CN110467145B - 一种油气回收在线监测系统及监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于油气回收技术领域，涉及一种油气回收在线监测系统及监控方法。本发明结合加油站的实际情况，提出以加油机车位为单位的设备配置方案，将加油枪按加油机车位分为两组，同一组内的所有加油枪共用一个真空泵和气体流量计，减少了硬件成本和硬件安装的空间要求，并能达到与现有在线监测系统同样的效果。另外，通过气体流量分摊方法的应用和实施，使得1台加油机仅用1台气体流量计就可以实现对油气体积的计算，减少了硬件成本，降低改造空间的要求，提高了实用性。

Description

一种油气回收在线监测系统及监控方法

技术领域

本发明属于油气回收技术领域，涉及一种油气回收在线监测系统及监控方法。

背景技术

传统的油气回收方案有两种，一种基于NP泵(一种真空泵)，另一种基于杜尔泵(另一种真空泵)。如图1所示，基于NP泵的油气回收方案，由油气回收控制器、NP泵和NP泵驱动器等组成，即在加油机底部的回气管道上加装通过频率控制转速的真空泵，为加油枪气体回路提供动力，油气回收控制器读取加油枪的编码器脉冲信号后，通过频率跟踪等方法，将真空泵的输出频率进行同步调整(通常是比例调节)，使得气液比可以控制在一定的范围内。

传统的油气回收方案以加油枪的输入脉冲(即加油枪的编码器脉冲信号)为依据，进行控制，属于一种开环控制。

而基于杜尔泵的油气回收方案，则要靠加油枪和油气分离器上的气体调节阀进行流量调节，更糟糕的是，现场竟只引出抬枪信号以控制杜尔泵的启停，即还没有加油就开始抽气了，完全没有气液比的概念。可怕的是，老的加油站，基本上都是基于杜尔泵的油气回收方法进行二次油气回收改造的加油机。

现有的油气回收在线监测方案，在传统的基于NP泵的油气回收方案中，加入气体流量计，实现油气体积计量，以加油枪的编码器脉冲信号为依据，使用频率跟踪等方法，调整NP泵的驱动频率，实现气液比调整，如图2所示。为每把加油枪单独配置1台NP泵和1台气体流量计，利用NP泵进行油气的回收，使用安装在负压区的涡街流量计(属于一种气体流量计)进行油气体积的计量。加油的体积则从加油机内部的原始数控机(简称加油机内部数控机)上采集得到，由加油站室内工控机完成气液比的计算与显示。

以上所述现有技术存在以下缺点：

1、现有技术方案中使用的油气回收控制器，需要人工调整油气回收控制器的比例，人工测试合格之后投入运行，属于开环控制，不能保证稳定性，运行一段时间之后，就要人为重新设定油气回收控制器，才能保证气液比达标。

2、现有技术方案要求每把加油枪都要单独配置一个真空泵和一个气体流量计，没有考虑到实际运行情况，1台加油机只有两个加油机车位，1台加油机最多只能2把加油枪同时加油，单独配置气体流量计的方案，设备占用空间大，改造成本高，许多加油站难以满足改造的要求，难普及和推广。

3、现有技术方案使用频率控制转速的真空泵，无法使用加油站现有的油气回收系统，造成资源的浪费。

在专利：二次油气回收在线监测调节装置(申请号为：201420397124.3)中，公开了以下现有技术方案：

专利中的技术方案使用流量计、调节阀、变送器、数据采集器、和工控机等构成系统，调节阀可通过线圈电流调节开度，数据采集器可接收4路气体流量计脉冲、4路加油脉冲信号、输出4路阀门输出、4路继电器输出，最多兼容4枪加油机。

以上现有技术存在以下缺点：

其明确指出具有4路气体流量计输入，最多兼容4枪加油机，而市面上所见的调节阀的尺寸都不小，每把加油枪都配置一个调节阀，对加油机内部改造空间要求显得十分苛刻，是一种难以实施的方案，难以对现有加油机实施改造。

本专利用到的部分术语如下所示：

1、油气：加油站加注、卸载和储存汽油过程中产生的挥发性有机物(非甲烷总烃)。

2、气液比：加油时回收的油气体积与同步加油体积的比值。

3、杜尔泵：一种频率固定的泵，给电就工作。

4、NP泵：一种可用频率进行速度控制的泵。

发明内容

传统的改造方法在实施过程中，存在占用空间大、资源过度配置、改造成本高等不足。本发明结合加油站实际运营的实际情况，提出以加油机车位为单位的设备配置方案，将加油枪按加油机车位划分为两组，组内所有加油枪共用同1个真空泵和同1个气体流量计(简称流量计)，使得1台加油机仅用2台真空泵和2台气体流量计即可实现改造。进一步结合气体流量分摊算法，将2台真空泵的出口并入同一气体流量计进行计量，实现仅用1台气体流量计就可以对加油机进行改造，具体技术方案如下。

