CN219082788U - 一种用于cng汽车加气子站的增压加气系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于CNG汽车加气子站的增压加气系统,包括气路换向气动阀组、增压瓶组、液压直充增压式装置、站用固定式CNG高压储气瓶组及CNG加气机,增压瓶组设有一号增压瓶、二号增压瓶;通过气路换向气动阀组设控制增压瓶组输入或输出气体;液压直充式增压装置包括液压油箱、液压泵,通过液压增压的方式为增压瓶组的气体增压;站用固定式CNG高压储气瓶组储气并向CNG加气机供气。本实用新型通过气路换向气动阀组控制增压瓶组的输入、输出;通过液压直充式增压装置实现增压瓶组气体的增压输送,其采用独立的增压瓶组,安全性大幅提高,避免了系统喷油、误将液压油注入CNG车辆中等安全事故的发生。
Description
技术领域
本实用新型涉及加气子站,确切地说是一种用于CNG汽车加气子站的增压加气系统。
背景技术
作为汽车燃料,天然气具有成本低、效益高、无污染、使用安全等特点,并且随着技术水平的不断提高,正日益显示出强大的发展潜力。
为方便天然气的储存和运输,通常把天然气压缩至10~25MPa,这种形式的天然气通常称为压缩天然气(CompressedNaturalGas,英文简称CNG)。压缩天然气具有价格低廉、安全环保、便于储运等优点,且压缩天然气汽车技术已基本成熟,压缩天然气汽车已成为城市公共交通的主力军。
目前CNG汽车加气站主要有两种基本形式。一种是CNG标准站(也称常规站)另一种为CNG母子站。CNG标准站建立在城市高中压天然气管网区域上,通过天然气管道接收原料天然气,经过脱水和脱硫等工艺,对原料气进行净化和干燥处理,再利用压缩机对天然气进行压缩,然后进入储气瓶组或储气井等储气设施进行缓冲、稳压和储存,最后通过CNG加气机给CNG汽车进行加气。可见,建设CNG标准站要受到天然气管网布局及管网压力的限制,而且加气场站的CNG压缩机往往是大功率、高能耗的设备,并且在许多地区,由于城市燃气管网的容量有限,在用气高峰时段还会面临着“短气限流”甚至是“断气”的窘境,对CNG汽车标准加气站的运营和服务带来较大的影响。CNG母子站是针对管网、征地、安全等条件限制而发展起来的一种无管网输配技术。母站一般建设在城市燃气管网接收门站、调压站或天然气主干网附近,子站建在输配管网尚未敷设的区域,远离主城区或城区中心。CNG转运车(CNG长管运输拖车)从加气母站取气,通过公路运输至各加气子站,然后再给CNG汽车进行加气。CNG汽车加气子站不需要脱硫和脱水的装置,也不要配置大功率的压缩机,所以CNG汽车加气子站的工艺流程简单、所需设备较少、占地面积比较小,特别适合于土地紧张、周围无天然气地下管网的城镇地区。子站辐射母站周围约200km的范围,通过CNG转运车将从母站运来的干燥脱硫的压缩天然气给CNG汽车加气,可以很快形成供气网络,迅速缓解加气站供气能力与天然气需求量之间的矛盾,实现城市建成区无管网“天然气化”的主要途径。特别是未来很大一部分CNG加气站将建设成为加油加气合建站,CNG汽车加气站的母子站模式具有更强的适应性和更大的发展趋势。
目前CNG汽车加气子站主要有两种类型,即,机械压缩机式CNG汽车加气子站和液压平推式CNG汽车加气子站。
机械压缩机式CNG汽车加气子站由于采用机械压缩机增压技术,加气工艺比较简单,但是系统的工艺设备较多,能耗较高,在运行过程中不但加气压力不稳定,而且加气速度较慢,取气率较低(仅为85%)。
