CN103591455A - 车载储气瓶组拖车式加气站 - Google Patents

车载储气瓶组拖车式加气站 Download PDF

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Abstract

一种车载储气瓶组拖车式加气站，是由阀、管路、控制系统与气瓶组构成的，其技术特征是：把车载储气瓶组拖车上的储气瓶组分成多个或多组，每个或组气瓶通过阀、管路与对外加气口并联，控制系统依次打开多个或多组气瓶出气管路上的阀，利用充装口对气瓶组充装满的压力完成对外加气，其充装满的压力值大于天然气或氢气燃料汽车上的气瓶额定压力值。不耗三相电源，节省电力增容费用，可以节省压缩设备，减少投资，节能环保。在子站无需连接任何管路，在子站就可以工作，简单高效。对外加气过程中没有噪音和机油污染排放，更加洁净。建站更为简单，可复制、工厂化、规模化生产。建站速度非常快。占地面积非常小，利于大城市建站布局。

Description

车载储气瓶组拖车式加气站
技术领域
本发明涉及的一种车载储气瓶组拖车式加气站，同样涉及储气瓶组集装箱式加气站，适用于天然气、氢气等能源应用领域。
背景技术
现有车载储气瓶组拖车运气到子站，要与相关设备进行管路连接，还是要用或是必须要用压缩设备(如压缩机组或液压等加压设备)消耗动力电源二次加压，才能完成气体卸车对外加气功能。用压缩设备二次加压显然有噪音扰民和机油污染排放，耗电显然就是有耗能。现有车载储气瓶组拖车和子站的压缩设备结合，完成对外加气过程中既不节能也不环保。站地面积大，设备多，安全隐患就多，车载储气瓶组拖车运气到子站每对外加一万方天然气需要二次加压耗电为645度以上电力，这是目前的状况。需要创新才能改变。
发明内容
对现有的车载储气瓶组拖车增加控制系统，车载储气瓶组拖车运气至子站，不再需要连接任何管路，更不再需要压缩设备就能完成对外加气，得到意想不到的效果，具有非常显著的技术进步，可以说是对现有子加气站技术产生了颠覆性或是革命性的变化。
技术方案：
一种车载储气瓶组拖车式加气站，是由阀、管路、控制系统与气瓶组构成的，其技术特征是：把车载储气瓶组拖车上的储气瓶组分成多个或多组，每个或组气瓶通过阀、管路与对外加气口并联，控制系统依次打开多个或多组气瓶出气管路上的阀，利用充装口对气瓶组充装满的压力完成对外加气，其充装满的压力值大于天然气或氢气燃料汽车上的气瓶额定压力值。
车载储气瓶组拖车，其技术特征包含：储气瓶组与拖车捆绑在一起构成的车载储气瓶组拖车；储气瓶组与集装箱构成管束集装箱，再装在拖车上构成车载储气瓶组拖车，其中管束集装箱与拖车可以分离，本发明同样适用于管束集装箱式加气站或叫做储气瓶组集装箱式加气站。也就是储气瓶组集装箱式加气站也在本发明的保护范围内。也是一个发明构思，多个独立权利项申请。
一种储气瓶组集装箱式加气站，是由阀、管路、控制系统与气瓶组构成的，其技术特征是：把集装箱上储气瓶组分成多个或多组，每个或组气瓶通过阀、管路与对外加气口并联，控制系统依次打开多个或多组气瓶出气管路上的阀，利用充装口对气瓶组充装满的压力完成对外加气，其充装满的压力值大于天然气或氢气燃料汽车上的气瓶额定压力值。
他们共用流程图1。一种车载储气瓶组拖车式加气站也就包换一种储气瓶组集装箱式加气站的权利保护范围。
阀、其技术特征是：包含例如球阀、单向阀、二位三通阀、气动阀、电磁阀、快速接头等市面上各种各样的阀。
例如：
1、2、3、4、5、6、7、8表示车载储气瓶组拖车上的气瓶，同时也表示该气瓶根部阀；阀可以是手动球阀，对气瓶充气与放气进行控制，也可以电磁阀自动控制气瓶的进气与出气。
9、10、11、12、13、14、15、16表示对应1、2、3、4、5、6、7、8气瓶上的出气管路上的阀；该是电磁阀，接收控制系统输出信号的控制。
