CN104528627A - 一种气液比自校准的加油机变频油气回收控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种油气回收控制系统，该系统包括控制器，回收电机，依次连接的油气开关阀、油气回收泵、油罐、加油泵和油枪，温度传感器，以及用于测量加油量的加油流量计；加油流量计设置在加油管路上，加油流量计与控制器、回收电机和油气回收泵依次信号连接；温度传感器与控制器信号连接，用于通过温度信号控制回收电机和油气回收泵；还包括用于测量油气回收量的油气流量计，油气流量计与控制器信号连接，用于通过油气回收量信号控制回收电机和油气回收泵。该系统实现整个回收系统的自适应调节，使得油气回收比在1－1.4的范围，适合我国油站的实际情况。本发明还提供一种采用上述系统的气液比自校准的加油机变频油气回收控制方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃油加油机，更具体地说，涉及一种燃油加油机变频油气回收控制系统及方法。
背景技术
加油站油气回收技术，目前有一次、二次、三次回收三种类型：
a)一次回收指的是油罐车在向加油站油库卸油时，同时回收从油库排出来的油气；
b)二次回收是指用加油枪给汽车油箱加油时，同时回收从油箱里排出的油气；
c)三次回收一般是指在油库安装回收装置，将抽回的油气进行油气分离，空气排放，油品液化；
随着我们国家对于加油站油气回收标准越来越严格，加油站开始普及安装二次油气回收设备。目前，加油站油气回收设备市场占有率高的均为国外品牌。按照控制油气量/加油量比(油气回收比，A/L)的方式可分为以下四种类型：
1)油气流量控制调节阀模式；此方式是利用加油时的流速产生压力，控制调节阀的进气量，以达到约1:1的油气回收比例。采用此方法的有Healy公司、Elaflex公司。
2)采用流量计量的脉冲传感器方式；此方式是利用加油时流量传感器的信号控制变频电机或者调节比例阀门的开度。加油流量大时，脉冲传感器电压信号频率增大，相应的变频电机转速加快或者比例阀开度增大，如此方式可达到约1:1的油气回收比例。采用此方式的油气回收设备制造商有美国的Gilbarco、欧洲的Tokheim、Wayne、NP等公司。
3)后处理方式；此方式是运用真空泵将加油时的油气采用(1.4:1)-(2.4:1)的大量油气含空气一并抽回至油罐，当油罐蒸气压提高后，多余的油气送至燃烧塔烧掉或用吸附法回收或者安装膜分离回收装置。主要的设备供应商有Hasstech、hirt、OPW等欧美大公司。
上述油气回收系统有下如下不足：
(1)由于汽油等易气化介质的饱和蒸汽压随温度升高而显著提高，所以汽油等易气化介质在高温时更容易挥发。所以前两种回收系统保持固定的1:1气液比，是不合理的。相反，如果气液比大了，如后处理方式，将造成油罐内的油气损耗,而且回收比过大同样浪费电能；
(2)对于通过比例阀调节油气回收流量模式中，比例阀是通过阀芯来调节阀门的开度，在使用一段时间后会出现比例阀阀芯位置松动，同时还存在现场工作人员私自调节比例阀阀芯螺丝，使得比例阀特性被改变，造成系统气液比呈非线性变化；
(3)对于通过比例阀调节油气流量模式或仅仅通过流量计量的脉冲频率控制真空泵电机转速模式，系统会默认真空泵的回气量是恒定不变的，由于现场油气回收系统的真空泵存在着回气量下降、吸力不足的现象，这会对系统的气液比造成很大的影响，系统不能自适应调节以达到正确的气液比。
上述的油气回收系统都不带气液比实时显示功能，无法让现场工作人员更直观地了解到系统的工作情况，为系统维护带来困难。