液压平推式CNG汽车加气子站是最近十年来CNG汽车加气子站领域迅速发展起来的一项新型技术,其特点是采用液压增压系统取代天然气压缩机,无需压缩机增压和储气瓶组储气,具有加气速度快、取气率高(可达95%),占地面积小,建站投资少,且适合在城建区或已经建成的加油站进行加油加气站合建等优点。然而受制于诸多技术瓶颈的制约,目前液压平推式CNG汽车加气子站存在的主要问题有:由于液压增压装置直接向CNG长管运输拖车的储气钢瓶中充入液压油,因此需配置专用CNG长管运输拖车,该形式的运输拖车制造复杂、车体笨重,运输量小,运输成本高且与普通的CNGCNG长管运输拖车无互换性,增加了建站的投资成本;液压平推式CNG汽车加气子站需要配备大量的液压油,废油污染问题严重;液压加气子站的系统设计均比较简单、低端,功能单调,缺少有效且必要的连锁、自锁和互锁等安全防护,以及缺少运行数据的记录、存储等功能,人工干预较多,时常发生系统超压、喷油,甚至将液压油误注入CNG燃料汽车内等事故。
可见,现阶段无论采取何种CNG汽车加气子站的建站形式,投资和运行成本都很高,严重制约和阻碍了CNG加气站产业的发展。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于CNG汽车加气子站的增压加气系统,该系统用于组建液压直充增压式CNG汽车加气子站,通过设置的气路换向气动阀组(8)、增压瓶组、液压直充式增压装置实现气体输入、增压输送,其采用独立的增压瓶组,安全性大幅提高,避免了系统喷油、误将液压油注入CNG车辆中等安全事故的发生,能够有效的推动CNG加气子站的建设和普及。
为解决上述技术问题,本实用新型采用如下技术手段:
一种用于CNG汽车加气子站的增压加气系统,包括气路换向气动阀组、增压瓶组、液压直充增压式装置、站用固定式CNG高压储气瓶组及CNG加气机,所述的气路换向气动阀组设有GD阀、GA阀、GC阀、GB阀;增压瓶组设有一号增压瓶、二号增压瓶;气路换向气动阀组中的GD阀输入端通过管线连通CNG长管运输拖车,GD阀输出端通过管线连通一号增压瓶;气路换向气动阀组中的GC阀输入端通过管线连通CNG长管运输拖车,GC阀输出端连接二号增压瓶;一号增压瓶通过连接管线、GA阀与站用固定式CNG高压储气瓶组输入端连通;二号增压瓶通过连接管线、GB阀与站用固定式CNG高压储气瓶组输入端连通;一号增压瓶及二号增压瓶内的CNG通过液压直充增压后CNG输送至站用固定式CNG高压储气瓶组中;站用固定式CNG高压储气瓶组通过连接管线与CNG加气机连通;所述的液压直充式增压装置包括液压油箱、吸油过滤器、液压泵、供油压力调节模块、油路换向气动阀组、增压瓶组、防爆型回油电磁阀;液压油箱供油一端与增压瓶组连通的增压管线上设有吸油过滤器、液压泵、供油压力调节模块、油路换向气动阀组;液压油箱回油一端通过连接管线、防爆型回油电磁阀、油路换向气动阀组与增压瓶组连通。
与现有技术相比,其突出的特点是:
第一:通过设置气路换向气动阀组,利用其控制气体向增压瓶组中输入及增压瓶组中气体增压后的输出,方便控制并切换增压瓶组工作。
第二:通过设置的增压瓶组、液压直充式增压装置实现气体的增压输送,其采用独立的增压瓶组,安全性大幅提高,避免了系统喷油、误将液压油注入CNG车辆中等安全事故的发生。
第三:通过设置站用固定式CNG高压储气瓶组,利用其对增压后的气体进行存储。
第四:将站用固定式CNG高压储气瓶组与CNG加气机通过高压连接管线连通,向CNG加气机提供加压后的高压气体,供CNG加气机工作加气。
进一步的优选技术方案如下:
所述的油路换向气动阀组设有OB阀、OC阀、OA阀、OD阀;液压油箱供油一端通过连接管线、OB阀与一号增压瓶连通;液压油箱供油一端通过连接管线、OA阀与二号增压瓶连通;液压油箱回油一端通过连接管线、OC阀与一号增压瓶连通;液压油箱回油一端通过连接管线、OD阀与二号增压瓶连通。
其可以交替工作,一个进气过程中,另一个增压对外输送,使设备持续工作。
所述的气体输入管线上设有安全阀,所述的气体输出管线上设有高压油气分离过滤器。
通过设置安全阀、高压油气分离过滤器,可以提高其工作的安全性。
所述的液压泵由隔爆变频异步三相电机通过联轴器连接驱动。
