CN101968160A

CN101968160A - 加气自动控制方法及液化天然气汽车加气机

Info

Publication number: CN101968160A
Application number: CN2009100890712A
Authority: CN
Inventors: 张振华; 李全民; 符一平; 王明富
Original assignee: CHANGZHENG TIANMIN HIGH SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd BEIJING
Current assignee: CHANGZHENG TIANMIN HIGH SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd BEIJING
Priority date: 2009-07-28
Filing date: 2009-07-28
Publication date: 2011-02-09

Abstract

一种加气自动控制方法及液化天然气汽车加气机，加气机包括管路系统和控制系统，管路系统包括进液管路系统和回气管路系统，进液管路系统包括加液质量流量计、加气软管和加气枪，回气管路系统包括回气软管、压力调节阀和回气质量流量计，加液质量流量计与加气软管之间设置一第一控制阀，压力调节阀与回气软管之间设置一压力变送器，控制系统包括一判断执行单元，其根据回气质量流量计或压力变送器反馈的信号控制第一控制阀通断，本发明通过设置判断执行单元实现加气机自动控制，避免了车载低温气瓶的过量充装，解决了过量充装带来的气瓶内压力突变的问题，使车载低温气瓶内的压力在加气后可以控制，保证了车载低温气瓶运行的安全性和可靠性。

Description

加气自动控制方法及液化天然气汽车加气机

技术领域

本发明涉及液化天然气汽车燃气加注方法和设备，具体地说，是涉及液化天然气汽车加气机的加气自动控制方法及一种液化天然气汽车加气机。

背景技术

液化天然气(简称LNG)属于一种车用清洁燃料，在当今石油价格飞涨的年代，其已经成为汽车燃料不可缺少的替代能源。目前国内的液化天然气汽车加气机大多采用如中国专利ZL200720176344.3，授权公告日为2007年9月10日，公开的液化天然气加气机的结构，其设置有安全阀、调压阀和预冷循环系统，且加气机在工作状态下，进液质量流量计和回气质量流量计分别计数，提高了计量精度，准确计算加气站与客户的贸易核算。但是，上述的加气机却存在以下问题：(1)在给LNG汽车车载低温气瓶加液时，当车载低温气瓶内的LNG加注到设计容积时汽车加气机不能实现自动控制(加满停止)，容易使车载低温气瓶过量充装。由于过量充装易使车载低温气瓶内压力不可控制，导致压力急剧上升，对车载低温气瓶造成损坏，从而影响设备运行的安全性和可靠性；(2)预冷循环系统需要通过加气机的整个进液管路系统和回气管路系统，循环管路长、冷损大，并且在加气软管对接时，若加气枪对接不正或者密封圈失效易造成加气软管内液体喷溅，对操作人员造成伤害。

综上可以看出，采用上述的液化天然气加气机对车载低温气瓶加气时，由于其未对加满自动控制提出解决方案，易出现过量充装问题，并且，由于其循环管路长，易造成运营的浪费。所以，实有必要对现有的液化天然气加气机进行改进，并对加气状况实行自动控制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有液化天然气汽车加气机存在的问题，提供一种具有加气自动控制，对车载低温气瓶能起到保护作用，使加气站用户和车辆用户能够得到很好的经济性和操作安全性的液化天然气汽车加气机。

为了解决上述技术问题，本发明首先提供一种加气自动控制方法，用于液化天然气汽车加气机上，所述液化天然气汽车加气机包括键盘、显示器、管路系统和控制系统，所述管路系统包括进液管路系统和回气管路系统，所述进液管路系统包括顺次连接的进液接口、第一截止阀、加液质量流量计、加气软管和加气枪，所述回气管路系统包括顺次连接的回气枪、回气软管、压力调节阀、回气质量流量计、第二截止阀和回气接口，所述加液质量流量计与回气质量流量计分别与所述控制系统连接，所述加气自动控制方法包括如下步骤：(1)加气准备；(2)预冷；(3)加气；(4)结束加气；在所述步骤3中包括一判断加气状况步骤，若未加满，则继续执行加气步骤；若加满，则执行步骤4。

上述的加气自动控制方法，其中，在所述判断加气状况步骤中，所述控制系统从所述回气质量流量计获得流量变化率，并将所述流量变化率与一预定值比较，若所述流量变化率大于所述预定值，则预示加满。

