CN104421610B - 压缩天然气加气方法及加气系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压缩天然气加气方法和加气系统。所述方法包括：设置一加气系统，包括气源单元、液压单元和加气单元；依次对气源单元的每个钢瓶进行注液排气操作，注液排气操作包括：经由液体管路向一个钢瓶提供加压的液体介质，迫使该钢瓶内的压缩天然气排出到气体管路；将排出的压缩天然气经由加气单元提供给待加气的设备；当送入气源单元的液体介质的压力达到或超过一第一压力值后，对气源单元中尚未进行注液排气操作的钢瓶进行增压操作，增压操作包括打开一个尚未进行注液排气操作的钢瓶与气体管路的连接，从而使得气体管路内的压缩天然气能够进入该钢瓶，对该钢瓶内的压缩天然气进行增压。根据本发明可以提高了加气系统的供气速度。

Description

压缩天然气加气方法及加气系统

技术领域

本发明涉及一种加气方法，特别是一种压缩天然气的加气方法；本发明还涉及一种压缩天然气加气系统。

背景技术

天然气，特别是压缩天然气（CNG），作为一种清洁能源已经越来越多地被用作机动车燃料。为了给CNG汽车加注燃料，需要专用的燃料输送系统，即CNG加气系统。当建设在天然气管网附近时，加气系统主要包括有加气单元，该加气单元直接与管网相连。当建设在无管网地区时，加气系统包括气源单元和用于将存储气源单元中的CNG分配给机动车的加气单元。气源单元在CNG余量不足时，可以被移动到母站进行补充。

中国实用新型专利CN200520133308.X公开了后一类型的加气系统的一个例子。其中，气源单元包括多个用于存储CNG的钢瓶。加气单元中设置有液体存储罐体、液压泵和加气机。液压泵将液体存储罐体中的液体介质加压并经由液体管路送入一个钢瓶中，以迫使该钢瓶中存储的CNG排出。排出的CNG沿气体管路送入加气机，以便对机动车辆等进行供气。在工作中，当检测到液体管路中的液体压力达到一上限值时，液压泵则进入空载状态。此时液压泵将来自存储罐体的液体又送回到存储罐体中，并且不对液体进行加压。当检测到液体管路中的压力低于一下限值时，液压泵重新进入负载工作状态，以对来自存储罐体的液体加压后提供给对应的钢瓶。若空载一设定时间后，液体管路中的压力仍维持在上限值以上，则系统停机；当系统内的液体压力低于该下限值时，泵重新空载启动并在空载启动后进入负载工作状态。

这种设置可以避免液体管路中的压力过高，并能在一定程度上减少液压泵空载运行所造成的能源浪费。然而，由于液压泵在启动时的耗能很大，因此频繁停机、启动会造成很大的能源浪费，而且会减少泵的使用寿命。此外，这种现有的加气系统，液压泵可能经常处于空载状态，长时间的空载运行也会造成较大的能源浪费。

另一方面，气源单元加气母站充装CNG时的温度较高，因此当其充气返回后，由于温度降低，钢瓶内的CNG压力也降低。在给车辆加气时，供气压力越大，所需的时间就越短。因此，加气系统对车辆供气的压力通常设计为大于气源单元在母站充气后钢瓶内的CNG压力。在实际操作中，这可以通过液压泵向进行注液排气的钢瓶提供具有预定压力的液体介质来实现。只要将液体介质的压力保持在一合适的值，即可保证排出钢瓶的CNG的压力在合适的供气压力范围内。增压过程造成了加气系统对机动车加气的速度慢。特别是在切换到下一个储气钢瓶、或一个新的气源单元时，这种情况更为明显。

发明内容

本发明的一个目的在于，提供一种加气方法，以解决或至少部分地改善上述现有技术中的一个或多个不足。

本发明的又一个目的在于，提供一种加气系统，以解决或至少部分地改善上述现有技术中的一个或多个不足。

为实现上述目的，本发明提出了一种压缩天然气加气方法，包括设置一压缩天然气加气系统。所述加气系统包括：至少一个气源单元，该气源单元包括多个用于存储压缩天然气的钢瓶、液体管路和气体管路，每个钢瓶的一端可关闭地连接到所述液体管路，而另一端可关闭地连接到所述气体管路；液压单元，用于向所述气源单元的液体管路提供加压的液体介质；以及加气单元，用于向待加气设备提供来自所述气源单元的压缩天然气。所述方法还包括：依次对所述多个钢瓶中的每个进行注液排气操作，所述注液排气操作包括：经由所述液体管路向一个钢瓶提供加压的液体介质，迫使该钢瓶内的压缩天然气排出到所述气体管路；将来自所述气源单元的压缩天然气经由所述加气单元提供给待加气的设备；当送入所述气源单元的液体介质的压力达到或超过一第一压力值后，对所述气源单元中尚未进行注液排气操作的钢瓶进行增压操作，所述增压操作包括打开一个尚未进行注液排气操作的钢瓶与所述气体管路的连接，从而使得所述气体管路内的压缩天然气能够进入该钢瓶，对该钢瓶内的压缩天然气进行增压。