通过上述设置,利用隔爆变频异步三相电机驱动液压泵。
所述的液压油箱设有防爆型油温加热器。
通过设置防爆型油温加热器,可以以低温时为液压油箱内的液压油加热,便于保证其良好的流动性。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型组装成的一液压直充增压式CNG汽车加气子站系统图。
附图标记说明:1-液压油箱、2-吸油过滤器、3-液压泵、4-联轴器、5-隔爆变频异步三相电机、6-供油压力调节模块、7-油路换向气动阀组、01-OB阀、702-OC阀、703-OA阀、704-OD阀、8-气路换向气动阀组、801-GD阀、802-GA阀、803-GC阀、804-GB阀、9-增压瓶组(9)、901-一号增压瓶、902-二号增压瓶;10-快装街头、11-防爆型回油电磁阀、12-高压油气分离过滤器、13-安全阀、14-主液位计、15-副液位计、16-防爆型油温加热器、17-滤油装置。
具体实施方式
下面结合实施例,进一步说明本实用新型。
参见图1可知,本实用新型的一种用于CNG汽车加气子站的增压加气系统,由气路换向气动阀组8、增压瓶组9、液压直充增压式装置、站用固定式CNG高压储气瓶组及CNG加气机组成,所述的气路换向气动阀组8设有GD阀801、GA阀802、GC阀803、GB阀804;增压瓶组9设有一号增压瓶901、二号增压瓶902;气路换向气动阀组8中的GD阀801输入端通过管线连通CNG长管运输拖车,GD阀801输出端通过管线连通一号增压瓶901;气路换向气动阀组8中的GC阀803输入端通过管线连通CNG长管运输拖车,GC阀803输出端连接二号增压瓶902;一号增压瓶901通过连接管线、GA阀802与站用固定式CNG高压储气瓶组输入端连通;二号增压瓶902通过连接管线、GB阀804与站用固定式CNG高压储气瓶组输入端连通;一号增压瓶901及二号增压瓶902内的CNG通过液压直充增压后CNG输送至站用固定式CNG高压储气瓶组中;站用固定式CNG高压储气瓶组通过连接管线与CNG加气机连通;所述的液压直充式增压装置包括液压油箱1、吸油过滤器2、液压泵3、供油压力调节模块6、油路换向气动阀组7、增压瓶组9、防爆型回油电磁阀11;液压油箱1供油一端与增压瓶组9连通的增压管线上设有吸油过滤器2、液压泵3、供油压力调节模块6、油路换向气动阀组7;液压油箱1回油一端通过连接管线、防爆型回油电磁阀11、油路换向气动阀组7与增压瓶组9连通;液压油箱1回油一端通过连接管线、OC阀702与一号增压瓶901连通;液压油箱1回油一端通过连接管线、OD阀704与二号增压瓶902连通;气体输入管线上设有安全阀13,气体输出管线上设有高压油气分离过滤器12;液压泵3由隔爆变频异步三相电机5通过联轴器4连接驱动;液压油箱1设有防爆型油温加热器16;通过设置防爆型油温加热器16,可以以低温时为液压油箱1内的液压油加热,便于保证其良好的流动性。
本实施例的优点是:
第一:通过设置气路换向气动阀组,利用其控制气体向增压瓶组中输入及增压瓶组中气体增压后的输出,方便控制并切换增压瓶组工作。
第二:通过设置的增压瓶组、液压直充式增压装置实现气体的增压输送,其采用独立的增压瓶组,安全性大幅提高,避免了系统喷油、误将液压油注入CNG车辆中等安全事故的发生。
第三:通过设置站用固定式CNG高压储气瓶组,利用其对增压后的气体进行存储。
第四:将站用固定式CNG高压储气瓶组与CNG加气机通过高压连接管线连通,向CNG加气机提供加压后的高压气体,供CNG加气机工作加气。
第五:通过设置气路换向气动阀组8,利用其控制增压瓶组中的气体的输入、输出;通过设置油路换向气动阀组7,利用其控制液压直充增压式装置向增压瓶组注油或回油。
