CN108194828B - 一种混合气源供气系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合气源供气系统，包括压缩气体全自动汇流排系统，第三路进口气源系统，以及电控系统，第三路进口气源系统通过四通组合三单向阀集成于压缩气体全自动汇流排系中，电控系统实时获取第三路进口气源系统的进气压力，并控制压缩气体全自动汇流排系统中的加载减压阀，使得低温液化储存为主供气源，压缩储存为应急气源。本发明提供的方案将低温液化储存气源集成于压缩气体汇流排系统中，保证两种气源无缝对接，连续不间断供气，无论何种气源供气压力都相同的；同时本方案集成度高，而且设备成本低，经济性好，控制灵活，安全可靠，轻巧简便，便于安装维护。

Description

一种混合气源供气系统

技术领域

本发明涉及供气技术，具体涉及混合气源供气技术。

背景技术

工业和医用气体通常都是在制气厂生产，然后将气体压缩储存在容器中，通过运输到使用单位。各使用单位根据各自的需求，建造各自的供气气源站，将压缩储存在容器中气体输送到输气管道中。为保证安全可靠的连续供气，气源站需要配备专用的气源设备。

常规的气体压缩储存方法只能将气体体积压缩100～200多倍。随着制气技术的提高，发展了更经济有效的低温液化储存，气体液化后体积缩小了800多倍。综合用气成本只有压缩储存方法的60％左右，在各类供气系统中使用越来越广泛。

早期气体低温液化储存应用时，仍采用气体压缩储存的使用式方，一般采用一备一用的双侧汇流排系统实现连续不间断供气。低温储尽管采用了良好的保温材料保温，但不可避免的会受到环境温度的影响，会出现自然蒸发现象，通常日蒸发量在5％左右。尽管可以采用一些背压阀回收，也只适用于小用气量的从低温储罐的气相口用气。但对于大用量场合，需从低温储罐液相口引入气源，然后由汽化器汽化，增大供气流量。而作为备用侧低温液化储存气源时，在备用时间里汽化器中会不断汽化，出现大量的损耗，起不到备用作用，不适用于采用汽化器的大供气场合。若采用电磁控制低温液体进入汽化器的方法，又会带来低温控制设备的技术难度，控制系统也复杂起来。此外，相对气体压缩储存气体低温液化储存设备投资大，尤其是采用一备一用的双侧供气系统，需要双倍低温储存设备投资，资金占用大。

随之出现了外部混合式供气系统方案，该系统方案中以气体低温液化储存作为主供气源，气体压缩储存作为辅助及应急气源。低温液化储存气体耗尽后，由压缩储存气源辅助或应急供气。待更换低温液化储存气源后，重新由低温液化储存气源供气。这样的方案中低温液化储存气源与压缩气体汇流排是各自独立的系统，没有联动控制关系，只有当低温液化储存气源压力低于一定值时，压缩气源汇流排才开始辅助供气，供气压力低于正常供气压力，不能保证正常的供气压力。供气质量受影响。

由此可见，现有混合式供气系统(低温液化储存供气加压缩储存供气)中，低温液化储存供气与压缩储存供气间为各不相干的分立系统，没有整合成一个系统，缺少关连控制，造成输出气体压力不一致，低温液化储存供气与压缩储存供气间输出压力存在明显差异。

发明内容

针对现有混合式供气系统存在输出气体压力不一致的问题，需要一种新的混合式供气方案。

为此，本发明所要解决的技术问题是提供一种混合气源供气系统，进行连续不间断供气且供气压力保持一致。

为了解决上述问题，本发明提供的混合气源供气系统，包括压缩气体全自动汇流排系统，第三路进口气源系统，以及电控系统，所述第三路进口气源系统通过四通组合三单向阀集成于压缩气体全自动汇流排系中，所述电控系统实时获取第三路进口气源系统的进气压力，并控制压缩气体全自动汇流排系统中的加载减压阀，使得低温液化储存为主供气源，压缩储存为应急气源。