所述方法还包括：当进行注液排气操作的钢瓶内的压缩天然气的余量小于一预定值时，关闭该钢瓶与所述气源单元的气体管路的连接，以结束该钢瓶的注液排气操作，同时对下一个存储有压缩天然气的钢瓶进行注液排气操作。

所述方法还包括：对所述多个钢瓶进行注液排气操作的顺序与对所述多个钢瓶进行增压操作的顺序相同。

所述方法还包括：当提供给所述气源单元的液体介质的压力达到或超过所述第一压力值一预定时间后，对所述气源单元中尚未进行注液排气操作的另一个钢瓶进行所述增压操作。

所述方法还包括：保持进行过所述增压操作的钢瓶与所述气体管路的连通，从而使得在向所述待加气设备提供压缩天然气的过程中，当所述气体管路内的压力降低时，进行过增压操作的钢瓶能够排出压缩天然气，以缓解所述压力降低的幅度。

所述方法还包括：设置两个所述气源单元；将第二个气源单元的气体管路可关闭地与第一个气源单元的气体管路相连；以及在所述第一个气源单元的所有尚未进行注液排气操作的钢瓶都进行过增压操作后，当送入第一个气源单元的液体介质的压力达到或超过所述第一压力值一预定时间后，打开所述第二个气源单元的气体管路与所述第一个气源单元的气体管路之间的连接，以利用来自所述第一个气源单元的压缩天然气对所述第二个气源单元的各个钢瓶依次进行增压操作。

所述液压单元包括：罐体，用于存储液体介质；以及泵，用于对所述罐体中的液体介质加压并提供给所述气源单元。所述方法还包括：送至所述气源单元的液体介质的压力上升到大于所述第一压力值的一第二压力值时，使所述泵进入空载运行状态，在所述空载运行状态下，所述泵输出的液体介质直接返回所述罐体中。

所述方法还包括：使所述泵在进入所述空载运行状态一预定时间后停机。

所述方法还包括：当送至所述气源单元的液体介质的压力低于小于所述第一压力值的一第三压力值时，使所述泵进入负载运行状态，在该负载运行状态下，所述泵将所述罐体中的液体介质加压后提供给所述气源单元。

所述方法还包括：在一个钢瓶的注液排气操作结束后，对该钢瓶进行回液操作，所述回液操作包括使钢瓶内的液体介质经由所述气源单元的液体管路返回所述液压单元。

为实现上述目的，本发明还提供了一种用于实现上述根据本发明的加气方法的压缩天然气加气系统。所述加气系统包括：至少一个气源单元、液压单元、加气单元和控制单元。每个气源单元包括：两组用于存储压缩天然气的钢瓶、第一液体总管、第二液体总管和气体总管，每组中钢瓶的数量相同，第一组的各钢瓶经由各自的液体支管连接到所述第一液体总管，第二组的各钢瓶经由各自的液体支管连接到所述第二液体总管，每个钢瓶的经由一气体支管连接到所述气体总管，每个所述液体支管上设置有可开闭的第一阀，每个所述气体支管上设置有可开闭的第二阀。液压单元包括：用于存储液体介质的罐体；以及用于将所述罐体中的液体介质加压后提供给所述气源单元的泵。加气单元用于将来自所述气源单元的压缩天然气提供给待加气设备。控制单元适于在所述液压单元提供给所述气源单元的液体介质的压力达到或超过一第一压力值后，打开尚未进行注液排气操作的另一个钢瓶的第二阀，从而使得所述气体总管内的压缩天然气能够经由所述另一个钢瓶的气体支管进入所述另一个钢瓶，以对该钢瓶内的压缩天然气进行增压操作。

所述液压单元包括：注液管路，连接到所述泵的输出端；回液管路，连接到所述罐体；第一管路，与所述气源单元的第一液体总管可断开地连接；第二管路，与所述气源单元的第二液体总管可断开地连接；以及控制阀组。所述控制阀组包括：第一注液分管，连接在所述注液管路和所述第一管路之间，并设置有第一注液控制阀；第二注液分管，连接在所述注液管路和所述第二管路之间，并设置有第二注液控制阀；第一回液分管，连接在所述回液管路和所述第一管路之间，并设置有第一回液控制阀；和第二回液分管，连接在所述回液管路和所述第二管路之间，并设置有第二回液控制阀。其中，各控制阀分别在打开状态和关闭状态之间可切换。

所述加气单元包括：加气总管；至少一个加气支管，分别连接到所述加气总管的上游端，并且每个加气支管适于与一个所述气源单元的气体总管可拆卸地相连；以及至少一个加气机，分别连接到所述加气总管的下游端，并设置用于向待加气设备提供压缩天然气。