17、18、19、20、21、22、23、24表示对应1、2、3、4、5、6、7、8气瓶上进气管路上的阀；阀可以是手动阀，也可以是单向阀。
26表示气瓶组充气管路上的充装口(快速接口)；也是阀的一种。
25表示气瓶组放散管路泄压阀；也可以是二位二通阀，对充气管路泄压。
管路，其技术特征：金属耐压管，也包括耐压软管等，是构成本发明的“支架”。
例如：26表示气瓶组充气管路上的充装口(快速接口)；30表示气瓶出气管路并联后管路上对外加气口(也叫加气枪头)；32表示放散管路出气口。它们也是管路的一部分。
气瓶，其技术特征，耐压能储存气体的容器。
控制系统，包含压力传感器、质量流量计、电子、电气控制板，微电脑芯片、CPU芯片、PLC控制器、电磁阀、IC卡读卡器、小票打印机、液晶显示板、触摸按键板、防爆盒、通讯板等现代电子技术、通讯技术、互联网技术等构成的控制系统。
本发明控制系统(图中31表示)，其技术特征是：接收27(表示气瓶出气管路并联后管路上的质量计量计)信号和28(表示气瓶出气管路并联后管路上的压力传感器)信号；去控制依次打开与关闭9、10、11、12、13、14、15、16(表示对应1、2、3、4、5、6、7、8气瓶上的出气管路上的)的电磁阀。在图1中用虚线表示。完成对气体燃料汽车加气。在加气的同时，累计气体质量去与输入的单价，其运算、显示、通讯传输、与IC卡数据增减存贮等功能。这些都是现有技术能完成的。
把车载储气瓶组拖车上的气瓶组分成多个或多组，多个或多组中“个”和“组”，其技术特征是：例如：把本案例气瓶组8个气瓶分成8个，图1中，1、2、3、4、5、6、7、8表示车载储气瓶组拖车上的气瓶；也可以气瓶组12个气瓶分成8组，其中4个组中气瓶有2个，另外4组中是1个气瓶；也可以是气瓶组16个气瓶，分成8组，其中4个组中气瓶有3个，另外4组中是1个气瓶；
每个或组气瓶通过阀、管路与对外加气口并联；其技术特征是：9、10、11、12、13、14、15、16表示对应1、2、3、4、5、6、7、8气瓶上的出气管路上的阀；与30表示对外加气口(也叫加气枪头)并联；并联非常重要，让每个气瓶通过阀、管路与27表示质量计量计、28表示压力传感器、29表示气瓶管路上的阀、30表示对外加气口(也叫加气枪头)并联，只有并联才能可以实现控制系统依次打开各气瓶上的出气阀，即打开9、10、11、12、13、14、15、16表示对应1、2、3、4、5、6、7、8气瓶上的出气管路上的阀；
控制系统依次打开多个或多组气瓶出气管路上的阀，其技术特征是：控制系统输出控制信号，依次打开9、10、11、12、13、14、15、16表示对应1、2、3、4、5、6、7、8气瓶上的出气管路上的阀，该阀为电磁阀。接受控制系统的信号的控制。该控制系统如何控制主要是接收27(表示气瓶出气管路并联后管路上的质量计量计)信号和28(表示气瓶出气管路并联后管路上的压力传感器)信号；去判断管路30表示对外加气口(也叫加气枪头)中的气体流量和压力，来决定9、10、11、12、13、14、15、16表示对应1、2、3、4、5、6、7、8气瓶上的出气管路上的电磁阀的开启与关闭。
利用充装口对气瓶组充装满的压力完成对外加气，充装口，其技术特征是：26表示气瓶组充气管路上的充装口(快速接口)；它与17、18、19、20、21、22、23、24表示对应1、2、3、4、5、6、7、8气瓶上进气管路上的阀，构成充气管路。
利用充装口对气瓶组充装满的压力完成对外加气，有两种情况：
一种车载储气瓶组拖车式加气站：
