CN111613021A - 一种高安全性液化天然气车辆报警系统 - Google Patents

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Abstract

本发明所述的高安全性液化天然气车辆报警系统包括气化器出口温度检测装置和报警主机；气化器出口温度检测装置包括低温采集模块、低温判断模块、低温断电模块和低温数据发送模块，低温判断模块实时接收所述低温数据采集模块采集到的低温数据，当监测到气化器出口位置的温度为‑30℃＜T≤‑25℃且持续时间超过2分钟，或当气化器出口位置的温度≤‑30℃且持续时间超过2秒时，即液化天然气汽化不完全的情况下，发出低温报警信号，所述低温断电模块接收到所述低温报警信号立即控制关闭气化器与发动机之间的电磁阀，停止向发动机供气。避免了极冷的液态天然气或气液混合气流进入供气系统的后端零部件，提高发动机的使用寿命和汽车的运行性。

Description

一种高安全性液化天然气车辆报警系统
技术领域
本发明涉及液化天然气(LNG，Liquefied Natural Gas)车辆安全保护领域，特别是一种高安全性液化天然气车辆报警系统。
背景技术
依据《GB/T19204-2003液化天然气的一般特性》可知:液化天然气理论上以液态存在，绝大部分为甲烷。LNG的温度极低，其沸点在大气压力下约为-160℃，沸腾温度随蒸汽压力的变化梯度约为，天然气在常温下不能通过加压液化，必须将温度降到约80℃以下才能在一定压力下液化。此外，LNG还有如下特点:
(1)LNG是天然气在-162℃低温下由气态变为液体，便于运输和储存。LNG体积仅为气态的1/625，液体密度约0.42kg/L。
(2)LNG车载气瓶蒸发率不大于2％，一次加气量能满足正常营运行驶一天的要求，具有超压自动泄压安全装置。
(3)LNG发动机运行平稳，经济可靠，动力性能达到同类燃油机型90％以上。
(4)根据测试，一台LNG公交车的燃料费用比同类型燃油公交车要节省23-33％，具有良好的经济性。
(5)试验表明，液化天然气汽车与燃油的汽车相比。C02排放量下降20％，CO排放量下降90％，HC排放量降低70％，NOX排放量下降30％，天然气汽车的推广和使用可大幅减少汽车废气的排放污染。
(6)LNG的燃点为650度，比柴油和LPG的燃点高，安全性能高。LNG的爆炸极限为5-15％(空气中含量)，LNG气化后密度很低，只有空气的一半左右，易向高空挥发扩散。
(7)LNG由于其密度是CNG的1/625，因而一辆12米公交车充一次气运行一天，只需一个LNG液化气瓶，同样长度的压缩天然气(CNG，Compressed Natural Gas)公交车如充一次气要运行一天，则需要80L的钢瓶8个以上。所以LNG公交车自重要比CNG公交车自重轻。
LNG生产工艺复杂，其物理特性存在下述弱点:
A、大气状态下气化，气体天然气易燃，可令人窒息，LNG温度极低(-162℃)，一旦发生泄漏，极易冻伤接触者。
B、如果车辆加气后长时间存放不用，则会使排空量增加，造成LNG断续流失，并增加了温室气体的排放。
液化天然气车辆燃料系统由LNG低温罐、气化器、低压供气系统和发动机系统组成。其中LNG低温罐也即为气瓶，是一种用以替代汽车油箱盛装、贮存、供给燃料(液化天然气)，并且可以多次重复充装的低温绝热压力容器。气化器主要是利用发动机循环冷却水把液化天然气进行加热汽化，使天然气达到满足发动机使用的温度和流量要求。低压供气系统包括管路降压调节阀和低压电磁阀。管路降压调节阀的主要作用是将经气化器汽化后的天然气进行减压，使之满足发动机的使用压力要求，且保持压力稳定。当汽车功率较大，启动时需要较多的天然气时，管路降压调节阀后可配备一只缓冲罐，以储备一定量的气体，以备不时之需。如果受到汽车安装空间的限制，且汽车功率不大且供气管路长度(其作用相当于缓冲罐)满足需要的情况下，可以不用配备此容器。系统中需要配备安全阀(用户自备)，安全阀的开启压力要小于或等于图1所示系统中工作压力最小的设备。低压电磁阀的作用是当发动机点火开关关闭或处于次要位置、以及发动机熄火点火开关仍处于开启状态时，阀门处于关闭状态能够阻止天然气流向发动机，防止天然气泄漏。
