CN104405535B - 一种天然气控制系统及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种天然气控制系统，用于为车辆的发动机提供天然气，包括天然气瓶、出液管及汽化器，所述天然气瓶包括气瓶外层和设置于所述气瓶外层内的气瓶内层，所述气瓶内层内设有第一加热装置，所述气瓶内层与所述气瓶外层之间设有第二加热装置，所述出液管的一端经过所述气瓶内层与所述气瓶外层之间的夹层，并与所述气瓶内层连通，所述汽化器的一端与所述出液管的另一端连通，所述汽化器的另一端与所述发动机连通。此结构的天然气控制系统，通过对天然气进行压力和温度控制，可把加气站提供的低饱和状态的液态LNG转换为气瓶中高饱和温度状态的LNG，从而满足发动机的供气需要。此外，本发明还提出一种包括上述天然气控制系统的车辆。

Description

一种天然气控制系统及车辆
技术领域
本发明涉及LNG车辆领域，特别涉及一种天然气控制系统及车辆。
背景技术
随着相关技术的不断发展，采用LNG(液化天然气)作为燃料的工程车辆越来越多，然而，由于目前国内的加气站供应的LNG燃料没有统一的饱和标准，因此，导致LNG的饱和度差别较大，有的饱和度较高，有的饱和度较低。
从LNG和饱和温度和饱和压力的关系可以看出(如下所示)，当饱和温度越低时，其饱和压力也越低，对储存和转运则越有利，但对于发动机而言，如果LNG的饱和度较低时，会导致供气压力不稳定，导致无法满足发动机的工作需要。
LNG饱和温度(℃) LNG饱和压力(MPa)
-162 0.1
-152 0.2
-138 0.5
-134 0.6
-127 0.86
具体使用时，当LNG处于低饱和状态时，会导致以下问题：
首先，车辆运行中，在低饱和态LNG液体作用下，瓶内气相压力不稳定，下降很快；
其次，因瓶内气相压力不稳定，出液口径不变，则自增压系统出液量不稳定；同时，其供液出液流量是不稳定的；
再次，供液流量不稳定，而且，瓶内液相为低饱和态LNG，相变后压力偏低，流量又不稳定，使供气量不可控，供气压力不稳定。
因此，如何提供一种可把加气站提供的低饱和状态的液态LNG，转换成气瓶中的高饱和状态LNG的天然气控制系统，使其满足发动机的供气需求，成了本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的问题之一是如何提供一种可把加气站提供的低饱和状态的液态LNG，转换成气瓶中的高饱和状态LNG的天然气控制系统。
本发明要解决的问题之二是如何提供一种包括上述天然气控制系统的车辆。
为解决上述问题之一，本发明提出了一种天然气控制系统，用于为车辆的发动机提供天然气，包括天然气瓶、出液管及汽化器，所述天然气瓶包括气瓶外层和设置于所述气瓶外层内的气瓶内层，所述气瓶内层内设有第一加热装置，所述气瓶内层与所述气瓶外层之间设有第二加热装置，所述出液管的一端经过所述气瓶内层与所述气瓶外层之间的夹层，并与所述气瓶内层连通，所述汽化器的一端与所述出液管的另一端连通，所述汽化器的另一端与所述发动机连通。
作为本发明一种天然气控制系统在一方面的改进，所述天然气控制系统还包括一级缓冲罐和二级缓冲罐，所述二级缓冲罐设置于所述汽化器与所述发动机之间的管路上，所述一级缓冲罐的一端与所述二级缓冲罐连通。
作为本发明一种天然气控制系统在一方面的改进，所述一级缓冲罐上还设有可正转或反转的气泵，当气泵正转时，把所述一级缓冲罐中的部分气体输送至二级缓冲罐；当气泵反转时，把二级缓冲罐中的部分气体吸入所述一级缓冲罐。
作为本发明一种天然气控制系统在一方面的改进，所述一级缓冲罐上还设有过滤阀和二级安全阀，所述过滤阀的一端与所述二级安全阀的一端连通，所述过滤阀的另一端与所述气泵的一端连通，所述气泵的另一端与所述一级缓冲罐连通，所述过滤阀与所述二级安全阀连通的一端还与所述天然气瓶的气瓶内层连通。
作为本发明一种天然气控制系统在一方面的改进，所述二级缓冲罐与所述发动机之间的管路上还设有低压电磁阀和稳压器，所述低压电磁阀与所述稳压器连通。
作为本发明一种天然气控制系统在一方面的改进，所述第一加热装置为电热棒，所述电热棒通电后，可对所述气瓶内层内的天然气进行加热。
作为本发明一种天然气控制系统在一方面的改进，所述第二加热装置为电阻丝，所述电阻丝包裹于所述气瓶内层的外围。
作为本发明一种天然气控制系统在一方面的改进，所述天然气瓶上还设有压力表和温度表，所述气瓶内层内还设有压力传感器，所述压力表与所述压力传感器连接，所述温度表通过转换器与所述压力传感器连接。
作为本发明一种天然气控制系统在一方面的改进，所述出液管与所述汽化器之间还设有出液单向阀、出液截止阀及出液过滤阀，所述出液单向阀、出液截止阀及出液过滤阀依次连通。