所述加气单元包括两个所述加气支管，每个加气支管上设置有单向阀，使得压缩天然气只能从对应的气源单元流向所述气体总管；每个单向阀还并联有一管路，所述管路上设置有可在打开状态和关闭状态之间可切换的阀。

所述加气单元包括两个所述气体支管，每个加气支管上设置有单向阀，使得压缩天然气只能从对应的加气支管流向所述气体总管；在所述两个加气支管之间还连接有一管路，所述管路跨越所述两个加气支管上的单向阀并且所述管路上设置有在打开状态和关闭状态之间可切换的阀。

所述系统包括两个所述气源单元，每个气源单元的气体总管上设置有单向阀，使得压缩天然气只能从对应的气源单元流向所述加气单元，所述单向阀还并联有一管路，所述管路上设置有在打开状态和关闭状态之间可切换的阀。

每个所述气源单元设置在一拖车上，所述液压单元、所述加气单元和所述控制单元的全部或部分设置在一橇体上或直接设置在地面上。

根据本发明，可以在对钢瓶进行注液排气操作之前对其进行增压操作，这样，钢瓶在进行注液排气操作之前，其中存储的压缩天然气已经被增压到与向外供气的压力相当。因此，在进行注液排气操作时，相比于现有技术中未进行增压的钢瓶，根据本发明的进行过增压的钢瓶的排气压力显著提高，由此提高了加气系统向外部设备供气的速度。

附图说明

下面结合附图和详细实施方式对本发明进行详细说明，其中：

图1为根据本发明一实施例的压缩天然气加气方法的流程图；

图2为用于实现图1中方法的加气系统的框图；

图3为图2中加气系统的一个具体实施例；

图4为图3中一个钢瓶的示意图；

图5为图3中换向阀组的示意图；

图6为根据本发明另一实施例的压缩天然气加气系统的示意图；

图6A为图6的局部放大示意图；

图6B为图6A的一个变形例；

图7为根据本发明另一实施例的压缩天然气加气系统的示意图。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其它实施方式中。

图1为根据本发明一实施例的压缩天然气加气方法的流程图，所述方法包括设置一压缩天然气加气系统100（步骤S10）。如图2所示，压缩天然气加气系统100包括气源单元10、液压单元20和加气单元30。气源单元10包括有多个用于存储CNG的钢瓶11、液体管路19和气体管路14，其中每个钢瓶11的一端可关闭地连接到液体管路19，而另一端可关闭地连接到气体管路14。液压单元20设置用于向气源单元10的液体管路19提供加压的液体介质。加气单元30设置用于向待加气设备提供来自气源单元10的CNG。

本发明的加气方法还包括：依次对每个钢瓶11进行注液排气操作（步骤S20）；并将来自气源单元的CNG经由加气单元30提供给待加气的设备，如天然气汽车等（步骤S30）。注液排气操作包括：经由液体管路19向一个钢瓶11提供加压的液体介质，从而迫使该钢瓶11内的CNG排出到气体管路14。排出的CNG可经由气体管路14到达加气单元30，之后被提供给待加气的设备。

本发明的加气方法还包括：当送入气源单元10的液体介质的压力达到或超过一第一压力值后，对气源单元10中尚未进行注液排气操作的钢瓶11进行增压操作（步骤S40）。所述增压操作包括打开一个尚未进行注液排气操作的钢瓶11与气体管路14的连接，从而使得气体管路14内的CNG能够进入该钢瓶11，对该钢瓶内的压缩天然气进行增压。由于存储在钢瓶11内的CNG的压力通常小于加气系统100对车辆供气时的压力，即小于气体管路14内CNG的压力。因此，一旦打开钢瓶11与气体管路14的连接，管路14内的CNG会在压力差的作用下自动进入到钢瓶内。优选地，可以在提供给气源单元10的液体介质的压力达到或超过第一压力值一预定时间（例如3～5秒或5～8秒，根据实际情况设定）后，再对气源单元中的钢瓶11进行增压操作。

通过增压操作，气体管路14内的CNG压力会降低，由此使得液体管路内用于推送CNG离开钢瓶11的液体介质的压力也会相应降低。随着增压的进行，当液体介质的压力再次达到或超过第一压力值后，可以接着对下一个未进行注液排气操作的钢瓶11进行增压操作，直到气源单元10中所有未进行注液排气操作的钢瓶11都进行过增压操作为止。优选地，气源单元10中的多个钢瓶11进行增压操作的顺序的与进行注液排气操作的顺序相同。

通过增压操作，钢瓶11在进行注液排气操作之前，其中CNG压力可以被预增压到与气源单元的气体管路14内的压力一致。因此，在进行注液排气操作时，相比于现有技术中未进行增压的钢瓶，根据本发明的进行过增压的钢瓶内的压力显著提高，由此提高了加气系统100的供气速度。