一种油气回收在线监测系统，所述油气回收在线监测系统布置于加油站中，所述油气回收在线监测系统包括：油气回收罐(位于油气回收罐区，简称回收罐)、油气回收控制器、油气分离器、真空泵、气体流量计和真空泵驱动器；

在所述加油站中布置若干台加油机和油气回收罐；

对于每台加油机，设有油气回收控制器和油气分离器；

每台加油机旁对应两个加油机车位；每个加油机车位设有与加油机连接的若干把加油枪；

在每台加油机与若干把加油枪之间设有油气分离器；

对于每个加油机车位，设置一台真空泵、一台气体流量计和一台真空泵驱动器；

所述每个加油机车位的若干把加油枪均与对应加油机车位的真空泵连接；

所述每个加油机车位的真空泵与对应加油机车位的气体流量计、真空泵驱动器连接；

所述每台加油机的真空泵驱动器和气体流量计均与对应加油机的油气回收控制器连接；

加油站中的气体流量计均与油气回收罐连接；

每台加油机的加油枪均与每台加油机的油气回收控制器连接；

所述加油枪依次与对应的真空泵、气体流量计、油气回收罐通过管路连接后，形成加油枪气体回路。

在上述技术方案的基础上，所述真空泵为NP泵或杜尔泵；

当所述真空泵采用杜尔泵时，将两个加油机车位的真空泵用一个杜尔泵代替，将两个加油机车位的真空泵驱动器用一个阀/泵驱动器代替，所述真空泵油气回收在线监测系统还包括两个电磁阀；

所述杜尔泵包括：杜尔泵电机和两个泵头；

所述阀/泵驱动器包括：两个阀驱动器和一个泵驱动器；

所述杜尔泵电机与两个泵头均连接；

所述杜尔泵通过泵驱动器与油气回收控制器连接；

两个泵头分别对应每台加油机旁的两个加油机车位；

两个电磁阀分别对应每台加油机旁的两个加油机车位；

每个加油机车位的电磁阀与对应加油机车位的泵头连接；

所述每个加油机车位的若干把加油枪均与对应加油机车位的电磁阀连接；

所述每个加油机车位的泵头与对应加油机车位的气体流量计连接；

所述两个电磁阀分别通过两个阀驱动器与对应加油机的油气回收控制器连接。

在上述技术方案的基础上，对于每台加油机，所述油气回收在线监测系统合用一个气体流量计。

在上述技术方案的基础上，在所述气体流量计与油气回收控制器之间设置安全栅；所述气体流量计为气体腰轮流量计；在所述加油枪上设有气体调节阀，在所述油气分离器上设有调节阀。

一种油气回收在线监控方法，应用于所述油气回收在线监测系统中，具体包括以下步骤：

S1、油气回收控制器通过加油枪的脉冲信号计算得到对应的加油量(即加油体积)和加油速度；油气回收控制器通过气体流量计的脉冲信号计算得到对应的油气回收量和回气速度，并得到气液比和速度比，所述速度比为：当前回气速度和加油速度的比例；

S2、油气回收控制器对回气速度进行调节，当气液比小于1.0时，加大回气速度；当气液比大于1.2时，减小回气速度；当气液比在1.0-1.2之间，且速度比在1.0-1.2之间时，回气速度保持不变；当气液比在1.0-1.2之间，且速度比不在1.0-1.2之间时，调节速度比至1.1。

在上述技术方案的基础上，当所述真空泵采用杜尔泵时，使用以下方法进行气液比调整；

当只有一把加油枪加油时，使用泵控方法，具体为：当气液比小于1.0时，启动杜尔泵；当气液比大于1.2时，停止杜尔泵；当气液比在1.0-1.2之间时，保持杜尔泵的运行状态；

当两把加油枪同时加油时，采用气体流量分摊方法对两把加油枪进行气体流量分摊，并使用泵控和阀控相结合的方法，具体为：当且仅当两把加油枪的气液比同时大于1.2时，停止杜尔泵；否则，保持杜尔泵处于启动的运行状态，并采用以下阀控方法；

所述阀控方法为：分别获得两把加油枪的气液比，当某把加油枪的气液比大于1.2时，关闭对应的电磁阀；当某把加油枪的气液比小于1.0时，开启对应的电磁阀；当某把加油枪的气液比在1.0-1.2之间时，保持对应电磁阀的状态。

在上述技术方案的基础上，为了减少频繁操作带来的负面影响，当加油量小于阈值k的加油阶段，真空泵以常态运行，具体为：当真空泵采用NP泵时，NP泵以预设工作频率f_sd运行；当真空泵采用杜尔泵时，则杜尔泵处于开启状态；

