CN102410911B - Cng燃料系统的气密性检测方法及检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效、低成本的CNG燃料系统的气密性检测方法，以及用于上述方法的CNG燃料系统的气密性检测装置。该方法包括以下步骤：a.通过增压泵将CNG检测气体供气装置提供的CNG检测气体输入CNG燃料系统；b.当CNG燃料系统内的气压达到20MPa～23MPa后，停止输气；c.对CNG燃料系统内的气压变化进行检测；其中，CNG检测气体供气装置采用容量为45L～300L且工作压力为2MPa～19MPa的小容量低压容器来贮存CNG检测气体。该检测装置中的CNG检测气体供气装置采用容量为45L～300L且工作压力为2MPa～19MPa的小容量低压容器来贮存CNG检测气体并通过其管路连接在增压泵的检测气体低压进气端上。本发明由于不置换气体，因此检测效率高，并具有良好的安全性。

Description

CNG燃料系统的气密性检测方法及检测装置

技术领域

本申请涉及气密性检测方法和装置，具体涉及车辆等设备中的CNG燃料系统的气密性的检测方法和装置。

背景技术

CNG车辆的CNG气体燃料泄露是导致车辆爆炸、燃烧的主要原因。因此，严格检测并控制车辆中的CNG燃料系统的气密性是防止此类事故发生的重要手段。GB7258-2004《机动车安全运行技术条件》中规定了CNG燃料系统应满足在20MPa的气压条件下保持5分钟内无气体泄漏的检验要求。

目前能够达到上述20MPa气压条件的检测方法只有两种：一种是将CNG燃料系统中的CNG气体置换为氮气或空气等安全气体，并通过增压泵将安全气体增压至20MPa，然后再对CNG燃料系统内的气压变化进行检测；另一种是采用压缩天然气瓶组检漏，即直接将压缩天然气瓶组中的CNG气体输入待检的CNG燃料系统中使其增压至20MPa，然后再对CNG燃料系统内的气压变化进行检测。

上述第一种方法需经过两次置换气体过程，检测周期太长(45分钟左右)且存在安全隐患。上述第二种方法虽不用置换气体，但压缩天然气瓶组过于庞大，占地面积宽，安全和辅助装置要求高，管网复杂，基本上等同于一个CNG充装站的加压站，属于固定式不能移动的设备，消防设施设备等要求高，投入比较大，检测过程安全性很差，并且随着连续检测时的气体耗损将不能持续提供额定检测压力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高效、低成本的CNG燃料系统的气密性检测方法。

为此，该方法包括以下步骤：

a、通过增压泵将CNG检测气体供气装置提供的CNG检测气体输入CNG燃料系统；

b、当CNG燃料系统内的气压达到20Mpa～23Mpa后，停止输气；

c、对CNG燃料系统内的气压变化进行检测；

其中，CNG检测气体供气装置采用容量为45L～300L且工作压力为2MPa～19MPa的小容量低压容器来贮存CNG检测气体。

上述方法的显著特点在于使用了增压泵将CNG检测气体供气装置中气压较低(2MPa～19MPa)的CNG检测气体增压后直接输入CNG燃料系统，最终使CNG燃料系统内的气压达到20Mpa～23Mpa的检测条件(若低于20Mpa无法达到检测要求，若高于23Mpa较危险)，因此，该方法不用置换CNG燃料系统中本身存在的CNG气体，同时又不要求CNG检测气体供气装置内的CNG气体具有较高的压力，故该方法不仅检测速度快，而且又不使大体积高压容器来存贮CNG检测气体供气装置中的CNG气体，运行成本较低。

本领域惯常采用的增压泵为机械增压泵，但在本申请的发明人特别注意到机械增压泵在本申请中所可能产生的问题。由于以往都是将氮气或空气等安全气体通过增压泵输入CNG燃料系统并置换其中的CNG气体，因此即便在增压泵内这些安全气体与空气发生混合，也不会产生危险。但是，本申请使用的是CNG检测气体，若CNG检测气体与空气在增压泵内发生混合，就会带来危险隐患。为此，本申请特别建议在上述步骤a中，分别通过独立的管道向GPSQ气体增压泵输入驱动气体和CNG检测气体，使CNG检测气体经GPSQ气体增压泵增压后再输入CNG燃料系统。

