CN102506301A - 一种cng加气子站 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种CNG加气子站，属于CNG加气设备生产制造技术领域。提供一种能有效提高加气瓶组中天燃气利用率的CNG加气子站。所述CNG加气子站包括加气机、液压活塞式天然气压缩机和布置在CNG拖车上的至少分为三组CNG加气瓶组，液压活塞式天然气压缩机具有一个输入接口和一个输出接口，所述多组CNG加气瓶组中，有一组为高压瓶组，其余组为取气瓶组，高压瓶组具有一个高压输出端和一个高压输入端，高压输入端与液压活塞式天然气压缩机的输出接口连接，高压输出端与加气机连接；取气瓶组有一个气体输入端和一个气体输出端，气体输出端与液压活塞式天然气压缩机的输入接口连接，气体输入端与液压活塞式天然气压缩机的出口连接。

Description

一种CNG加气子站

技术领域

本发明涉及一种CNG加气子站，属于CNG加气设备生产制造技术领域。

背景技术

一般加气站类型是根据现场或附近是否有天燃气管网，分为常规站、母站和子站。常规站是建在有天燃气管网的地方，直接在天燃气高压管网上取气，天燃气经过脱硫、脱水、压缩，进入加气瓶组储存或给汽车加气。加气母站建设在临近天燃气管网的地方，而子站建在用气量较大的城市中或公路旁，然后通过转运车将天燃气从母站运到子站，通过子站的加气设备给汽车加气，此时，一般都设置有站内固定储气瓶组或储气井。

目前，国内外CNG加气子站基本上都是传统机械式压缩机加气子站。当机械式压缩机加气子站采用加气瓶组储存天燃气时，一般都将站内储气瓶分为高压组、中压组和低压组，根据加气过程中需要加气的汽车的储气瓶内气体压力的变化来选择高压组和低压组；同时，在加气过程中，随着天燃气的分发，高、低压组储气瓶内的压力还会不断降低。为了维持正常压力，同时能将储气瓶中的天燃气最大程度的置换出来加入汽车中，并提高加气速度，需要通过压缩机不断的给站内储气瓶组增压，以保证加气瓶中的天燃气能加入汽车中。而气体在减压时要吸收热量，增压时要释放出热量，并且在机械压缩过程中，随着进口压力的不断降低，压缩机运行时间将逐步延长，能量损耗加大，机械效率降低，进而影响压缩机的寿命。而且，一般CNG拖车长管钢瓶中的天燃气利用率仅为75％～80％，大约800Nm³的天燃气不能置换出来，只能随拖车往来于运输途中，使运输成本提高。另外，机械式压缩机加气子站机械填料和油水分离器的气体泄漏率较高，通常在0.5％～1％，造成天燃气气体浪费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种能有效提高加气瓶组中天燃气的利用率的CNG加气子站。

为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种CNG加气子站，包括加气机、液压活塞式天然气压缩机和布置在拖车上的至少三组CNG加气瓶组，液压活塞式天然气压缩机具有一个输入接口和一个输出接口，所述多组CNG加气瓶组中，有一组为高压瓶组，其余各组为取气瓶组；高压瓶组具有一个高压输出端和一个高压输入端，高压输出端与加气机连接，高压输入端与液压活塞式天然气压缩机的输出接口连接；取气瓶组具有一个气体输出端，取气瓶组的气体输出端与液压活塞式天然气压缩机的输入接口连接。

进一步的是，还包括有自动控制系统，自动控制系统由PLC模块、触摸屏、气动球阀和压力传器构成；压力传感器有两个，分别安装在液压活塞式天然气压缩机的输出接口和输入接口上，其信号输出端与PLC模块连接；气动球阀含有气动电磁阀，高压瓶组的高压输出端和高压输入端上以及取气瓶组的气体输出端上均分别安装有所述的气动球阀，各气动球阀的气动电磁阀的控制线均与PLC模块连接；触摸屏的信号输出端与PLC模块连接。

进一步的是，所述多组取气瓶组的气体输出端上安装的气动球阀的输出端汇集在一根输出管线上，各储气瓶组的气体输出端通过输出管线与液压活塞式天然气压缩机的输入接口连接。

进一步的是，在输出管线上还具有一个输出口，该输出口与加气机连接，高压瓶组的高压输出端通过输出口与加气机连接。

进一步的是，每组取气瓶组还都具有一个气体输入端，所述气体输入端上也均安装有所述的气动球阀，所述气动球阀的输入端汇集在一根输入管线上，输入管线的输入端与液压活塞式天然气压缩机的输出接口连接，高压瓶组的高压输入端通过输入管线与液压活塞式天然气压缩机的输出接口连接，气动球阀的气动电磁阀的控制线均与PLC模块连接。