燃油，尤其是汽油、生物燃料乙醇汽油等易汽化介质输运和计量过程中，流体介质是以汽液共存的方式在管道中流动。输运介质物理化学性质的改变(例如生物燃料乙醇汽油更易汽化)必将对泵送过程的气液分离特性产生影响，油气回收控制参数也需要相应改变。油气回收气液比的确定与输送过程密切相关，取决于管路条件、油品特性、温度以及输运过程压力状况等因素。尤其温度对于易气化介质的挥发性具有重要影响。根据测试：我国油站的环境温度一般在0～40℃左右，在此温度条件下，油气挥发的气液比变化范围大约在1～1.4之间。
基于我国油站情况，上述油气回收系统仍然存在优化的空间，可以使整个回收系统更简单更有效率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种气液比自校准的加油机变频油气回收控制系统，该油气回收控制系统利用温度信号和加油量信号结合变频调速实现油气回收比的调节，并进一步通过油气回收量信号和加油量信号对系统输出反馈信号形成闭环回收系统，从而实现整个回收系统的自适应调节，使得油气回收比在1－1.4的范围自行校准，适合我国油站的实际情况。本发明的气液比自校准的加油机变频油气回收控制系统不仅适用于普通汽油，也适用于乙醇汽油的油气回收过程。同时，本发明提供一种气液比自校准的加油机变频油气回收控制方法，可实现油气回收的变频自适应控制，有利于实现油气回收比例的精确控制。
为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：一种气液比自校准的加油机变频油气回收控制系统，包括控制器，回收电机，依次连接的油气开关阀、油气回收泵、油罐、加油泵和油枪，温度传感器,以及用于测量加油量的加油流量计；加油流量计设置在加油管路上，加油流量计与控制器、回收电机和油气回收泵依次信号连接；其特征在于：所述温度传感器与控制器信号连接，用于通过温度信号控制回收电机和油气回收泵；还包括用于测量油气回收量的油气流量计，所述油气流量计与控制器信号连接，用于通过油气回收量信号控制回收电机和油气回收泵。
在上述方案中，控制器与加油流量计信号连接的同时，还与温度传感器信号连接，使油气回收比例同时受到加油量信号和温度信号的控制，从而实现油气回收比的初步调节；本发明的控制器还与油气流量计信号连接，使得油气回收比例也可同时由加油量信号和油气回收量信号共同反馈的实际气液比进行修正，实现油气回收比例在1-1.4的范围自适应调节，使得该回收控制系统实现自校准功能。
所述油气流量计设置在油气开关阀和油气回收泵之间的油气回收管路上。该设计可方便实时监测回收控制系统的油气回收量。
本发明还包括用于实时显示气液比的显示装置，所述显示装置与控制器连接；所述气液比是指油气回收量和加油量的比值。本发明带气液比的实时显示功能，可以更直观地了解系统工作状况，有利于系统维护。
所述控制器设置有两个以上的信号档位，每个信号档位对应一定的感温区间；每个所述感温区间对应一种油气回收比例。每个信号档位对应一种油气回收比，这样可由控制器判断温度传感器反馈的温度T处于的感温区间进而对油气回收比进行调整。
所述信号档位为依次递增或者依次递减的四档；四个信号档位按从小到大的次序分别对应感温区间为：①T≤0℃；②0℃＜T≤20℃；③20℃＜T≤30℃；④T＞30℃；所述T为温度传感器感应的温度。这样只需控制器对温度传感器反馈的温度T进行温度信号档位的判定即可。
所述油气回收泵是指油气回收真空泵；所述控制器是指变频控制器；所述油气流量计是指VFM油气流量计。
所述油气开关阀设置在加油枪口处；还包括设置在油气开关阀和油气流量计之间油气回收管路上的油气过滤器和稳流罐，所述油气开关阀、油气过滤器、稳流罐、油气流量计、油气回收泵和油罐依次连接。本发明的油气流量计安装在稳流罐与油气回收泵之间，可以提高油气回收量的测量效果。
一种气液比自校准的加油机变频油气回收控制方法，其特征在于：利用温度信号和加油量信号的结合对回收电机调速控制，实现油气回收比的初步调节；再利用油气回收量信号和加油量信号计算实时气液比，将实时气液比作为回收控制系统的输出反馈信号，使得回收控制系统形成闭环回收控制系统，实现油气回收比的自适应调节；所述气液比是指油气回收量和加油量的比值。