上述结构的天然瓶控制系统，包括天然气瓶、出液管及汽化器，天然气瓶包括气瓶外层和设置于气瓶外层内的气瓶内层，气瓶内层内设有第一加热装置，气瓶内层与气瓶外层之间设有第二加热装置，出液管的一端设置于气瓶内层与气瓶外层之间，汽化器的一端与出液管的另一端连通，汽化器的另一端与发动机连通。此结构的天然气控制系统，通过对天然气进行压力和温度控制，可把加气站提供的低饱和状态的液态LNG转换为气瓶中高饱和状态的LNG，从而满足发动机的供气需要。
为解决上述问题之二，本发明提出了一种车辆，包括天然气控制系统，所述天然气控制系统为如上任一项所述的天然气控制系统。
包括上述天然气控制系统的车辆，其发动机可得到良好的供气，保证了发动机的正常工作。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明一种天然气控制系统的结构原理图；
附图标记说明：
1 回气截止阀 2 一级安全阀 3 二级安全阀
4 压力表 5 温度表 6 过滤阀
7 气泵 8 安全阀 9 电热棒
10 低温加液口 11 进液单向阀 12 一级缓冲罐
13 气瓶内层 14 气瓶外层 15 出液管
16 电阻丝 17 出液单向阀 18 出液截止阀
19 出液过滤阀 20 汽化器 21 二级缓冲罐
22 低压电磁阀 23 稳压器 24 发动机
25 冷却水进口 26 冷却水出口 27 压力传感器
28 转换器 29 开关
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示的天然气控制系统，用于为天然气车辆提供天然气，从结构方面来看，主要包括天然气瓶、出液管15及汽化器20，天然气瓶包括气瓶外层14和气瓶内层13两层结构，气瓶外层14与气瓶内层13之间为真空状态的夹层，气瓶内层13内设有第一加热装置，气瓶外层14与气瓶内层13之间的真空夹层中设有第二加热装置，出液管15的一端经过气瓶内层13与气瓶外层14之间的夹层，并与所述气瓶内层13连通，出液管15的另一端与汽化器20的一端连通，汽化器20的另一端与发动机24连通。
天然气控制系统还包括一级缓冲罐12和二级缓冲罐21，二级缓冲罐21的两端分别设有进气口和出气口，其进气口通过管道与汽化器20的出气口连通，其出气口通过管道与发动机24连通，为保证对发动机24的供气压力稳定，二级缓冲罐21的进气口还与一级缓冲罐12连通，一级缓冲罐12和二级缓冲罐21内的天然气可以相互流通，保证供气的稳定性。
上述技术方案中，一级缓冲罐12上还设有可正转或反转的气泵7，当气泵7正转时，一级缓冲罐12内部分气体可输送至二级缓冲罐21内，相反，当气泵7反转时，则可以把二级缓冲罐21内的部分气体吸入至一级缓冲罐12内。此外，需要说明的是，一级缓冲罐12和二级缓冲罐21内的天然气压力介于0.8至1.0MPa之间，工作过程中，一级缓冲罐12和二级缓冲罐21内的气体压力相等。
进一步地，为保证供气安全，一级缓冲罐12上还设有过滤阀6和二级安全阀3，具体地，过滤阀6的一端与二级安全阀3的一端连通，所述过滤阀6与所述二级安全阀3连通的一端还与所述天然气瓶的气瓶内层13连通，过滤阀6的另一端与气泵7的一端连通，二级安全阀3的开启压力为2.41MPa。此外，气泵7与一级缓冲罐12之间还设有一个安全阀8。
为保证二级缓冲罐21向发动机24提供稳定的天然气，二级缓冲罐21与发动机24之间的管路上还设有用于稳定气压的稳压器23，稳压器23向发动机24提供的天然气气压介于0.8至1.0MPa之间。此外，稳压器23与二级缓冲罐21之间还设有电磁阀，电磁阀具体为低压电磁阀22。
上述技术方案中，设置于气瓶内层13的第一加热装置具体为电热棒9，电热棒9通电后，可直接对气瓶内层13内的天然气进行加热。而设置于气瓶内层13与气瓶外层14之间的第二加热装置具体为电阻丝16，电阻丝16通电后，可持续快速发热，电阻丝16包裹于气瓶内层13的外围。需要说明的是，气瓶内层13内也设有电阻丝，其与第一加热装置和第二加热装置共同作用，保证气瓶内层13的天然气温度为高饱和温度，即为-127℃，而气瓶内层13的天然气压力则为高饱和压力，即为0.86MPa。
为方便对气瓶内层13的天然气的压力和温度进行检测，气瓶内层13内还设有压力传感器27，为方便实时读取压力和温度数值，天然气瓶上还设有压力表4和温度表5，压力表4直接与压力传感器27连接，而温度表5则通过转换器28与压力传感器27连接，转换器28可把压力传感器27提供的信号转换成温度表5可识别的信号。此外，天然气瓶上还设有一级安全阀2，一级安全阀2与压力传感器27连接，一级安全阀2的开启压力为1.91MPa，当气瓶内层13内的天然气压力达到1.91MPa，一级安全阀2打开。
