CN201161923Y

CN201161923Y - 液压式天然气汽车加气子站系统

Info

Publication number: CN201161923Y
Application number: CNU2006201285112U
Authority: CN
Inventors: 李怀恩; 王德印; 张红彬; 王晓强; 陈福洋; 顾建辉
Original assignee: ANRIKE (LANGFANG) ENERGY EQUIPMENT INTEGRATION Co Ltd
Current assignee: ANRIKE (LANGFANG) ENERGY EQUIPMENT INTEGRATION Co Ltd
Priority date: 2006-12-25
Filing date: 2006-12-25
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2016-12-25
Also published as: CN201187684Y

Abstract

本实用新型涉及一种天然气燃料输送系统装置。这种液压式天然气汽车加气子站系统，它设有加气部分、控制部分和辅助部分，利用特殊性质的液体，用高压液压泵(压力不高于22MPa)直接将液体注入液压式天然气汽车加气子站拖车的储气钢瓶中，将钢瓶内的压缩天然气CNG推出，再通过站内的加气设备把压缩天然气CNG注入燃料机车的储气瓶内。在加燃料过程上，从液体存储罐中泵送出来的介质要使气瓶中的压力保持规定的量值。当液位计检测到钢瓶已完全排空CNG时，控制器PLC控制气动执行器，使介质液体流回液体存储罐中。整个系统的运行通过自动控制部分的控制器、压力传感器、气液检测装置、气动执行器、液位计，实现了全过程自动控制，并可将排气量提高到2000Nm³/h。

Description

液压式天然气汽车加气子站系统

技术领域

本实用新型涉及一种天然气运用设备，尤其是涉及一种天然气燃料输送系统装置。

背景技术

压缩天然气CNG机车需要专用的加燃料输送系统。该系统在无管网地方建设时称天然气汽车加气子站系统。国家专利02803740.5公开了这一类型系统，它由多组钢瓶构成，钢瓶在远处充填CNG，然后运输到加燃料站，在加燃料站处将水力流体从液体存储罐中泵送到每个钢瓶的一端中，使CNG强行通过钢瓶的另一端的出口。CNG通过软管流动进入待加燃料机车中。当钢瓶完成排空时，CNG软管中的压力使水力液体强行排出钢瓶并且返回液体存储罐中。虽然该系统相对其它CNG输送系统而言有所改进，但是系统采用的小瓶组无法实现自动控制，需人员操作，操作过程复杂，而且安装附件过多，增加了制造成本。

发明内容

本实用新型公开了一种新型的液压式天然气汽车加气子站，使其设有自动控制部分，可实现把压缩天然气CNG注入燃料机车的储气瓶内这一全过程的自动控制。

本实用新型的目的是由以下技术方案实现的：这种液压式天然气汽车加气子站系统，它设有加气部分和控制部分，各部分构成如下：

a.加气部分

加气部分设有液体存储罐3、液压泵2、控制阀1、液压马达23、钢瓶组件8，其中，所述液压泵2的出口连通控制阀1的入口P，控制阀1的出口0经快装接头22接通注液气动执行器4，之后连通钢瓶组件8，与钢瓶组件8连通的回液气动执行器6经快装接头22连通液体存储罐3，与钢瓶组件8连通的出气口气动执行器5经快装接头22连通待加气设备36。

b.控制部分

控制部分由控制器PLC13、压力传感器14、气液检测装置17、电磁阀24、电磁阀25、电磁阀26组成，所述压力传感器14接于液压泵2的出口管路上，气液检测装置17接于回液气动执行器6的出口管路上；所述注液气动执行器4、回液气动执行器5、出气口气动执行器6分别由电磁阀24、电磁阀25、电磁阀26控制，所述电磁阀24、电磁阀25、电磁阀26的电磁线圈分别接于控制器PLC13的接线端子P03、P04、P05。

c.辅助部分

辅助部分设有加热器39、换热器41、空气滤清器42、高压过滤器38、滤油机40、回油扩散器43、低压吸油过滤器44，其中加热器39、回油扩散器43安装在液体存储罐3内，换热器41、空气滤清器42、滤油机40安装在液体存储罐3体外，低压吸油过滤器44和高压过滤器38分别安装在液压泵2的入口和出口。