进一步的，所述混合气源供气系统中当第三路进口气源系统的进口压力大于设定压力时，电控系统控制不对压缩气体全自动汇流排系统中的减压阀加载远传控制压力，减压器输出压力低，由低温液化储存供气；

当第三路进口压力低于设定压力时，控制系统按标准的压缩储存供气方式，选择性控制压缩气体全自动汇流排系统中的减压阀加载远传控制压力，被加载侧输出压力大于未加载侧输出压力，被加载侧工作，未加载侧备用。

进一步的，所述压缩气体全自动汇流排系统中的加载减压阀采用弹簧与气压混合加载减压阀，该加载减压阀通过弹簧加载基础压力，通过气压加载远传控制压力。

进一步的，所述弹簧与气压混合加载减压阀工作时弹簧加载基础压力设定后不变，气压远传加载压力由电控系统控制加载或不加载，断电时，常闭式电磁阀侧加载。

进一步的，所述四通组合三单向阀主要由分别控制两侧压缩气源导通及防止倒流的两通的双单向阀和第三路进气单向阀以及出气口配合构成。

进一步的，所述第三路进口气源系统主要包括低温液化气源储罐，第三路截止阀，第三路进口汽化器、第三路进气压力发讯装置以及第三路进气压力表，所述低温液化气源储罐通过第三路截止阀连接于第三路进口汽化器，所述第三路进口汽化器连接于四通组合三单向阀，并与第三路进气压力发讯装置以及第三路进气压力表连接，所述第三路进气压力发讯装与电控系统通讯连接。

进一步的，所述混合气源供气系统可以第三进气口作为紧急应供气气源接口。

本发明提供的方案将低温液化储存气源集成于压缩气体汇流排系统中，保证两种气源无缝对接，连续不间断供气，无论何种气源供气压力都相同的；同时本方案集成度高，而且设备成本低，经济性好，控制灵活，安全可靠，轻巧简便，便于安装维护。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明实例提供的混合气源供气系统的组成示意图；

图2为本发明实例中四通组合三单向阀的组成示意图；

图3为本发明实例中弹簧与气压混合加载减压阀的组成示意图；

图4为本发明实例中以第三主气源的工作流程示意图；

图5为本发明实例中以备用气源的工作流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

本实例通过压缩气体全自动汇流排系统、第三路进口气源系统，以及电控系统三部分配合组成混合气源供气系统，其中第三路进口气源系统通过四通组合三单向阀集成于压缩气体全自动汇流排系中，同时电控系统实时获取第三路进口气源系统的进气压力，并控制压缩气体全自动汇流排系统中的加载减压阀，使得低温液化储存为主供气源，压缩储存为应急气源，实现连续不间断供气，且无论何种气源供气压力都相同。

参见图1，其所示为本实例基于上述原理给出的混合气源供气系统的组成示例。由图可知，整个系统由压缩气体全自动汇流排系统和第三路进口气源系统，以及电控系统120配合构成，其中压缩气体全自动汇流排系统采用弹簧与气压混合加载减压阀控制。

其中，压缩气体全自动汇流排系统主要包括：压缩气源气瓶200、300，弹簧与压力混合加载减压阀204、304，进气截止阀201、301，进气压力表202、302，进气压力发讯装置203、303，四通组合三单向阀110，中间安全阀111，中间压力表112，三通球阀113，输出减压阀205、305，出口双单向阀114，出气压力表115，出气安全阀116，出口压力发讯装置117，远传控制截止阀118，远传控制减压阀119。

其中，压缩气源气瓶200、300的出口分别通过柔性连接接入进气管路中，从两侧分别提供压缩气体气源。压缩气源气瓶200、300分别通过进气管路连接至弹簧与气压混合加载减压阀204，304。