现有的天然气泄漏报警系统是一种针对天然气能源城市客车的监控报警系统，该系统主要检测含有甲烷成分的各类气体的泄漏情况及发动机舱室的温度情况，从而进行实时监测及泄漏报警，以保障城市客车处于安全运行状态。
但针对液化天然气(LNG)车辆，仅仅监测气体的泄漏情况及舱室温度情况是不够的。比如由于车辆冷却液不足或其他原因导致车辆气化器汽化液态天然气不完全，气液混合天然气或液态天然气从气化器出口流到后端管路及零部件，将会导致其使用寿命降低，更加严重的是如果气液混合天然气或液态天然气流到发动机中，极低温度的液化天然气瞬间汽化后压力升高就会导致发动机共轨密封件损坏，进而出现漏气现象，并在短时间内引起火灾等极其危险的警情。
发明内容
本发明提供一种结构简单、操作方便，能够使车辆运行于安全条件下的高安全性液化天然气车辆报警系统，以解决用传统安全监测工具和手段所遇到的无法对车辆供气系统提供末端保护的难题，有效避免恶性事故的发生。
本发明技术方案如下：
一种高安全性液化天然气车辆报警系统，包括气化器出口温度检测装置和报警主机；所述气化器出口温度检测装置放置于气化器舱室，包括低温采集模块、低温判断模块、低温断电模块和低温数据发送模块，所述低温判断模块实时接收所述低温数据采集模块采集到的低温数据，当监测到气化器出口位置的温度为-30℃＜T≤-25℃，且持续时间超过2分钟，或当气化器出口位置的温度≤-30℃且持续时间超过2秒时，发出低温报警信号，所述低温断电模块接收到所述低温报警信号立即控制关闭气化器与发动机之间的电磁阀，停止向发动机供气；所述报警主机通过所述低温数据发送模块接收所述低温数据和所述低温报警信号，并进行低温声光报警。
作为优选，所述低温断电模块包括时间延迟分模块和常闭式触点开关，所述常闭式触点开关连接于车辆电源和所述电磁阀之间的常闭式触点开关，车辆电源开始通电时，所述时间延迟分模块开始计时1-3分钟，在计时期间，所述常闭式触点开关不接收所述低温报警信号，计时结束后，若所述常闭式触点开关接收到所述低温报警信号则立即断开，停止车辆电源向所述电磁阀供电，即停止气化器向发动机供气。
作为优选，所述常闭式触点开关断开后，只有重新给所述低温断电模块供电，才能使所述常闭式触点开关闭合。
作为优选，所述低温采集模块包括放置于所述气化器出口位置的低温传感器。
作为优选，所述气化器出口温度检测装置还包括低温报警模块，所述低温报警模块接收到所述低温报警信号后进行灯光报警。
作为优选，所述低温判断模块发出低温报警信号到所述低温断电模块关闭所述电磁阀的时间应小于等于2s。
作为优选，高安全性液化天然气车辆报警系统还包括发动机舱室温度检测装置，所述发动机舱室温度检测装置通过与其连接的高温传感器实时采集发动机舱室的环境温度，所述发动机舱室温度检测装置包括发动机舱室高温采集模块、高温判断模块和高温数据发送模块，所述发动机舱室高温判断模块以特定时间为周期，持续计算每一个周期内高温传感器的采样温度平均值，若该采样温度平均值高于设定的高温报警限值，则发出高温报警信号，所述报警主机接收所述采样温度平均值和所述高温报警信号，并进行高温声光报警；若温度降到所述高温报警限值以下，所述报警主机的声光提示报警状态持续一定时间后自动解除。