有利地是，保持进行过增压操作的钢瓶11与气体总管14之间的连通，直至钢瓶注液排气操作结束后才关断这种连通，从而可利用与气体管路14连通的钢瓶11实现缓冲的作用，以缓解气体总管14中的压力波动。所述压力波动可能是由于系统100的供气量突然变化造成的，或是由于刚打开一个钢瓶与气体管路14的连接造成的（因为储气钢瓶11内的压力小于气体管路14内的压力），或是由于液体介质的压力波动造成的。这样，在向待加气设备提供CNG的过程中，当气体总管14内的压力降低时，所有进行过增压操作的钢瓶都能够向气体总管14排出CNG，从而缓解压力降低的幅度。例如，当对CNG需求量较大公交车加气时，由于存在多个已增压的钢瓶与气体总管连通，因此气体管路内的压力降低幅度会较小。相比于现有技术，本发明的方案能够加快公交车的充装过程。

图3示出了根据本发明压缩天然气加气系统100的一个具体实施例。如图3所示，气源单元10包括两组用于存储CNG的钢瓶11，每组中钢瓶的数量相同。具体来说，第一组G1包括四个钢瓶11a、11b、11c和11d，而第二组G2中也包括四个钢瓶11e、11f、11g和11h。参见图4，每个钢瓶11的一端设置有供液体进出的液体支管15，而另一端设置有供CNG进出的气体支管16。液体支管15上设置有可开闭的第一阀151，从而可控制液体支管15的打开和关闭。气体支管16上设置有可开闭的第二阀161，从而可控制气体支管16的打开和关闭。可以例如通过气动执行器来控制实现第一阀151和第二阀161的开闭。气源单元10的液体管路包括第一液体总管12和第二液体总管13，其中第一组钢瓶分别经由各自的液体支管15连接到第一液体总管12，而第二组钢瓶分别经由各自的液体支管15连接到第二液体总管13。气源单元10的气体管路包括气体总管14，每个钢瓶分别经由各自的气体支管16连接到该气体总管14。

在加气系统100工作时，每个钢瓶11依次进行注液排气操作。具体来说，注液排气操作包括：打开一个钢瓶（如第一组中的钢瓶11a）的第一阀151和第二阀161，使得该钢瓶11a经由其液体支管15与对应的液体管路（如第一液体总管12）相连通，并经由其气体支管16与气源单元的气体总管14相连通。由此，由液压单元提供的加压的液体介质可经由第一液体总管12进入钢瓶11a内，并迫使钢瓶11a内的CNG经由气体支管16排出到气体总管14。排出的CNG可经由气体总管14到达加气单元30，再经由加气单元的加气机31提供给待加气的设备。当进行注液排气操作的钢瓶11a内的CNG的余量小于一预定值时，关闭钢瓶11a与气体总管14的连接，以结束该钢瓶的注液排气操作。之后，可类似地对下一个存储有CNG的钢瓶（例如第二组中的钢瓶11e）进行注液排气操作。与钢瓶11a的注液排气操作不同的是，钢瓶11e的注液排气操作是利用第二液体总管13提供加压的液压介质。

根据本发明，在钢瓶11a的注液排气操作结束后，可对该钢瓶进行回液操作。具体来说，回液操作包括使钢瓶11a内的液体介质经由对应的液体管路（如第一液体总管12）返回液压单元20。当进行回液操作的钢瓶11a内的液体介质小于一预定量时，可以关闭钢瓶11a的液体支管15，从而关断钢瓶与第一液体总管12的连接，以结束回液操作。在一个例子中，可以通过安装在罐体21上的压差开关，来判断回液钢瓶中的液体介质的量。具体来说，少量的CNG会溶解到液体介质中，并在回油操作时随液体介质一起返回罐体21，从而使罐体内的压力上升。当压差开关检测到罐体21的压力大于大气压例如大于1.2KPa时，则系统判断回油结束。

第一组的钢瓶11a的回液操作和第二组的钢瓶11e的注液排气操作可以同时进行，此时，与第一组钢瓶相连的第一液体总管12作为回液管使用，而与第二组钢瓶相连的第二液体总管13作为注液管使用。当第二组的钢瓶11e的注液排气操作结束后，可以接下来再对第一组的钢瓶（如11b）进行注液排气操作，同时可以对钢瓶11e进行回液操作。此时，与第一组钢瓶相连的第一液体总管12作为注液管使用，而与第二组钢瓶相连的第二液体总管13作为回液管使用。这样，通过使得两个液体总管12、13交替作为注液管和回液管，可以对气源单元10的两组钢瓶交替地进行注液排气操作；并且可以在对一组中的钢瓶进行注液排气操作的同时，对另一组中的钢瓶进行回液操作。

