CN102174988A - 移动集成cng储运供气装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

移动集成CNG储运供气装置及控制方法，属于压缩天然气CNG集成运输、储存及供气装置领域。包括移动集成高压气体运输车和安装在子站的加气机、管路系统、及管路系统相连的站载液压移动平台储气箱系统，安装在加气站的控制系统，移动集成高压气体运输车又包括平板拖车(2)，安放在平板拖车(2)上的液压自动卸车系统(3)和安装在液压自动卸车系统(3)上的车载储气箱系统(1)。通过配备车载及站载移动装置，使CNG气体运输及储存集成化，通过PLC中控系统控制，将空罐余气输送到平台中的其它储罐，保证空罐气体余量不超过3％。使空罐余气量大大低于现有技术的20％，节约运输费用和大量能源。

Description

移动集成CNG储运供气装置及控制方法

技术领域

本发明移动集成CNG储运供气装置及控制方法，涉及一种压缩天然气CNG集成运输、储存及供气装置，尤其能快捷方便最大限度的保障压缩天然气CNG的利用。

背景技术

目前，天然气储运供气系统，是由加气母站、高压气体运输车、加气子站组成，而且加气子站还需配有周转用高压气体运输车底盘、装卸气装置、气体储存装置、加气装置等系统，除了占用价格100万元的周转用高压气体运输车底盘外，其车载储罐卸气不充分，使20％左右的气体，无法卸净，造成往返运输，加大了运输成本，造成供气困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术存在的不足，提供一种移动集成CNG储运供气装置及控制方法，代替了目前的天然气储运供气系统，节约了周转用高压气体运输车底盘，使车载气体储罐与液压移动平台气体储罐移动互换，使20％左右的气体残余压缩为3％，方便了气源周转。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该移动集成CNG储运供气装置，其特征在于：包括移动集成高压气体运输车和安装在子站的加气机、管路系统、及管路系统相连的站载液压移动平台储气箱系统，安装在加气站的控制系统，移动集成高压气体运输车又包括平板拖车，安放在平板拖车上的液压自动卸车系统和安装在液压自动卸车系统上的车载储气箱系统。

车载储气箱系统为三个相互独立的储气箱/储气罐。

站载液压移动平台储气箱系统为三个相互独立的1#站载储气箱、2#站载储气箱和3#站载储气箱。

管路系统包括加气机、4#防爆压力变送器、第四手动球阀、单向阀、过滤机和汇流排和三路分别与站载储气箱相连的管路，加气机、4#防爆压力变送器、第四手动球阀、单向阀和过滤机安装在与汇流排相通的总管路上，三路分别与站载储气箱相连的管路连接在汇流排上。

每一路包括安装在管路上的快装接头、手动球阀、防爆压力变送器、防爆电磁阀、单向阀和站载储气箱，站载储气箱通过快装接头、手动球阀、防爆压力变送器、防爆电磁阀和单向阀连接到汇流排上。

控制系统包括PLC中控系统、压力控制系统、压力测量单元、增压执行单元，泄露测控单元、消防执行单元、卸车执行单元、顺序阀执行单元、后台监控系统、加气机和车载GPS系统，卸车执行单元、顺序阀执行单元分别与PLC中控系统相连，PLC中控系统与后台监控系统相连，后台监控系统与加气机和车载GPS系统相连，PLC中控系统与压力控制系统相连，压力控制系统与压力测量单元和增压执行单元相连，PLC中控系统与泄露测控单元相连，泄露测控单元与消防执行单元相连。

一种权利要求1所述的移动集成CNG储运供气装置的控制方法，其特征在于：具体步骤如下：

压力控制系统与中央系统进行通讯，交互信息后，开始对1#～3#防爆压力变送器进行数据测量，并对各自测量的数据进行比较，判断出1#站载储气箱、2#站载储气箱、3#站载储气箱的状态是高压、中压、低压、还是空箱？如果是空箱则声光报警；如果低于设定值，则增压单元执行并增压至设定最大值，增压次数增加一，4#防爆压力变送器测量数据后，如果此时加气机电磁阀没有打开，则程序返回起始点，如果加气及电磁阀打开，系统根据4#防爆压力变送器测量数据，结合1#站载储气箱、2#站载储气箱、3#站载储气箱的高压、低压、中压的状况开启执行顺序控制单元，开始给外计量输送气体，最后返回起始点；

