CN104132244A - L-cng站天然气连续稳定供应装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

L-CNG站天然气连续稳定供应装置及控制方法，装置包括液态气储罐、供气管道、切换系统、柱塞泵、气化器和复热器，液态气储罐、柱塞泵、气化器和复热器通过供气管道依次顺序连接，切换系统设置在供气管道上；切换系统包括设置在各组成部分之间的电磁阀、温度变送器、压力变送器等；切换系统由PLC控制。由于本装置各组成部分及由PLC控制的切换系统控制各阀门联动，保证了供气装置连续、稳定、安全的供气；手动截止阀方便设备故障时进行维修；现场手动开关可人为关断该装置，避免控制系统失灵发生危险；温度计与温度变送器一体、压力计与压力变送器一体方便安装、零件少；温度计与温度变送器分体式、压力计与压力变送器分体式费用少。

Description

L-CNG站天然气连续稳定供应装置及控制方法

技术领域

本发明属于化工机械领域，尤其是L-CNG站天然气连续稳定供应装置。

背景技术

工业生产中L-CNG柱塞泵气化设备在L-CNG加气站和储备气化站中广泛应用。L-CNG柱塞泵设备作为将液态天然气转变为高压常温天然气的设备，由于压力的要求以及其它因素造成供气系统输的天然气不顺畅，会对用户使用造成很大的影响，甚至会造成事故。因此对L-CNG柱塞泵气化控制系统提出了很高的要求。L-CNG柱塞泵气化控制系统的关键点在于保证出口天然气的压力和温度适宜，满足用户需要高压和常温天然气的要求，并且预防可能因为高压和低温出现的问题引发的事故的发生。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种能够连续稳定且安全的L-CNG站天然气供应装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种L-CNG站天然气连续稳定供应装置，包括液态天然气储罐、供气管道、切换系统、柱塞泵、高压气化器和复热器，所述液态天然气储罐、柱塞泵、高压气化器和复热器通过供气管道依次顺序连接，所述切换系统设置在所述供气管道上；

所述切换系统包括设置在液态天然气储罐出液口与柱塞泵进液口之间的供气管道上的进液电磁阀；由柱塞泵回气口到液态天然气储罐进液口之间的供气管道上依次设置的第一温度变送器和放散电磁阀；由所述柱塞泵的出液口到所述高压气化器之间的供气管道上依次设置的单向阀、第一压力变送器和第一高压球阀；由所述高压气化器到所述复热器之间的供气管道上依次设置的第二高压电磁阀和第三高压电磁阀；所述复热器与出气口之间的供气管道上依次设有第四高压球阀、第二压力变送器和第三温度变送器；所述第二高压球阀和所述第三高压球阀之间引出一供气管道到所述第四高压球阀与所属第二压力变送器之间，且该供气管道上设有第五高压球阀；所述复热器上设有第二温度变送器和液位开关；所述切换系统由PLC控制。