参见图2,本实用新型组装的一种液压直充增压式CNG汽车加气子站系统,由CNG长管运输拖车、液压直充增压式装置、站用固定式CNG高压储气瓶组、CNG加气机和电气控制系统组成,CNG长管运输拖车为加气子站输运提供CNG;CNG长管运输拖车中的CNG利用自身的压力势能输入至增压瓶组9中,液压直充增压式装置利用液压直充增压技术,将增压瓶组9中的CNG增压并输送到站用固定式CNG高压储气瓶组中;站用固定式CNG高压储气瓶组用于储存增压后的CNG,向CNG加气机提供CNG,CNG加气机为CNG燃料汽车计量和充装天然气;电气控制系统主要通过PLC控制程序控制整个液压直充式CNG加气子站系统的自动运行和自动监控。
液压直充式增压装置由液压油箱1、吸油过滤器2、液压泵3、联轴器4、隔爆变频异步三相电机5、供油压力调节模块6、油路换向气动阀组7、气路换向气动阀组8、防爆型回油电磁阀11、主液位计14、副液位计15、防爆型油温加热器16、滤油装置17、防爆型压力传感器PT1-PT5、防爆型压差开关PE1、防爆型压差开关PE2组成。
CNG长管运输拖车中的CNG低压或中压连接管线上设有GL阀、高压油气分离过滤器12,GL阀用于控制输送、高压油气分离过滤器12用于过滤输送的CNG;CNG长管运输拖车中的CNG还通过连接管线、气路换向气动阀组8与增压瓶组9连通。CNG长管运输拖车通过气路换向气动阀组8输入到增压瓶组9进行液压直充增压,增压后增压瓶组9的CNG通过气路换向气动阀组8输入到站用固定式CNG高压储气瓶组中。
气路换向气动阀组8设有GD阀801、GA阀802、GC阀803、GB阀804;气路换向气动阀组8中的GD阀801输入端通过管线连通CNG长管运输拖车,GD阀801输出端通过管线连通一号增压瓶901;气路换向气动阀组8中的GC阀803输入端通过管线连通CNG长管运输拖车,GC阀803输出端连接二号增压瓶902;一号增压瓶901通过连接管线、GA阀802与站用固定式CNG高压储气瓶组输入端连通;二号增压瓶902通过连接管线、GB阀804与站用固定式CNG高压储气瓶组输入端连通;一号增压瓶901及二号增压瓶902内的CNG通过液压直充增压后CNG输送至站用固定式CNG高压储气瓶组中。
液压油箱1供油一端通过连接管线、液压泵3、供油压力调节模块6、油路换向气动阀组7与增压瓶组9连通;液压泵3由隔爆变频异步三相电机5通过联轴器4连接驱动;液压油箱1与增压瓶组9连通的连接管线上设有吸油过滤器2;液压油箱1回油一端通过连接管线、防爆型回油电磁阀11、油路换向气动阀组7与增压瓶组9连通。
供油压力调节模块6对供油压力进行调节。该模块主要由先导式溢流阀和二位四通气动滑阀组成,两者集成于一个阀块上,其主要作用是压力调节、超压保护和溢流。
油路换向气动阀组7设有OB阀701、OC阀702、OA阀703、OD阀704;液压油箱1供油一端通过连接管线、OB阀701与一号增压瓶901连通;液压油箱1供油一端通过连接管线、OA阀703与二号增压瓶902连通;液压油箱1回油一端通过连接管线、OC阀702与一号增压瓶901连通;液压油箱1回油一端通过连接管线、OD阀704与二号增压瓶902连通。
增压瓶组9的公称压力等级为25MPa。
为节省占地面积液压直充增压装置II可设计成集成橇体,内设有燃气报警传感器,与电气控制系统IV内的燃气报警控制装置互联,如果发生燃气泄漏,燃气报警传感器立即向燃气报警控制装置发出信号,控制加气子站内的配电系统切断设备的电源,并发出声光报警信号,提醒操作人员作相应处理。
本实施例的液压直充增压式CNG汽车加气子站系统加气方法,包括以下步骤:
(1)CNG长管运输拖车与液压直充式增压装置通过快装街头10连接后,CNG分为两路,一路通过低压(或中压)管线直接连接CNG加气机,具备CNG直供功能;另一路通过液压直充式增压装置的气动换向阀组8后充入增压瓶组9,经增压瓶组9增压后充入站用固定式CNG高压储气瓶组;