进一步的是，在输入管线上还具有一个高压输出接口，该高压输出接口与加气机连接。

进一步的是，在高压输出接口与输出接口之间的输入管线上，以及在输出口与输入接口之间的输出管线上分别安装有手动球阀。

进一步的是，每组CNG加气瓶组包括至少两长管钢瓶，每个所述的CNG加气子站包括四至五组所述的CNG加气瓶组。

本发明的有益效果是：通过对拖车长管钢瓶进行分组，将拖车CNG加气瓶组分成一个直接与加气机连接的用于给汽车加气的高压瓶组和至少两个用于抽取和储存天燃气的取气瓶组，并将原来的机械式压缩机改为液压活塞式气体压缩机。这样，在高压瓶组因给汽车加气而压力将低后，可以很方便的将取气瓶组中的天燃气通过气体压缩机压缩后输入高压瓶组中，保证了高压瓶组的加气压力。而加气闲时，压缩机从前一组低压取气瓶再次抽取天然气气体压缩增压，倒入下一组取气瓶瓶；将前一低压取气瓶组剩余天然气压力抽至更低并将下一取气瓶组压力提高，完成取低补高的功能，从而可以保证最大限度的将储气瓶组中的天燃气抽出，从而有效的提高了加气瓶中天燃气的利用率，以及加气效率。同时，由于也不再像传统的机械加气子站油机械密封填料和多级油水分离器，存在众多天然气泄漏点，故天然气基本可以做到零泄漏，加气子站天然气的利用率和安全性得到大幅提高。此外，液压压缩机屏弃了机械压缩机复杂笨重的曲轴连杆传动机构，取而代之以柔和平稳的液压传动，设备运动平稳，震动小，噪音低。系统也更为节能。同时，取消站内固定储气瓶组，取消了优先顺序控制盘和卸气柱，还能使建设加气子站的投资成本大为降低。

附图说明

图1为本发明一种CNG加气子站的简化结构示意图；

图2为本发明一种CNG加气子站的自动控制系统框图。

图中标记为：加气机1、液压活塞式天然气压缩机2、输入接口21、输出接口22、高压瓶组3、高压输出端31、高压输入端32、取气瓶组4、气体输出端41、气体输入端42、PLC模块5、触摸屏6、气动球阀7、气动电磁阀71、压力传器8、输出管线9、输出口91、输入管线10、高压输出接口101、手动球阀11、长管钢瓶12、拖车13。

具体实施方式

如图1、图2所示是本发明提供的一种能有效提高加气瓶组中天燃气的利用率的CNG加气子站。所述CNG加气子站包括加气机1、液压活塞式天然气压缩机2和布置在拖车13上的至少三组CNG加气瓶组，液压活塞式天然气压缩机2具有一个输入接口21和一个输出接口22，所述多组CNG加气瓶组中，有一组为高压瓶组3，其余各组为取气瓶组4；高压瓶组3具有一个高压输出端31和一个高压输入端32，高压输出端31与加气机1连接，高压输入端32与液压活塞式天然气压缩机2的输出接口22连接；取气瓶组4具有一个气体输出端41，取气瓶组4的气体输出端41与液压活塞式天然气压缩机2的输入接口21连接。这样，通过对现有长管钢瓶12进行分组，分成一个直接与加气机1连接的用于给汽车加气的高压瓶组3和至少两个用于储存天燃气的取气瓶组4，并将原来的机械式压缩机改为液压活塞式天然气压缩机2。这样，在高压瓶组3因给汽车加气而压力降低后，可以很方便的将取气瓶组4中的天燃气通过液压活塞式天然气压缩机2压缩后输入高压加气瓶组3中，保证了高压加气瓶组3的加气压力。而加气闲时，液压活塞式天然气压缩机2从前一组低压取气瓶组4中再次抽取天然气气体压缩增压，倒入下一组取气瓶组4中；将前一低压取气瓶组4中剩余天然气压力抽至更低，并将下一取气瓶组压力提高，完成取低补高，从而可以保证最大限度的将取气瓶组4中的天燃气抽出，从而有效的提高了加气瓶组中天燃气的利用率，提高了加气效率。同时，由于也不再像传统的机械加气子站油机械密封填料和多级油水分离器，存在众多天然气泄漏点，故天然气基本可以做到零泄漏，加气子站天然气的利用率和安全性得到大幅提高。