所述预设工作频率f_sd为：速度比达到1.1时，NP泵的工作频率；

当加油量不小于一定阈值k时，油气回收控制器对回气速度进行调节，每隔2秒计算判断一次气液比的数值，以进行相应的调节控制，避免动作元件(例如真空泵或电磁阀等)损坏；

所述阈值k为5L。

在上述技术方案的基础上，所述气体流量分摊方法(即气体流量分摊算法)，应用于所述油气回收在线监测系统中，一台加油机的两个加油机车位分别存在单把加油枪加油的情况和两把加油枪同时加油的情况。单枪加油时，由于其独立占用计量设备(即气体流量计)，直接获取对应的气体流量；本气体流量分摊算法专门针对两把加油枪同时加油的情况，进行气体分摊处理，具体包括以下情况：

情况一：对于同时加油的两把加油枪，当存在任意一把加油枪没有单独加油的历史记录(即对应的加油枪最近没有发生单独加油的情况)时，所述历史记录包括：流速数据和真空泵运行频率；

此时忽略管道环境、真空泵的转化效率等因素对气体流速的影响，视为两把加油枪气体回路的管道环境相同，即忽略两把加油枪气体回路的管道环境和真空泵的转化效率因素，加油枪气体回路中的流量与气体流速成比例关系，而气体流速又与真空泵的运行频率成比例关系，两把加油枪的气体分摊流量按公式(1)和公式(2)进行分摊：

Q₁+Q₂＝Q (2)

其中，Q₁和Q₂分别为两把加油枪同时加油时加油枪一和加油枪二对应的气体分摊流量，v₁和v₂分别为两把加油枪对应的气体流速，f₁和f₂分别为两把加油枪对应的真空泵运行频率，Q为两把加油枪的分摊总流量；

当使用的真空泵为杜尔泵时，由于其两个泵头的频率相同，两把加油枪的气体分摊流量按照平摊处理，即两把加油枪的流量比例为1:1；

情况二：对于同时加油的两把加油枪，当两把加油枪均有最近一次单独加油的历史记录时，通过参考历史记录的方法，将管道环境、真空泵转化效率等因素对气体流速的影响考虑在内，从历史记录中提取气体流速与真空泵运行频率的关系，计算两把加油枪同时加油时的真空泵运行频率对应的参考气体流速，从而得到两把加油枪的气体分摊流量，具体按公式(3)-(5)计算，

v_i＝m_i×f_i (4)

其中，i＝1时，m_i为加油枪一的流速参比系数，v_di为加油枪一历史记录的气体流速，f_di为加油枪一历史记录对应的真空泵运行频率，v_i为两把加油枪同时加油时的加油枪一的参考流速，f_i为两把加油枪同时加油时的加油枪一对应的真空泵运行频率；i＝2时，m_i为加油枪二的流速参比系数，v_di为加油枪二历史记录的气体流速，f_di为加油枪二历史记录对应的真空泵运行频率；v_i为两把加油枪同时加油时的加油枪二的参考流速，f_i为两把加油枪同时加油时的加油枪二对应的真空泵运行频率，Q₁和Q₂分别为两把加油枪同时加油时加油枪一和加油枪二对应的气体分摊流量。

特别地，当使用的真空泵为杜尔泵时，由于其两个泵头的频率相同，两把加油枪的气体分摊流量按照历史记录中的气体流速进行分摊，如公式(6)所示，

其中，情况一为理想情况(没记录)，情况二为参比情况(存在历史记录)。

在上述技术方案的基础上，所述加油枪气体回路的管道环境包括：加油枪气体回路上的阀门开度、管道长度、管道直径和管道布设情况；所述阀门开度包括：加油枪的气体调节阀的开度和油气分离器的调节阀的开度。

在上述技术方案的基础上，当初期采用情况二的气体流量分摊方法计算分摊流量时，且当所述加油枪气体回路的管道环境变化后(例如：当时间相隔很长时，如好几天都没有用了，有可能进行了维修，不能作为当下运行状况的参考)，应自动取消对历史记录的参考，按照采用情况一的气体流量分摊方法计算分摊流量。

本发明的有益技术效果如下：

本发明结合了加油站实际运营的实际情况，提出以加油机车位为单位的设备配置方案，将加油枪按加油机车位分为两组，同一组内的所有加油枪可以共用一个真空泵和气体流量计，减少了硬件成本和硬件安装的空间要求，并能达到与现有在线监测系统同样的效果。