该车载储气瓶组拖车去母站充气，本发明在图1中，17、18、19、20、21、22、23、24阀与快速接头26构成充气管路，在母站充气时，母站用充气软管与快速接头26对接，即打开快速接头26的单向阀，17、18、19、20、21、22、23、24阀可以是手动阀，也可是单向阀，如果是单向阀，是并联单向充装管路，对每个气瓶自动充满所需要的压力值。当充满所需的压力时，关闭母站上的软管上阀，打开阀25泄压，泄压后，可以快速拔下母站充气软管。该充装管路没有写入技术方案中，并不影响本发明的完整性，属于非必要条件。图中画出，作为一个完整性方案。利于理解发明的全过程。
同样：另一种是：一种储气瓶组集装箱式加气站，
利用充装口对气瓶组充装满的压力完成对外加气，储气瓶组集装箱式加气站，本发明在图1中，17、18、19、20、21、22、23、24阀与快速接头26构成充气管路，在充气时，用充气软管与快速接头26对接，即打开快速接头26的单向阀，17、18、19、20、21、22、23、24阀可以是手动阀，也可是单向阀，如果是单向阀，是并联单向充装管路，对每个气瓶自动充满所需要的压力值。当充满所需的压力时，关闭软管上阀，打开阀25泄压，泄压后，可以快速拔下充气软管。该充装管路没有写入技术方案中，并不影响本发明的完整性，属于非必要条件。图中画出，作为一个完整性方案。利于理解发明的全过程。
上述二者区别一个是去母站用软管接入充装口充气，一个是直接用软管接入充装口充气。
其充装满的压力值大于天然气或氢气燃料汽车上的气瓶额定压力值。其技术特征是：
车载储气瓶组拖车式加气站去母站或储气瓶组集装箱式加气站，利用充装口对气瓶组充装满的压力，其充装满的压力值要大于天然气或氢气燃料汽车气瓶的额定压力。其大于数为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10MPa或其以上的值，其大于数的数值取得越大越好，但大于数的数值要依据母站压缩能力综合考虑，具体采用哪个数据值，依据气体性质和成本而定。本案用氢燃气汽车举例说明加气过程，天然气燃料汽车也同样适合。
本发明的加气站适用于天然气、氢气或二者混合气。天然气或氢气燃料汽车气瓶的额定压力值也不一样。则车载储气瓶组拖车去母站充装满的压力值也不一样。只要车载储气瓶组拖车或集装箱式储气瓶组充装满的压力值要大于天然气或氢气燃料汽车气瓶的额定压力。该条件成立就有其效果，越大效果越明显。其效果表现在不用压缩机二次加压，不用压缩设备完成对外加气是本发明显著技术进步。
有益效果
1、一种车载储气瓶组拖车式加气站或一种储气瓶组集装箱式加气站，其增加的控制系统，作为加气功能，不耗三相电源，节省电力增容费用，可以节省压缩设备，减少投资，节能环保。
2、一种车载储气瓶组拖车式加气站或一种储气瓶组集装箱式加气站，其增加的控制系统，不占用地方，该一种车载储气瓶组拖车式加气站或一种储气瓶组集装箱式加气站，在子站无需连接任何管路，在子站就可以工作，简单高效。
3、一种车载储气瓶组拖车式加气站或一种储气瓶组集装箱式加气站，对外加气过程中没有噪音和机油污染排放，更加洁净。
4、一种车载储气瓶组拖车式加气站或一种储气瓶组集装箱式加气站，其增加的控制系统，减少了三相动力电源和压缩设备，建站更为简单，可复制、工厂化、规模化生产。建站速度非常快。
5、一种车载储气瓶组拖车式加气站或一种储气瓶组集装箱式加气站，占地面积非常小，利于大城市建站布局。这是非常显著的技术进步。
6、一种车载储气瓶组拖车式加气站或一种储气瓶组集装箱式加气站，只要车载储气瓶组拖车或集装箱式储气瓶组充装满的压力值要大于天然气或氢气燃料汽车气瓶的额定压力。该条件成立就有其效果，越大效果越明显。这是本人的重点应用点，在全国范围内，如果每个CNG加气站采用本发明的加气站技术，子站每一万方天然气节省耗电645度即节省二次加压耗电数，全国每年将节省上亿度电。
附图说明
图1中：