如图3所示，液压单元20包括用于存储液体介质的罐体21、以及用于将罐体21中的液体介质加压后提供给气源单元10的泵22。液体介质可以例如是油等。优选地，被泵22加压后的液压介质可以交替地送入气源单元10的第一和第二液体总管12和13中，以交替地对第一组和第二组的钢瓶进行注液排气操作和回液操作。

在一个例子中，液压单元20还包括连接到泵21的输出端的注液管路23、连接到罐体21的回液管路24、与气源单元10的第一液体总管12可断开地连接的第一管路25、与气源单元10的第二液体总管13可断开地连接的第二管路26、以及控制阀组50。如图5所示，控制阀组50包括两个注液分管和两个回液分管。第一注液分管51连接在注液管路23和第一管路25之间，并设置有第一注液控制阀511。第二注液分管52连接在注液管路23和第二管路26之间，并设置有第二注液控制阀521。第一回液分管53连接在回液管路24和第一管路25之间，并设置有第一回液控制阀531。第二回液分管54连接在回液管路26和第二管路26之间，并设置有第二回液控制阀541。其中，各个控制阀511、521、531和541分别在可打开状态和关闭状态之间切换。

通过适当控制控制阀组50中的四个控制阀的状态，可以控制第一管路25和第二管路26中的液体介质的流向。具体来说，当第一注液控制阀511和第二回液控制阀541打开，而第二注液控制阀521和第一回液控制阀531关闭时，液压单元的第一管路25处于注液状态而第二管路26处于回液状态。此时，可以对气源单元10的第一组G1中的钢瓶进行注液排气操作。当第一注液控制阀511和第二回液控制阀541关闭，而第二注液控制阀521和第一回液控制阀531打开时，液压单元的第一管路25处于回液状态而第二管路26处于注液状态。此时，可以对气源单元10的第二组G2中的钢瓶进行注液排气操作。

如图3所示，加气系统100中还设置有控制单元40。控制单元40适用于在液压单元20提供给气源单元10的液体介质的压力达到或超过第一压力值（例如约21.2MPa）后，对气源单元10中尚未进行注液排气操作的钢瓶进行增压操作。控制单元40可控制各钢瓶的第一阀151和第二阀161的开闭。控制单元40还可控制液压单元20中各控制阀511、521、531和541的开闭。当检测到液体介质的压力达到或超过第一压力值一预定时间（例如1-8秒）后，控制单元40打开尚未进行注液排气操作的一个钢瓶（如钢瓶11c）的第二阀161，使得气体总管14内的CNG可以经由钢瓶11c的气体支管16进入到钢瓶11c内，以对瓶内的CNG进行增压。由于钢瓶内存储的CNG的压力通常小于加气系统10对车辆供气的压力，即小于气体总管14内CNG的压力。这样，一旦打开钢瓶11c的第二阀161，气体总管14内的CNG会在压力差的作用下自动进入到钢瓶11c内。

优选地，对各钢瓶进行增压操作的顺序与进行注液排气操作的顺序相同，因此此时对两组钢瓶的增压操作也是交替地进行的。举例来说，在对第一组的钢瓶（例如11a）进行注液排气操作时，在管路内的液体介质的压力达到或超过第一压力值后，可以对第二组中的一个钢瓶（例如11e）进行增压操作。当钢瓶11e的增压操作结束后，若液体介质的压力再次达到或超过第一压力值，则可接着对第一组中的钢瓶（例如11b）进行增压操作。以此类推。

根据本发明，可以在送至气源单元10的液体介质的压力上升到一大于第一压力值的第二压力值（例如约22MPa）时，使泵22进入空载运行状态。在一个例子中，第二压力值比第一压力值高约0.8Mpa。在空载运行状态下，泵22输出的液体介质会直接返回罐体21中，而不会提供给气源单元10。优选地，可以设置泵22在进入空载运行状态一预定时间后停机。这样，当气源单元10内所有存储有CNG的钢瓶11都进行过增压操作后，泵22可在液体介质的压力达到第二压力值后空载运行，继而进入停机，以节约能源。当泵22处于空载或停机状态时，随着加气系统100向外供气，气体管路和液体管路内的压力都会逐渐降低。当液体介质的压力低于一小于第一压力值第三压力值（例如约20MPa或约21MPa）时，泵22再次进入负载运行状态。在负载运行状态下，泵22将罐体21中的液体介质加压后提供给气源单元10。

应当理解，通过前面描述的增压操作，本发明能够提高了加气系统的加气效率，从而提高对每辆车的加气速度。同时，相比于现有技术，本发明显著减少了泵22在空载和负载状态之间以及在停机和启动状态之间切换的频率。因此，节约了能源，并提高了泵的使用寿命。