再者，通过气体流量分摊算法(即气体流量分摊方法)的应用和实施，使得1台加油机仅用1台气体流量计就可以实现对油气体积的计算，减少了硬件成本和空间成本。

附图说明

本发明有如下附图：

图1为现有技术中的油气回收在线监测系统结构示意框图；

图2为现有技术中改进的油气回收在线监测系统结构示意框图；

图3为本发明所述的油气回收在线监测系统实施例一结构示意框图；

图4为本发明所述的油气回收在线监测系统实施例二结构示意框图一；

图5为本发明所述的油气回收在线监测系统实施例二结构示意框图二；

图6为本发明所述油气回收在线监测系统实施例三结构示意框图一；

图7为本发明所述油气回收在线监测系统实施例三结构示意框图二；

图8为本发明所述油气回收在线监测系统实施例三结构示意框图三；

图9为本发明所述油气回收在线监测系统实施例三结构示意框图四；

图10为本发明所述改进的油气回收在线监测系统实施例四结构示意框图一；

图11为本发明所述改进的油气回收在线监测系统实施例五结构示意框图一；

图12为本发明所述改进的油气回收在线监测系统实施例五结构示意框图二；

图13为本发明所述改进的油气回收在线监测系统实施例六结构示意框图一；

图14为本发明所述改进的油气回收在线监测系统实施例六结构示意框图二；

图15为本发明所述改进的油气回收在线监测系统实施例六结构示意框图三；

图16为本发明所述改进的油气回收在线监测系统实施例六结构示意框图四；

图17为本发明所述气体流量分摊算法部分示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

为了利用加油机现场实际情况，减少资源配置，本发明以加油机车位为基础进行系统考虑，将加油枪按加油机车位划分为两组，组内的加油枪共用同一真空泵和气体流量计，使得1台加油机最多使用2个气体流量计和2个真空泵就可以实现改造。

实施例一

如图3所示，将6把加油枪按加油机车位(简称车位)进行划分，左侧3把加油枪的气体回路使用同一真空泵和气体流量计，右侧3把机油枪的气体回路使用同一真空泵和气体流量计。

由于现场加油机车位一般只有两个，因此最多只能有两把加油枪在加油状态，而且一般的加油机都设置有加油卡插槽，任意一侧只有一个卡槽，注定了加油机的一侧只能使用一把加油枪。

图3中，任意时刻，任意提枪进行正常加油，加油枪1～3中任意1把加油枪进行加油，油气通过真空泵1和流量计(即气体流量计)1回到油气回收罐区，加油枪4～6中任意1把加油枪进行加油，油气通过真空泵2和流量计2回到油气回收罐区，任何1次加油，油气的体积都是可以计量的，并且是独立占用计量设备使用。

实施例二

如图4所示，以最常见的4枪加油机为例再进行说明。对加油机气体回路进行改造，将同一侧(同一加油车位)的加油枪的气体回路并联起来，接入同一流量计和同一真空泵的入口；如图3所示，将左侧加油车位对应的加油枪1和加油枪2的气体回路并入真空泵1，再进入流量计1，另一侧如是操作。将加油枪的编码器信号、气体流量计的信号接入油气回收控制器，必要时加入安全栅对现场进行保护，油气回收控制器脉冲输出信号接至NP泵驱动器，如图5所示。当任一侧加油车位来车时，系统对应侧设备进入工作状态，任意提一把加油枪，对于真空泵和流量计而言都是独立占用的。如左侧来车，使用加油枪1时，加油枪1回收的油气，由真空泵1进行抽取，通过气体流量计(简称流量计)1回到油气回收罐区(在油气回收罐区设有回收罐)；当使用加油枪2时，加油枪2回收的油气，由真空泵1进行抽取，通过气体流量计1回到回收罐；由于加油枪1和加油枪2共用一个加油机车位，不会同时使用，因此提高系统设备的使用率。

在此基础上，本发明对气体流量进行分摊处理，进一步使得1台加油机仅用1个气体流量计即可，如实施例三和实施例四所示。

实施例三

当要改造的现有油气回收在线监测系统采用杜尔泵时，也以加油机车位为基础进行系统考虑，在原有的油气回收设备基础上，为每台加油机添加1个油气回收控制器、2台气体流量计、2个电磁阀、1个阀/泵驱动器(包括：2个阀驱动器和1个泵驱动器)，即可实现油气回收在线监测与控制功能。以下以最常见的4枪加油机为例进行说明。

