CN102927444A - 控制式压缩天然气调压系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种控制式压缩天然气调压系统，设有多路调压回路，所述调压回路的一端为用于连接压缩天然气撬车的进口端，另一端连接调压后燃气管道，所述调压回路上设有多级减压装置，其中一级减压装置为一级减压阀，所述一级减压阀采用设有指挥器的调压阀，所述指挥器设有仪表风进口，所述指挥器的仪表风进口通过具有自动控制功能的两位三通控制阀连接仪表风管道，所述两位三通控制阀的第一进出口连接所述指挥器的仪表风进口，第二进出口连接所述仪表风管道，第三进出口为外排旁路。本发明可以实现压缩天然气调压系统低压优先的供气方式，并可以消除在关闭过程中一级后安全放散阀频繁起跳的现象，有助于提高工作效率和安全性。

Description

控制式压缩天然气调压系统

技术领域

本发明涉及一种控制式压缩天然气调压系统，主要用于将压缩天然气撬车里的压力较高的压缩天然气经过减压后送入后面的燃气管道中。

背景技术

随着天然气产业的蓬勃发展,压缩天然气（即CNG）成为城镇燃气供气系统中不可缺少的的辅助供气模式，燃气调压通常是指将较高的进口压力降低至稳定的较低的出口压力,CNG燃气调压系统规范要求为必须设置备用回路，每路是将20MPa的CNG经过二级或三级减压后将高压天然气调到中、低压力，然后送入燃气管网（参见图1和图2）。

在CNG减压过程中，一级减压装置的选择最为关键，因为其入口最高工作压力可达25MPa，出口压力一般要控制在1.6-4.0MPa,正因为一级减压装置承压压力高、压差大，压力变化范围宽，所以该减压装置的选择一直是比较困难的问题，目前国内一般选择美国KIMRAY公司的HPMV系列调压阀，该调压阀比较适合CNG一级减压的调压过程，解决了从25MPa到1.6-4.0MPa的减压；但有两个关键问题解决不了，一是在两路同时连接有撬车时，不能实现低压优先，二是由于一级调压阀反应较慢，不能立刻关闭，在二级减压装置因减压后压力应达到设定值而关闭后，一级减压装置在一定期限内依然处于一定的开启状态，导致一级后安全放散阀频繁起跳，严重影响系统的安全性能。

发明内容

为克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种控制式压缩天然气调压系统，采用这种调压系统可以实现低压优先的原则，以保证低压CNG撬车卸完先走，提高运行效率，并且在二级后燃气管道压力还未到达设定压力时，首先关闭一级调节阀，以避免或减少因一级后压力超过相应的压力限定值而导致的一级后安全放散阀频繁起跳等问题。

本发明实现上述目的的技术方案是：

一种控制式压缩天然气调压系统，设有多路调压回路，所述调压回路的一端为用于连接压缩天然气撬车的进口端，另一端连接调压后燃气管道，所述调压回路上设有多级减压装置，其中一级减压装置为一级减压阀，所述一级减压阀采用设有指挥器的调压阀，所述指挥器设有仪表风进口，所述指挥器的仪表风进口通过具有自动控制功能的两位三通控制阀连接仪表风管道，所述两位三通控制阀的第一进出口连接所述指挥器的仪表风进口，第二进出口连接所述仪表风管道，第三进出口为外排旁路，所述各两位三通控制阀的状态由相应的控制装置控制。

通常，所述第一进出口和第二进出口为直通，两者的轴线相互相同，所述第三进出口为旁通口，其轴线与所述第一进出口和第二进出口的轴向垂直。

在多路调压回路同时连接有压缩天然气撬车并且各撬车的压缩天然气压力不尽相同的情况下，所述控制装置可以检测连接有撬车的各调压回路的调压后压力，分别控制各调压回路上的两位三通控制阀，使与高压撬车连接的调压回路上的两位三通控制阀中的第一进出口和第三进出口之间连通，与第二进出口关断，使与低压撬车连接的调压回路上的两位三通控制阀中的第一进出口和第二进出口之间连通，与第三进出口关断，由此使与高压撬车连接的调压回路上的第一调压阀关闭，使与低压撬车连接的调压回路上的第一调压阀开启，实现低压撬车优先供气。

在上述各种技术方案下，所述多级减压装置中的末级调压装置通常可以为自立式调压器，所述控制装置检测供气状态下的调压回路的调压后压力（指未级调压装置后的调压回路内的气体压力），在所述调压后压力接近相应的压力设定值时，控制该调压回路上的两位三通控制阀中的第一进出口和第三进出口之间连通，与第二进出口关断，由此使该调压回路上的第一调压阀关闭。