(2)气路气动换向阀组8中的GD阀801开启,CNG进入一号增压瓶901,当第二防爆型压力传感器压力检测值PT2等于第一防爆型压力传感器检测值PT1时,关闭GD阀801,液压直充增压装置II的隔爆变频异步三相电机5启动、控制系统向供油压力调节模块6中的二位四通气动滑阀输送压缩空气开启该阀,控制先导式溢流阀进行增压作用,油路气动换向阀组7中的OB阀701开启为一号增压瓶901注油增压,当第二防爆型压力传感器压力检测值PT2等于第四防爆型压力传感器PT4时,开启GA阀802,将增压后的CNG储存在站用固定式CNG高压储气瓶组中;
(3)系统预先根据增压瓶组9的单个增压瓶容积设置液压油箱1的主液位计14和副液位计15的液位下限,本实施例中设置为单个增压瓶容积的95%;当主液位计14或副液位计15检测到液位的下限信号后,一号增压瓶901的CNG已推出至站用固定式CNG高压储气瓶组中,此时关闭OB阀701和GA阀802,开启一号增压瓶901的回油程序;系统注油时,液位计检测到下限信号,就认定增压钢瓶中的CNG输出完毕;
(4)回油时,防爆型回油电磁阀11开启、油路气动换向阀组7中的OC阀702开启,一号增压瓶901内的液压油会在余压的作用下返回液压油箱1,直至液压油箱1上的防爆型压差开关PE1或PE2检测到气压信号后,一号增压瓶901的回油完成,然后关闭防爆型回油电磁阀11和OC阀702;回油过程中,开始进入液压油箱1中的液压油造成液压油箱1内的压力比较稳定。当回油结束时,增压瓶内的气体会进液压油箱1,使其内部压力迅速增加,防爆型压差开关PE1或PE2检测到压力迅速增加的信号后就提供信号使防爆型回油电磁阀11关闭;
(5)在一号增压瓶901的液压直充增压过程中,气路气动换向阀组8中的GC阀803开启,CNG长管运输拖车中的CNG进入增压瓶组9的二号增压瓶902,当第三防爆型压力传感器的检测值PT3等于第一防爆型压力传感器的检测值PT1时,关闭GC阀803;当一号增压瓶901回油时,注油系统重新启动,油路气动换向阀组7中的OA阀703开启,液压油箱1内的液压油进入二号增压瓶902,液压增压系统开始为二号增压瓶902内的CNG增压,当第三防爆型压力传感器的检测值PT3等于第四防爆型压力传感器的检测值PT4时,开启气路气动换向阀组8中的GB阀804,增压后的CNG进入站用固定式CNG高压储气瓶组;
(6)当主液位计14或副液位计15检测到液位下限信号后,二号增压瓶902的CNG已推出至站用高压储气瓶组III中,此时关闭OA阀703和GB阀804,并开启二号增压瓶902的回油程序;
(7)二号增压瓶902回油时,防爆型回油电磁阀11开启、OD阀704开启,二号增压瓶902内的液压油会在余压的作用下返回液压油箱1,直至液压油箱1上的压差开关PE1或PE2检测到气压信号后,二号增压瓶902回油过程完成,关闭防爆型回油电磁阀11和OD阀704;
(8)重复1~6步骤,直至CNG长管运输拖车中的CNG压力降至1~2MPa左右,CNG卸车结束,更换下一辆CNG长管运输拖车继续为CNG加气站提供CNG气源。
注油及回油过程中,一号增压瓶901注油结束后,间隔一个时间T1,一号增压瓶901回油程序启动;再间隔一个时间T2,二号增压瓶902注油程序再启动,即系统此时处于边回油边注油的状态;一般情况下系统回油速度大于系统的注油速度,但由于系统的不确定性,如在使用过程中可能回油管线中某些阀门开启程度会不足,造成回油管线堵塞,使回油速度低于注油速度,系统在边回油边注油的过程中将会出现增压瓶中的CNG还未完全排出,油箱内的液位就已到达下限,系统便认定二号增压瓶902注油结束,然后开启二号增压瓶902回油程序即为系统故障;为防止上述故障产生,所以系统在边回油边注油阶段,程序设计上有注油时间阈值T的约束,电气控制系统设置两个约束条件,一是液位计下限,为单个增压瓶容积的95%,二是注油时间阈值,注油时间阈值根据液压泵的排量和增压瓶的容积确定,T=V/nq,其中,V表示的是单个增压瓶的容积(L),n表示的是液压泵的转速(RPM),q表示的是液压泵每转的排量(L/Rev)。如果注油时间小于T,即使液位计出现下限信号,系统也不认为是注油结束,而是会发出故障报警信号,提示注油时间过短,回油系统有故障。