1、2、3、4、5、6、7、8表示车载储气瓶组拖车上的气瓶，同时也表示该气瓶根部阀；9、10、11、12、13、14、15、16表示对应1、2、3、4、5、6、7、8气瓶上的出气管路上的阀；17、18、19、20、21、22、23、24表示对应1、2、3、4、5、6、7、8气瓶上进气管路上的阀；25表示气瓶组放散管路泄压阀；26表示气瓶组充气管路上的充装口(快速接口)；27表示气瓶出气管路并联后管路上的质量计量计；28表示气瓶出气管路并联后管路上的压力传感器；29表示气瓶出气管路并联后管路上的阀；30表示气瓶出气管路并联后管路上对外加气口(也叫加气枪头)；31表示控制系统；32表示放散管路出气口。
实施例
一种车载储气瓶组拖车式加气站或一种储气瓶组集装箱式加气站，其充气过程简单，这里不重复。一种车载储气瓶组拖车式加气站或一种储气瓶组集装箱式加气站，利用充装口对气瓶组充装满的压力，其充装满的压力值大于天然气或氢气燃料汽车上的气瓶额定压力值。只要这一条件成立，这里讲如何利用充装口对气瓶组充装满的压力完成对外加气，是如何不需要压缩设备二次加压就可以完成对外加气。这是本发明的最大技术进步。
充装满的压力值要大于天然气或氢气燃料汽车气瓶的额定压力。该条件成立就有其效果，越大效果越明显。这里重点解释：
一种车载储气瓶组拖车式加气站或一种储气瓶组集装箱式加气站充装满的压力值要大于天然气或氢气燃料汽车气瓶的额定压力，就可以对外完成加气过程。
我们以氢燃料汽车为例，天然气燃料汽车也同样如此。
我们假定氢燃料电池汽车中气瓶充装额定压力为19MPa，具体额定压力各国也不同，每个时期也不相同。这里只是说明实现其加气过程，通过数据来演示加气过程。数据是最有说服力的。
其充装满的压力值要大于天然气或氢气燃料汽车气瓶的额定压力。其大于数为1、2、3、4、5、6、7、8、9、1０MPa或其以上的值，其大于数的数值取得越大越好，但大于数的数值要依据母站压缩能力综合考虑，具体采用哪个数据值，依据气体性质和成本而定。本案用氢燃气汽车举例说明加气过程，天然气燃料汽车也同样适合。
本例大于数取6MPa，即一种车载储气瓶组拖车式加气站或一种储气瓶组集装箱式加气站充装满的压力值要大于天然气或氢气燃料汽车气瓶的额定压力，充装满的压力值这里取值为25MPa，即充装满的压力值25MPa要大于氢气燃料汽车气瓶的额定压力19MPa这一条件，我们来说明加气过程。
一种车载储气瓶组拖车式加气站，是由阀、管路、控制系统与气瓶组构成的，其技术特征是：把车载储气瓶组拖车上的储气瓶组分成多个或多组，每个或组气瓶通过阀、管路与对外加气口并联，控制系统依次打开多个或多组气瓶出气管路上的阀，利用充装口对气瓶组充装满的压力完成对外加气，其充装满的压力值大于天然气或氢气燃料汽车上的气瓶额定压力值。
在图1中：
一种车载储气瓶组拖车式加气站，去母站用母站充气软管与26充气口连接，对储气瓶组充满压力值为25MPa的氢气，刚才假定氢燃料电池汽车上的气瓶额定压力值为19MPa。
表格中，一种车载储气瓶组拖车式加气站气瓶初始压力都为25MPa，每给一辆车充气压力都下降一个数值，车次表示是第几辆车来加气。本案例总共有25辆车来加气。
本表格只写出前4个气瓶压力下降情况，看看给多少氢燃料电池汽车充装气的情况，后边大量的实验数据省略，不繁琐一一说明，主要说明气瓶对外加气过程，控制系统依次从低压气瓶开始到高压气瓶结束，依次从第1气瓶、第2气瓶、第3气瓶、第4组气瓶，即后面的气瓶中的高压气配合前面的气瓶中低压气完成对外加气。
充装满的压力值大于天然气或氢气燃料汽车上的气瓶额定压力值，利用充装口对气瓶组充装满的压力完成对外加气，即本发明完全依靠压力差来完成对氢燃料电池汽车中的气瓶加气。没有二次加压设备。数据显示加气过程。
Figure BSA0000097824480000081
我们看出，采用本发明控制系统依次用多个卸气口对出租车上的气瓶充气至19MPa。完全不再用压缩机组等加压设备，能独立完成对氢燃料电池汽车气瓶加满气至19MPa。