对加油机气体回路进行改造，将同一侧(同一加油机车位)的加油枪的气体回路并联起来，接入同一电磁阀的入口，电磁阀的出口接到杜尔泵的入口，然后将泵出口分别接入流量计，然后接到油气回收罐区，如图6所示。将加油枪的编码器信号、气体流量计(简称流量计)的信号接入油气回收控制器，必要时加入安全栅对现场进行保护，通过加油枪的编码器信号和气体流量计的信号得到对应的流量，进而计算出气液比，油气回收控制器输出控制信号接到阀/泵驱动器，分别对电磁阀和杜尔泵进行控制，通过对杜尔泵的启停和阀门的开关来控制气体流量，实现气液比调整，如图7所示。油气回收控制器可对多路加油信号进行检测，当检测到加油信号时，在打开杜尔泵的同时，将对应电磁阀通路打开。当只有加油枪1上检测到加油信号，气体流量计是独立占用的，此时通过阀/泵驱动器(见图7)，将杜尔泵电机接通电源，同时打开泵头1上的电磁阀1(见图6)，构成气体回路，如图8所示，油气回收控制器读取气体流量计的流量信号后，计算气液比，通过气液体比的控制算法对杜尔泵的启停进行控制。当两侧加油机车位发生同时加油时，如在加油枪1和加油枪3上检测到加油信号，此时除了打开杜尔泵电机，还要将两个电磁阀都打开，构成的气体回路如图9所示。由于此时杜尔泵电机是共用的，因此，此时应当切换到阀门控制模式下，对气液比进行调整与控制，即双枪加油过程中，如果有单把加油枪气液比超标的情况，杜尔泵依然要正常工作，而通过电磁阀的开关来控制气液比。

实施例四

因为：通常情况下，并不会出现两侧同时加油，所以可使用一个气体流量计对回收的油气进行计量，如图10所示，当加油枪1～6中的任意1把加油枪工作时，气体流量计都只计量各自的油气体积，当且仅当2把加油枪同时工作时，气体流量计计量的是两路的油气体积。

实施例五

如图11所示，以最常见的4枪加油机为例进行说明。对加油机气体回路进行改造，将同一侧(同一加油车位)的加油枪的气体回路并联起来，接入同一真空泵的入口，然后将真空泵出口并入同一气体流量计(简称流量计)，如图11所示，将加油枪1和加油枪2的气体回路并起来，接到真空泵1的入口，加油枪3和加油枪4的气体回路并起来接到真空泵2的入口，真空泵1和真空泵2的出口接到气体流量计的入口出，气体流量计的出口接至油气回收罐区。将加油枪编码器信号、流量计信号接入油气回收控制器，必要时加入安全栅对现场进行保护，油气回收控制器脉冲输出信号接至NP泵驱动器(一种真空泵驱动器，简称驱动器)，如图12所示。

实施例六

以加油机为单位，在原有油气回收设备的基础上，为每台加油机(2、4、6枪机都一样)添加1个油气回收控制器、1台气体流量计、2个电磁阀、1个阀/泵驱动器(即2个阀驱动器和1个泵驱动器)，即可实现油气回收在线监测与控制功能。以下以最常见的4枪加油机为例进行说明。

对加油机气体回路进行改造，将同一侧(同一加油机车位)的加油枪的气体回路并联起来(4枪机，两两并联，6枪机，同一侧的3个并联)，接入同一电磁阀的入口，电磁阀的出口接到杜尔泵的入口，然后将杜尔泵的出口并入同一气体流量计(简称流量计)，本方案中使用的气体流量计为气体腰轮流量计，然后接到油气回收罐区，如图13所示。将加油枪的编码器信号、气体流量计的信号接入油气回收控制器，必要时，加入安全栅对现场进行保护，通过加油枪的编码器信号和气体流量计的信号得到对应的流量，进而计算出气液比，油气回收控制器输出控制信号至阀/泵驱动器，分别对电磁阀和杜尔泵进行控制，通过对杜尔泵的启动停止，以控制气体流量值，实现气液比调整，如图14所示。油气回收控制器可对多路加油信号进行检测，当检测到加油信号时，在打开杜尔泵的同时，将对应电磁阀的通路打开。当只有加油枪1上检测到加油信号，气体流量计是独立占用的，此时通过阀/泵驱动器(见图14)，将杜尔泵电机接通电源，同时打开泵头1上的电磁阀1(见图13)，构成气体回路，如图15所示。油气回收控制器读取气体流量计的流量信号后，计算气液比，通过气液体比的控制算法对杜尔泵的启停进行控制。当两侧加油机车位发生同时加油时，如在加油枪1和加油枪3上检测到加油信号，此时除了打开杜尔泵电机，还要将两个电磁阀都打开，构成的气体回路如图16所示。此时的气体流量是由两把加油枪的气体回路相加而成，必须使用气体流量分摊算法来计算气体流量。当两侧出现同时加油的情况时，气体流量必须分摊计算得到，然后分别对气液比进行计算，其气液比控制方法也要做相应的变化，在单加油枪加油时，使用杜尔泵控制方法进行调整，而在双枪加油时，以电磁阀控制为主要的调整方法，因为双加油枪共用同一个杜尔泵，如果其中一把加油枪达标，而另一把加油枪超标，此时不能通过杜尔泵进行调节，必须使用电磁阀进行调节。

