容量480升，50辆公交车总容积为24立方水容积；

一个8只长管气瓶拖车，2.25×8＝18立方水容积；

总结本发明实现的条件如下：

储气瓶容积之和要求数倍于停车场汽车气瓶容积之和。通常采用多个运气拖车气瓶并联成一个或多个储气瓶来实现数倍于停车场汽车气瓶容积之和。运气拖车气瓶中的压力要求大于汽车气瓶中的压力，即采用运气拖车气瓶中的压力大于20MPa。充灌排领域人士熟知并能实现。

实际应用中，由于公交车有固定线路和停车时间，加上途中堵塞消耗，每辆公交车有固定的用气消耗，未必每辆公交车都要加满至20MPa气体，有的加至18MPa就足够了。通过PLC自动控制，提高加气效率，节省加气时间。

实施例2

无增压设备加气站技术方案：

储气瓶由一个或多个储气瓶构成，其中一个储气瓶或是由多个储气瓶并联成一个储气瓶使用，直接来源母站运气拖车气瓶中的装满高压气的气瓶交替循环提供；其中，装满高压气的气瓶中的高压气是指大于汽车气瓶额定压力的气体。城市公交车气瓶压力为20MPa，运气拖车气瓶压力优选25MPa，满足大于20MPa条件，直接来源母站运气拖车气瓶中的装满高压气的气瓶交替循环提供接入图1或图2中1至5储气瓶位置，满足加气站由储气瓶、气体充灌排、加气枪构成，同时，储气瓶容积之和要求数倍于停车场汽车气瓶容积之和，储气瓶中的气体经气体充灌排各个充灌端上的加气枪对汽车气瓶加满气。具体加气过程见上例中叙述。

Claims (10)

1.一种加气站由储气瓶、气体充灌排、加气枪构成，其技术特征是：储气瓶中的气体经气体充灌排各个充灌端上的加气枪对汽车气瓶加气。

2.如权利要求1所述的一种加气站，其所述的储气瓶，其技术特征是：储气瓶由一个或多个储气瓶构成，其中一个储气瓶或是由多个储气瓶并联成一个储气瓶使用，储气瓶或是固定在加气站场地内存储单元气瓶或是移动的运气拖车中的气瓶组成，储气瓶中的气体来源于抽取管道输送的天然气或液化天然气LNG升压汽化后压缩天然气即CNG；储气瓶中气体压力来源压缩机、液压橇体增压、低温泵增压或直接来源母站运气拖车气瓶中的装满高压气的气瓶交替循环提供；其中，装满高压气的气瓶中的高压气是指大于汽车气瓶额定压力的气体。

3.如权利要求1所述的一种加气站，其所述的气体充灌排，其技术特征是：

在气体充灌排上安装可编程序控制器(简称PLC)和各种传感器、阀，由可编程序控制器控制，依据储气瓶下的压力传感器和气体充灌排各充灌端上的压力传感器的信号控制储气瓶上阀和气体充灌排各充灌端上阀的打开与关闭让储气瓶中的气体经气体充灌排各充灌排上的加气枪对汽车气瓶加气。

4.如权利要求1所述的一种加气站，其所述的加气枪，其技术特征是：是和充灌端连接的输气软管上的与汽车气瓶充气口连接的阀。

5.如权利要求1或3所述的一种加气站，其所述的气体充灌排，其技术特征是：

气体充灌排是具有充灌作用的一种特殊的气体汇流排，有单侧和双侧汇流排形式。

6.建立一种加气站的方法，由储气瓶、气体充灌排、加气枪构成，其技术特征是：储气瓶中的气体经气体充灌排各个充灌端上的加气枪对汽车气瓶加气。

7.如权利要求6所述的建立一种加气站的方法，其所述的储气瓶，其技术特征是：

储气瓶由一个或多个储气瓶构成，其中一个储气瓶或是由多个储气瓶并联成一个储气瓶使用，储气瓶或是固定在加气站场地内存储单元气瓶或是移动的运气拖车中的气瓶组成，储气瓶中的气体来源于抽取管道输送的天然气或液化天然气LNG升压汽化后压缩天然气即CNG；储气瓶中气体压力来源压缩机、液压橇体增压、低温泵增压或直接来源母站运气拖车气瓶中的装满高压气的气瓶交替循环提供；其中，装满高压气的气瓶中的高压气是指大于汽车气瓶额定压力的气体。

8.如权利要求6所述的建立一种加气站的方法，其所述的气体充灌排，其技术特征是：

在气体充灌排上安装可编程序控制器(简称PLC)和各种传感器、阀，由可编程序控制器控制，依据储气瓶下的压力传感器和气体充灌排各充灌端上的压力传感器的信号控制储气瓶上阀和气体充灌排各充灌端上阀的打开与关闭让储气瓶中的气体经气体充灌排各充灌排上的加气枪对汽车气瓶加气。

9.如权利要求6所述的建立一种加气站力法，其所述的加气枪，其技术特征是：

是和充灌端连接的输气软管上的与汽车气瓶充气口连接的阀。

10.如权利要求6或8所述的建立一种加气站方法，其所述的气体充灌排，其技术特征是：

气体充灌排是具有充灌作用的一种特殊的气体汇流排，有单侧和双侧汇流排形式。