上述技术方案中，出液管15与汽化器20之间的管路上还设出液单向阀17、出液截止阀18及出液过滤阀19，出液单向阀17、出液截止阀18及出液过滤阀19依次连通，经出液过滤阀19过滤后的天然气进入汽化器20中。此外，汽化器20上还设有冷却水进口25和冷却水出口26，汽化器20工作过程中，需要提供热量，为了向汽化器20提供热量，汽化器20分别通过冷却水进口25和冷却水出口26与发动机24连接，经发动机24加热的热水经冷却水进口25进入汽化器20内，经汽化器20后，水温冷却后经冷却水出口26流回发动机24，达到互利的目的和效果。
为方便向天然气瓶中加入低温天然气，天然气瓶上还设有低温加液口10，加气站提供的天然气，可通过此加液口进入天然气瓶内，同时，为防止天然气从此加液口中回流，低温加液口10与天然气瓶之间还设进液单向阀11。
为方便回气，天然气瓶上还设有回气口，回气口用于与天然气回收器具连接，回气管与天然气瓶之间还设有回气截止阀1和开关29，开关29为手动开关，回气过程中，通过此开关29，可随时终止回气。
上述结构的天然气控制系统，通过一级缓冲罐12和二级缓冲罐21来控制天然气压力，保持天然气压力稳定，同时，通过设置于气瓶内的加热装置来控制天然气的温度，从而始终保证进入发动机24的天然气为高饱和温度状态(压力为0.86MPa，温度为-127℃)的天然气，从而满足发动机24的供气需要，保证发动机24正常工作。
此外，本发明提出了一种车辆，包括天然气控制系统，具体地，天然气控制系统为如上所述的天然气控制系统。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种天然气控制系统，用于为车辆的发动机(24)提供天然气，包括天然气瓶、出液管(15)及汽化器(20)，其特征在于，所述天然气瓶包括气瓶外层(14)和设置于所述气瓶外层(14)内的气瓶内层(13)，所述气瓶内层(13)内设有第一加热装置，所述气瓶内层(13)与所述气瓶外层(14)之间设有第二加热装置，所述出液管(15)的一端经过所述气瓶内层(13)与所述气瓶外层(14)之间的夹层，并与所述气瓶内层(13)连通，所述汽化器(20)的一端与所述出液管(15)的另一端连通，所述汽化器(20)的另一端与所述发动机(24)连通；
所述天然气控制系统还包括一级缓冲罐(12)和二级缓冲罐(21)，所述二级缓冲罐(21)设置于所述汽化器(20)与所述发动机(24)之间的管路上，所述一级缓冲罐(12)的一端与所述二级缓冲罐(21)连通；
所述一级缓冲罐(12)上还设有可正转或反转的气泵(7)，当气泵(7)正转时，把所述一级缓冲罐(12)中的部分气体输送至二级缓冲罐(21)；当气泵(7)反转时，把二级缓冲罐(21)中的部分气体吸入所述一级缓冲罐(12)。
2.根据权利要求1所述的天然气控制系统，其特征在于，所述一级缓冲罐(12)上还设有过滤阀(6)和二级安全阀(3)，所述过滤阀(6)的一端与所述二级安全阀(3)的一端连通，所述过滤阀(6)的另一端与所述气泵(7)的一端连通，所述气泵(7)的另一端与所述一级缓冲罐(12)连通，所述过滤阀(6)与所述二级安全阀(3)连通的一端还与所述天然气瓶的气瓶内层(13)连通。
3.根据权利要求1所述的天然气控制系统，其特征在于，所述二级缓冲罐(21)与所述发动机(24)之间的管路上还设有低压电磁阀(22)和稳压器(23)，所述低压电磁阀(22)与所述稳压器(23)连通。
4.根据权利要求1所述的天然气控制系统，其特征在于，所述第一加热装置为电热棒(9)，所述电热棒(9)通电后，可对所述气瓶内层(13)内的天然气进行加热。
5.根据权利要求1所述的天然气控制系统，其特征在于，所述第二加热装置为电阻丝(16)，所述电阻丝(16)包裹于所述气瓶内层(13)的外围。
6.根据权利要求1所述的天然气控制系统，其特征在于，所述天然气瓶上还设有压力表(4)和温度表(5)，所述气瓶内层(13)内还设有压力传感器(27)，所述压力表(4)与所述压力传感器(27)连接，所述温度表(5)通过转换器(28)与所述压力传感器(27)连接。
7.根据权利要求1所述的天然气控制系统，其特征在于，所述出液管(15)与所述汽化器(20)之间还设有出液单向阀(17)、出液截止阀(18)及出液过滤阀(19)，所述出液单向阀(17)、出液截止阀(18)及出液过滤阀(19)依次连通。
8.一种车辆，包括天然气控制系统，其特征在于，所述天然气控制系统为权利要求1至7中任一项所述的天然气控制系统。
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