所述调压后压力接近压力设定值是指所述调压后压力为所述压力设定值的98-99%。

所述第一调节阀通常优选采用美国KIMRAY公司的HPMV系列调压阀。

通常，所述多路调压回路的数量可以为两路，所述多级减压装置的级数可以为两级，所述自立式调压器为二级调压器。

所述调压回路上可以设有一级后安全放散阀，所述一级后安全放散阀安装在所述一级调压阀和所述二级调压器之间。

所述调压回路上可以设有位于所述二级调压器后面的调压后压力采集器，所述调节后压力采集器的采压口通过采压连接管连接所述调压回路，所述采压连接管上可以设有采压开关。

所述两位三通控制阀的第一进出口与所述指挥器的仪表风进口之间的连接管道上可以设有仪表风压力表，所述调压管道上可以设有一级调压后压力表或者一级调压后压力表和调压后压力表，所述一级调压后压力表通常安装在所述一级调压阀和二级调压器之间的调压回路上，所述调压后压力表通常安装在所述二级调压器后的调压回路上。

本发明有益效果是：由于在指挥器和仪表风管道之间设置了三通控制阀，由此带来了两方面的技术效果：一是可以通过相应的三通控制阀分别控制各调压回路上的一级调压阀的工作状态，通过接通低压撬车的调压回路而关闭高压撬车的调压回路，可以实现低压撬车优先供气，有利于缩短撬车在燃起减压站的停留时间，降低CNG燃气减压站的运营成本；二是可以通过检测调压后压力，在调压后压力接近设定值之前，依据预先设定好的提前量关闭一级调压阀，使一级调压阀同二级调压装置（或其他后续各级调压装置）的关闭相互协调，避免因二级调压装置（或其他后续各级调压装置）关闭时因一级调压阀尚未完全关闭导致的一级后压力超限甚至一级后安全放散阀频繁起跳的现象，提供了燃气减压系统的安全性。

附图说明

图1是现有技术下设有两路调压回路的压缩天然气系统原理示意图；

图2是现有技术下一种调压回路的结构示意图；

图3是本发明一种调压回路的结构示意图；

图4是本发明一种实施例的工作原理示意图。

具体实施方式

参见图1-4，本发明主要是在现有技术的基础上，对HPMV调节阀的指挥器仪表风连接方式进行有效改进，在指挥器的仪表风进口通过具有自动控制功能的两位三通控制阀，通过对各调压回路上的各两位三通控制阀的有效控制达到彻底解决现有技术的上述问题的根本目的。

参见图1，压缩天然气调压系统一般应具有两路调压回路，各调压回路的结构相同或基本相同，共同连接在燃气管道上，通过调压后燃气管道接入燃气管网，根据实际需要，也可以设置超过两路的多路调压回路。各调压回路的前端设有压缩天然气进口，用于连接压缩天然气撬车的燃气输入管口，撬车内的压缩天然气经过调压回路的减压后，通过调压后燃气管道进入相应的燃气管网。各调压回路上通常设有两级或三级调压装置。例如，在图2显示的实施例中设有两级调压装置，包括一级调压阀和二级调压器，其中一级调压阀设有指挥器，通常可以选用美国KIMRAY公司的HPMV系列调压阀或其他类似的设有配套指挥器的调压阀，在现有技术下，指挥器的仪表风进口，仪表风管道与指挥器的仪表风进口之间不设任何控制部件，因此不能通过任何控制部件控制仪表风的流入和流出。根据需要，还可以在调压回路上设置位于一级调压阀前的一级换热器和位于二级调压器前的二级换热器。

参见图3，本发明对上述现有技术进行了改进，在指挥器的仪表风进口和仪表风管道之间设有了一个具有自动控制功能的两位三通控制阀，通常该两位三通控制阀的直通进出口为第一进出口和第二进出口，将这两个进出口分别连接指挥器的仪表风进口和仪表风管道，将旁路的第三进出口留作对外排放口，直接或者通过排放管连通大气环境。

一级调压阀和二级调压器之间的调压回路上安装有一级后安全放散阀，还可以安装有一级后压力表，指挥器通过一级后采压管道连接一级调压阀和二级调压器之间的调压回路，对一级后压力进行采样，以便根据一级后压力进行控制调压阀的工作状态，调整和保持一级后压力的稳定。

各二位三通控制阀的工作状态通过相应的控制装置进行控制，控制装置通过各调压回路上的调压后压力采集器采集二级调压器后调压回路内的燃气压力。调压后压力采集器可以采用任意适宜的形式，例如各种能够形成电信号的压力传感器和电子式气压表，其采压口可以通过采压连接管连接所述调压回路，并可以在采压连接管上设有相应的采压开关，以便安装和维修并方便操作。

各两位三通控制阀的控制装置可以独立设置，但为便于进行各调压回路调压后压力的比较并控制各调压回路的工作顺序，通常可以将各调压回路上的调压后压力采集器的信号送入集中式控制系统，集中式控制系统相应的控制线分别连接各自对应的两位三通控制阀的控制电路，根据设定的优先原则和参数进行各两位三通控制阀的分别控制。