泄露测控单元与中央系统进行通讯，交互信息；系统1#～7#气敏探头进行数据测量，与设定的安全数据进行比较判断，一旦1#～7#任何一个气敏探头测量数据大于安全数据，则依次执行切断执行机构所有电磁阀和加气机电源，气动阀自动关闭切断气源，声光报警(执行手动复位指令后消除)；置标志位BIT＝1，如果1#～7#气敏探头测量数据都小于安全数据并且置标志位BIT＝0，则返回起始点，重新进行下一轮检测；如果1#～7#气敏探头测量数据都小于安全数据且置标志位BIT＝1，则执行手动复位程序，按手动复位后，置标志位BIT＝0、执行机构带电、气动阀开启、声光报警动作消除；如果没按手动复位则切断执行机构电源，气动阀切断气源，声光报警动作一直在执行。

车载液压移动装置可纵横水平移动，将3-4组可连接、可分别移动CNG气体储气箱/储气罐从移动集成高压气体运输车运至带有站载液压移动平台。

与原高压气体运输车单组的气体储罐相比，移动集成高压气体运输车由多组储气箱/储气罐组成，并配备车载液压移动装置，可任意调换各组装置，与站载移动装置配合，完成储气箱/储气罐的置换。

站载液压移动平台：由加气站固定储存平台及液压移动装置组成。所述液压移动装置可纵横水平移动，可将车载储气箱/储气罐分别移动到不同位置的供气平台。

该站载液压移动平台配有压力装卸气装置，新的装卸气装置替代压缩机卸气方式，使储气箱/储气罐余气由20％左右减少到3％，既节约了运输成本，还增加了营业效益。

整个装卸运过程及气体储存、供应过程均通过GPS系统，与加气站及移动集成高压气体运输车配备的电脑，进行远程监控。

与现有技术相比，本发明的移动集成CNG储运供气装置及控制方法所具有的有益效果是：本发明通过将现有技术整体气体储罐改造成多组储气箱/储气罐，配备车载及站载移动装置，使CNG气体运输及储存集成化，使加气站节约了备用平板拖车底盘，并通过改造的装卸气装置，提高了储罐的装卸量。既节约了建设投资，还提高了供气效益，并为运输过程中的安全提供了保障。整个装置可以根据装置材料的调整，同时适用于LNG(液化天然气)LPG(石油液化气)DME(二甲醚)等液化能源，具有良好的经济及社会效益，填补了国内外气体能源运输供应的一项空白。同时通过PLC中控系统控制的压力装卸气装置，将低压罐中的余气输送到平台中的其它储罐，保证空罐中的气体余量不超过3％。使空罐余气量大大低于现有技术的20％，节约运输费用和大量能源。

附图说明

图1：移动集成高压气体运输车结构示意图；

图2：子站管路系统结构示意图；

图3：控制系统电路原理图。

图4：压力控制系统流程框图；

图5：泄露测控单元流程框图；

图6：后台监控流程框图；

图7：泄露测控单元流程框图；

图1-7是本发明移动集成CNG储运供气装置及控制方法的最佳实施例。其中：

1车载储气箱系统2平板拖车3液压自动卸车系统4第一快装接头5第二快装接头6第三快装接头7第一手动球阀8第二手动球阀9第三手动球阀101#防爆压力变送器112#防爆压力变送器123#防爆压力变送器13第一防爆电磁阀14第二防爆电磁阀15第三防爆电磁阀16第一单向阀17第二单向阀18第三单向阀19汇流排20第四单向阀21第四手动球阀224#防爆压力变送器23第一单管CNG加气机24第二单管CNG加气机25过滤机26第五手动球阀27第六手动球阀281#站载储气箱292#站载储气箱303#站载储气箱。

具体实施方式

下面结合附图1-7对本发明移动集成CNG储运供气装置及控制方法做进一步说明：

参照图1

移动集成高压气体运输车由车载储气箱系统1、平板拖车2、液压自动卸车系统3组成。车载储气箱系统1为三个相互独立的可连接、可拆卸的储气箱/储气罐，液压自动卸车系统3安放在平板拖车2上，车载储气箱系统1安装在液压自动卸车系统3上。

参照图2

管路系统包括加气机、4#防爆压力变送器22、第四手动球阀21、第四单向阀20、过滤机25和汇流排19和三路与储气箱相连的管路，第一单管CNG加气机23及第五手动球阀26、第二单管CNG加气机24及第六手动球阀27、4#防爆压力变送器22、第四手动球阀21、第四单向阀20和过滤机25安装在与汇流排19相通的总管路上，三路与储气箱相连的管路连接在汇流排19上。

第一路包括安装在管路上的第一快装接头4、第一手动球阀7、1#防爆压力变送器10、第一防爆电磁阀13和第一单向阀16和1#站载储气箱28，1#站载储气箱28通过第一快装接头4、第一手动球阀7、1#防爆压力变送器10、第一防爆电磁阀13和第一单向阀16连接到汇流排19上。