针对双加油枪同时加油的情况，使用气体流量分摊算法，将气体流量进行分摊计算得到各加油枪对应的气体流量。具体算法如下：

结合图10和图17，假设加油枪1先加油，加油枪4后加油，加油枪1先停止，加油枪4后停止；如图17所示，T0、T1、T2和T3分别对应加油先后的不同时刻，T0为加油枪1开始加油的时刻，T1为加油枪4开始加油的时刻，T2为加油枪1停止加油的时刻，T3为加油枪4停止加油的时刻；T0、T1、T2和T3对应的气体流量计计量的油气流量为分别为：P0、P1、P2和P3。在T1-T2时段，双枪同时加油，此时用分摊算法按分摊周期进行分摊计量，Ptn表示每个分摊周期内流过气体流量计的油气流量值。

T0-T1时间段，气体流量计由加油枪1独立占用，此段流量归加油枪1所有；

T2-T3时间段，气体流量计由加油枪4独立占用，此段流量归加油枪4所有；

T1-T2时间段，按分摊比例进行计量，当忽略加油枪气体回路的管道环境和真空泵的转化效率因素时，加油枪气体回路中的流量与气体流速成比例关系，而气体流速又与真空泵的运行频率成比例关系，直接按真空泵的运行频率进行分摊即可。针对每个分摊周期，假设两把加油枪对应真空泵的运行频率分别为f_z1和f_z4；则由式(1)和式(2)计算两把加油枪的分摊流量，

Q_z1+Q_z4＝Ptn (8)

其中Q_z1与Q_z4为每个分摊周期的对应加油枪号的分摊流量，v_z1和v_z4代表对应的气体流速，Ptn为分摊周期内流过气体流量计的油气流量。

当真空泵使用NP泵时，由于气体流速与NP泵的运行频率成比例关系，而运行频率又由油气回收控制器进行控制，即为已知量，即比例系数已知，可以进行分摊。

当真空泵使用杜尔泵时，由于两个泵头的频率一致，故其流速一致，因此按平摊(1：1)处理。

再者，为了更准确，将加油枪气体回路管道环境和真空泵的转化效率的影响考虑在内，参考上一次独立运行(一台加油机只有一把加油枪加油)的数据，得到真空泵运行频率与流速(即气体流速)的比例关系。

对于杜尔泵而言，由于其运行频率一样，所以，直接使用上次独立运行的流速作为参考值。即采用如下步骤：

两把加油枪前一次单独加油时记录的流速数据，分别记为v_dr1和v_dr4，对应两把加油枪同时加油的分摊流量，记为Q_d1和Q_d4，两把加油枪同时加油时的气体流量计计量的气体流量为Q_d，则两把加油枪的分摊流量Q_d1和Q_d4按照式(9)和式(10)计算，

Q_d1+Q_d4＝Q_d (10)

对于NP泵而言，采用如下步骤：

两把加油枪前一次单独加油时记录的流速数据，分别为v′_N1和v′_N4，对应的真空泵运行频率分别为f_N′₁和f_N′₄；对应两把加油枪同时加油的分摊流量记为Q_N1和Q_N4，两把加油枪同时加油的真空泵运行频率分别为f_N1和f_N4，两把加油枪同时加油时的气体流量计计量的气体流量为Q_N，则两把加油枪的分摊流量Q_N1和Q_N4按照式(11)-式(14)计算，

Q_N1+Q_N4＝Q_N (14)。

得到分摊流量之后，各加油枪计算自己的累计值，得到单次运行累计量，然后进行气液比计算。

加油流量由加油枪内部的编码器取得脉冲信号进行计算得到，气体流量按上述流量分摊方法进行计算得到。

油气回收控制器，接收到加油枪信号时，发出对应的驱动脉冲信号给驱动器，驱动真空泵，真空泵开始工作，抽取加油枪气体回路中的油气，油气通过气体流量计进入油气回收罐，此时构成一个反馈控制系统。

油气回收控制器通过加油枪、流量计的脉冲信号计算得到对应的加油量和油气回收量、加油速度和回气速度，得到气液比和速度比(气比液)。所述速度比为：当前气体流速和加油流速的比例。

当真空泵为NP泵时：

通过气液比大小和速度比，对真空泵的工作频率进行调整，使得气液比满足控制要求，达到油气回收在线监测与控制的目的。即气液比小于1.0时，提高真空泵的工作频率；当气液比介于1.0-1.2之间时，若速度比也在1.0-1.2之间，则不进行调整，否则，按1.1倍速度比对真空泵进行工作频率调整；当气液比大于1.2时，降低真空泵的工作频率。