在上述方案中，本发明的回收控制方法可实现油气回收的变频自适应控制，有利于实现油气回收比例的精确控制。
更具体地说，本发明的回收控制方法包括以下步骤：
第一步，在加油机工作时根据实时监测的温度信号设定油气回收比例δ，计算初始油气回收量V油气＝δV油，并根据初始油气回收量V油气控制回收电机调速，实现油气回收比的初步调节；其中，V油为实时监测的加油量；
第二步，计算实时气液比其中，V′油气为实时监测的油气回收量；
第三步，将气液比与第一步中设定的油气回收比例δ进行比较，对气液比进行误差修正，并根据修正后的气液比控制回收电机调速，实现油气回收比的自适应调节。
第一步中，所述根据实时监测的温度信号设定油气回收比例δ是指：每个温度信号对应设定的感温区间；每个所述感温区间对应一种油气回收比例，根据实时监测的温度信号选择并设定油气回收比例δ。
本发明气液比自校准的加油机变频油气回收控制系统的控制原理是这样的：利用温度信号选择并设定合适的油气回收比例δ，结合加油量V油实时计算出需要的初始油气回收量V油气＝δV油，控制器再根据油气回收系统的油气回收能力调节输出频率，从而控制回收电机调速。在运行过程中由VFM油气流量计反馈油气回收量V′油气，结合加油量V油计算出实时气液比由变频控制器对气液比进行误差修正，根据修正后的气液比控制回收电机调速，实现油气回收比的自适应调节，并在显示屏上对气液比进行实时显示。
本发明的油气回收控制系统的具体控制原理是这样的：利用加油时加油流量计的编码器的脉冲信号控制变频电机实现对油气回收真空泵的控制。加油流量大时，脉冲传感器电压信号频率增大，通过变频控制器改变频率使电机转速加快，调节真空泵转速，达到合适的油气回收比例。
夏天温度高时，汽油更为容易挥发，这种状况下只实现1:1的油气回收比是不够的。因此在加油量控制的同时，增加一个温度传感器信号，温度信号可分为4个档位：0℃(及以下)、0℃－20℃、20℃－30℃以及30℃(及以上)，每个档位对应一种油气回收比，实现油气回收比的变化。温度传感器输出的是0-5V的模拟电压，加油温度高、加油量大时，电压信号增大，相应的变频电机转速加快，真空回收泵转速加快，获得更高的油气回收比，从而实现油气回收比1－1.4的变频自适应控制。
在系统运行中，通过采集VFM油气流量计输出的脉冲信号，变频控制器计算加油量及油气回收量的比值，从而可以知道系统当前情况的真实气液比，对系统的气液比误差进行修正，根据修正后的气液比控制回收电机调速，实现油气回收比的自适应调节，同时将气液比在显示屏中实时显示。
与现有技术相比，本发明具有如下优点与有益效果：
1、本发明的回收控制系统具有自校准功能，其利用温度信号和加油量信号结合变频调速实现油气回收比的调节，并进一步通过油气回收量信号和加油量信号对系统输出反馈信号形成闭环回收系统，从而实现整个回收系统的自适应调节，使得油气回收比在1－1.4的范围，适合我国油站的实际情况。
2、本发明的回收控制系统合理的设置了油气回收气液比，且能自校准，有利于保护环境和节约能源。
3、本发明的回收控制系统带气液比实时显示功能，可以更直观地了解系统工作状况，有利于系统维护。
4、本发明的加油机变频油气回收控制系统不需要利用温度信号控制比例阀门的开度来达到可调节的油气回收比例，有比例阀门的油气回收控制系统和本发明没采用比例阀门的油气回收控制系统在50Hz的相同频率下气体流量分别是46L/min和60L/min，因此，本发明没采用比例阀门的油气回收控制系统大大提高了气体的流量。
5、本发明的回收控制方法可实现油气回收的变频自适应控制，有利于实现油气回收比例的精确控制。
附图说明
图1是本发明气液比自校准的加油机变频油气回收控制系统的结构示意图；