上述液压式天然气汽车加气子站系统，所述钢瓶组件8中钢瓶架9与拖车20之间铰接，在钢瓶架9上还设有顶升液压缸18，钢瓶组件8的倾斜夹角为6-80度。

上述液压式天然气汽车加气子站系统，所述钢瓶组件8内设有钢瓶体7，钢瓶体7的两端设有端塞19、10，在端塞上设置注、回液管29、排气管28及液位计27；所述钢瓶体7的直径为400mm-1200mm；所述排气管28向上弯曲；所述注回液管29向下弯曲。

上述液压式天然气汽车加气子站系统，所述钢瓶组件8的数量为1-40组。

该液压式天然气汽车加气子站是利用特殊性质的液体，用高压液压泵(压力不高于22MPa)直接将液体注入液压式天然气汽车加气子站拖车的储气钢瓶中，将钢瓶内的压缩天然气CNG推出，再通过站内的加气设备把压缩天然气CNG注入燃料机车的储气瓶内。在加燃料过程上，从液体存储罐中泵送出来的介质要使气瓶中的压力保持规定的量值。当液位计检测到钢瓶已完全排空CNG时，控制器PLC控制气动执行器，使介质液体流回液体存储罐中。整个系统的运行通过自动控制部分的控制器、压力传感器、气液检测装置、气动执行器、液位计，实现了全过程自动控制，并可将排气量提高到2000Nm³/h。

附图说明

图1为本实用新型的工作原理图；

图2为本实用新型控制器原理图；

图3为本实用新型拖车顶升装置安装位置图；

图4为本实用新型顶升装置流程图；

图5为本实用新型放大的钢瓶组件结构示意图；

图6为本实用新型放大的钢瓶组件前端塞结构示意图；

图7为本实用新型放大的钢瓶组件后端塞结构示意图；

图8为本实用新型的辅助部分结构原理图；

图9为本实用新型的图8的A-A剖面图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明：

请参阅图1至图9所示：

液压泵2安装在子站撬体15内，液压泵2与撬体15底板采用挠性连接，减小工作的噪音和克服谐振现象产生。液压泵2的启停由控制器PLC13控制。液压泵2的入口与液体存储罐3的底部出口21连接，液压泵2的高压出口与控制阀1的入口P连接，液压泵2的返回口和液体存储罐3的入口连接。

控制阀1安装在子站撬体15内，控制阀1主要包括溢流阀、单向阀、气动阀。控制阀1的入口连接于液压泵2的出口，控制阀1的高压出口0通过快装接头22连接到注液气动执行器4的入口。控制阀1的返回出口与液体存储罐3相通。控制阀1采用电磁控制方式，提高开启和闭合的速度。

与钢瓶组件8连通的回液气动执行器6经快装接头22连通液体存储罐3。

加气子站的控制器PLC13采用集中控制的方式，压力传感器14、压力传感器16和气液检测装置17安装在子站撬体15的内部，它们分别接于控制器PLC13的接线端子P00、P01、P02上，控制器PLC13对输入的信号进行处理运算。通过控制器PLC13接线端子P03、P04、P05与电磁阀24、25、26的电磁线圈相连。控制器PLC13接线端子P07与电磁阀37的电磁线圈相连，电磁阀37控制控制阀1的开启和关闭。控制器PLC13的接线端子P08、P09分别与液压泵2、液压马达23相连。

通过控制器PLC13接线端子P00、P01、P02可以将撬体15内部安装的压力传感器14、16及气液检测装置17的数值传送到控制器PLC13内，控制器PLC13根据数值决定控制目标。在处理加气的压力时，控制器PLC13将处理后的结果通过接线端子P08传给撬体15内部的液压泵2，控制液压泵2的启动和停止。通过接线端子P07控制电磁阀37的开启和关闭，电磁阀37的出气管30选择控制阀1的开启和关闭。在处理拖车20上的钢瓶排气、注液和回液时，控制器PLC13将处理的结果通过接线端子P03、P04、P05将控制的结果有选择的传给撬体15内部的电磁阀24、25、26的电磁线圈内，来控制电磁阀24、25、26的开启和关闭。

注液气动执行器4、出气口气动执行器5、回液气动执行器6安装在钢瓶组件8的两端。注液气动执行器4、出气口气动执行器5、回液气动执行器6的压缩空气输入口分别通过气管31、32、33连接到电磁阀24、25、26的出口上，由电磁阀24、25、26控制压缩空气的通断，再由压缩空气控制各气动执行器执行命令。

