CN110953479A - 一种lng双枪加气机的加气控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

一种LNG双枪加气机的加气控制系统及控制方法，包括两个加气系统，两个加气系统分别包括加气枪、液相管路、回气枪、大循环管路、小循环管路、电子计控器，液相管路上设有液相阀、液相流量计，加气枪连接液相阀下游端，液相流量计的上游端并联于进液口，大循环管路的上游端为空闲加气枪插口，小循环管路上游端设有气相流量计连接回气枪，下游端连接大循环管路，大循环管路下游端并联于回气口，各液相管路位于液相流量计的上游通过回气阀与大循环管路连接，电子计控器分别与所对应的液相流量计、气相流量计、回气阀和液相阀电连接，两个电子计控器之间通过通讯线进行信号传输，通过本发明的控制方法对两个加气系统的运行状态进行交互控制。

Description

一种LNG双枪加气机的加气控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及车用液化天然气技术领域，特别涉及一种LNG双枪加气机的控制方法。

背景技术

LNG（Liquefied Natural Gas），即液化天然气的英文缩写。是一种清洁、高效的能源，主要由甲烷构成，LNG是通过将常压下气态的天然气冷却至-162℃得到的液体。

LNG加气机是用于向天然气汽车的车用储气瓶充装液化天然气的设备，并具有计量及计价的功能。随着天然气汽车数量的逐渐增加，越来越多的加气站开始采用LNG双枪加气机。LNG加气机的控制基本原理见《GBT 36126-2018 汽车用液化天然气加气机》附录A所描述，LNG加气机的整个工作中具有四个转化过程：空闲、大循环（俗称预冷）、小循环和加注四个状态。加气机的电子集控器控制整个加气过程，并根据流量计输出的流量计信号计算汽车的加气量，且将计算结果显示在显示屏上。目前，各个厂家对LNG双枪加气机的设计虽然不尽相同，但通常都只有一个加气口和一个回气口。这种设计的双枪加气机在只使用一个加气系统时，由于另一个加气系统处于空闲状态，因此空闲状态的加气系统的回气阀需要保持常开状态，使加气机管道内的液体气化后不憋压，但是当一个加气系统加气，另一个加气系统空闲时，两个加气系统之间没有协调工作，就会导致严重的分流情况，LNG从一个加气口输送至两把加气枪，会严重影响加气效率。当使用两个加气系统同时加注时，当其中一个加气系统加注完成后，就会转入空闲状态，回气阀打开，但是由于LNG储罐的压力比汽车LNG储气容器的压力低很多，因此会导致大量液体回流入LNG储罐中，使得另一个加气系统的流速迅速降低，从而在没有加满的情况下自动提前结束加注。现有技术中，虽然有些厂家采用能够调节流量的节流阀来解决这一问题，但是会极大地提高加气机的成本。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种LNG双枪加气机的加气控制系统及控制方法，其能实现两个加气系统的交互控制，提高加气效率，降低系统成本。

本发明的技术方案是：一种LNG双枪加气机的加气控制系统，包括双枪加气机，所述双枪加气机包括A枪加气系统、B枪加气系统，两个加气系统分别包括加气枪、液相管路、回气枪、气相管路、电子计控器，各加气系统的液相管路上均设有液相阀、液相流量计，所述加气枪连接液相阀下游端，两个加气系统的液相流量计的上游端并联于进液口，进液口与LNG储罐连接，两个加气系统的气相管路分别包括大循环管路和小循环管路，所述大循环管路的上游端回气进口为空闲加气枪插口，所述小循环管路上设有气相流量计，所述气相流量计的上游端连接回气枪，气相流量计的下游端连接大循环管路，两个加气系统的大循环管路下游端并联于回气口，回气口与LNG储罐连接，各液相管路位于液相流量计的上游通过回气阀与大循环管路连接，各加气系统中的电子计控器分别与所对应的液相流量计、气相流量计、回气阀和液相阀电连接，所述A枪加气系统的电子计控器与B枪加气系统的电子计控器之间通过通讯线连接进行信号传输，用于对两个加气系统的运行状态进行不停的相互交互控制。