上述的加气自动控制方法，其中，在所述判断加气状况步骤中，所述控制系统从所述回气管路系统获得压力变化率，并将所述压力变化率与一预定值比较，若所述压力变化率大于所述预定值，则预示加满。

上述的加气自动控制方法，其中，在所述预冷步骤中，所述液化天然气依次经过所述进液接口、第一截止阀、加液质量流量计后从所述的第二截止阀流向所述回气接口。

上述的加气自动控制方法，其中，所述预冷步骤中还包括一判断预冷是否结束的步骤。

进一步地，本发明提供一种采用上述方法进行加气控制的液化天然气汽车加气机，其包括管路系统和控制系统，所述管路系统包括键盘、显示器、进液管路系统和回气管路系统，所述进液管路系统包括顺次连接的进液接口、第一截止阀、加液质量流量计、加气软管和加气枪，所述回气管路系统包括顺次连接的回气枪、回气软管、压力调节阀、回气质量流量计、第二截止阀和回气接口，所述加液质量流量计与回气质量流量计分别与所述控制系统连接，所述加液质量流量计与所述加气软管之间设置一第一控制阀，所述压力调节阀与所述回气软管之间设置一压力变送器，所述控制系统包括一判断执行单元，其根据所述回气质量流量计或所述压力变送器反馈的信号控制所述第一控制阀通断。

上述的液化天然气汽车加气机，其中，所述加液质量流量计与所述回气质量流量计之间设置一与所述判断执行单元连接的第二控制阀。

上述的液化天然气汽车加气机，其中，所述第一截止阀与所述加液质量流量计之间设置一与所述回气管路系统连通的降压调节阀。

上述的液化天然气汽车加气机，其中，所述回气管路系统还连接一安全阀。

上述的液化天然气汽车加气机，其中，所述第一控制阀与所述加气软管之间设置一压力表。

本发明的有益功效在于，对车载低温气瓶加满自动控制，避免了车载低温气瓶的过量充装，解决了过量充装带来的气瓶内压力突变造成超压的问题，保证了车载低温气瓶运行的安全性和可靠性。

进一步地，加气机的预冷是通过小循环进行的，预冷过程中液化天然气依次经过进液接口、第一截止阀、加液质量流量计后从的第二截止阀流向回气接口，预冷过程中冷损小，并且使加气软管在对接时处于没有液体的低压状态，避免了由于加气枪对接不正或者密封圈失效等原因造成的加气软管内液体的喷溅对操作人员的伤害。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明的加气机与加气站连接的结构图；

图2为本发明的加气机结构连接示意图；

图3为本发明的加气自动控制流程图；

图4为本发明一实施例加气过程的回气压力、流量变化、及车载瓶容积变化曲线图。

其中，附图标记

1 加气站

11 LNG低温储罐 12 回气管路

13 泵进液管路 14 低温泵

15 加气站输送管路

2 加气机

21 回气接口 22 安全阀

23 回气质量流量计 24 压力变送器

25 回气枪 26 加气枪座

27 回气软管 28 单向阀

29 压力调节阀 210 降压调节阀

211 第二截止阀 212 第二气动控制阀

213 加气枪 214 加气软管

215 压力表 216 第一气动控制阀

217 进液质量流量计 218 第一截止阀

219 进液接口 220 键盘

2201 预冷按键 2202 加气按键

2203 停止按键 221 控制板

222 显示器 100 控制系统

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本发明的目的、方案及功效，但并非作为本发明所附权利要求保护范围的限制。

本发明的加气机2主要用于加气站1对车载气瓶加气，从图1和图2可以看出，加气机2包括有加气机外壳体(未示出)，安装在外壳体上的键盘220(此处为防爆键盘)、控制板221、显示器222，管路系统和控制系统100。其中管路系统包括进液管路系统和回气管路系统，进液管路系统一端设置进液接口219，进液接口219与加气站输送管路15相连，另一端与加气枪213相连，在进液接口219和加气枪213之间依次安装有第一截止阀218、进液质量流量计217、第一控制阀216(其较佳为气动控制阀)、压力表215、加气软管214；回气管路系统一端设置回气接口21、另一端与回气枪25相连，回气接口21通过回气管路12与LNG低温储罐11相连，在回气接口21和回气枪25之间依次安装有第二截止阀211、回气质量流量计23、压力调节阀29、压力变送器24、回气软管27；加气枪213与加气枪座26接通，且内部通过单向阀28与回气管路系统相通；在进液管路系统的截止阀218和进液质量流量计217之间设置一个降压调节阀210与回气管路系统相连；回气管路系统还连接一安全阀22；在进液管路系统的进液质量流量计217和回气管路系统的回气质量流量计23之间设置一个预冷循环控制用的第二控制阀212(其较佳为气动控制阀)。防爆键盘220上对应设置有本发明涉及的三个按键：预冷按键2201，加气按键2202和停止按键2203，部分操作按键本发明没有在本文表述。