顶升系统12安装在工作现场，控制器PLC13通过端子P09连接到顶升系统12的液压马达23。顶升液压缸18安装在拖车20上，顶升系统12排出的液压油通过高压油管11送到顶升液压缸18的油缸内。

钢瓶组件8安装在拖车20上，钢瓶体7的直径可为400mm与1200mm之间。钢瓶体7的两端安装有前端塞19和后端塞10，端塞19、10和钢瓶体7的连接螺纹采用专用的NPT螺纹，保证安装后的密封效果。前端塞19上安装排气管28和液位计27，排气管28的进口制作时向上弯曲，来使钢瓶体7内的气体尽量完全排出和阻止高压介质的排出。安装的液位计27适应高压环境，结构简单可靠，主要用来控制高压介质的注入量。后端塞10上安装注液和回液管29，注液和回液管29在加工时向下弯曲，既保证高压介质在注入时不上扬同时保证回液时介质的高返回率。在钢瓶组件8中，钢瓶架9与拖车20之间铰接，在钢瓶架9的中部或后部设有顶升液压缸18。工作时，通过顶升液压缸18的举升动作使钢瓶组件8倾斜，钢瓶组件8的倾斜夹角为6-80度。

工作时，系统上电。首先启动拖车20专用的顶升系统12，顶升系统12向拖车20上安装的顶升装置18内注液压油，利用液压系统将高压气瓶组框架顶升起成仰角。为系统运行做好准备工作。

启动设备后控制器PLC13开始工作，液压泵2运转，向CNG钢瓶内注入高压液体介质；在液压泵出口设控制阀1，控制阀1的出口处安装压力传感器14。压力传感器14用于检测高压介质的压力，压力传感器14将压力值送给控制器PLC13，控制器PLC13根据压力传感器14的反馈值通过电磁阀37控制控制阀1的开闭、液压泵2的启停，由此保证控制阀1的压力维持在21～22Mpa或用户设定的范围之内。当液压系统压力达到高限22MPa(或用户设定值)时，控制阀1开启，停止向高压系统供液，并通过旁通回路把泄压液体回流到液体储罐3中；液压泵2经一定时间的延时，如果系统压力仍然不降，则液压泵2停止工作；当系统压力降至底限21MPa(或用户设定值)时，液压泵2重新开始工作。在系统工作温度≥70℃时，开启换热器41对系统进行散热；在系统温度≤-5℃时，开启加热器39对系统加热。

当系统开始工作后，控制器PLC13首先将第一个钢瓶组件8上的进液气动控制执行器4、出气口气动执行器5打开，高压气体通过快装接头22，经过油气分离装备34、气体计量装置35送入待加气设备36，回液气动执行器6仍处于关闭状态。在液压泵2的作用下，液体介质通过注液管开始注入第一个钢瓶组件8，同时压缩天然气被推出钢瓶组件8。当钢瓶体7内的液位达到预先设定的数值时，液位计27通过接线端子P10将信号传递给控制器PLC13，控制器PLC13发出指令，关闭该钢瓶组件8的进液气动执行器4、出气口气动执行器5，打开回液气动执行器6，此时第一个钢瓶组件8内的介质在残留余压的作用下通过回液管返回橇体15内的液体储罐3中，此时气液检测装置17开始工作，随时检测第一个钢瓶组件8的回液状态。同时第一个钢瓶组件8回液开始后，经延时，第二个钢瓶组件的进液气动执行器4、出气口气动执行器5打开，此时该钢瓶回液气动执行器6处于关闭状态。高压液体开始注入第二个钢瓶组件，继续加气过程。当第一个钢瓶组件8内的液体介质大部分返回到液体储罐3后，返回管路中出现气泡，气液检测装置17检测到气泡后向控制器PLC13发出指令，回液气动执行器6关闭。此时第一个钢瓶组件8完成第一次回液过程。然后第一个钢瓶组件8在无任何操作的情况下静置，经过预先设定的时间后，回液气动执行器6再次打开，第一个钢瓶组件8进入二次回液的操作。当第一个钢瓶组件8内的液体介质全部返回液体储罐3后，残余气压激活液体储罐3内安装的压力传感器16，压力传感器16向控制器PLC13发出指令，关闭回液气动执行器6，第一个钢瓶组件7的回液过程全部结束。钢瓶组件可为1-40组，其他钢瓶的工作情况依次类推，按顺序循环工作。