GPSQ气体增压泵本身是现有技术，其公知的特点是能够在其驱动活塞的一次往复运动周期内完成两次增压过程，从而使整个增压过程平缓稳定。而在本申请中GPSQ气体增压泵所起到的主要作用并不是为了保证增压过程的平缓稳定。本申请的发明人注意到，由于GPSQ气体增压泵中的驱动气缸和两端的气体压缩缸彼此独立，因此能够很好的避免了驱动气体与CNG检测气体的混合，基本上杜绝潜在的安全隐患。

在上述方法的基础上，本申请还建议在增压泵与CNG燃料系统之间的管道上设安全泄压装置，当管道内的气压达到设定的阀值时，通过该安全泄压装置进行泄压。设安全泄压装置可以避免在向CNG燃料系统输气的过程中，CNG燃料系统内的气压超过该设定的阀值(如28MPa)，避免因气压过高造成CNG燃料系统的损坏。

以下，本申请还将提供一种用于上述方法的CNG燃料系统的气密性检测装置。

该检测装置包括增压泵、增压泵驱动装置、检测气体供气装置、检测气体输出装置和CNG燃料系统测压装置，所述检测气体供气装置和检测气体输出装置分别通过管路与增压泵的检测气体低压进气端和检测气体高压出气端连接，其中，检测气体供气装置为CNG检测气体供气装置，该CNG检测气体供气装置采用容量为45L～300L且工作压力为2MPa～19MPa的小容量低压容器来贮存CNG检测气体并通过其管路连接在增压泵的检测气体低压进气端上。

基于前文已陈述的理由，增压泵和增压泵驱动装置可分别为GPSQ气体增压泵和驱动气体供气装置，驱动气体供气装置通过其管路连接在GPSQ气体增压泵的驱动气体进气端上。这样，可以避免空气与CNG检测气体在增压泵内发生混合。

具体的，所述驱动气体供气装置包括由管路顺序串接在一起的空压机、空气过滤器、压力调压阀、油雾器及压缩空气截止阀。

作为对检测装置的进一步改进，所述CNG燃料系统测压装置作为检测气体输出装置的一部分集成于检测气体输出装置上，检测气体输出装置上位于CNG燃料系统测压装置的前端设有CNG高压输出检测气体截止阀。

作为对检测装置的又一步改进，增压泵的检测气体高压出气端与检测气体输出装置之间的管路上设有安全泄压装置以及位于该安全泄压装置后端的CNG增压气体出口截止阀。

具体的，所述安全泄压装置包括安装在排气支管内的安全爆破片、排气支管上位于该安全爆破片后端的泄压阀以及在该泄压阀后端分支的CNG高压余气接口和CNG高压余气排气口。

作为CNG检测气体供气装置的具体结构，所述CNG检测气体供气装置包括由其管路顺序串接在一起的CNG储气瓶、CNG充气阀和CNG气源截止阀；CNG储气瓶采用容量为45L～300L且工作压力为2MPa～19MPa的小容量储气瓶。

上述技术方案的有益效果主要有：

1、由于不置换气体，因此检测效率高，并具有良好的安全性；

2、设备轻巧、便于移动、运行成本低；

3、使用GPSQ气体增压泵后可避免CNG检测气体与空气混合，消除安全隐患。

附图说明

图1为本申请检测装置的结构示意图。

图2为本申请检测装置动力空气进气过程的状态图。

图3为本申请检测装置检测用天然气增压过程的状态图。

图2、图3中的粗箭头表示气体运动方向。

图1、图2和图3中的虚线表示驱动气体和CNG检测气体的管路。

具体实施方式

下面首先结合附图对本发明的CNG燃料系统的气密性检测装置做详细的说明，然后再通过对该装置使用方法的介绍来具体说明本发明的CNG燃料系统的气密性检测方法。

如图1所示的CNG燃料系统的气密性检测装置，该装置包括GPSQ气体增压泵3、驱动气体供气装置1、CNG检测气体供气装置2和检测气体输出装置4，其中，驱动气体供气装置1通过其管路1e连接在GPSQ气体增压泵3的驱动气体进气端上，CNG检测气体供气装置2通过其管路2c连接在GPSQ气体增压泵3的检测气体低压进气端上，检测气体输出装置4则通过管路连接在GPSQ气体增压泵3的检测气体高压出气端上，并且在该装置的使用过程中，检测气体输出装置4的输气接头与CNG燃料系统5的加气口连接。