控制系统100分别与进液质量流量计217、第二气动控制阀212、回气质量流量计23、第一气动控制阀216及压力变送器24相连，以采集进液质量流量计217、回气质量流量计23及压力变送器24的信号，并根据采集到的信号，控制第一气动控制阀216和第二气动控制阀212的通断。控制系统100与现有技术的控制系统大致相同，区别在于，其还包括一判断执行单元(图中未示出)，判断执行单元根据回气质量流量计23或压力变送器24反馈的信号控制第一气动控制阀216和第二气动控制阀212的通断。

从图3可以看出，本发明的加气机的加气方法与现有技术加气机的加气方法大致相同，都包括三大步骤，(1)加气准备(S100)；(2)预冷(S200)；(3)加气(S300)；(4)结束加气(S400)。以下就结合上述加气机对本发明的加气自动控制方法做详细的描述。

当汽车来加气时，控制系统100转换到加气模式(S11)；加气机进入标准状态(S12)，此时，第二气动控制阀212和第一气动控制阀216都关闭；操作人员按下加气机键盘上的预冷按键2201预冷(S21)；显示器222显示预冷信号(S22)；进液质量流量计217的加气流量和回气质量流量计23的回气流量都开始清零(S23)即，加气流量Q₁＝0，回气流量Q_n＝0；接着回气流量Q_n开始计量(S24)；第二气动控制阀212打开(S25)，以进行预冷，预冷过程中LNG从LNG低温储罐11通过泵进液管路13进入低温泵14，从加气站输送管路15进入到加气机2的进液接口219，然后通过进液质量流量计217和第二气动控制阀212到达回气管路系统，被加热的气液混合物通过回气管路12回到加气站1的LNG低温储罐11内；在预冷过程中，还包括有判断预冷是否结束的步骤，该步骤具体体现为：控制系统测量进液低温质量流量计217的温度Tn是否小于一设定温度Tmax(S26、S27)；如果条件不满足，则继续进行加气机内部小循环预冷，在此过程中，控制系统实时检测第二气动控制阀212的开闭情况，即执行步骤S271；然后，控制系统测量压力变送器24的压力Pn是否小于一设定压力Pmax(S28、29)；如果条件满足，控制系统测量回气管路质量流量计23的流量Qn是否小于一设定流量Qmax(S210、S211)；当上述条件满要求时，显示器222提示预冷结束，可以进行加气(S212)；操作人员按加气键2202加气，显示器222显示加气信号(S31、S32)；控制系统控制第二气动控制阀212关闭，第一气动控制阀216打开(S33、S34)；在预冷的同时，操作人员需要连接加气枪213和回气枪25。连通回气枪25后，车载低温气瓶内多余的气体将通过回气枪25、压力调节阀29、回气质量流量计23，最后回到LNG低温储罐11内，使车载低温气瓶的压力达到压力调节阀29的设定压力时即停止回气。按下加气机键盘上的加气按键2202后，加液质量流量计217开始计量加气流量Q₁(S35)，LNG通过加气质量流量计217、第一气动控制阀216、加气枪214后进入到车载低温气瓶，气瓶内的气体压力超过调节阀29的设定压力值时，气体将通过回气枪25、调节阀29、低温质量流量计23，回到加气站低温储罐11内。当符合加满停止条件ΔP/t1＞ΔP/tmax1或者ΔQ/t1＞ΔQ/tmax1时(S36)，显示器222显示加满(S37)，控制系统计算实际加气量Q₁-Q_n(S41)，然后控制系统控制第二气动控制阀212打开，第一气动控制阀216关闭(S42)，低温泵14自动转入低频运行(S43)。其中，ΔP/t1为一定时间内的压力变化率，ΔP/tmax1为一预设时间内的压力变化率，ΔQ/t1为一定时间内的流量变化率，Q/tmax1为一预设时间内的流量变化率。低温泵14低频运转时间t大于设定时间tmax后，自动停止运行，转到标准状态(S44、S45)。在加气过程中，操作人员可手动关闭低温泵14，控制系统自动转到标准状态。