参见图4，本发明采用的控制方式相对于现有技术主要的有益效果及其工作原理为：

（1）当一路接入高压CNG撬车，另一路接入低压CNG撬车，两路非平衡式供气时，优先让低压CNG撬车一路供气，此时控制系统通过压力检测判断后，对高压CNG减压路的一级调压阀实施关闭，此时，控制系统控制两位三通控制阀，关闭直通，切断仪表风供气，同时打开旁通将指挥器内仪表风排空，此时，控制阀关闭，如此，关闭高压供气路，保证抵压路优先卸气。

（2）造成一级后安全放散阀频繁起跳的直接原因是二级后燃气管道压力短时间的升高，解决此问题的最好办法是在二级后燃气管道压力还未到达设定压力时，首先关闭一级调节阀，采用了在指挥器的仪表风进口增加两位三通控制阀后，此问题迎刃而解：即通过检测二级后燃气管道压力，当压力接近二级调压器设定压力时，控制系统控制两位三通控制阀，关闭直通，切断仪表风供气，同时打开旁通将指挥器内仪表风排空，控制阀关闭。

Claims (10)

1.一种控制式压缩天然气调压系统，设有多路调压回路，所述调压回路的一端为用于连接压缩天然气撬车的进口端，另一端连接调压后燃气管道，所述调压回路上设有多级减压装置，其中一级减压装置为一级减压阀，所述一级减压阀采用设有指挥器的调压阀，所述指挥器设有仪表风进口，其特征在于所述指挥器的仪表风进口通过具有自动控制功能的两位三通控制阀连接仪表风管道，所述两位三通控制阀的第一进出口连接所述指挥器的仪表风进口，第二进出口连接所述仪表风管道，第三进出口为外排旁路，所述各两位三通控制阀的状态由相应的控制装置控制。

2.如权利要求1所述的控制式压缩天然气调压系统，其特征在于：在多路调压回路同时连接有压缩天然气撬车并且各撬车的压缩天然气压力不尽相同的情况下，所述控制装置检测连接有撬车的各调压回路的调压后压力，分别控制各调压回路上的两位三通控制阀，使与高压撬车连接的调压回路上的两位三通控制阀中的第一进出口和第三进出口之间连通，与第二进出口关断，使与低压撬车连接的调压回路上的两位三通控制阀中的第一进出口和第二进出口之间连通，与第三进出口关断，由此使与高压撬车连接的调压回路上的第一调压阀关闭，使与低压撬车连接的调压回路上的第一调压阀开启，实现低压撬车优先供气。

3.如权利要求1所述的控制式压缩天然气调压系统，其特征在于所述多级减压装置中的末级调压装置采用自立式调压器，所述控制装置检测供气状态下的调压回路的调压后压力，在所述调压后压力接近压力设定值时，控制该调压回路上的两位三通控制阀中的第一进出口和第三进出口之间连通，与第二进出口关断，由此使该调压回路上的第一调压阀关闭。

4.如权利要求2所述的控制式压缩天然气调压系统，其特征在于所述多级减压装置的末级调压装置为自立式调压器，所述控制装置检测供气状态下的调压回路的调压后压力，在所述调压后压力接近相应的压力设定值时，控制该调压回路上的两位三通控制阀中的第一进出口和第三进出口之间连通，与第二进出口关断，由此使该调压回路上的第一调压阀关闭。

5.如权利要求3或4所述的控制式压缩天然气调压系统，其特征在于所述调压后压力接近压力设定值是指所述调压后压力为所述压力设定值的98-99%。

6.如权利要求1、2、3、4或5所述的控制式压缩天然气调压系统，其特征在于所述第一调节阀采用美国KIMRAY公司的HPMV系列调压阀。

7.如权利要求6所述的控制式压缩天然气调压系统，其特征在于所述多路调压回路的数量为两路，所述多级减压装置的级数为两级，所述自立式调压器为二级调压器。

8.如权利要求7所述的控制式压缩天然气调压系统，其特征在于所述调压回路上设有一级后安全放散阀，所述一级后安全放散阀安装在所述一级调压阀和所述二级调压器之间。

9.如权利要求8所述的控制式压缩天然气调压系统，其特征在于所述调压回路上设有位于所述二级调压器后面的调压后压力采集器，所述调节后压力采集器的采压口通过采压连接管连接所述调压回路，所述采压连接管上设有采压开关。

10.如权利要求9所述的控制式压缩天然气调压系统，其特征在于所述两位三通控制阀的第一进出口与所述指挥器的仪表风进口之间的连接管道上设有仪表风压力表，所述调压管道上设有一级调压后压力表或者一级调压后压力表和调压后压力表，所述一级调压后压力表安装在所述一级调压阀和二级调压器之间的调压回路上，所述调压后压力表安装在所述二级调压器后的调压回路上。

Images