图2是本发明气液比自校准的加油机变频油气回收控制方法的控制原理图；
其中，1为油气开关阀、2为油气过滤器、3为稳流罐、4为VFM油气流量计、5为油气回收真空泵、6为油罐、7为回收电机、8为变频控制器、9为温度传感器、10为加油泵、11为加油流量计、12为显示装置、13为油枪。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。
实施例
本发明气液比自校准的加油机变频油气回收控制系统的结构示意图如图1所示，该回收控制系统包括变频控制器8，回收电机7，依次连接的油气开关阀1、油气回收真空泵5、油罐6、加油泵10、油枪13和用于测量加油量的加油流量计11，以及温度传感器9；其中，加油流量计11设置在加油管路上，加油流量计11与变频控制器8、回收电机7和油气回收泵5依次信号连接。本发明的温度传感器9与变频控制器8信号连接，用于通过温度信号控制回收电机7和油气回收真空泵5。本发明还包括用于测量油气回收量的VFM油气流量计4，该VFM油气流量计4与变频控制器8信号连接，用于通过油气回收量信号控制回收电机7和油气回收真空泵5。上述的油气开关阀1设置在加油枪13口处；本发明还包括设置在油气开关阀1和VFM油气流量计4之间油气回收管路上的油气过滤器2和稳流罐3，油气开关阀1、油气过滤器2、稳流罐3、VFM油气流量计4、油气回收真空泵5和油罐6依次连接。
本发明的VFM油气流量计4安装在稳流罐3与油气回收真空泵5之间的油气回收管路上，这样可以提高油气回收量的测量效果。为了更直观地了解系统工作状况，本发明还包括用于实时显示气液比的显示装置12，显示装置12与变频控制器8连接。本发明带气液比的实时显示功能，有利于系统维护。
控制器8设置有两个以上的信号档位，每个信号档位对应一定的感温区间，每个感温区间对应一种油气回收比例。每个信号档位对应一种油气回收比，这样可适应油气回收比的变化。具体地说，信号档位为依次递增或者依次递减的四档；四个信号档位按从小到大的次序分别对应的感温区间为：①T≤0℃；②0℃＜T≤20℃；③20℃＜T≤30℃；④T＞30℃；其中，T为温度传感器感应的温度。这样只需控制器对温度传感器9反馈的温度T进行温度信号档位的判定即可。
本发明气液比自校准的加油机变频油气回收控制方法的控制原理图如图2所示，该油气回收控制方法是利用温度信号和加油量信号结合对回收电机调速控制，实现油气回收比的初步调节；再利用油气回收量信号和加油量信号计算实时气液比，将实时气液比作为回收控制系统的输出反馈信号，使得回收控制系统形成闭环回收控制系统，实现油气回收比的自适应调节；其中，气液比是指油气回收量和加油量的比值。
更具体地说，本发明的回收控制方法包括以下步骤：
第一步，在加油机工作时根据实时监测的温度信号设定油气回收比例δ，计算初始油气回收量V油气＝δV油，并根据初始油气回收量V油气控制回收电机调速，实现油气回收比的初步调节；其中，V油为实时监测的加油量；
第二步，计算实时气液比其中，V′油气为实时监测的油气回收量；
第三步，将气液比与第一步中设定的油气回收比例δ进行比较，对气液比进行误差修正，并根据修正后的气液比控制回收电机调速，实现油气回收比的自适应调节。
第一步中，根据实时监测的温度信号设定油气回收比例δ是指：每个温度信号对应设定的感温区间；每个感温区间对应一种油气回收比例，根据实时监测的温度信号选择并设定油气回收比例δ。