回到图3，根据一个例子中，液压单元20的第一管路25通过第一液路接头27可拆卸地连接到气源单元10的第一液体管路12；而液压单元20的第二管路26通过第二液路接头28可拆卸地连接到气源单元10的第二液体管路13。加气单元30中可设置有用于向待加气设备提供CNG的一个或多个加气机31、加气支管32、和加气总管33。加气支管32接到加气总管33的上游端，并且可例如通过气路接头35可拆卸地连接到气源单元10的气体总管15。每个加气机31分别连接到加气总管33的下游端。

气源单元10可设置在拖车上，而液压单元20、加气单元30和控制单元40的部分或全部可设置在一橇体或直接设置在地面上。这样，当气源单元10的全部钢瓶排空后，可以断开液路接头27、28以及气路接头35与气源单元10的连接。之后，可以将排空的气源单元移动到天然气管网附近再次补充CNG。而另一个满载有CNG的气源单元10可以与液路接头27、28以及气路接头35分别连接，使得加气系统100能够继续向外供气。在一个例子中，当钢瓶内存储的95%及以上的CNG排出后，则认为该钢瓶已经排空。

优选地，根据本发明的加气系统可以包括多个气源单元，其中每个气源单元均设置成从第一组钢瓶开始交替地对两组钢瓶进行所述注液排气操作。在第一个气源单元的最后一个钢瓶的注液排气操作完成后，将液压单元的第一管路从第一个气源单元的第一液体总管断开，并连接到第二个气源单元的第一液体总管。在第一个气源单元的最后一个钢瓶的回液操作完成后，再将液压单元的第二管路从第一个气源单元的第二液体总管断开，并连接到第二个气源单元的第二液体总管。由此，完成了两个气源单元的更换。

图6示出了根据本发明一实施例的具有两个气源单元的加气系统100'，其中加气系统100'的加气单元30'中包括两个加气支管32a和32b，每个加气支管分别对应一个气路接头35a和35b。两个加气支管32a、32b分别连接到加气总管33的上游端，并因此相互连接。在由第一气源单元10a向加气单元30'供气时，从加气母站充气回来的第二气源单元10b可以处于等待状态。此时，第一气源单元10a的第一和第二液体总管12和13分别通过液路接头27和28与液压单元20的第一和第二管路25和26分别相连。第一气源单元10a的气体总管14通过气路接头35a与加气单元30'的一个加气支管32a相连。第二气源单元10b的气体总管14通过气路接头35b与加气单元30'的第二加气支管32b相连，并且第二气源单元10b不与液压单元20相连。

根据本发明，在气源单元10a的所有尚未进行注液排气操作的钢瓶都进行过增压操作后，当送入气源单元10a的液体介质的压力上升到或超过第一压力值后，利用控制单元40使得气源单元10b的气体管路14与气源单元10a的气体管路相连通，从而可以利用来自第一气源单元10a的CNG对第二气源单元10b的各个钢瓶依次进行增压操作。

如图6A所示，加气单元30'的两个加气支管32a和32b上分别设置有单向阀36a和36b，使得CNG只能从对应的气源单元流向气体总管33。每个单向阀36a和36b还分别并联有一管路37a和37b，每个管路37a、37b上分别设置有可在打开状态和关闭状态之间切换的阀38a、38b。阀38a和38b的开闭可通过控制单元40来实现。阀38a、38b处于常闭状态。因此，在单向阀36a和36b的作用下，加气支管32a内的来自第一气源单元10a的CNG只能进入加气总管33，而不能经由加气支管32b进入第二气源单元10b。当需要对第二气源单元10b的钢瓶进行增压操作时，可以打开对应的阀38b，从而使得加气支管32a内的CNG能够经由加气支管32a、管路37b进入加气支管32b，并进入第二气源单元10b的气体总管14，由此对第二气源单元10b的钢瓶进行增压。

这样，在第二气源单元10b进行排气之前，其中的至少一个钢瓶内的压力可以被增压至与加气管路中的供气压力一致。因此，可以立刻利用第二气源单元10b以增压后的较高压力向外供气。相比于现有技术中第二气源单元的储气压力低于第一气源单元的供气压力的情形，本发明能够显著提高供气速度。

另外，在向待加气设备提供CNG的过程中，当第一个气源单元10a的气体总管14内的压力降低时，两个气源单元10a和10b的所有进行过增压操作的钢瓶能够排出CNG，从而缓解上述压力降低的幅度。由此，本发明保证了在更换气源单元时加气过程连续，避免了现有技术中因第二个气源单元的钢瓶压力过低而无法给车辆加气或加气时间过长的缺点。举例来说，当对CNG需求量较大公交车加气时，由于存在多个已增压的钢瓶与气体总管连通，因此气体管路内的压力降低幅度会较小。相比于现有技术，本发明的方案能够加快公交车的充装过程。