以上所述仅为本实用新型较佳可行的实施例而已,并非因此局限本实用新型的权利范围,凡运用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变化,均包含于本实用新型的权利范围之内。
Claims (5)
1.一种用于CNG汽车加气子站的增压加气系统,包括气路换向气动阀组(8)、增压瓶组(9)、液压直充增压式装置、站用固定式CNG高压储气瓶组及CNG加气机,其特征在于:
所述的气路换向气动阀组(8)设有GD阀(801)、GA阀(802)、GC阀(803)、GB阀(804);增压瓶组(9)设有一号增压瓶(901)、二号增压瓶(902);气路换向气动阀组(8)中的GD阀(801)输入端通过管线连通CNG长管运输拖车,GD阀(801)输出端通过管线连通一号增压瓶(901);气路换向气动阀组(8)中的GC阀(803)输入端通过管线连通CNG长管运输拖车,GC阀(803)输出端连接二号增压瓶(902);一号增压瓶(901)通过连接管线、GA阀(802)与站用固定式CNG高压储气瓶组输入端连通;二号增压瓶(902)通过连接管线、GB阀(804)与站用固定式CNG高压储气瓶组输入端连通;一号增压瓶(901)及二号增压瓶(902)内的CNG通过液压直充增压后CNG输送至站用固定式CNG高压储气瓶组中;站用固定式CNG高压储气瓶组通过连接管线与CNG加气机连通;
所述的液压直充式增压装置包括液压油箱(1)、吸油过滤器(2)、液压泵(3)、供油压力调节模块(6)、油路换向气动阀组(7)、增压瓶组(9)、防爆型回油电磁阀(11);液压油箱(1)供油一端与增压瓶组(9)连通的增压管线上设有吸油过滤器(2)、液压泵(3)、供油压力调节模块(6)、油路换向气动阀组(7);液压油箱(1)回油一端通过连接管线、防爆型回油电磁阀(11)、油路换向气动阀组(7)与增压瓶组(9)连通。
2.根据权利要求1所述用于CNG汽车加气子站的增压加气系统,其特征在于:所述的油路换向气动阀组(7)设有OB阀(701)、OC阀(702)、OA阀(703)、OD阀(704);液压油箱(1)供油一端通过连接管线、OB阀(701)与一号增压瓶(901)连通;液压油箱(1)供油一端通过连接管线、OA阀(703)与二号增压瓶(902)连通;液压油箱(1)回油一端通过连接管线、OC阀(702)与一号增压瓶(901)连通;液压油箱(1)回油一端通过连接管线、OD阀(704)与二号增压瓶(902)连通。
3.根据权利要求1所述用于CNG汽车加气子站的增压加气系统,其特征在于:所述的气路换向气动阀组(8)输入端的管线上设有安全阀(13),增压瓶组(9)与站用固定式CNG高压储气瓶组气体的管线上设有高压油气分离过滤器(12)。
4.根据权利要求1所述用于CNG汽车加气子站的增压加气系统,其特征在于:所述的液压泵(3)由隔爆变频异步三相电机(5)通过联轴器(4)连接驱动。
5.根据权利要求1所述用于CNG汽车加气子站的增压加气系统,其特征在于:所述的液压油箱(1)设有防爆型油温加热器(16)。
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CN202221791174.0U CN219082788U (zh) | 2022-07-13 | 2022-07-13 | 一种用于cng汽车加气子站的增压加气系统 |
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