一种LNG双枪加气机的加气控制方法，包括以下步骤：

1）、启动A枪或B枪加气系统的加注功能；

2）、被启动的加气系统的电子计控器通过通讯线检测获取另一个加气系统当前的运行状态；

2-1）、首先，被启动的加气系统检测另一个加气系统是否处于大循环状态，是，则报警，被启动的加气系统不能进行加注；否，则对另一个加气系统是否处于小循环状态进行检测；

2-2）、当检测到另一个加气系统处于小循环状态，则返回步骤2-1）继续检测等待；当检测到另一个加气系统未处于小循环状态，则对另一个加气系统是否处于空闲状态进行检测；

2-3）、当检测到另一个加气系统未处于空闲状态，则被启动的加气系统直接进入加注状态，如果另一个加气系统处于空闲状态，关闭另一个加气系统中的液相阀和回气阀，被启动的加气系统则进入小循环状态；

3）被启动的加气系统进入小循环状态后，通过电子计控器获取液相流量计检测的LNG温度，当温度达到预设值，小循环状态结束，被启动的加气系统进行加注。

一个加气系统的大循环状态的运行过程包括：

1）、按下需进行大循环状态的加气系统的预冷键；

2）、需进行大循环状态的加气系统的电子计控器通过通讯线检测另一个加气系统是否处于空闲状态；

2-1）、当检测到另一个加气系统未处于空闲状态，则报警，需进行大循环状态的加气系统不能进行预冷；

2-2）、当检测到另一个加气系统处于空闲状态，则关闭另一个加气系统中液相阀和回气阀，需进行大循环状态的加气系统进入大循环；

3）、进入大循环的加气系统通过电子计控器获取液相流量计检测的LNG温度，当温度降到预设值，大循环结束，两个加气系统全都进入空闲状态，关闭各自的液相阀，打开各自的回气阀。

所述大循环状态为各加气系统的加气枪插在对应的空闲加气枪插口中，且关闭回气阀、打开液相阀。

所述小循环状态为各加气系统的加气枪插在汽车储气容器的加气口中，回气枪插在汽车储气容器的回气口中，且回气阀打开、液相阀关闭。

步骤4）中当两个加气系统均处于加注状态时，若其中一个加气系统提前结束加注，则提前结束加注的加气系统关闭对应的液相阀和回气阀，在另一个加气系统也结束加注后，两个加气系统均处于空闲后，再打开各自的回气阀，进入空闲状态。

所述两个加气系统中只需要对一个加气系统进行大循环预冷。

采用上述技术方案：A枪加气系统的电子计控器与B枪加气系统的电子计控器之间通过通讯线连接进行信号传输，相比于在两个加气系统之间设置节流阀，能节约加气系统的制作成本，且两个加气系统的电子计控器通过该通讯线可以相互获取对方的运行状态，从而实现两个加气系统的互锁控制，实现有机协调工作。

采用本控制方法，启动A或B枪加气系统的加注功能后，被启动的加气系统的电子计控器通过通讯线检测另一个加气系统的运行状态，当检测到另一个加气系统正处于大循环状态时，说明加气机不具备加气条件，则电子计控器发出报警信号，不能开始加注，否则检测另一个加气系统是否处于小循环状态；当检测到另一个加气系统处于小循环状态时，则被启动的加气系统需要等待另一个加气系统的小循环结束，否则检测另一个加气系统是否处于空闲状态；当检测到另一个加气系统处于空闲状态时，关闭处于空闲状态的加气系统中的液相阀和回气阀，被启动的加气系统进入小循环状态，小循环状态结束后进入加注状态；否则的话另一个加气系统只能是处于加注状态，则被启动的加气系统可以直接进行加注。本控制方法的优点在于：当双枪加气机只有一个加气系统处于加注状态时，由于另一个加气系统中的液相阀和回气阀均处于关闭状态，因此不会出现分流的情况，保证双枪加气机单独使用一个加气系统时的加注效率，而且，当双枪加气机中一个加气系统正处于加注状态时，另一个加气系统可以跳过小循环状态，直接进入加注状态，这样可以防止因进入小循环时打开回气阀造成LNG分流，从而避免分流后的LNG经回气阀流回LNG储罐导致加气系统跳枪。