第二路包括安装在管路上的第二快装接头5、第二手动球阀8、2#防爆压力变送器11、第二防爆电磁阀14和第二单向阀17和2#站载储气箱29，2#站载储气箱29通过第二快装接头5、第二手动球阀8、2#防爆压力变送器11、第二防爆电磁阀14和第二单向阀17连接到汇流排19上。

第三路包括安装在管路上的第三快装接头6、第三手动球阀9、3#防爆压力变送器12、第三防爆电磁阀15和第三单向阀18和3#站载储气箱30，3#站载储气箱30通过第三快装接头6、第三手动球阀9、3#防爆压力变送器12、第三防爆电磁阀15和第三单向阀18连接到汇流排19上。

根据设计规模，还可以设计少于或多于三路。

车载储气箱系统1通过液压自动卸车系统3卸至站载储气平台后，1#-3#站载储气箱的快装接头(母头)与管路系统的快装接头(4-6公头)相接；打开第一至三手动球阀7-9，1#-3#防爆压力变送器10-12测量和判断1#-3#站载储气箱28-30空载、欠载和满载，及测量和判断1#-3#站载储气箱的状态是高压、中压、低压、还是空瓶的压力P2，当第一至第二单管CNG加气机23-24的第五至第六手动球阀26-27处于常开状态工作时，第一至第二单管CNG加气机23-24内部电磁阀打开，车载气瓶与管路相同，此时4#防爆压力变送器22测量的是车载钢瓶的压力P1。控制系统根据压差比较P2与P1，选择性的开启或关闭第一至第三防爆电磁阀14-16，满足加气要求。

参照图3

控制系统包括PLC中控系统、压力控制系统、压力测量单元、增压执行单元，泄露测控单元、消防执行单元、卸车执行单元、顺序阀执行单元、后台监控系统、加气机和车载GPS系统，卸车执行单元、顺序阀执行单元分别与PLC中控系统相连，PLC中控系统与后台监控系统相连，后台监控系统与加气机和车载GPS系统相连，PLC中控系统与压力控制系统相连，压力控制系统与压力测量单元和增压执行单元相连，PLC中控系统与泄露测控单元相连，泄露测控单元与消防执行相连。

首先压力测量单元测量系统各处压力，并把结果传送至压力控制系统，压力控制系统根据PLC中控系统的要求，判断是否要给储气箱系统进行增压和是否开启顺序阀执行单元，如果需要则增压执行单元进行增压操作，直至达到设定压力泄露测控单元测量石油气体泄漏，一旦有泄漏，消防执行单元报警并关闭电磁阀和加气机电源，进行消防系统开启。后台监控系统对系统的数据进行监控，车载GPS系统与移动集成高压气体运输车进行信息交流。

参照图6

后台监控系统：

系统的主要任务是：与中央系统、加气机、车载GPS系统进行实时数据通信，并可对分散系统发送指令，以及数据汇总、存储、查询、报表打印功能。

参照图7

中央系统：

系统的主要任务是：与后台监控系统、压力控制系统、泄露测控单元进行实时数据通讯，接收后台监控系统发出的指令并给予执行；接收泄露测控单元、压力控制系统的测控数据，并对数据做汇总分析，根据分析给它们分别指令。

参照图4-5控制方法

泄露测控单元：

泄露测控单元与中央系统进行通讯，交互信息；系统1#～7#气敏探头进行数据测量，与设定的安全数据进行比较判断，一旦1#～7#任何一个气敏探头测量数据大于安全数据，则依次执行切断执行机构所有电磁阀和加气机电源，气动阀自动关闭切断气源，声光报警(执行泄漏报警的手动复位指令后消除)；置标志位BIT＝1，如果1#～7#气敏探头测量数据都小于安全数据并且置标志位BIT＝0，则返回起始点，重新进行下一轮检测；如果1#～7#气敏探头测量数据都小于安全数据且置标志位BIT＝1，则执行泄漏报警的手动复位程序，按泄漏报警的手动复位后，置标志位BIT＝0、执行机构带电、气动阀开启、声光报警动作消除；如果没按泄漏报警的手动复位则切断执行机构电源，气动阀切断气源，声光报警动作一直在执行。