为了避免真空泵运行频率调整过于频繁，对于加油流量过小的(如5L以内)，直接以某一预设工作频率输出(如50Hz，此值可动态更新),当加油流量大于5L时，开始对气液比进行调节，为了流速相对稳定，调整周期(即计算判断一次气液比的数值，以进行相应调节控制的周期)不宜设置过小，如设置周期为2s，即每隔2秒对真空泵输出做一次判断调整。

当真空泵为杜尔泵时，通过控制泵的启停和阀门的开闭进行气液比调整。

仅有一把加油枪工作的情况下，当气液比小于1.0时，接通杜尔泵，当气液比大于1.2时，关闭杜尔泵，当气液比介于1.0-1.2之间时，保持杜尔泵的运行状态。

当双加油枪同时加油时，当且仅当两把加油枪的气液比同时大于1.2时，关闭杜尔泵，否则，在加油过程中保持杜尔泵处于通电的工作状态，通过电磁阀门的通断来各自控制，当某把加油枪的气液比小于1.0时，开启对应的电磁阀门，当某把加油枪的气液比大于1.2时，关闭对应的电磁阀门，当某把加油枪的气液比在1.0-1.2之间时，保持对应电磁阀门的状态。

本发明以加油机车位为基础，将加油枪划分为两组(同一车位为一组)，同组内的加油枪所有气路并入同一真空泵和气体流量计进行油气回收，使得1台加油机最多使用2台真空泵和2台气体流量计就可以实现在线监测的改造；

通过采用气体流量分摊算法，进一步节省1台气体流量计，使得1台加油机仅用1台气体流量计就可以实现改造，极大地节省了设备安装空间和硬件成本。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的实质和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围由权利要求限定。

本说明书中未做详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (7)

1.一种应用油气回收在线监测系统的油气回收在线监控方法，其特征在于，油气回收在线监测系统布置于加油站中，所述油气回收在线监测系统包括：油气回收罐、油气回收控制器、油气分离器、真空泵、气体流量计和真空泵驱动器；

在所述加油站中布置若干台加油机和油气回收罐；

对于每台加油机，设有油气回收控制器和油气分离器；

每台加油机旁对应两个加油机车位；每个加油机车位设有与加油机连接的若干把加油枪；

在每台加油机与若干把加油枪之间设有油气分离器；

对于每个加油机车位，设置一台真空泵、一台气体流量计和一台真空泵驱动器；

所述每个加油机车位的若干把加油枪均与对应加油机车位的真空泵连接；

所述每个加油机车位的真空泵与对应加油机车位的气体流量计、真空泵驱动器连接；

所述每台加油机的真空泵驱动器和气体流量计均与对应加油机的油气回收控制器连接；

加油站中的气体流量计均与油气回收罐连接；

每台加油机的加油枪均与每台加油机的油气回收控制器连接；

所述加油枪依次与对应的真空泵、气体流量计、油气回收罐通过管路连接后，形成加油枪气体回路；

所述真空泵为NP泵或杜尔泵；

当所述真空泵采用杜尔泵时，将两个加油机车位的真空泵用一个杜尔泵代替，将两个加油机车位的真空泵驱动器用一个阀/泵驱动器代替，所述真空泵油气回收在线监测系统还包括两个电磁阀；

所述杜尔泵包括：杜尔泵电机和两个泵头；

所述阀/泵驱动器包括：两个阀驱动器和一个泵驱动器；

所述杜尔泵电机与两个泵头均连接；

所述杜尔泵通过泵驱动器与油气回收控制器连接；

两个泵头分别对应每台加油机旁的两个加油机车位；

两个电磁阀分别对应每台加油机旁的两个加油机车位；

每个加油机车位的电磁阀与对应加油机车位的泵头连接；

所述每个加油机车位的若干把加油枪均与对应加油机车位的电磁阀连接；

所述每个加油机车位的泵头与对应加油机车位的气体流量计连接；

所述两个电磁阀分别通过两个阀驱动器与对应加油机的油气回收控制器连接；

油气回收在线监控方法具体包括以下步骤：

S1、油气回收控制器通过加油枪的脉冲信号计算得到对应的加油量和加油速度；油气回收控制器通过气体流量计的脉冲信号计算得到对应的油气回收量和回气速度，并得到气液比和速度比，所述速度比为：当前回气速度和加油速度的比例；

S2、油气回收控制器对回气速度进行调节，当气液比小于1.0时，加大回气速度；当气液比大于1.2时，减小回气速度；当气液比在1.0-1.2之间，且速度比在1.0-1.2之间时，回气速度保持不变；当气液比在1.0-1.2之间，且速度比不在1.0-1.2之间时，调节速度比至1.1；当所述真空泵采用杜尔泵时，使用以下方法进行气液比调整；

当只有一把加油枪加油时，使用泵控方法，具体为：当气液比小于1.0时，启动杜尔泵；当气液比大于1.2时，停止杜尔泵；当气液比在1.0-1.2之间时，保持杜尔泵的运行状态；