当需要启动大循环时，按下需进行大循环状态的加气系统的预冷键后，该加气系统的电子计控器通过通讯线检测另一个加气系统是否处于大循环状态，当检测到另一个加气系统处于空闲状态，则关闭处于空闲状态的加气系统中的回气阀，防止大循环中的气体从另一个加气系统的回气阀进入液相管路中，当大循环预冷结束后，两个加气系统再同时进入空闲状态，打开各自的回气阀，关闭各自的液相阀，使加气系统通过大循环完成LNG的预冷。

当两个加气系统均处于加注状态时，若其中一个加气系统提前结束加注，则提前结束加注的加气系统关闭对应的液相阀和回气阀，在另一个加气系统也结束加注后，两个加气系统均进入空闲状态。当两个加气系统同时进行加注时，通过这种控制方法可以避免出现其中一个加气系统先结束加注，先结束加注的加气系统的回气阀打开导致另一个加气系统提前结束加注的情况。

所述两个加气系统中只需要对一个加气系统进行大循环预冷，节省大循环的时间，从而提高加气系统的加注效率。

下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明的内部管路图；

图2为本发明中两个电子计控器的连接图；

图3为本发明的加气控制方法的流程图；

图4为本发明中大循环状态的运行流程图；

图5为实施例三的流程图。

具体实施方式

参见图1至图5，一种LNG双枪加气机的加气控制系统，包括双枪加气机,。所述双枪加气机包括A枪加气系统、B枪加气系统，两个加气系统分别包括加气枪、液相管路1、回气枪、气相管路、电子计控器。各加气系统的液相管路1上均设有液相阀、液相流量计，该液相流量计用于检测液相管路1中LNG的温度，所述加气枪连接液相阀下游端，通过控制液相阀的打开或关闭，可以使LNG经液相管路1从加气枪流出。两个加气系统的液相流量计的上游端并联于进液口，进液口与LNG储罐连接，即连个加气系统共用一个进液口。两个加气系统的气相管路分别包括大循环管路2和小循环管路3，所述大循环管路2的上游端回气进口为空闲加气枪插口，当加气系统空闲时，加气枪插在空闲加气枪插口中。大循环管路2和对应的液相管路1共同完成加气系统的大循环预冷。所述小循环管路3上设有气相流量计，所述气相流量计的上游端连接回气枪，气相流量计的下游端连接大循环管路2，两个加气系统的大循环管路2下游端并联于回气口，回气口与LNG储罐连接，即两个加气系统共用一个回气口。各液相管路1位于液相流量计的上游通过回气阀与大循环管路2连接，通过控制回气阀的打开可以使液相管路1、大循环管路2和小循环管路3三者连通。各加气系统中的电子计控器分别与所对应的液相流量计、气相流量计、回气阀和液相阀电连接，通过电子计控器可以获取液相流量计和气相流量计检测到的信号，并且可以根据获取的信号控制回气阀、液相阀的打开或关闭。电子计控器控制加气过程，并通过气相流量计和液相流量计的输出信号计算加气量，且将计算结果显示在屏幕上，便于查看。所述A枪加气系统的电子计控器与B枪加气系统的电子计控器之间通过通讯线连接进行信号传输，在两个加气系统的电子计控器之间设置通讯线，用于对两个加气系统的运行状态进行不停的相互交互控制，电子计控器可以通过这个通讯线从另一个电子计控器获取另一个加气系统的运行状态，实现两个加气系统的互锁控制，使两个加气系统能有机协调工作，提高双枪加气及的工作效率，且通讯线的成本较低，安装方便。