所述放散电磁阀和所述进液电磁阀与液态天然气储罐之间的供气管道上均设有手动截止阀。

还包括控制整个供应装置的现场手动开关，各温度变送器为带有温度显示的温度变送器，各压力变送器为带有压力显示的压力变送器。

还包括控制整个供应装置的现场手动开关，各温度变送器所在管道上都设有一温度计，各压力变送器所在管道上都设有一压力表。

L-CNG站天然气连续稳定供应装置控制方法，包括如下步骤：

S1、根据用气量的大小通过选择按钮选择供气方式；

S2、根据外界温度，通过手动控制各高压球阀选择是否接通复热器；

S3、打开进液手动截止阀和泵回气手动截止阀；

S4、根据S1和S2的选择，PLC对柱塞泵、放散电磁阀、进液电磁阀和复热器进行控制。

当S1选择供气量大时，S4的控制过程包括：

A1、PLC控制进液电磁阀开启；

A2、判断柱塞泵出液口的压力是否低于控制泵启动的下限值，是就跳到A3，否就返回到A2；

A3、判断回气温度是否超过设定的上限值，是就返回A2，否就跳到A4；

A4、柱塞泵启动；

A5、柱塞泵出液口压力是否高于泵出液口的压力报警值，是就跳到A9，否就跳到A6；

A6、出气口压力是否高于出气口压力报警值，是就跳到A9，否就跳到A7；

A7、柱塞泵出液口压力是否高于控制泵停止的上限值，是就跳到A8，否就返回A2；

A8、柱塞泵停止，返回A2；

A9、进液电磁阀关闭，放散电磁阀开启。

当S1选择供气量小时，S4的控制过程包括：

B1、判断柱塞泵出液口的压力是否低于控制泵启动的下限值，是就跳到B2，否就返回到B1；

B2、判断回气温度是否超过设定的上限值，是就开启进液电磁阀后返回B1，否就跳到B3；

B3、柱塞泵启动；

B4、柱塞泵出液口压力是否高于泵出液口的压力报警值，是就开启放散电磁阀并跳到B7，否就跳到B5；

B5、出气口压力是否高于出气口压力报警值，是就跳到A9，否就开启放散电磁阀并跳到B7；

B6、柱塞泵出液口压力是否高于控制泵停止的上限值，是就跳到B7，否就返回B1，

B7、柱塞泵停止；

B8、进液电磁阀关闭，返回B1；

当S2选择接通复热器时，S4的控制过程还包括：

C1、判断复热器水温是否低于复热器启动下限值，是就跳到C2，否就跳到C5；

C2、判断复热器水位是否过低，是就返回到C1，否就跳到C3；

C3、复热器启动；

C4、复热器水温是否高于复热器停止值，是就跳到C5，否就返回C2；

C5、复热器停止，返回C1。

本发明具有的优点和积极效果是：由于本发明采用的各组成部分及由PLC控制的切换系统控制各阀门联动，进而保证了供气装置连续、稳定、安全的供应天然气；手动截止阀的设置方便设备故障时关断储罐，对设备进行维修；控制整个供应装置的现场手动开关可以根据现场的压力及温度显示人为关断该装置，避免由于控制系统失灵发生危险；温度计与温度变送器一体、压力计与压力变送器一体方便安装、零件少；温度计与温度变送器分体式、压力计与压力变送器分体式费用少，经济成本低；本控制方法由于具有两种工作方式，适用于用气量大和用气量小两种情况，适应性强的同时，又做到了设备保护和节约能源；自动控制减少人员的劳动强度。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明控制原理图；

图3是本发明对柱塞泵的控制流程图；

图4是本发明对复热器的控制流程图。

图中：

1.手动截止阀，2.进液电磁阀，3.柱塞泵，4.高压气化器，5.复热器，6.第一温度变送器，7.第一温度计，8.第一压力变送器，9.第一压力表，10.第二温度变送器，11.第二温度计，12.液位计，13.第二压力变送器，14.第二压力计，15.第三温度变送器，16.第三温度计，17.单向阀，18.放散电磁阀，19.第一高压球阀，20.第二高压球阀，21.第三高压球阀，22.第四高压球阀，23.第五高压球阀。

具体实施方式

现根据附图对本发明的具体实施方式进行说明，如图1-4所示，一种L-CNG站天然气连续稳定供应装置，包括液态天然气储罐、供气管道、切换系统、柱塞泵、高压气化器和复热器，所述液态天然气储罐、柱塞泵、高压气化器和复热器通过供气管道依次顺序连接，所述切换系统设置在所述供气管道上；