当两把加油枪同时加油时，采用气体流量分摊方法对两把加油枪进行气体流量分摊，并使用泵控和阀控相结合的方法，具体为：当且仅当两把加油枪的气液比同时大于1.2时，停止杜尔泵；否则，保持杜尔泵处于启动的运行状态，并采用以下阀控方法；

所述阀控方法为：分别获得两把加油枪的气液比，当某把加油枪的气液比大于1.2时，关闭对应的电磁阀；当某把加油枪的气液比小于1.0时，开启对应的电磁阀；当某把加油枪的气液比在1.0-1.2之间时，保持对应电磁阀的状态。

2.如权利要求1所述的油气回收在线监控方法，其特征在于：对于每台加油机，所述油气回收在线监测系统合用一个气体流量计。

3.如权利要求2所述的油气回收在线监控方法，其特征在于：在所述气体流量计与油气回收控制器之间设置安全栅；所述气体流量计为气体腰轮流量计；在所述加油枪上设有气体调节阀，在所述油气分离器上设有调节阀。

4.如权利要求1所述的油气回收在线监控方法，其特征在于：当加油量小于阈值k的加油阶段，真空泵以常态运行，具体为：当真空泵采用NP泵时，NP泵以预设工作频率f_sd运行；当真空泵采用杜尔泵时，则杜尔泵处于开启状态；

所述预设工作频率f_sd为：速度比达到1.1时，NP泵的工作频率；

当加油量不小于一定阈值k时，油气回收控制器对回气速度进行调节，每隔2秒计算判断一次气液比的数值，以进行相应的调节控制；

所述阈值k为5L。

5.如权利要求1所述的油气回收在线监控方法，其特征在于：所述气体流量分摊方法，应用于所述油气回收在线监测系统中，一台加油机的两个加油机车位分别存在单把加油枪加油的情况和两把加油枪同时加油的情况，具体包括以下情况：

情况一：对于同时加油的两把加油枪，当存在任意一把加油枪没有单独加油的历史记录时，所述历史记录包括：流速数据和真空泵运行频率；

忽略两把加油枪气体回路的管道环境和真空泵的转化效率因素，加油枪气体回路中的流量与气体流速成比例关系，而气体流速又与真空泵的运行频率成比例关系，两把加油枪的气体分摊流量按公式(1)和公式(2)进行分摊：

Q₁+Q₂＝Q (2)

其中，Q₁和Q₂分别为两把加油枪同时加油时加油枪一和加油枪二对应的气体分摊流量，v₁和v₂分别为两把加油枪对应的气体流速，f₁和f₂分别为两把加油枪对应的真空泵运行频率，Q为两把加油枪的分摊总流量；

当使用的真空泵为杜尔泵时，由于其两个泵头的频率相同，两把加油枪的气体分摊流量按照平摊处理；

情况二：对于同时加油的两把加油枪，当两把加油枪均有最近一次单独加油的历史记录时，通过参考历史记录的方法，从历史记录中提取气体流速与真空泵运行频率的关系，计算两把加油枪同时加油时的真空泵运行频率对应的参考气体流速，从而得到两把加油枪的气体分摊流量，具体按公式(3)-(5)计算，

v_i＝m_i×f_i (4)

其中，i＝1时，m_i为加油枪一的流速参比系数，v_di为加油枪一历史记录的气体流速，f_di为加油枪一历史记录对应的真空泵运行频率，v_i为两把加油枪同时加油时的加油枪一的参考流速，f_i为两把加油枪同时加油时的加油枪一对应的真空泵运行频率；i＝2时，m_i为加油枪二的流速参比系数，v_di为加油枪二历史记录的气体流速，f_di为加油枪二历史记录对应的真空泵运行频率；v_i为两把加油枪同时加油时的加油枪二的参考流速，f_i为两把加油枪同时加油时的加油枪二对应的真空泵运行频率，Q₁和Q₂分别为两把加油枪同时加油时加油枪一和加油枪二对应的气体分摊流量；

当使用的真空泵为杜尔泵时，由于其两个泵头的频率相同，两把加油枪的气体分摊流量按照历史记录中的气体流速进行分摊，如公式(6)所示，

6.如权利要求5所述的油气回收在线监控方法，其特征在于：所述加油枪气体回路的管道环境包括：加油枪气体回路上的阀门开度、管道长度、管道直径和管道布设情况；所述阀门开度包括：加油枪的气体调节阀的开度和油气分离器的调节阀的开度。

7.如权利要求5所述的油气回收在线监控方法，其特征在于：当初期采用情况二的气体流量分摊方法计算分摊流量时，且当所述加油枪气体回路的管道环境变化后，自动取消对历史记录的参考，按照采用情况一的气体流量分摊方法计算分摊流量。

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