为了提高加气子站加气的自动化程度，降操作人员的劳动强度，提高操作的安全性，本发明的CNG加气子站还包括有自动控制系统，自动控制系统由PLC模块5、触摸屏6、气动球阀7和压力传器8构成；压力传感器8有两个，分别安装在液压活塞式天然气压缩机2的输出接口22和输入接口21上，其信号输出端与PLC模块5连接；气动球阀7含有气动电磁阀71，高压瓶组3的高压输出端31和高压输入端32上以及取气瓶组4的气体输出端41上均分别安装有所述的气动球阀7，各气动球阀7的气动电磁阀71的控制线均与PLC模块5连接；触摸屏6的信号输出端与PLC模块5连接。这样，当然液压活塞式天然气压缩机2在抽取取气瓶组4中的天燃气进行压缩并输入高压瓶组3中时，压力传感器8可以自动的检测到取气瓶组4内的压力，以及高压瓶组3中的压力，并将该压力值输入PLC模块5中。当高压瓶组3中的压力达到加气的规定值时，压力传感器8也同样将该压力值输入PLC模块5中，PLC模块5根据事先设置的程序，通过气动电磁阀71发出指令自动关闭气动球阀7，这时，既不向液压活塞式天然气压缩机2提供天燃气，液压活塞式天然气压缩机2也不向高压瓶组3输入压缩后的天燃气，液压活塞式天然气压缩机自动停止工作。当高压瓶组3通过加气机对汽车加气而压力降低后，压力传感器8自动检测到高压瓶组3的高压输入端32的压力值，并通过PLC模块5重新起动液压活塞式天然气压缩机2。整个操作过程自动完成，不需要操作人员进行打开、关闭阀的操作，既降低了操作人员的劳动强度，又提高了操作安全性。

如图1所示，上述实施方式中的取气瓶组4一般都至少有两组，通常设为三组或四组，每组中的长管钢瓶12也不只一个，通常设为两个。为了便于叙述，本发明将长管钢瓶12依次编号分为一～八号长管钢瓶12，然后将一、二号长管钢瓶12设置为高压瓶组3，其余各长管钢瓶12两两配对分成三组至四组取气瓶组4，与各瓶组相连接的气动球阀7分别编号K1～K8。为了便于各取气瓶组4向液压活塞式天然气压缩机2供气，以及各取气瓶组4之间的相互倒气，以提高液压活塞式天然气压缩机2的工作效率，同时，为了便于当取气瓶组4中的压力值，在初期达到加气的规定值可以直接通过取气瓶组4为汽车加气，每组取气瓶组4的气体输出端41上均安装有所述的气动球阀7，该多个气动球阀7的输出端汇集在一根输出管线9上，各取气瓶组4的气体输出端41通过输出管线9与液压活塞式天然气压缩机2的输入接口21连接；在输出管线9上还具有一个输出口91，该输出口91与加气机1连接，高压瓶组3的高压输出端31通过输出口91与加气机1连接；每组取气瓶组4还都具有一个气体输入端42，所述气体输入端42上也均安装有所述的气动球阀7，所述气动球阀7的输入端汇集在一根输入管线10上，输入管线10的输入端与液压活塞式天然气压缩机2的输出接口22连接，高压瓶组3的高压输入端32通过输入管线10与液压活塞式天然气压缩机2的输出接口22连接，气动球阀7的气动电磁阀71的控制线均与PLC模块5连接；在输入管线10上还具有一个高压输出接口101，该高压输出接口101与加气机1连接。

上述结构的卸气、倒气工作过程如下：当系统启动时，常开K8气动球阀7，七/八号瓶向一/二号瓶卸气时，打开K1气动球阀7，其它气动球阀7关闭；五/六号瓶向一/二号瓶卸气时，打开K2气动球阀7，其它气动球阀7关闭；三/四号瓶向一/二号瓶卸气时，打开K3气动球阀7，其它气动球阀7关闭。当七/八号瓶和五/六号瓶内的压力低于设定值，且压缩机处于待机状态时，开始进入倒气模式，即将七/八号瓶内的残天燃气倒入五/六号瓶中，此时K3气动球阀7关闭，打开K1、K6气动球阀7，其余气动球阀7关闭。当三/四号瓶压力低于设定值，则工作进入正常的卸五/六号瓶中的气体，即打开K2气动球阀7，其余气动球阀关闭。当三/四号瓶和五/六号瓶中的压力值低于设定值，且压缩机处于待机状态时，再次进入倒气模式，由五/六号瓶内的残气倒入三/四号瓶中，即打开K2、K7气动球阀7，其余气动球阀7关闭。当五/六号瓶内压力值低于设置值时，再次进入三/四号瓶正常卸气，即打开K3气动球阀7，其余气动球阀关闭。前述的所述卸气，即是指将取气瓶组4中的天燃气通过液压活塞式天然气压缩机2输入高压瓶组3中；所述的倒气，即是指将压力低值更低的取气瓶组4中的残余天燃气通过液压活塞式天然气压缩机2转入压力值较高的取气瓶组4中，以提高取气瓶组4中天燃气的利用率。当取气瓶组4处于初始阶段，压力值达到可以直接通过加气机1给汽车加气时，可以分别打开K1、K2或K3通过输出管线9的输出口91向加气机1供气，实现不需要气体压缩机2和高压加气瓶组3直接向汽车加气，以降低加气成本。必要时，还可以通过液压活塞式天然气压缩机2的输出接口22以及输入管线10上的高压输出接口101直接向加气机1供气，以提高效率。