在压缩气源气瓶200与减压阀204之间的进气管路上依次设置有进气截止阀201、进气压力表202以及压缩气体进气压力发讯装置203，进气压力表202用于监示压缩气体进气压力；压缩气体进气压力发讯装置203用于监示进气压力，压力高或低于设定值时，发出报警信号。

同时在压缩气源气瓶300与减压阀304之间的进气管路上依次设置有进气截止阀301、进气压力表302以及压缩气体进气压力发讯装置303，进气压力表302用于监示压缩气体进气压力；压缩气体进气压力发讯装置303用于监示进气压力，压力高或低于设定值时，发出报警信号。

弹簧与气压混合加载减压阀204，304分别连接至四通组合三单向阀110两侧第一进气口和第二进气口，四通组合三单向阀110的出气口通过三通球阀113分别连接至出气减压阀205和305，通过三通球阀113来选择出气减压阀205或305，那侧为工作侧，未选中的非工作侧可以在工作时不中断供气维修。

在四通组合三单向阀110与三通球阀113之间的管路上依次设置有中间管路安全阀111和中间压力表112，中间管路安全阀111用于防止减压阀204或304故障时，中间管路压力超压；中间压力表112用于监示中间管路压力。

出气减压阀205和305的出口分别连接至三通双单向阀114。该三通双单向阀114用于分别控制左右侧减压阀205或305导通及防止倒流；与三通球阀113共同支持非工作侧可以在工作时不中断供气维修。

三通双单向阀114的出口管路上设置有出气压力表115，出口安装阀116，出气压力发讯装置117，以及远传控制截止阀118和远传控制减压阀119；其中出气压力表115用于监示出口管路压力；出口安装阀116用于防止出气压力超压；出气压力发讯装置117用于监示出气压力，压力过低时发出报警信号；远传控制截止阀118用于控制远传气源通断，方便不中断工作时检修远传气源管路；远传控制减压阀119用于调节远传控制压力。

本系统中的第三路进口气源系统主要包括：低温液化气源储罐100，第三路截止阀101，第三路进气压力发讯装置102，第三路进气压力表103，第三路进口汽化器104。

其中，低温液化气源储罐100用于提供第三路主供气气源(低温液化气源)，出口通过柔性连接接入进气管路中，并通过进气管路连接至第三路进口汽化器104，而第三路进口汽化器104的出口通过管路连接至四通组合三单向阀110的第三路进气口。同时在低温液化气源储罐100与第三路进口汽化器104的管路上设置有第三路进气截止阀101，在第三路进口汽化器104与四通组合三单向阀100之间的管路上设置有第三路进气压力表102以及第三路进气压力发讯装置103。第三路进口汽化器104作为低温液化气源储罐液相用气时的汽化器，气相用气时不用；第三路进气截止阀101用于控制低温液化气通断；第三路进气压力表102用于监示第三路进气压力；第三路进气压力发讯装置103用于在压力高或低于设定值时，给电控系统发出信号。

电控系统120，其控制连接出气压力发讯装置117、压缩气体进气压力发讯装置203、303以及第三路进气压力发讯装置103；同时通过电磁阀206分别控制弹簧与气压混合加载减压阀204和远程控制减压阀119；通过电磁阀306分别控制弹簧与气压混合加载减压阀304和远程控制减压阀119。由此电控系统120可根据压力发讯装置发出的信号，通过逻辑关系运算，控制电磁阀206或306的开关来控制整个系统的自动运行。

参见图2，其所示为本实例中采用的四通组合三单向阀110的组成结构。

由图可知，本四通组合三单向阀110主要由阀体1，左、右侧进口接头2，左侧单向阀阀芯3，左右侧阀芯复位弹簧4，右侧单向阀阀芯5，第三单向阀支撑盘6，第三单向阀复位弹簧7，第三单向阀阀芯8，第三进口接头9，连接螺钉10配合构成。