所述切换系统包括设置在液态天然气储罐出液口与柱塞泵进液口之间的供气管道上的进液电磁阀；由柱塞泵回气口到液态天然气储罐进液口之间的供气管道上依次设置的第一温度变送器和放散电磁阀；由所述柱塞泵的出液口到所述高压气化器之间的供气管道上依次设置的单向阀、第一压力变送器和第一高压球阀；由所述高压气化器到所述复热器之间的供气管道上依次设置的第二高压电磁阀和第三高压电磁阀；所述复热器与出气口之间的供气管道上依次设有第四高压球阀、第二压力变送器和第三温度变送器；所述第二高压球阀和所述第三高压球阀之间引出一供气管道到所述第四高压球阀与所属第二压力变送器之间，且该供气管道上设有第五高压球阀；所述复热器上设有第二温度变送器和液位开关；所述切换系统由PLC控制。

进一步，为了方便设备故障时关断储罐，对设备进行维修，所述放散电磁阀和所述进液电磁阀与液态天然气储罐之间的供气管道上均设有手动截止阀。

进一步，为了还包括控制整个供应装置的现场手动开关，各温度变送器为带有温度显示的温度变送器，各压力变送器为带有压力显示的压力变送器。

还包括控制整个供应装置的现场手动开关，各温度变送器所在管道上都设有一温度计，各压力变送器所在管道上都设有一压力表。

工作原理：本装置有2种工作方式，2种方式可以通过控制柜上的旋钮来选择。

方式一、对于用气量比较大，柱塞泵间断使用时间短的情况，选择此方式比较适合。该方式的工作过程是：首先确保进液手动截止阀和泵回气手动截止阀均为打开状态。根据外界温度手动选择(通过手动控制各高压球阀)是否使用复热器(默人为使用复热器)。此时PLC控制系统控制进液电磁阀打开，由于柱塞泵回气管道打开所以形成一个回路。液态天然气进入柱塞泵气化之后经过回气管道回到储罐，回气管道上的第一温度变送器(TT-101)测量回气温度，当温度达到设置的温度(系统默人为-120℃)，且柱塞泵出液口的第一压力变送器(PT-101)给出的信号小于柱塞泵最低启动压力，设备出口的第三温度变送器(TT-103)和第二压力变送器(PT-102)没有超出报警上限，此时柱塞泵启动；当柱塞泵后第一压力变送器(PT-101)检测到的压力达到柱塞泵设置的停止压力时，柱塞泵停止；直到柱塞泵后第一压力变送器(PT-101)检测到的压力再次达到柱塞泵最低启动压力，重复上述动作。

方式二、对于用气量比较小，柱塞泵间断使用时间比较长的情况，选择此方式比较合适。该方式的工作过程是：还是先确保进液手动截止阀和泵回气手动截止阀已打开。PLC控制系统检测第一压力变送器(PT-101)的压力是否低于柱塞泵最低启动压力，第一温度变送器(TT-101)的温度是否达到柱塞泵设置的温度,当第一压力变送器(PT-101)的压力低于最低启动压力,PLC控制进液电磁阀打开，第一温度变送器(TT-101)检测到的回气温度不够，柱塞泵不启动，此时就需要预冷柱塞泵(通过打开进液电磁阀让液态天然气进入柱塞泵对柱塞泵进行预冷)；当温度达到设置的温度时，柱塞泵启动。当柱塞泵后第一压力变送器(PT-101)检测到的压力达到柱塞泵设置的停止压力时，柱塞泵停止，同时进液电磁阀关闭。直到下一次柱塞泵后第一压力变送器(PT-101)检测到的压力再次达到柱塞泵最低启动压力，重复此次动作。

这2种方式各有优缺点，方式一的优点：因为柱塞泵使用的频率比较高所以不关闭进液电磁阀，让柱塞泵一直保持在泵能启动的温度，这样就能立刻启动。方式二的优点是由于柱塞泵使用的间隔比较长，所以当柱塞泵停止时关闭进液电磁阀，让液态天然气不再进入到柱塞泵内，减少气化量。

复热器的工作方式：复热器上有第二温度变送器(TT-102)和液位开关(LT-101)，控制系统通过第二温度变送器(TT-102)和液位开关(LT-101)检测复热器内温度和液位，当温度低于设置的复热器启动温度时，复热器启动；达到复热器停止温度时，复热器停止。如复热器内液体不足时，液位开关(LP-101)给控制系统信号，关闭复热器。