参照图4

压力控制系统：

压力控制系统与中央系统进行通讯，交互信息后，开始对1#～3#防爆压力变送器10-12进行数据测量，并对各自测量的数据进行比较，判断出1#站载储气箱28、2#站载储气箱29、3#站载储气箱30的状态是高压、中压、低压、还是空箱？如果是空箱则声光报警；如果低于设定值，则增压单元执行并增压至设定最大值，增压次数增加一，4#防爆压力变送器22测量数据后，如果此时加气机电磁阀没有打开，则程序返回起始点，如果加气及电磁阀打开，系统根据4#防爆压力变送器22测量数据，结合1#站载储气箱28、2#站载储气箱29、3#站载储气箱30的高压、低压、中压的状况开启执行顺序控制单元，开始给外计量输送气体，最后返回起始点。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.移动集成CNG储运供气装置，其特征在于：包括移动集成高压气体运输车和安装在子站的加气机、管路系统、及管路系统相连的站载液压移动平台储气箱系统，安装在加气站的控制系统，移动集成高压气体运输车又包括平板拖车(2)，安放在平板拖车(2)上的液压自动卸车系统(3)和安装在液压自动卸车系统(3)上的车载储气箱系统(1)。

2.根据权利要求1所述的移动集成CNG储运供气装置，其特征在于：车载储气箱系统(1)为三个相互独立的储气箱/储气罐。

3.根据权利要求1所述的移动集成CNG储运供气装置，其特征在于：站载液压移动平台储气箱系统为三个相互独立的1#站载储气箱(28)、2#站载储气箱(29)和3#站载储气箱(30)。

4.根据权利要求1所述的移动集成CNG储运供气装置，其特征在于：管路系统包括加气机、4#防爆压力变送器(22)、第四手动球阀(21)、第四单向阀(20)、过滤机(25)和汇流排(19)和三路分别与站载储气箱相连的管路，加气机、4#防爆压力变送器(22)、第四手动球阀(21)、第四单向阀(20)和过滤机(25)安装在与汇流排(19)相通的总管路上，三路分别与站载储气箱相连的管路连接在汇流排(19)上。

5.根据权利要求4所述的移动集成CNG储运供气装置，其特征在于：每一路包括安装在管路上的快装接头、手动球阀、防爆压力变送器、防爆电磁阀、单向阀和站载储气箱，站载储气箱通过快装接头、手动球阀、防爆压力变送器、防爆电磁阀和单向阀连接到汇流排(19)上。

6.根据权利要求1所述的移动集成CNG储运供气装置，其特征在于：控制系统包括PLC中控系统、压力控制系统、压力测量单元、增压执行单元，泄露测控单元、消防执行单元、卸车执行单元、顺序阀执行单元、后台监控系统、加气机和车载GPS系统，卸车执行单元、顺序阀执行单元分别与PLC中控系统相连，PLC中控系统与后台监控系统相连，后台监控系统与加气机和车载GPS系统相连，PLC中控系统与压力控制系统相连，压力控制系统与压力测量单元和增压执行单元相连，PLC中控系统与泄露测控单元相连，泄露测控单元与消防执行单元相连。

7.一种权利要求1所述的移动集成CNG储运供气装置的控制方法，其特征在于：具体步骤如下：

压力控制系统与中央系统进行通讯，交互信息后，开始对1#～3#防爆压力变送器(10-12)进行数据测量，并对各自测量的数据进行比较，判断出1#站载储气箱(28)、2#站载储气箱(29)、3#站载储气箱(30)的状态是高压、中压、低压、还是空箱？如果是空箱则声光报警；如果低于设定值，则增压单元执行并增压至设定最大值，增压次数增加一，4#防爆压力变送器(22)测量数据后，如果此时加气机电磁阀没有打开，则程序返回起始点，如果加气机电磁阀打开，系统根据4#防爆压力变送器(22)测量数据，结合1#站载储气箱(28)、2#站载储气箱(29)、3#站载储气箱(30)的高压、低压、中压的状况开启执行顺序控制单元，开始给待加气车计量输送气体，最后返回起始点；

泄露测控单元与中央系统进行通讯，交互信息；系统1#～7#气敏探头进行数据测量，与设定的安全数据进行比较判断，一旦1#～7#任何一个气敏探头测量数据大于安全数据，则依次执行切断执行机构所有电磁阀和加气机电源，气动阀自动关闭切断气源，声光报警(执行手动复位指令后消除)；置标志位BIT＝1，如果1#～7#气敏探头测量数据都小于安全数据并且置标志位BIT＝0，则返回起始点，重新进行下一轮检测；如果1#～7#气敏探头测量数据都小于安全数据且置标志位BIT＝1，则执行手动复位程序，按手动复位后，置标志位BIT＝0、执行机构带电、气动阀开启、声光报警动作消除；如果没按手动复位则切断执行机构电源，气动阀切断气源，声光报警动作一直在执行。

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