当第1辆车(氢燃料电池汽车气瓶为60升，可以加16方气)来站上加气，用第1个气瓶中的氢气给氢燃料电池汽车中的气瓶加满至19MPa，25MPa下降至22.28，也就是第1气瓶中的氢气独自给氢燃料电池汽车加满气至19MPa。
具体动作：
把30对外加气口接入第1辆氢燃料电池汽车气瓶中，打开阀29，压力传感器给出信号给控制系统，控制系统给9电磁阀信号，打开阀9，第1气瓶中的气开始对氢气给氢燃料电池汽车气瓶加气，加满至19MPa，控制系统压力传感器给出压力信号，控制系统把9阀关闭，关闭阀29，拔下加气口，同时27质量流量计记录其加气数据，完成加气过程，这里只需要一个气瓶中就可以对外加满气。
第2辆车，第1个气瓶气从22.28MPa下降至20.09MPa，氢燃料电池汽车没有加满气，需要第2个气瓶中25MPa的高压气补充才能加满气，第2个气瓶25MPa下降至24.77MPa，我们看出第2氢燃料电池汽车需要两个气瓶配合才能完成加气任务。
具体动作如下：
把30对外加气口接入第2辆氢燃料电池汽车气瓶中，打开阀29，压力传感器给出信号给控制系统，控制系统给9电磁阀信号，打开阀9，第1气瓶中的气开始对氢气给氢燃料电池汽车气瓶加气，质量流量计给出信号，流量慢到一定值，控制系统把9阀关闭，打开10阀，控制系统压力传感器给出压力信号，加满至19MPa，控制系统把10阀关闭，关闭阀29，拔下加气口，同时27质量流量计记录其加气数据，完成加气过程，这里只需要二个气瓶中的气就可以对外加满气。
中间第3、7辆车加气同上，这里省略叙述。
第8辆车，第1个气瓶从12.48MPa下降至11.62MPa，氢燃料电池汽车没有加满气，需要第2个气瓶中21.09MPa的高压气补充才能加满气，第2个气瓶21.09MPa下降至20.11MPa，我们第8辆车同样需要两个气瓶配合才能完成加气任务。
动作同上，这里省略。
从第9辆汽车开始，需要第1、2、3个气瓶配合才能加满气，即第1组从11.62MPa开始下降1.47MPa，再从第2组从20.11MPa下降0.91MPa，再从第3组从24.77MPa下降0.06MPa。具体动作如下：
把30对外加气口接入第9辆氢燃料电池汽车气瓶中，打开阀29，压力传感器给出信号给控制系统，控制系统给9电磁阀信号，打开阀9，第1气瓶中的气开始对氢气给氢燃料电池汽车气瓶加气，质量流量计给出信号，流量慢到一定值，控制系统把9阀关闭，打开10阀，质量流量计给出信号，流量慢到一定值，控制系统把10阀关闭，打开11阀，控制系统压力传感器给出压力信号，加满至19MPa，控制系统把11阀关闭，关闭阀29，拔下加气口，同时27质量流量计记录其加气数据，完成加气过程，这里只需要三个气瓶中的气就可以对外加满气。
中间第10、17辆车加气同上，这里省略叙述。
从第18辆汽车开始，需要第1、2、3、4个气瓶配合才能加满气，即第1个从6.00MPa开始下降0.5MPa，再从第2个从13.56MPa下降0.54MPa，再从第3个从19.59MPa下降0.8MPa，再从第4个从24.77MPa下降０.06MPa。
具体动作如下：
把30对外加气口接入第18辆氢燃料电池汽车气瓶中，打开阀29，压力传感器给出信号给控制系统，控制系统给9电磁阀信号，打开阀9，第1气瓶中的气开始对氢气给氢燃料电池汽车气瓶加气，质量流量计给出信号，流量慢到一定值，控制系统把9阀关闭，打开10阀，质量流量计给出信号，流量慢到一定值，控制系统把10阀关闭，打开11阀，质量流量计给出信号，流量慢到一定值，控制系统把11阀关闭，打开12阀控制系统压力传感器给出压力信号，加满至19MPa，控制系统把12阀关闭，关闭阀29，拔下加气口，同时27质量流量计记录其加气数据，完成加气过程，这里只需要四个气瓶中的气就可以对外加满气。