一种LNG双枪加气机的加气控制方法，包括以下步骤：

1）、启动A枪或B枪加气系统加注功能。

2）、被启动的加气系统的电子计控器通过通讯线检测获取另一个加气系统当前的运行状态；

2-1）、首先，被启动的加气系统检测另一个加气系统是否处于大循环状态，是，则电子计控器发出报警信号，说明此时加气系统正在进行预冷，不具备加注条件，被启动的加气系统不能进行加注；否，则对另一个加气系统是否处于小循环状态进行检测；

2-2）、当检测到另一个加气系统处于小循环状态，说明此时加气系统正在由小循环预冷，则返回步骤2-1）继续检测等待；当检测到另一个加气系统未处于小循环状态时，则对另一个加气系统是否处于空闲状态进行检测；

2-3）、当检测到另一个加气系统未处于空闲状态，说明另一个加气系统正处于加注状态，由于两个加气系统共用一个进液口和一个回气口，因此其中一个加气系统处于加注状态，则两个加气系统都具备加注条件，被启动的加气系统可以跳过小循环预冷，直接进入加注状态，这样就不会打开被启动的加气系统的回气阀，也不会使正在加注的LNG分流而流入LNG储罐中，避免出现另一个加气系统因此跳枪的情况，保证两个加气系统正常运行；如果另一个加气系统处于空闲状态，关闭另一个加气系统中的液相阀和回气阀，被启动的加气系统则打开回气阀、关闭液相阀，进入小循环状态。

3）被启动的加气系统进入小循环状态后，通过电子计控器获取液相流量计检测的LNG温度，当温度达到预设值，小循环状态结束，被启动的加气系统打开液相阀、关闭回气阀，进行加注，此时，另一个处于空闲的加气系统的液相阀和回气阀仍然处于关闭状态，这样就可以保证双枪加气机中只有一个加气系统进行加注时，不会出现分流的情况，提高双枪加气机单独使用一个加气系统时的加注效率。

当加气机长时间处于空闲状态时，液相管路1和液相流量计的温度较高，需要通过大循环对液相管路1和液相流量计进行预冷，一个加气系统的大循环状态的运行过程包括：

1）、按下需进行大循环状态的加气系统的预冷键；

2）、需进行大循环状态的加气系统的电子计控器通过通讯线检测另一个加气系统是否处于空闲状态；

2-1）、当检测到另一个加气系统未处于空闲状态，则电子计控器发出报警信号，说明此时另一个加气系统正在工作，需进行大循环状态的加气系统不能进行预冷；

2-2）、当检测到另一个加气系统处于空闲状态，则关闭另一个加气系统中液相阀和回气阀，需进行大循环状态的加气系统打开液相阀、关闭回气阀，进入大循环，使双枪加气机中只存在一条预冷路径，防止大循环状态中的气体经另一个加气系统的回气阀进入液相管路1中；

3）、进入大循环的加气系统通过电子计控器获取液相流量计检测的LNG温度，当温度降到预设值，大循环结束，完成管路和流量计的预冷，两个加气系统全都进入空闲状态，关闭各自的加液阀，打开各自的回气阀。

所述两个加气系统中只需要对一个加气系统进行大循环预冷，由于两个加气系统共用一个进液口和一个回气口，且两个加气系统中的液相流量计也是相通的，因此利用大循环进行预冷时，只需对一个加气系统进行大循环预冷即可，节省了加气系统的预冷时间，从而提高加注效率。

步骤4）中当两个加气系统均处于加注状态时，若其中一个加气系统提前结束加注，则提前结束加注的加气系统关闭对应的液相阀和回气阀，在另一个加气系统也结束加注后，两个加气系统均处于空闲后，再打开各自的回气阀，进入空闲状态。因为LNG储罐的压力比汽车储气容器的压力低很多，如果提前结束加注的加气系统的回气阀打开就会导致大量LNG液体流入LNG储罐，采用本方法使提前结束加注的加气系统关闭回气阀，就避免了LNG液体流入LNG储罐，保证还处于加注状态的加气系统能正常运行。