图6B为图6A的一个变形例，其中不同的是，在两个加气支管32a和32b之间还连接有一管路61，管路61跨越两个加气支管上的单向阀36a和36b，并且设置有可在打开状态和关闭状态之间切换的阀62。阀62的开闭可通过控制单元40来实现。阀62处于常闭状态。因此，在单向阀36a和36b的作用下，加气支管32a内的CNG只能进入加气总管33，而不能经由加气支管32b进入第二气源单元10b。当需要对第二气源单元10b的钢瓶进行增压操作时，打开阀62，从而使得加气支管32a内的CNG能够经由管路61进入加气支管32b，从而可进入第二气源单元的气体总管，对第二气源单元的钢瓶进行增压。

图7示出了根据本发明另一实施例的加气系统100"。加气系统100"具有两个气源单元10c和10d。加气系统100"的加气单元30"具有两个加气支管32c和32d。与加气系统100'不同的是，加气支管32c和32d上均未设置单向阀或连接有管路，而每个气源单元10c、10d的气体总管14c、14d上分别设置有单向阀63c、63d，使得CNG只能从对应的气源单元流向加气单元30"。每个单向阀63c、63d还并联有一管路64c、64d，管路64c、64d上分别设置有在打开状态和关闭状态之间可切换的阀65c、65d。阀65c、65d的开闭可通过控制单元40来实现。阀65c、65d处于常闭状态。此时，在单向阀63c和63d的作用下，第一气源单元10c内的CNG只能经由气体总管14c和加气支管32c进入加气总管33，而不能进入第二气源单元10d。当需要对第二气源单元10d的钢瓶进行增压操作时，打开阀65d，从而使得第一气源单元10c的气体总管14c内的CNG能够依次经由气体总管14c、加气支管32c、加气支管32d和管路64d进入第二气源单元10d的气体总管14d，从而可对第二气源单元10d的钢瓶进行增压。

以上以图3中示出的加气系统为例，对本发明的方法进行了描述。然而应当理解，本发明的加气方法还可应用于其他的加气系统中。例如气源单元中的钢瓶可以不分组，每个钢瓶的一端可以分别设置一注液支管和一回液支管，而另一端设置排气支管。其中注液支管连接到气源单元的注液总管，而回液支管连接到气源单元的回液总管。而液压单元可以不设置控制阀组，而是分别将注液管路和回液管路直接连接到气源单元的注液总管和回液总管。

应当指出，虽然通过上述实施方式对本发明进行了描述，然而本发明还可有其它多种实施方式。在不脱离本发明精神和范围的前提下，熟悉本领域的技术人员显然可以对本发明做出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应当属于本发明所附权利要求及其等效物所保护的范围内。

Claims (17)

1.一种压缩天然气加气方法，包括：

设置一加气系统，所述加气系统包括：

至少一个气源单元，该气源单元包括多个用于存储压缩天然气的钢瓶、液体管路和气体管路，每个钢瓶的一端可关闭地连接到所述液体管路，而另一端可关闭地连接到所述气体管路；

液压单元，用于向所述气源单元的所述液体管路提供加压的液体介质；以及

加气单元，用于向待加气设备提供来自所述气源单元的压缩天然气；

依次对所述多个钢瓶中的每个进行注液排气操作，所述注液排气操作包括：经由所述液体管路向一个钢瓶提供加压的液体介质，迫使该钢瓶内的压缩天然气排出到所述气体管路；

将来自气源单元的压缩天然气经由所述加气单元提供给待加气的设备；

其特征在于，所述方法还包括：当送入所述气源单元的液体介质的压力达到或超过一第一压力值后，对所述气源单元中尚未进行注液排气操作的钢瓶依次进行增压操作，所述增压操作包括打开一个尚未进行注液排气操作的钢瓶与所述气体管路的连接，从而使得所述气体管路内的压缩天然气能够进入该钢瓶，对该钢瓶内的压缩天然气进行增压。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：当进行注液排气操作的钢瓶内的压缩天然气的余量小于一预定值时，关闭该钢瓶与所述气源单元的气体管路的连接，以结束该钢瓶的注液排气操作，同时对下一个存储有压缩天然气的钢瓶进行注液排气操作。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，对所述多个钢瓶进行注液排气操作的顺序与对所述多个钢瓶进行增压操作的顺序相同。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，当提供给所述气源单元的液体介质的压力达到或超过所述第一压力值一预定时间后，对所述气源单元中尚未进行注液排气操作的另一个钢瓶进行所述增压操作。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，还包括：保持进行过所述增压操作的钢瓶与所述气体管路的连通，从而使得在向所述待加气设备提供压缩天然气的过程中，当所述气体管路内的压力降低时，进行过增压操作的钢瓶能够排出压缩天然气，以缓解所述压力降低的幅度。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括：