本发明气液比自校准的加油机变频油气回收控制系统的控制原理是这样的：利用温度信号选择并设定合适的油气回收比例δ，结合加油量V油实时计算出需要的初始油气回收量V油气＝δV油，变频控制器再根据油气回收系统的油气回收能力调节输出频率，从而控制回收电机调速。在运行过程中由VFM油气流量计反馈油气回收量V′油气，结合加油量V油计算出实时气液比由变频控制器对气液比进行误差修正，根据修正后的气液比控制回收电机调速，实现油气回收比的自适应调节，并在显示屏上对气液比进行实时显示。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种气液比自校准的加油机变频油气回收控制系统，包括控制器，回收电机，依次连接的油气开关阀、油气回收泵、油罐、加油泵和油枪，温度传感器，以及用于测量加油量的加油流量计；加油流量计设置在加油管路上，加油流量计与控制器、回收电机和油气回收泵依次信号连接；其特征在于：所述温度传感器与控制器信号连接，用于通过温度信号控制回收电机和油气回收泵；还包括用于测量油气回收量的油气流量计，所述油气流量计与控制器信号连接，用于通过油气回收量信号控制回收电机和油气回收泵。
2.根据权利要求1所述的气液比自校准的加油机变频油气回收控制系统，其特征在于：所述油气流量计设置在油气开关阀和油气回收泵之间的油气回收管路上。
3.根据权利要求1所述的气液比自校准的加油机变频油气回收控制系统，其特征在于：还包括用于实时显示气液比的显示装置，所述显示装置与控制器连接；所述气液比是指油气回收量和加油量的比值。
4.根据权利要求1所述的气液比自校准的加油机变频油气回收控制系统，其特征在于：所述控制器设置有两个以上的信号档位，每个信号档位对应一定的感温区间；每个所述感温区间对应一种油气回收比例。
5.根据权利要求4所述的气液比自校准的加油机变频油气回收控制系统，其特征在于：所述信号档位为依次递增或者依次递减的四档；四个信号档位按从小到大的次序分别对应感温区间为：①T≤0℃；②0℃＜T≤20℃；③20℃＜T≤30℃；④T＞30℃；所述T为温度传感器感应的温度。
6.根据权利要求1所述的气液比自校准的加油机变频油气回收控制系统，其特征在于：所述油气回收泵是指油气回收真空泵；所述控制器是指变频控制器；所述油气流量计是指VFM油气流量计。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的气液比自校准的加油机变频油气回收控制系统，其特征在于：所述油气开关阀设置在加油枪口处；还包括设置在油气开关阀和油气流量计之间油气回收管路上的油气过滤器和稳流罐，所述油气开关阀、油气过滤器、稳流罐、油气流量计、油气回收泵和油罐依次连接。
8.一种气液比自校准的加油机变频油气回收控制方法，其特征在于：利用温度信号和加油量信号的结合对回收电机调速控制，实现油气回收比的初步调节；再利用油气回收量信号和加油量信号计算实时气液比，将实时气液比作为回收控制系统的输出反馈信号，使得回收控制系统形成闭环回收控制系统，实现油气回收比的自适应调节；所述气液比是指油气回收量和加油量的比值。
9.根据权利要求8所述的气液比自校准的加油机变频油气回收控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步，在加油机工作时根据实时监测的温度信号设定油气回收比例δ，计算初始油气回收量V油气＝δV油，并根据初始油气回收量V油气控制回收电机调速，实现油气回收比的初步调节；其中，V油为实时监测的加油量；
第二步，计算实时气液比其中，V′油气为实时监测的油气回收量；
第三步，将气液比与第一步中设定的油气回收比例δ进行比较，对气液比进行误差修正，并根据修正后的气液比控制回收电机调速，实现油气回收比的自适应调节。
10.根据权利要求9所述的气液比自校准的加油机变频油气回收控制方法，其特征在于：第一步中，所述根据实时监测的温度信号设定油气回收比例δ是指：每个温度信号对应设定的感温区间；每个所述感温区间对应一种油气回收比例，根据实时监测的温度信号选择并设定油气回收比例δ。
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