设备运行时，由控制器PLC13程序控制实现多个钢瓶依次顺序工作。注液气动执行器4、出气口气动执行器5、回液气动执行器6根据控制器PLC13控制程序适时开启和关闭各钢瓶的注液、出气和回液，顺序转换工作钢瓶。当前一辆拖车的最后一个钢瓶组件处于回液状态时，由人工调换必要的快装接头到第二辆拖车，留下回液管、最后一个钢瓶组件的回液气动执行器6处于导通，按动控制系统的“换车”钮，下一拖车的第一钢瓶开始工作，实现不间断加气。待最后一个钢瓶组件回液完毕后，立即把回液管、最后一个钢瓶组件的回液自动执行器6的控制设备调换至第二辆车上，再次按动控制系统的“换车”钮，系统结束第一拖车的循环，开始第二拖车的控制循环。

系统运行时，液压泵2前的低压吸油过滤器44过滤液体杂质保护液压泵2。液压泵2后的高压过滤器38过滤液体介质，保护后面的阀门。空气滤清器42过滤进出的气体，避免液体存储罐3受到污染。滤油机40无论系统是否运行，都一直运行，过滤液体存储罐3中的液体介质。回油扩散器43由筒体45和锥体46组成，在系统回油时能消除气泡，保障系统的正常运行。

设备运行时，除更换拖车时由人工操作外，整套设备的所有动作均由设备自带的控制器PLC13程序控制，无须人工干预。

Claims

1、一种液压式天然气汽车加气子站系统，其特征在于它设有加气部分和控制部分，各部分构成如下：

a.加气部分

加气部分设有液体存储罐(3)、液压泵(2)、控制阀(1)、液压马达(23)、钢瓶组件(8)，其中，所述液压泵(2)的出口连通控制阀(1)的入口(P)，控制阀(1)的出口(0)经快装接头(22)接通注液气动执行器(4)，之后连通钢瓶组件(8)，与钢瓶组件(8)连通的回液气动执行器(6)经快装接头(22)连通液体存储罐(3)，与钢瓶组件(8)连通的出气口气动执行器(5)经快装接头(22)连通待加气设备(36)；

b.控制部分

控制部分由控制器PLC(13)、压力传感器(14)、气液检测装置(17)、电磁阀(24)、电磁阀(25)、电磁阀(26)组成，所述压力传感器(14)接于液压泵(2)的出口管路上，气液检测装置(17)接于回液气动执行器(6)的出口管路上；所述注液气动执行器(4)、回液气动执行器(5)、出气口气动执行器(6)分别由电磁阀(24)、电磁阀(25)、电磁阀(26)控制，所述电磁阀(24)、电磁阀(25)、电磁阀(26)的电磁线圈分别接于控制器PLC(13)的接线端子(P03、P04、P05)，

c.辅助部分

辅助部分设有加热器(39)、换热器(41)、空气滤清器(42)、高压过滤器(38)、滤油机(40)、回油扩散器(43)、低压吸油过滤器(44)，其中加热器(39)、回油扩散器(43)安装在液体存储罐(3)内，换热器(41)、空气滤清器(42)、滤油机(40)安装在液体存储罐(3)体外，低压吸油过滤器(44)和高压过滤器(38)分别安装在液压泵(2)的入口和出口。

2、根据权利要求1所述的液压式天然气汽车加气子站系统，其特征在于所述钢瓶组件(8)中钢瓶架(9)与拖车(20)之间铰接，在钢瓶架(9)上还设有顶升液压缸(18)，钢瓶组件(8)的倾斜夹角为6-80度。

3、根据权利要求1或2所述的液压式天然气汽车加气子站系统，其特征在于所述钢瓶组件(8)内设有钢瓶体(7)，钢瓶体(7)的两端设有端塞(19、20)、在端塞上设置注、回液管(29)、排气管(28)及液位计(27)；所述钢瓶体(7)的直径为400mm-1200mm；所述排气管(28)向上弯曲；所述注回液管(29)向下弯曲。

4、根据权利要求1所述的一种液压式天然气汽车加气子站系统，其特征在于所述钢瓶组件(8)的数量为1-40组。