设置两个所述气源单元；

将第二个气源单元的气体管路可关闭地与第一个气源单元的气体管路相连；以及

在所述第一个气源单元的所有尚未进行注液排气操作的钢瓶都进行过增压操作后，当送入第一个气源单元的液体介质的压力达到或超过所述第一压力值一预定时间后，打开所述第二个气源单元的气体管路与所述第一个气源单元的气体管路之间的连接，以利用来自所述第一个气源单元的压缩天然气对所述第二个气源单元的各个钢瓶依次进行增压操作。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述液压单元包括：

罐体，用于存储液体介质；以及

泵，用于对所述罐体中的液体介质加压并提供给所述气源单元，

所述方法还包括：当送至所述气源单元的液体介质的压力上升到大于所述第一压力值的一第二压力值时，使所述泵进入空载运行状态，在所述空载运行状态下，所述泵输出的液体介质直接返回所述罐体中。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括：使所述泵在进入所述空载运行状态一预定时间后停机。

9.根据权利要求7或8所述的方法，还包括：当送至所述气源单元的液体介质的压力低于小于所述第一压力值的一第三压力值时，使所述泵进入负载运行状态，在该负载运行状态下，所述泵将所述罐体中的液体介质加压后提供给所述气源单元。

10.根据权利要求1、6或7所述的方法，还包括：

在一个钢瓶的注液排气操作结束后，对该钢瓶进行回液操作，所述回液操作包括使钢瓶内的液体介质经由所述气源单元的液体管路返回所述液压单元。

11.一种用于实现根据权利要求1-10中任一项所述的加气方法的压缩天然气加气系统，其特征在于，所述加气系统包括：

至少一个气源单元，每个气源单元包括：两组用于存储压缩天然气的钢瓶、第一液体总管、第二液体总管和气体总管，每组中钢瓶的数量相同，第一组的各钢瓶经由各自的液体支管连接到所述第一液体总管，第二组的各钢瓶经由各自的液体支管连接到所述第二液体总管，每个钢瓶的经由一气体支管连接到所述气体总管，每个所述液体支管上设置有可开闭的第一阀，每个所述气体支管上设置有可开闭的第二阀；

液压单元，包括：用于存储液体介质的罐体；以及用于将所述罐体中的液体介质加压后提供给所述气源单元的泵；

加气单元，用于将来自所述气源单元的压缩天然气提供给待加气设备；和

控制单元，适于在所述液压单元提供给所述气源单元的液体介质的压力达到或超过一第一压力值后，打开尚未进行注液排气操作的另一个钢瓶的第二阀，从而使得所述气体总管内的压缩天然气能够经由所述另一个钢瓶的气体支管进入所述另一个钢瓶，以对该钢瓶内的压缩天然气进行增压操作。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述液压单元包括：

注液管路，连接到所述泵的输出端；

回液管路，连接到所述罐体；

第一管路，与所述气源单元的第一液体总管可断开地连接；

第二管路，与所述气源单元的第二液体总管可断开地连接；以及

控制阀组，包括：

第一注液分管，连接在所述注液管路和所述第一管路之间，并设置有第一注液控制阀；

第二注液分管，连接在所述注液管路和所述第二管路之间，并设置有第二注液控制阀；

第一回液分管，连接在所述回液管路和所述第一管路之间，并设置有第一回液控制阀；和

第二回液分管，连接在所述回液管路和所述第二管路之间，并设置有第二回液控制阀；

其中，各控制阀分别在打开状态和关闭状态之间可切换。

13.根据权利要求11所述的系统，其中，所述加气单元包括：

加气总管；

至少一个加气支管，分别连接到所述加气总管的上游端，并且每个加气支管适于与一个所述气源单元的气体总管可拆卸地相连；以及

至少一个加气机，分别连接到所述加气总管的下游端，并设置用于向待加气设备提供压缩天然气。

14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述加气单元包括两个所述加气支管，每个加气支管上设置有单向阀，使得压缩天然气只能从对应的气源单元流向所述气体总管；每个单向阀还并联有一管路，所述管路上设置有可在打开状态和关闭状态之间可切换的阀。

15.根据权利要求13所述的系统，其中，所述加气单元包括两个所述气体支管，每个加气支管上设置有单向阀，使得压缩天然气只能从对应的加气支管流向所述气体总管；在所述两个加气支管之间还连接有一管路，所述管路跨越所述两个加气支管上的单向阀并且所述管路上设置有在打开状态和关闭状态之间可切换的阀。

16.根据权利要求13所述的系统，其中，所述系统包括两个所述气源单元，每个气源单元的气体总管上设置有单向阀，使得压缩天然气只能从对应的气源单元流向所述加气单元，所述单向阀还并联有一管路，所述管路上设置有在打开状态和关闭状态之间可切换的阀。

17.根据权利要求11-16中任一项所述的系统，其中，每个所述气源单元设置在一拖车上，所述液压单元、所述加气单元和所述控制单元的全部或部分设置在一橇体上或直接设置在地面上。