中间第19、21辆车加气同上，这里省略叙述。
从第22辆汽车开始，需要第2、3、4个气瓶配合才能加满气，即第2组从10.5MPa开始下降1.48MPa，再从第3组从16.01MPa下降0.78MPa，再从第4组从23.23MPa下降0.05MPa。
具体动作如下：
把30对外加气口接入第22辆氢燃料电池汽车气瓶中，打开阀29，压力传感器给出信号给控制系统，控制系统给1０电磁阀信号，打开阀10，第2气瓶中的气开始对氢气给氢燃料电池汽车气瓶加气，质量流量计给出信号，流量慢到一定值，控制系统把10阀关闭，打开11阀，质量流量计给出信号，流量慢到一定值，控制系统把11阀关闭，打开12阀，控制系统压力传感器给出压力信号，加满至19MPa，控制系统把12阀关闭，关闭阀29，拔下加气口，同时27质量流量计记录其加气数据，完成加气过程，这里只需要三个气瓶中的气就可以对外加满气。
同理到第25辆车。案例说明：1个、2个、3个、4个气瓶，最多4个气瓶它们之间可以相互配合完成在控制系统控制下依次打开气瓶上的出气阀，完成加气过程。其意想不到的效果节省了压缩设备，可以独立完成对氢燃料电池汽车气瓶加气至19MPa额定压力。实现了不用压缩设备的加气站功能。
上述是分成4个的气瓶加气过程，要是分成8个，其原理是一样的，但气瓶利用率增加至70％以上，完全具有商业价值。我们看出车载储气瓶组拖车式加气站采用本发明才能实现这样的功能，也就是只有本发明才是必能实现的，也就是必须靠本发明才能实现提高车载储气瓶组拖车气瓶中储气利用率，光有压力只有一个出气口，其利用率是一个定值，例如，车载储气瓶组拖车充满至25MPa，只有一个出气口，其利用率是一个常数，即不管车载储气瓶组拖车气瓶总容量多大，不能提高利用率。只有本发明分成多个或组其分得越多利用率越高，当然，提高充气压力使得本发明优势更加明显，具体充装压力数值依据天然气或氢气性质和运行成本来定。但必须：利用充装口对气瓶组充装满的压力完成对外加气，其充装满的压力值大于天然气或氢气燃料汽车上的气瓶额定压力值。

Claims (4)

1.一种车载储气瓶组拖车式加气站，是由阀、管路、控制系统与气瓶组构成的，其技术特征是：把车载储气瓶组拖车上的储气瓶组分成多个或多组，每个或组气瓶通过阀、管路与对外加气口并联，控制系统依次打开多个或多组气瓶出气管路上的阀，利用充装口对气瓶组充装满的压力完成对外加气，其充装满的压力值大于天然气或氢气燃料汽车上的气瓶额定压力值。
2.一种储气瓶组集装箱式加气站，是由阀、管路、控制系统与气瓶组构成的，其技术特征是：把集装箱上储气瓶组分成多个或多组，每个或组气瓶通过阀、管路与对外加气口并联，控制系统依次打开多个或多组气瓶出气管路上的阀，利用充装口对气瓶组充装满的压力完成对外加气，其充装满的压力值大于天然气或氢气燃料汽车上的气瓶额定压力值。
3.一种建立车载储气瓶组拖车式加气站的方法，是由阀、管路、控制系统与气瓶组构成的，其技术特征是：把车载储气瓶组拖车上的储气瓶组分成多个或多组，每个或组气瓶通过阀、管路与对外加气口并联，控制系统依次打开多个或多组气瓶出气管路上的阀，利用充装口对气瓶组充装满的压力完成对外加气，其充装满的压力值大于天然气或氢气燃料汽车上的气瓶额定压力值。
4.一种建立储气瓶组集装箱式加气站的方法，是由阀、管路、控制系统与气瓶组构成的，其技术特征是：把集装箱上储气瓶组分成多个或多组，每个或组气瓶通过阀、管路与对外加气口并联，控制系统依次打开多个或多组气瓶出气管路上的阀，利用充装口对气瓶组充装满的压力完成对外加气，其充装满的压力值大于天然气或氢气燃料汽车上的气瓶额定压力值。
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