实施例一，启动A枪加气系统的加注功能的工作过程如下：

1）、将A枪加气系统的加气枪插在汽车储气容器的加气口中，并将回气枪插在汽车储气容器的回气口中，按下A枪加气系统的加注键，启动该加气系统的加注功能。

2）、A枪加气系统的电子计控器通过通讯线检测获取B枪加气系统当前的运行状态；

2-1）、首先，A枪加气系统检测B枪加气系统是否处于大循环状态，是，则A枪加气系统的电子计控器发出报警信号，此时，加气机不具备加气条件，A枪加气系统不能进行加注；否，则对B枪加气系统是否处于小循环状态进行检测；

2-2）、当检测到B枪加气系统处于小循环状态，则返回步骤2-1）继续检测等待；当检测到B枪加气系统未处于小循环状态，则对B枪加气系统是否处于空闲状态进行检测；

2-3）、当检测到B枪加气系统未处于空闲状态，则A枪加气系统直接进入加注状态，电子计控器控制加气过程，并计算加气量；如果B枪加气系统处于空闲状态，关闭B枪加气系统中的液相阀和回气阀，A枪加气系统则打开回气阀、关闭液相阀，进入小循环状态，此时，A枪加气系统的电子计控器不对加气量进行计量。

3）A枪加气系统进入小循环状态后，通过电子计控器获取液相流量计检测的LNG温度，当温度达到预设值，小循环状态结束，A枪加气系统进行加注，由电子计控器控制加气过程，并计算加气量。

实施例二，A枪加气系统的大循环状态的运行过程包括：

1）、A枪加气系统的加气枪插在空闲加气枪插口中，并按下A枪加气系统的预冷键。

2）、A枪加气系统的电子计控器通过通讯线检测B枪加气系统是否处于空闲状态。

2-1）、当检测到B枪加气系统未处于空闲状态，则电子计控器发出报警信号，说明此时另一个加气系统正在工作，A枪加气系统不能进行预冷；

2-2）、当检测到B枪加气系统处于空闲状态，则关闭B枪加气系统中液相阀和回气阀，A枪加气系统打开液相阀、关闭回气阀，进入大循环。

3）、A枪加气系统进入大循环后通过电子计控器获取液相流量计检测的LNG温度，当温度降到预设值，大循环结束，两个加气系统全都进入空闲状态，关闭各自的加液阀，打开各自的回气阀。

实施例三，当两个加气系统同时加注时，B枪加气系统提前结束加注的控制过程如下：

1）、A枪和B枪加气系统均处于加注状态时，B枪加气系统提前结束加注；

2）、B枪加气系统关闭液相阀和回气阀；

3）、当A枪加气系统也结束加注后，两个加气系统均处于空闲，再打开各自的回气阀，关闭各自的液相阀，进入空闲状态。

本发明在双枪加气机现有的管路结构基础上，只需在两个加气系统的电子计控器之间增加一通讯线，即可实现两个加气系统的运行状态的互锁控制，使两个加气系统能协调工作，且增加通讯线的成本较低，相比于在两个系统之间增加节流阀，极大地降低了制作成本。

采用本发明的控制方法，当双枪加气机只有一个加气系统处于加注状态时，由于另一个加气系统中的液相阀和回气阀均处于关闭状态，因此不会出现分流的情况，保证双枪加气机单独使用一个加气系统时的加注效率，而且，当双枪加气机中一个加气系统正处于加注状态时，另一个加气系统可以跳过小循环状态，直接进入加注状态，这样可以防止因进入小循环时打开回气阀造成LNG分流，从而避免分流后的LNG经回气阀流回LNG储罐导致加气系统跳枪。此外还解决了两个加气系统同时进行加注时，其中一个提前结束加注，另一个加气系统也随之结束加注的问题，本发明中两个加气系统同时进行加注时，只有当两个加气系统同时处于空闲后，才会打开各自的回气阀，保证两个加气系统都能正常运行。

Claims (7)