PLC控制系统对设备的保护：控制系统接收来自柱塞泵出液口第一压力变送器(PT-101)、第二压力变送器(PT-102)和第三温度变送器(TT-103)的信号。当柱塞泵出液口第一压力变送器(PT-101)、第二压力变送器(PT-102)其中一个或两个压力均高或第三温度变送器(TT-103)温度低时，控制系统给柱塞泵信号，停止柱塞泵，关闭进液电磁阀，打开放散电磁阀，保护设备的安全。

根据现场各压力表和温度计显示的情况，可以通过现场手动开关对本装置进行强行关断，避免由于控制系统失灵发生危险。

L-CNG站天然气连续稳定供应装置控制方法，包括如下步骤：

S1、根据用气量的大小通过选择按钮选择供气方式；

S2、根据外界温度，通过手动控制各高压球阀选择是否接通复热器；

S3、打开进液手动截止阀和泵回气手动截止阀；

S4、根据S1和S2的选择，PLC对柱塞泵、放散电磁阀、进液电磁阀和复热器进行控制。

当S1选择供气量大时，S4的控制过程包括：

A1、PLC控制进液电磁阀开启；

A2、判断柱塞泵出液口的压力是否低于控制泵启动的下限值，是就跳到A3，否就返回到A2；

A3、判断回气温度是否超过设定的上限值，是就返回A2，否就跳到A4；

A4、柱塞泵启动；

A5、柱塞泵出液口压力是否高于泵出液口的压力报警值，是就跳到A9，否就跳到A6；

A6、出气口压力是否高于出气口压力报警值，是就跳到A9，否就跳到A7；

A7、柱塞泵出液口压力是否高于控制泵停止的上限值，是就跳到A8，否就返回A2；

A8、柱塞泵停止，返回A2；

A9、进液电磁阀关闭，放散电磁阀开启。

当S1选择供气量小时，S4的控制过程包括：

B1、判断柱塞泵出液口的压力是否低于控制泵启动的下限值，是就跳到B2，否就返回到B1；

B2、判断回气温度是否超过设定的上限值，是就开启进液电磁阀后返回B1，否就跳到B3；

B3、柱塞泵启动；

B4、柱塞泵出液口压力是否高于泵出液口的压力报警值，是就开启放散电磁阀并跳到B7，否就跳到B5；

B5、出气口压力是否高于出气口压力报警值，是就跳到A9，否就开启放散电磁阀并跳到B7；

B6、柱塞泵出液口压力是否高于控制泵停止的上限值，是就跳到B7，否就返回B1，

B7、柱塞泵停止；

B8、进液电磁阀关闭，返回B1；

当S2选择接通复热器时，S4的控制过程还包括：

C1、判断复热器水温是否低于复热器启动下限值，是就跳到C2，否就跳到C5；

C2、判断复热器水位是否过低，是就返回到C1，否就跳到C3；

C3、复热器启动；

C4、复热器水温是否高于复热器停止值，是就跳到C5，否就返回C2；

C5、复热器停止，返回C1。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被人为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种L-CNG站天然气连续稳定供应装置，其特征在于，包括液态天然气储罐、供气管道、切换系统、柱塞泵、高压气化器和复热器，所述液态天然气储罐、柱塞泵、高压气化器和复热器通过供气管道依次顺序连接，所述切换系统设置在所述供气管道上； 

所述切换系统包括设置在液态天然气储罐出液口与柱塞泵进液口之间的供气管道上的进液电磁阀；由柱塞泵回气口到液态天然气储罐进液口之间的供气管道上依次设置的第一温度变送器和放散电磁阀；由所述柱塞泵的出液口到所述高压气化器之间的供气管道上依次设置的单向阀、第一压力变送器和第一高压球阀；由所述高压气化器到所述复热器之间的供气管道上依次设置的第二高压电磁阀和第三高压电磁阀；所述复热器与出气口之间的供气管道上依次设有第四高压球阀、第二压力变送器和第三温度变送器；所述第二高压球阀和所述第三高压球阀之间引出一供气管道到所述第四高压球阀与所属第二压力变送器之间，且该供气管道上设有第五高压球阀；所述复热器上设有第二温度变送器和液位开关；所述切换系统由PLC控制。 