上述结构仅仅构成了气密性检测装置的CNG检测气体增压部分，即通过该增压部分来实现将CNG检测气体供气装置2中的CNG检测气体增压并输入CNG燃料系统5，最终使CNG燃料系统5内达到气密性检测所需要的压力条件。要最终了解CNG燃料系统5是否存在泄露，当然还需要对CNG燃料系统5达到气密性检测所需要的压力条件后压力的变化进行检测，即如果在一定的检测周期中CNG燃料系统5内的气压降低，则说明存在泄露。因此，要构成一套完整的气密性检测装置，还需要CNG燃料系统测压装置。CNG燃料系统测压装置既可以作为一个单独的附件，也可以是与上述CNG检测气体增压部分集成在一起。

因此，在本实施方式中，CNG燃料系统测压装置作为检测气体输出装置4的一部分被集成于检测气体输出装置4上，并且，检测气体输出装置4上位于CNG燃料系统测压装置的前端设有CNG高压输出检测气体截止阀4a。具体的讲，如图1所示，CNG燃料系统测压装置实际上就是连接在检测气体输出装置4的管道上的压力传感器4d，该压力传感器4d的示值最可反映在一数显系统上以便于操作者观察。对CNG燃料系统5充气完毕后，将上述CNG高压输出检测气体截止阀4a关闭，这时CNG燃料系统5与检测气体输出装置4构成一个与外界隔离的封闭系统，可保证压力传感器4d能够准确的检测该出封闭系统的压力变化。另外，在压力传感器4d和CNG高压输出检测气体截止阀4a之间可设泄压阀4b，确保输气安全性。

如图1所示，CNG燃料系统的气密性检测装置中的CNG检测气体供气装置2包括由其管路2c顺序串接在一起的CNG储气瓶2a、CNG充气阀2d和CNG气源截止阀2e；CNG储气瓶2a采用容量为45L～300L且工作压力为2MPa～19MPa的小容量储气瓶。作为优选，可采用容量为45L～55L的小容量储气瓶。CNG燃料系统的气密性检测装置的体积大小主要由CNG储气瓶2a的体积大小决定，由于采用了容量为45L～300L、优选为45L～55L的小容量储气瓶，因此该CNG燃料系统的气密性检测装置的体积较压缩天然气瓶组大大减小，达到设备轻巧、便于移动、运行成本低的优点。CNG储气瓶2a上设有瓶口阀2b。

如图1所示，CNG燃料系统的气密性检测装置中的驱动气体供气装置1包括由管路1e顺序串接在一起的空压机1a、空气过滤器1b、压力调压阀1c、油雾器1d及压缩空气截止阀1f。该驱动气体供气装置1可确保输入0.5Mpa～1.0Mpa的纯净空气，达到GPSQ气体增压泵3的使用要求，保证GPSQ气体增压泵3的使用寿命。

如图1所示，增压泵的检测气体高压出气端与检测气体输出装置4之间的管路3n上设有安全泄压装置以及位于该安全泄压装置后端的CNG增压气体出口截止阀3t。当管道内的气压达到设定的阀值时，通过该安全泄压装置进行泄压。具体的，所述安全泄压装置包括安装在排气支管内的安全爆破片3p、排气支管上位于该安全爆破片3p后端的泄压阀3q以及在该泄压阀3q后端分支的CNG高压余气接口3r和CNG高压余气排气口3s。在安全爆破片3p后端设泄压阀3q的目的在于防止安全爆破片3p爆破后迅速排气，避免CNG检测气体过多泄露污染环境并引发安全事故。泄压阀3q后分支的CNG高压余气接口3r和CNG高压余气排气口3s可分别将余气输入特定的后续设备或直接排放，便于根据具体需要有目的操作。