1.一种LNG双枪加气机的加气控制系统，包括双枪加气机，所述双枪加气机包括A枪加气系统、B枪加气系统，两个加气系统分别包括加气枪、液相管路、回气枪、气相管路、电子计控器，各加气系统的液相管路上均设有液相阀、液相流量计，所述加气枪连接液相阀下游端，两个加气系统的液相流量计的上游端并联于进液口，进液口与LNG储罐连接，两个加气系统的气相管路分别包括大循环管路和小循环管路，所述大循环管路的上游端回气进口为空闲加气枪插口，所述小循环管路上设有气相流量计，所述气相流量计的上游端连接回气枪，气相流量计的下游端连接大循环管路，两个加气系统的大循环管路下游端并联于回气口，回气口与LNG储罐连接，各液相管路位于液相流量计的上游通过回气阀与大循环管路连接，各加气系统中的电子计控器分别与所对应的液相流量计、气相流量计、回气阀和液相阀电连接，其特征在于：所述A枪加气系统的电子计控器与B枪加气系统的电子计控器之间通过通讯线连接进行信号传输，用于对两个加气系统的运行状态进行不停的相互交互控制。

2.一种LNG双枪加气机的加气控制方法，其特征在于包括以下步骤：

1）、启动A枪或B枪加气系统加注功能；

2）、被启动的加气系统的电子计控器通过通讯线检测获取另一个加气系统当前的运行状态；

2-1）、首先，被启动的加气系统检测另一个加气系统是否处于大循环状态，是，则报警，被启动的加气系统不能进行加注；否，则对另一个加气系统是否处于小循环状态进行检测；

2-2）、当检测到另一个加气系统处于小循环状态，则返回步骤2-1）继续检测等待；当检测到另一个加气系统未处于小循环状态，则对另一个加气系统是否处于空闲状态进行检测；

2-3）、当检测到另一个加气系统未处于空闲状态，则被启动的加气系统直接进入加注状态，如果另一个加气系统处于空闲状态，关闭另一个加气系统中的液相阀和回气阀，被启动的加气系统则进入小循环状态；

3）被启动的加气系统进入小循环状态后，通过电子计控器获取液相流量计检测的LNG温度，当温度达到预设值，小循环状态结束，被启动的加气系统进行加注。

3.根据权利要求2所述的一种LNG双枪加气机的加气控制方法，其特征在于：一个加气系统的大循环状态的运行过程包括：

1）、按下需进行大循环状态的加气系统的预冷键；

2）、需进行大循环状态的加气系统的电子计控器通过通讯线检测另一个加气系统是否处于空闲状态；

2-1）、当检测到另一个加气系统未处于空闲状态，则报警，需进行大循环状态的加气系统不能进行预冷；

2-2）、当检测到另一个加气系统处于空闲状态，则关闭另一个加气系统中液相阀和回气阀，需进行大循环状态的加气系统进入大循环；

3）、进入大循环的加气系统通过电子计控器获取液相流量计检测的LNG温度，当温度降到预设值，大循环结束，两个加气系统全都进入空闲状态，关闭各自的加液阀，打开各自的回气阀。

4.根据权利要求2所述的一种LNG双枪加气机的加气控制方法，其特征在于：所述大循环状态为各加气系统的加气枪插在对应的空闲加气枪插口中，且关闭回气阀、打开液相阀。

5.根据权利要求2所述的一种LNG双枪加气机的加气控制方法，其特征在于：所述小循环状态为各加气系统的加气枪插在汽车储气容器的加气口中，回气枪插在汽车储气容器的回气口中，且回气阀打开、液相阀关闭。

6.根据权利要求2所述的一种LNG双枪加气机的加气控制方法，其特征在于：步骤4）中当两个加气系统均处于加注状态时，若其中一个加气系统提前结束加注，则提前结束加注的加气系统关闭对应的液相阀和回气阀，在另一个加气系统也结束加注后，两个加气系统均处于空闲后，再打开各自的回气阀，进入空闲状态。

7.根据权利要求2所述的一种LNG双枪加气机的加气控制方法，其特征在于：所述两个加气系统中只需要对一个加气系统进行大循环预冷。

Images