作为优选，高安全性液化天然气车辆报警系统还包括一个或多个天然气泄漏检测装置，所述天然气泄漏检测装置内设有泄漏传感器，以实时采集天然气浓度数据，若该天然气浓度数据高于设定的浓度报警限值，则发出天然气泄漏报警信号，所述报警主机接收所述天然气浓度数据和所述天然气泄漏报警信号，并进行天然气泄漏声光报警；若天然气浓度降到所述浓度报警限值以下，所述报警主机的声光提示报警状态持续一定时间后自动解除。
作为优选，所述气化器出口温度检测装置、所述发动机舱室温度检测装置和所述天然气泄漏检测装置均包括灯光报警装置，所述气化器出口温度检测装置、所述发动机舱室温度检测装置和所述天然气泄漏检测装置采用相同形状的长方体型外壳，所述长方体型外壳朝向外侧的面设有灯光报警孔，便于灯光报警装置向外发出报警。
作为优选，所述气化器出口温度检测装置、所述发动机舱室温度检测装置和所述天然气泄漏检测装置均通过隔离防干扰线束连接到所述报警主机，所述报警主机设于车内仪表盘，包括数据显示模块和声光报警模块。
作为优选，所述报警主机通过隔离CAN总线接口和CAN总线与车辆控制系统连接，将数据和报警信号上传至车辆控制系统。
本发明相对于现有技术优势在于：本发明所述的高安全性液化天然气车辆报警系统，设有气化器出口温度检测装置，当天然气汽化不完全的情况下，能够及时检测报警并通过低温断电模块，停止车辆电源向所述电磁阀供电，即停止气化器向发动机供气，避免了极冷的液态天然气或气液混合气流进入供气系统的后端零部件，进而提高了发动机的使用寿命，有效避免恶性事故的发生，保障城市客车处于安全运行条件下。同时还设有所述发动机舱室温度检测装置和所述天然气泄漏检测装置，进一步提高了液化天然气车辆的安全性。且高安全性液化天然气车辆报警系统的高温报警限值、浓度报警限值和低温报警的时间及区间可以通过改写运行软件进行更改，进而使其用于不同工况下的LNG车辆。并本发明所述的高安全性液化天然气车辆报警系统安装简单、操作方便、报警方式直观，因此任何专业人员都能轻易操作。
附图说明
图1是本发明高安全性液化天然气车辆报警系统实施例1的模块化简图；
图2是本发明高安全性液化天然气车辆报警系统气化器出口温度检测装置的安装结构示意图；
图3是本发明高安全性液化天然气车辆报警系统实施例2的模块化简图。
附图标记列示如下：1-报警主机；2-气化器出口温度检测装置；21-低温采集模块，3-发动机舱室温度检测装置，31-高温传感器，4-所述天然气泄漏检测装置，41-灯光报警孔，5-气化器，51-气化器入口，52-气化器出口，6-电磁阀，7-线束，8-气化器舱室。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图1-3和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。
实施例1
如图1-2所示，气化器出口52经过电磁阀6将气体输送到发动机，本发明所述的高安全性液化天然气车辆报警系统，包括气化器出口温度检测装置2和报警主机1；所述气化器出口温度检测装置2放置于气化器舱室8，包括低温采集模块21、低温判断模块、低温断电模块和低温数据发送模块，所述低温判断模块实时接收所述低温数据采集模块11采集到的低温数据，当监测到气化器出口52位置的温度为-30℃＜T≤-25℃，且持续时间超过2分钟，或当气化器出口52位置的温度≤-30℃且持续时间超过2秒时，即此时天然气汽化不完全，发出低温报警信号，所述低温断电模块接收到所述低温报警信号立即控制关闭气化器5与发动机之间的电磁阀6，停止向发动机供气；所述报警主机1接收所述低温数据发送模块发送的所述低温数据和所述低温报警信号，并进行低温声光报警，同时在显示屏显示报警信息，避免了极冷的液态天然气或气液混合气流进入供气系统的后端零部件，进而提高了发动机的使用寿命，有效避免恶性事故的发生，保障城市客车处于安全运行条件下。