在整个车辆加气过程中，控制系统100对回气流量Q_n和压力变送器24的压力Pn进行监控，判断这些数值的变化率，当符合加满自动停止条件时加气机2自动控制停止加气，结束计量。由于在加气过程中，加气流量、回气流量和压力变送器的压力均呈现出明显的三个阶段，如图4典型的回气压力、流量变化、及车载瓶容积变化曲线图所示。加气流量在初始阶段呈现快速上升阶段，然后很快进入第二阶段流量平缓上升阶段，最后在车载瓶加满时流量开始进入下降阶段；回气流量在初始阶段和第二阶段受到回气管路调节阀29的控制，变化比较平缓，当车载瓶加满时流量开始进入急剧上升阶段；回气压力在初始阶段呈现快速上升阶段，然后很快进入第二阶段压力变化保持一个比较稳定的状态，最后在车载瓶加满时压力开始进入急剧上升阶段。在加气过程中，第三阶段的压力和流量在加满瞬间均有明显突变，可通过这些参数的变化速率作为判断车载瓶已经加满的标志。进液质量流量计217计量的值减去回气质量流量计23计量的值就是加气机对汽车加注的实际数量。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种加气自动控制方法，用于液化天然气汽车加气机上，所述液化天然气汽车加气机包括键盘、显示器、管路系统和控制系统，所述管路系统包括进液管路系统和回气管路系统，所述进液管路系统包括顺次连接的进液接口、第一截止阀、加液质量流量计、加气软管和加气枪，所述回气管路系统包括顺次连接的回气枪、回气软管、压力调节阀、回气质量流量计、第二截止阀和回气接口，所述加液质量流量计与回气质量流量计分别与所述控制系统连接，所述加气自动控制方法包括如下步骤：(1)加气准备；(2)预冷；(3)加气；(4)结束加气；其特征在于，在所述步骤3中包括一判断加气状况步骤，若未加满，则继续执行加气步骤；若加满，则执行步骤4。

2.根据权利要求1所述的加气自动控制方法，其特征在于，在所述判断加气状况步骤中，所述控制系统从所述回气质量流量计获得流量变化率，并将所述流量变化率与一预定值比较，若所述流量变化率大于所述预定值，则预示加满。

3.根据权利要求1所述的加气自动控制方法，其特征在于，在所述判断加气状况步骤中，所述控制系统从所述回气管路系统获得压力变化率，并将所述压力变化率与一预定值比较，若所述压力变化率大于所述预定值，则预示加满。

4.根据权利要求1所述的加气自动控制方法，其特征在于，在所述预冷步骤中，所述液化天然气依次经过所述进液接口、第一截止阀、加液质量流量计后从所述的第二截止阀流向所述回气接口。

5.根据权利要求1或4所述的加气自动控制方法，其特征在于，所述预冷步骤中还包括一判断预冷是否结束的步骤。

6.一种液化天然气汽车加气机，包括管路系统和控制系统，所述管路系统包括键盘、显示器、进液管路系统和回气管路系统，所述进液管路系统包括顺次连接的进液接口、第一截止阀、加液质量流量计、加气软管和加气枪，所述回气管路系统包括顺次连接的回气枪、回气软管、压力调节阀、回气质量流量计、第二截止阀和回气接口，所述加液质量流量计与回气质量流量计分别与所述控制系统连接，其特征在于，所述加液质量流量计与所述加气软管之间设置一第一控制阀，所述压力调节阀与所述回气软管之间设置一压力变送器，所述控制系统包括一判断执行单元，其根据所述回气质量流量计或所述压力变送器反馈的信号控制所述第一控制阀通断。

7.根据权利要求6所述的液化天然气汽车加气机，其特征在于，所述加液质量流量计与所述回气质量流量计之间设置一与所述判断执行单元连接的第二控制阀。

8.根据权利要求6所述的液化天然气汽车加气机，其特征在于，所述第一截止阀与所述加液质量流量计之间设置一与所述回气管路系统连通的降压调节阀。

9.根据权利要求8所述的液化天然气汽车加气机，其特征在于，所述回气管路系统还连接一安全阀。

10.根据权利要求6所述的液化天然气汽车加气机，其特征在于，所述第一控制阀与所述加气软管之间设置一压力表。