其中，阀体1整体为四通阀体；左、右侧进口接头2对称的安置在阀体1的左右两侧，同时左侧单向阀阀芯3与右侧单向阀阀芯5通过左右侧阀芯复位弹簧4对称安置在阀体1中，由此构成左右两通的双单向阀，分别控制左右侧压缩气源导通及防止倒流。

第三进口接头9通过连接螺钉10安置在阀体1的下端部，而第三单向阀阀芯8通过第三单向阀复位弹簧7和第三单向阀支撑盘6安置在阀体1下部构成第三通的第三路进气单向阀。

阀体1的上部构成第四通为出气口。

参见图3，其所示为本实例中采用的弹簧与气压混合加载减压阀的结构示例。

该弹簧与气压混合加载减压阀主要由阀体21、阀芯22、远传控制压力加载腔23、加载弹簧24、弹簧加载调节杆25以及远传控制压力加载口26配合构成。实现弹簧加载基础压力，气压加载远传控制压力；通过弹簧设置一个基础输出压力，再通过电磁阀加载一个气压远传控制压力，减压阀的输出压力为弹簧加载基础压力与气压远传控制压力之和。即弹簧加载的基础压力为气压远传控制提供气压源，没有弹簧加载的基础压力就没有远传控制压力。

工作时弹簧加载基础压力设定后不变，气压远传加载压力由电控系统控制加载或不加载，断电时，常闭式电磁阀侧加载。

由上可知，本实例给出的混合气源供气系统方案中通过四通组合三单向阀110提供第三路进口，作为低温液化储存供气进口，并装备防反向流动的单向阀，及传感元器件，由此将低温液化储存供气集成于压缩储存供气的汇流排中，形成一种新型的混合源供气系统，以低温液化储存为主供气源，压缩储存为应急气源；使得第三路低温液化储存气源可一直供气，不再需要回收背压阀，也不需要另配减阀。

当第三路进口压力大于设定压力时，电控系统控制不对压缩储存供气的减压阀204和304加载远传控制压力，减压器输出压力低，由低温液化储存供气。

当第三路进口压力低于设定压力时，传感器102发出信号，控制系统按标准的压缩储存供气方式，选择性控制为一侧减压阀204或304加载远传控制压力，被加载侧输出压力大于未加载侧输出压力，被加载侧工作，未加载侧备用。

从而实现低温液化储存供气与压缩储存供气人无缝对接、不间断连续供气。

第三路进口有气源时，按低温液化储存供气。第三路进口有气源时，就如一个标准的压缩储存供气汇流排供气系统，按压缩储存供气。做到一机两用，无缝对接和切换。

而对于混合气源供气系统中的压缩气体全自动汇流排系统采用弹簧与气压混合加载减压阀控制，双侧压力储存气源，一备一用，不间断供气。

工作时由电控系统选择性为一侧减压阀204或304气压加载一个远传控制压力，而另一侧泄除远传控制压力。被加载侧输出压力多了一个远传控制压力，大于未加载侧输出压力，三通双单向阀114压力高侧导通，压力低侧截止，被加载侧工作，未加载侧备用。

工作侧气源压力慢慢消耗后，气源压力开始下降，当压力降低致压力传感器202或302设定压力时，压力传感器203或303发出欠压信号，控制系统根据信号，切换电磁阀206,306，给对侧减压阀加载远传控制压力，给本侧减压阀卸载远传控制压力，对侧变为工作侧。同时报警，提示需要更换气源气瓶。

为保证断电时有一侧能正常供气，通常电磁阀206,306选择一常开和一常闭，断电时常闭型电磁阀侧优先工作。当工作侧气源继续消耗，气源压力低于弹簧基础压力时，对侧也能自动补气，保证供气不间断。只是供气压力或供气量与正常供气状态会减小一点。