CNG燃料系统的气密性检测装置中GPSQ气体增压泵3为现有装备，如图1所示，其具体结构主要包括：气控换向阀3a(二位四通阀)、控制气路3b、先导阀3c、驱动活塞3d、活塞杆3e、两个柱塞3f、两个气体压缩缸3g、驱动气缸3h、一级气体压缩缸进气口单向阀3i、一级气体压缩缸出气口单向阀3j、二级气体压缩缸进气口单向阀3k、二级气体压缩缸出气口单向阀3l，其中，一级气体压缩缸进气口单向阀3i与CNG检测气体供气装置2连接，一级气体压缩缸出气口单向阀3j与二级气体压缩缸进气口单向阀3k连接，二级气体压缩缸出气口单向阀3l与检测气体输出装置4连接，气控换向阀3a与驱动气体供气装置1连接。

下面结合附图2、3对CNG燃料系统的气密性检测装置的使用方法说明如下：

首先，在CNG气源截止阀2e关闭状态下打开CNG储气瓶2a的瓶口阀2b，当瓶口压力表显示为2MPa～19Mpa时，打开CNG气源截止阀2e；同时，在压缩空气截止阀1f关闭状态下启动空压机1a，调节压力调压阀1c使驱动空气压力表压力至0.5Mpa～1.0Mpa，然后打开压缩空气截止阀1f；

如图2所示，当压缩空气经气控换向阀3a进入GPSQ气体增压泵3的驱动气缸3h后，GPSQ气体增压泵3就开始自动工作，这时，压缩空气对驱动活塞3d施加一个向右的压力，驱动活塞3d在向右运动的过程中通过刚性连接在其右端的小面积柱塞3f对气体压缩缸3g内的CNG检测气体进行第一次压缩并使其增压到3Mpa～6Mpa，这部分被增压的CNG检测气体经一级气体压缩缸出气口单向阀3j、二级气体压缩缸进气口单向阀3k和它们之间的管路3m进入左端的气体压缩缸3g；

如图3所示，当驱动活塞3d运动至驱动气缸3h左端时，先导阀3c被触发并通过控制气路3b控制气控换向阀3a进行切换，这时，压缩空气的进气方向发生改变，压缩空气对驱动活塞3d施加一个向左的压力，驱动活塞3d在向左运动的过程中通过刚性连接在其左端的小面积柱塞3f对气体压缩缸3g内的CNG检测气体进行第二次压缩并使其增压到20Mpa～23Mpa，增压后的CNG检测气体从一级气体压缩缸出气口单向阀3l输出并通过压力表3o、安全爆破片3p、CNG增压气体出口截止阀3t以及检测气体输出装置4后输入CNG燃料系统5，同时，CNG储气瓶2a内的CNG检测气体再次从一级气体压缩缸进气口单向阀3i进入右侧的气体压缩缸3g；

在驱动活塞3d往复多次运动后，CNG燃料系统5内的气压达到20Mpa～23Mpa，然后停止输气，并关闭CNG高压输出检测气体截止阀4a，在上述压力下保持5分钟，其间，若压力传感器4d的示值下降超过0.01Mpa，表征CNG燃料系统存在泄漏，反之则无泄漏。

Claims (8)

1.CNG燃料系统的气密性检测方法，该方法包括以下步骤：

a、通过增压泵将CNG检测气体供气装置（2）提供的CNG检测气体输入CNG燃料系统（5）；

b、当CNG燃料系统（5）内的气压达到20Mpa～23Mpa后，停止输气；

c、对CNG燃料系统（5）内的气压变化进行检测；

其中，CNG检测气体供气装置（2）采用容量为45L～300L且工作压力为2MPa～19MPa的小容量低压容器来贮存CNG检测气体；

该方法使用以下CNG燃料系统的气密性检测装置，该装置包括增压泵、增压泵驱动装置、检测气体供气装置、检测气体输出装置（4）和CNG燃料系统测压装置，所述检测气体供气装置和检测气体输出装置（4）分别通过管路与增压泵的检测气体低压进气端和检测气体高压出气端连接，其中，检测气体供气装置为CNG检测气体供气装置（2），该CNG检测气体供气装置（2）采用容量为45L～300L且工作压力为2MPa～19MPa的小容量低压容器来贮存CNG检测气体并通过其管路（2c）连接在增压泵的检测气体低压进气端上；