2.根据权利要求1所述的L-CNG站天然气连续稳定供应装置，其特征在于：所述放散电磁阀和所述进液电磁阀与液态天然气储罐之间的供气管道上均设有手动截止阀。 

3.根据权利要求1或2所述的L-CNG站天然气连续稳定供应装置，其特征在于：还包括控制整个供应装置的现场手动开关，各温度变送器为带有温度显示的温度变送器，各压力变送器为带有压力显示的压力变送器。 

4.根据权利要求1或2所述的L-CNG站天然气连续稳定供应装置，其特征在于：还包括控制整个供应装置的现场手动开关，各温度变送器所在管道上都设有一温度计，各压力变送器所在管道上都设有一压力表。 

5.L-CNG站天然气连续稳定供应装置控制方法，其特征在于：包括如下步骤： 

S1、根据用气量的大小通过选择按钮选择供气方式； 

S2、根据外界温度，通过手动控制各高压球阀选择是否接通复热器； 

S3、打开进液手动截止阀和泵回气手动截止阀； 

S4、根据S1和S2的选择，PLC对柱塞泵、放散电磁阀、进液电磁阀和复热器进行控制。 

6.根据权利要求5所述的L-CNG站天然气连续稳定供应装置控制方法，其特征在于：当S1选择供气量大时，S4的控制过程包括： 

A1、PLC控制进液电磁阀开启； 

A2、判断柱塞泵出液口的压力是否低于控制泵启动的下限值，是就跳到A3，否就返回到A2； 

A3、判断回气温度是否超过设定的上限值，是就返回A2，否就跳到A4； 

A4、柱塞泵启动； 

A5、柱塞泵出液口压力是否高于泵出液口的压力报警值，是就跳到A9，否就跳到A6； 

A6、出气口压力是否高于出气口压力报警值，是就跳到A9，否就跳到A7； 

A7、柱塞泵出液口压力是否高于控制泵停止的上限值，是就跳到A8，否就返回A2； 

A8、柱塞泵停止，返回A2； 

A9、进液电磁阀关闭，放散电磁阀开启。 

7.根据权利要求5所述的L-CNG站天然气连续稳定供应装置控制方法，其特征在于：当S1选择供气量小时，S4的控制过程包括： 

B1、判断柱塞泵出液口的压力是否低于控制泵启动的下限值，是就跳到B2，否就返回到B1； 

B2、判断回气温度是否超过设定的上限值，是就开启进液电磁阀后返回 B1，否就跳到B3； 

B3、柱塞泵启动； 

B4、柱塞泵出液口压力是否高于泵出液口的压力报警值，是就开启放散电磁阀并跳到B7，否就跳到B5； 

B5、出气口压力是否高于出气口压力报警值，是就跳到A9，否就开启放散电磁阀并跳到B7； 

B6、柱塞泵出液口压力是否高于控制泵停止的上限值，是就跳到B7，否就返回B1， 

B7、柱塞泵停止； 

B8、进液电磁阀关闭，返回B1。 

8.根据权利要求6或7所述的L-CNG站天然气连续稳定供应装置控制方法，其特征在于：当S2选择接通复热器时，S4的控制过程还包括： 

C1、判断复热器水温是否低于复热器启动下限值，是就跳到C2，否就跳到C5； 

C2、判断复热器水位是否过低，是就返回到C1，否就跳到C3； 

C3、复热器启动； 

C4、复热器水温是否高于复热器停止值，是就跳到C5，否就返回C2； 

C5、复热器停止，返回C1。