电磁阀6只在特定条件下由低温断电模块控制关闭，其他情况均需由车辆点火开关控制电磁阀打开或关闭。
作为优选，所述低温断电模块包括时间延迟分模块和常闭式触点开关，所述常闭式触点开关连接于车辆24v电源和所述电磁阀6之间，车辆电源开始通电时，所述时间延迟分模块开始计时1-3分钟，在计时期间，所述常闭式触点开关不接收所述低温报警信号，计时结束后，若所述常闭式触点开关接收到所述低温报警信号则立即断开，停止车辆电源向所述电磁阀6供电，即停止气化器5向发动机供气。这样当汽车初始启动时，可防止车辆启动初始误报警，低温断电模块在刚开始上电1-3分钟内，优选为2分钟不触发报警、也不进行关断低压电磁阀的动作，此时即使温度值越过阈值也不会触发报警、不关断低压电磁阀。
作为优选，所述低温断电模块还设有重置功能，所述常闭式触点开关断开后，即使温度上升，电磁阀6也不会再次打开。所述报警故障排除后，需重新给高安全性液化天然气车辆报警系统或低温断电模块上电，才能重新开启电磁阀6并恢复正常。
作为优选，所述低温采集模块21包括放置于所述气化器出口52位置的低温传感器21。
作为优选，所述气化器出口温度检测装置还包括低温报警模块，所述低温报警模块接收到所述低温报警信号后进行灯光报警。
作为优选，所述低温判断模块发出低温报警信号到所述低温断电模块关闭所述电磁阀的时间应小于等于2s。
实施例2
与上述实施例不同的是，如图3所示，本发明所述的高安全性液化天然气车辆报警系统还包括天然气泄漏检测装置4和发动机舱室温度检测装置3，所述气化器出口温度检测装置2、所述发动机舱室温度检测装置3和所述天然气泄漏检测装置4和报警主机依次通过线束串联，所述天然气泄漏检测装置4直接放置于车辆内，其内部设有泄漏传感器以实时采集天然气浓度数据，若该天然气浓度数据高于设定的浓度报警限值，则发出天然气泄漏报警信号，所述报警主机1接收所述天然气浓度数据和所述天然气泄漏报警信号，并进行天然气泄漏声光报警；若天然气浓度降到所述浓度报警限值以下，所述报警主机的声光提示报警状态持续一定时间后自动解除。
所述发动机舱室温度检测装置3通过高温传感器31实时采集发动机舱室的环境温度，所述发动机舱室温度检测装置3包括发动机舱室高温采集模块、高温判断模块和高温数据发送模块，所述发动机舱室高温判断模块以特定时间为周期，持续计算每一个周期内高温传感器的采样温度平均值，若该采样温度平均值高于设定的高温报警限值，则发出高温报警信号，所述报警主机1接收所述采样温度平均值和所述高温报警信号，并进行高温声光报警；若温度降到所述高温报警限值以下，所述报警主机1的声光提示报警状态持续一定时间后自动解除。
作为优选，所述气化器出口温度检测装置2、所述发动机舱室温度检测装置3和所述天然气泄漏检测装置4均包括灯光报警装置，所述气化器出口温度检测装置、所述发动机舱室温度检测装置和所述天然气泄漏检测装置采用相同形状的长方体型外壳，所述长方体型外壳朝向外侧的面设有灯光报警孔41，便于灯光报警装置向外发出报警。
作为优选，所述气化器出口温度检测装置2、所述发动机舱室温度检测装置3和所述天然气泄漏检测装置4均通过隔离防干扰线束7连接到所述报警主机1，所述报警主机设于车内仪表盘，包括数据显示模块和声光报警模块。
作为优选，所述报警主机通过隔离CAN总线接口和CAN总线与车辆控制系统连接，将数据和报警信号上传至车辆控制系统。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种高安全性液化天然气车辆报警系统，其特征在于，包括气化器出口温度检测装置和报警主机；所述气化器出口温度检测装置放置于气化器舱室，包括低温采集模块、低温判断模块、低温断电模块和低温数据发送模块，所述低温判断模块实时接收所述低温数据采集模块采集到的低温数据，当监测到气化器出口位置的温度为-30℃＜T≤-25℃，且持续时间超过2分钟，或当气化器出口位置的温度≤-30℃且持续时间超过2秒时，发出低温报警信号，所述低温断电模块接收到所述低温报警信号立即控制关闭气化器与发动机之间的电磁阀，停止向发动机供气；所述报警主机通过所述低温数据发送模块接收所述低温数据和所述低温报警信号，并进行低温声光报警。