为了保证整个加气子站在不工作时不出现漏气现象，在高压输出接口101与输出接口之间的输入管线10上，以及在输出口91与输入接口21之间的输出管线10上分别安装有手动球阀11。

Claims (8)

1.一种CNG加气子站，包括加气机(1)、液压活塞式天然气压缩机(2)和布置在拖车(13)上的至少三组CNG加气瓶组，液压活塞式天然气压缩机(2)具有一个输入接口(21)和一个输出接口(22)，其特征在于：所述多组CNG加气瓶组中，有一组为高压瓶组(3)，其余各组为取气瓶组(4)；高压瓶组(3)具有一个高压输出端(31)和一个高压输入端(32)，高压输出端(31)与加气机(1)连接，高压输入端(32)与液压活塞式天然气压缩机(2)的输出接口(22)连接；取气瓶组(4)具有一个气体输出端(41)，取气瓶组(4)的气体输出端(41)与液压活塞式天然气压缩机(2)的输入接口(21)连接。

2.根据权利要求1所述的一种CNG加气子站，其特征在于：还包括有自动控制系统，自动控制系统由PLC模块(5)、触摸屏(6)、气动球阀(7)和压力传器(8)构成；压力传感器(8)有两个，分别安装在液压活塞式天然气压缩机(2)的输出接口(22)和输入接口(21)上，其信号输出端与PLC模块(5)连接；气动球阀(7)含有气动电磁阀(71)，高压瓶组(3)的高压输出端(31)和高压输入端(32)上以及取气瓶组(4)的气体输出端(41)上均分别安装有所述的气动球阀(7)，各气动球阀(7)的气动电磁阀(71)的控制线均与PLC模块(5)连接；触摸屏(6)的信号输出端与PLC模块(5)连接。

3.根据权利要求2所述的一种CNG加气子站，其特征在于：所述多组取气瓶组(4)的气体输出端(41)上安装的气动球阀(7)的输出端汇集在一根输出管线(9)上，各储气瓶组(4)的气体输出端(41)通过输出管线(9)与液压活塞式天然气压缩机(2)的输入接口(21)连接。

4.根据权利要求3所述的一种CNG加气子站，其特征在于：在输出管线(9)上还具有一个输出口(91)，该输出口(91)与加气机(1)连接，高压瓶组(3)的高压输出端(31)通过输出口(91)与加气机(1)连接。

5.根据权利要求3所述的一种CNG加气子站，其特征在于：每组取气瓶组(4)还都具有一个气体输入端(42)，所述气体输入端(42)上也均安装有所述的气动球阀(7)，所述气动球阀(7)的输入端汇集在一根输入管线(10)上，输入管线(10)的输入端与液压活塞式天然气压缩机(2)的输出接口(22)连接，高压瓶组(3)的高压输入端(32)通过输入管线(10)与液压活塞式天然气压缩机(2)的输出接口(22)连接，气动球阀(7)的气动电磁阀(71)的控制线均与PLC模块(5)连接。

6.根据权利要求5所述的一种CNG加气子站，其特征在于：在输入管线(10)上还具有一个高压输出接口(101)，该高压输出接口(101)与加气机(1)连接。

7.根据权利要求5所述的一种CNG加气子站，其特征在于：在高压输出接口(101)与输出接口之间的输入管线(10)上，以及在输出口(91)与输入接口(21)之间的输出管线(10)上分别安装有手动球阀(11)。

8.根据权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的一种CNG加气子站，其特征在于：每组CNG加气瓶组包括至少两长管钢瓶(12)，每个所述的CNG加气子站包括四至五组所述的CNG加气瓶组。

Images