所述增压泵的检测气体高压出气端与检测气体输出装置（4）之间的管路（3n）上设有安全泄压装置以及位于该安全泄压装置后端的CNG增压气体出口截止阀（3t）；

所述安全泄压装置包括安装在排气支管内的安全爆破片（3p）、排气支管上位于该安全爆破片（3p）后端的泄压阀（3q）以及在该泄压阀（3q）后端分支的CNG高压余气接口（3r）和CNG高压余气排气口（3s）。

2.如权利要求1所述的CNG燃料系统的气密性检测方法，其特征在于：在步骤a中，分别通过独立的管道向GPSQ气体增压泵（3）输入驱动气体和CNG检测气体，CNG检测气体经GPSQ气体增压泵（3）增压后再输入CNG燃料系统（5）。

3.如权利要求1或2所述的CNG燃料系统的气密性检测方法，其特征在于：在增压泵与CNG燃料系统（5）之间的管道上设安全泄压装置，当管道内的气压达到设定的阀值时，通过该安全泄压装置进行泄压。

4.CNG燃料系统的气密性检测装置，包括增压泵、增压泵驱动装置、检测气体供气装置、检测气体输出装置（4）和CNG燃料系统测压装置，所述检测气体供气装置和检测气体输出装置（4）分别通过管路与增压泵的检测气体低压进气端和检测气体高压出气端连接，其特征在于：检测气体供气装置为CNG检测气体供气装置（2），该CNG检测气体供气装置（2）采用容量为45L～300L且工作压力为2MPa～19MPa的小容量低压容器来贮存CNG检测气体并通过其管路（2c）连接在增压泵的检测气体低压进气端上；并且

所述增压泵的检测气体高压出气端与检测气体输出装置（4）之间的管路（3n）上设有安全泄压装置以及位于该安全泄压装置后端的CNG增压气体出口截止阀（3t）；

所述安全泄压装置包括安装在排气支管内的安全爆破片（3p）、排气支管上位于该安全爆破片（3p）后端的泄压阀（3q）以及在该泄压阀（3q）后端分支的CNG高压余气接口（3r）和CNG高压余气排气口（3s）。

5.如权利要求4所述的CNG燃料系统的气密性检测装置，其特征在于：增压泵和增压泵驱动装置分别为GPSQ气体增压泵（3）和驱动气体供气装置（1），驱动气体供气装置（1）通过其管路（1e）连接在GPSQ气体增压泵（3）的驱动气体进气端上。

6.如权利要求5所述的CNG燃料系统的气密性检测装置，其特征在于：所述驱动气体供气装置（1）包括由管路（1e）顺序串接在一起的空压机（1a）、空气过滤器（1b）、压力调压阀（1c）、油雾器（1d）及压缩空气截止阀（1f）。

7.如权利要求4所述的CNG燃料系统的气密性检测装置，其特征在于：所述CNG燃料系统测压装置作为检测气体输出装置（4）的一部分集成于检测气体输出装置（4）上，检测气体输出装置（4）上位于CNG燃料系统测压装置的前端设有CNG高压输出检测气体截止阀（4a）。

8.如权利要求4、5、6或7所述的CNG燃料系统的气密性检测装置，其特征在于：所述CNG检测气体供气装置（2）包括由其管路（2c）顺序串接在一起的CNG储气瓶（2a）、CNG充气阀（2d）和CNG气源截止阀（2e）；CNG储气瓶（2a）采用容量为45L～300L且工作压力为2MPa～19MPa的小容量储气瓶。

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