2.根据权利要求1所述的高安全性液化天然气车辆报警系统，其特征在于，所述低温断电模块包括时间延迟分模块和常闭式触点开关，所述常闭式触点开关连接于车辆电源和所述电磁阀之间的常闭式触点开关，车辆电源开始通电时，所述时间延迟分模块开始计时1-3分钟，在计时期间，所述常闭式触点开关不接收所述低温报警信号，计时结束后，若所述常闭式触点开关接收到所述低温报警信号则立即断开，停止车辆电源向所述电磁阀供电，即停止气化器向发动机供气。
3.根据权利要求2所述的高安全性液化天然气车辆报警系统，其特征在于，所述常闭式触点开关断开后，只有重新给所述低温断电模块供电，才能使所述常闭式触点开关闭合。
4.根据权利要求1所述的高安全性液化天然气车辆报警系统，其特征在于，所述低温采集模块包括放置于所述气化器出口位置的低温传感器。
5.根据权利要求1所述的高安全性液化天然气车辆报警系统，其特征在于，所述气化器出口温度检测装置还包括低温报警模块，所述低温报警模块接收到所述低温报警信号后进行灯光报警。
6.根据权利要求1所述的高安全性液化天然气车辆报警系统，其特征在于，所述低温判断模块发出低温报警信号到所述低温断电模块关闭所述电磁阀的时间应小于等于2s。
7.根据权利要求1所述的高安全性液化天然气车辆报警系统，其特征在于，还包括发动机舱室温度检测装置，所述发动机舱室温度检测装置通过与其连接的高温传感器实时采集发动机舱室的环境温度，所述发动机舱室温度检测装置包括发动机舱室高温采集模块、高温判断模块和高温数据发送模块，所述发动机舱室温控模块以特定时间为周期，持续计算每一个周期内高温传感器的采样温度平均值，若该采样温度平均值高于设定的高温报警限值，则发出高温报警信号，所述报警主机接收所述采样温度平均值和所述高温报警信号，并进行高温声光报警；若温度降到所述高温报警限值以下，所述报警主机的声光提示报警状态持续一定时间后自动解除。
8.根据权利要求1所述的高安全性液化天然气车辆报警系统，其特征在于，还包括一个或多个天然气泄漏检测装置，所述天然气泄漏检测装置内设有泄漏传感器，以实时采集天然气浓度数据，若该天然气浓度数据高于设定的浓度报警限值，则发出天然气泄漏报警信号，所述报警主机接收所述天然气浓度数据和所述天然气泄漏报警信号，并进行天然气泄漏声光报警；若天然气浓度降到所述浓度报警限值以下，所述报警主机的声光提示报警状态持续一定时间后自动解除。
9.根据权利要求1所述的高安全性液化天然气车辆报警系统，其特征在于，所述气化器出口温度检测装置、所述发动机舱室温度检测装置和所述天然气泄漏检测装置均包括灯光报警装置，所述气化器出口温度检测装置、所述发动机舱室温度检测装置和所述天然气泄漏检测装置采用相同形状的长方体型外壳，所述长方体型外壳朝向外侧的面设有灯光报警孔，便于灯光报警装置向外发出报警。
10.根据权利要求1所述的高安全性液化天然气车辆报警系统，其特征在于，所述气化器出口温度检测装置、所述发动机舱室温度检测装置和所述天然气泄漏检测装置均通过隔离防干扰线束连接到所述报警主机，所述报警主机设于车内仪表盘，包括数据显示模块和声光报警模块；所述报警主机通过隔离CAN总线接口和CAN总线与车辆控制系统连接，将数据和报警信号上传至车辆控制系统。
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