基于上述方案以下说明一下本实例给出的混合气源供气系统的运行过程。

参见图4，其所示为本实例中混合气源供气系统以第三主气源进行工作的流程。

图中箭头所示工作流程，当第三路进气压力为工作压力时，发讯装置102发出有压力信号，电控系统通过电磁阀206和306泄除减压阀204和304的远传加载压力，减压阀204和304输出压力远低于第三路进气压力，四通组合三单向阀110中的双单向阀左右侧均不导通，第三单向阀导通，按三通球阀113选择的气减压阀205或305那侧，由第三路进气气源工作供气。

在此基础上，进一步参考图5，本实例中混合气源供气系统以备用气源进行工作流程。

由图可知，当第三路气源耗尽，进气压力过低时，发讯装置102发出欠压信号，电控系统切换成标准的压缩气源汇流排工作模式，电磁阀206和306给其中一侧的减压阀204或304加载远传控制压力，如左侧，左侧减压阀304输出压力高于第三路气源欠压压力，四通组合三单向阀110中的双单向阀左侧导通，第三单向阀关闭，由左侧应急供气，同时发出缺气报警信号，通知更换第三路气源。当左侧压缩气源耗尽时，自动切换到另右侧压缩气源工作，发出信号，通知更换另一侧压缩气源。

基于上述内容克制，本实例给出的混合气源供气系统方案相对于现有技术不再需要回收背压阀，也不需要另配减阀，设备成本大大降低；既保留采用低温液化储存供气的经济性，又具有成熟的压缩储存供气的汇流排的灵活控制的优点，保证连续不间断供气，无论何种气源供气压力都相同的。而且安全可靠，轻巧简便，便于安装维护。既可以作为低温液化储存供气系统，亦可作为标准的压缩储存供气系统，满足工业及医疗领域的供气要求。

最后需要指出的，本实例方案中第三进气口在实际应用时，亦可用做紧急应供气气源接口，以进一步提高系统的可靠性和安全性。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.混合气源供气系统，其特征在于，包括压缩气体全自动汇流排系统，第三路进口气源系统，以及电控系统，所述第三路进口气源系统通过四通组合三单向阀集成于压缩气体全自动汇流排系统中，所述电控系统实时获取第三路进口气源系统的进气压力，并控制压缩气体全自动汇流排系统中的减压阀，使得低温液化储存为主供气源，压缩储存为应急气源；

所述混合气源供气系统中当第三路进口气源系统的进口压力大于设定压力时，电控系统控制不对压缩气体全自动汇流排系统中的减压阀加载远传控制压力，减压阀输出压力低，由低温液化储存供气；

当第三路进口压力低于设定压力时，控制系统按标准的压缩储存供气方式，选择性控制压缩气体全自动汇流排系统中的减压阀加载远传控制压力，被加载侧输出压力大于未加载侧输出压力，被加载侧工作，未加载侧备用；

所述压缩气体全自动汇流排系统中的减压阀采用弹簧与气压混合加载减压阀，该减压阀通过弹簧加载基础压力，通过气压加载远传控制压力；

所述四通组合三单向阀主要由分别控制两侧压缩气源导通及防止倒流的两通的双单向阀和第三路进气单向阀以及出气口配合构成；

所述第三路进口气源系统主要包括低温液化气源储罐、第三路截止阀、第三路进口汽化器、第三路进气压力发讯装置以及第三路进气压力表，所述低温液化气源储罐通过第三路截止阀连接于第三路进口汽化器，所述第三路进口汽化器连接于四通组合三单向阀，并与第三路进气压力发讯装置以及第三路进气压力表连接，所述第三路进气压力发讯装置与电控系统通讯连接。

2.根据权利要求1所述的混合气源供气系统，其特征在于，所述弹簧与气压混合加载减压阀工作时弹簧加载基础压力设定后不变，气压远传加载压力由电控系统控制加载或不加载，断电时，常闭式电磁阀侧加载。

3.根据权利要求1所述的混合气源供气系统，其特征在于，所述混合气源供气系统以第三进气口作为紧急应供气气源接口。

Images