RU2762810C1 - Method for refueling vehicles with compressed natural gas and a small-sized measuring and docking device for its implementation - Google Patents
Method for refueling vehicles with compressed natural gas and a small-sized measuring and docking device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2762810C1 RU2762810C1 RU2021108721A RU2021108721A RU2762810C1 RU 2762810 C1 RU2762810 C1 RU 2762810C1 RU 2021108721 A RU2021108721 A RU 2021108721A RU 2021108721 A RU2021108721 A RU 2021108721A RU 2762810 C1 RU2762810 C1 RU 2762810C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- natural gas
- compressed natural
- refueling
- small
- pressure
- Prior art date
Links
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 98
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 title claims abstract description 48
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 38
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 53
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 14
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 11
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 7
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 7
- 238000005429 filling process Methods 0.000 description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000009172 bursting Effects 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60S—SERVICING, CLEANING, REPAIRING, SUPPORTING, LIFTING, OR MANOEUVRING OF VEHICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B60S5/00—Servicing, maintaining, repairing, or refitting of vehicles
- B60S5/02—Supplying fuel to vehicles; General disposition of plant in filling stations
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C5/00—Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures
- F17C5/06—Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures for filling with compressed gases
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемая группа изобретений относится к газовой промышленности, конкретно к технологии подачи топлива автотранспортным средствам (далее - АТС), использующим компримированный природный газ (далее - КПГ) в качестве моторного топлива, и может быть использована для осуществления заправки газомоторной техники и оборудования, работающего на КПГ.The proposed group of inventions relates to the gas industry, specifically to the technology of fuel supply to vehicles (hereinafter referred to as ATC) using compressed natural gas (hereinafter referred to as CNG) as a motor fuel, and can be used to refuel gas engine technology and equipment running on CNG ...
Известны основные устройства и способы заправки АТС сжатым природным газом.Known basic devices and methods for filling vehicles with compressed natural gas.
Например, способ заправки транспортных средств сжатым природным газом (патент РФ на изобретение №2185974, опубл. 27.07.2002 г.), включающий в себя прибытие передвижного газозаправщика (далее - ПАГЗ) с заправочной колонкой на место сбора и заправки транспортных средств, работающих на сжатом природном газе, и заправку транспортных средств сжатым природным газом через заправочную колонку с использованием дожимного компрессора. Дожимной компрессор смонтирован на оборудованной колесной ходовой частью и выдвижными поворотными опорами индивидуальной раме, на которой также смонтированы ресивер, дополнительная заправочная колонка и двигатель внутреннего сгорания, работающий на сжатом природном газе и являющийся приводом дожимного компрессора. У компрессора, по меньшей мере, два входных и два выходных коллектора с узлами подключения ПАГЗов с бескомпрессорным отбором сжатого природного газа. Входные и выходные коллекторы и узлы подключения ПАГЗов с бескомпрессорным отбором сжатого природного газа к дожимному компрессору оснащены запорной арматурой, позволяющей регулировать поступление сжатого природного газа на заправочные колонки и в ресивер дожимного компрессора и обеспечивать перекачку сжатого природного газа из любой секции баллонов для хранения сжатого природного газа в любую другую секцию баллонов для хранения сжатого природного газа одного ПАГЗ с бескомпрессорным отбором сжатого природного газа, а также из секций баллонов для хранения сжатого природного газа одного ПАГЗ с бескомпрессорным отбором сжатого природного газа в любую секцию баллонов для хранения сжатого природного газа другого ПАГЗ с бескомпрессорным отбором сжатого природного газа.For example, a method for refueling vehicles with compressed natural gas (RF patent for invention No. 2185974, publ. 27.07.2002), which includes the arrival of a mobile gas refueling station (hereinafter referred to as PAGZ) with a refueling station at the place of collection and refueling of vehicles operating on compressed natural gas, and filling vehicles with compressed natural gas through a dispenser using a booster compressor. The booster compressor is mounted on an individual frame equipped with a wheeled chassis and retractable pivot supports, on which a receiver, an additional filling station and an internal combustion engine running on compressed natural gas and driving the booster compressor are also mounted. The compressor has at least two inlet and two outlet manifolds with PAGZ connection units with a compressorless extraction of compressed natural gas. The inlet and outlet manifolds and nodes for connecting CAGPs with a compressor-less extraction of compressed natural gas to the booster compressor are equipped with shut-off valves that allow to regulate the inflow of compressed natural gas to the filling stations and to the receiver of the booster compressor and to ensure the pumping of compressed natural gas from any section of cylinders for storing compressed natural gas into any other section of cylinders for storing compressed natural gas of one CNGP with a compressorless extraction of compressed natural gas, as well as from sections of cylinders for storing compressed natural gas of one CNGP with a compressorless extraction of compressed natural gas into any section of cylinders for storing compressed natural gas of another CAGP with a compressorless extraction of compressed natural gas.
Однако недостатком способа заправки транспортных средств сжатым природным газом по вышеуказанному патенту РФ №2185974 является то, что при значительном потреблении сжатого природного газа в качестве моторного топлива появляется потребность в частой заправке сжатым природным газом ресивера ПАГЗ с компрессорным отбором сжатого природного газа на автомобильной газонаполнительной компрессорной станции (далее -АГНКС), которая, как правило, находится на значительном удалении от места заправки АТС. Кроме того, ПАГЗ кроме полезной нагрузки - КПГ осуществляет постоянную транспортировку дожимного компрессора и собственно баллонов, из которых состоит ресивер КПГ, и служащих для перевозки КПГ, а учитывая то, что вес дожимающего компрессора с приводным двигателем внутреннего сгорания сравним с весом ресивера, общий вес ПАГЗ с компрессорным отбором сжатого природного газа, который складывается из веса: рамы, оборудованной колесной ходовой частью и выдвижными поворотными опорами, ресивера, дополнительной заправочной колонки и двигателя внутреннего сгорания с дожимным компрессором; становится существенным препятствием для его движения по дорогам, имеющим ограничения по массе транспортного средства. Ухудшается соотношение массы полезной нагрузки к общей массе ПАГЗ, вследствие чего снижается экономическая эффективность данного способа заправки по сравнению со стационарными АГНКС. Все вышесказанное обуславливает применимость данного способа только в случаях недоступности инфраструктуры трубопроводного транспорта газа (магистральных трубопроводов и распределительных газовых сетей) в месте организации заправки АТС газомоторным топливом.However, the disadvantage of the method for refueling vehicles with compressed natural gas according to the above RF patent No. 2185974 is that with significant consumption of compressed natural gas as a motor fuel, there is a need for frequent refueling with compressed natural gas of the PAGZ receiver with compressor extraction of compressed natural gas at an automobile gas filling compressor station (hereinafter referred to as CNG filling station), which, as a rule, is located at a considerable distance from the place where the vehicle is refueled. In addition, in addition to the CNG payload, the PAGZ constantly transports the booster compressor and the actual cylinders that make up the CNG receiver and those used for the CNG transportation, and given that the weight of the booster compressor with an internal combustion engine is comparable to the weight of the receiver, the total weight PAGZ with compressor extraction of compressed natural gas, which consists of the weight of: a frame equipped with a wheeled chassis and retractable swivel supports, a receiver, an additional filling station and an internal combustion engine with a booster compressor; becomes a significant obstacle to its movement on roads that have restrictions on the mass of the vehicle. The ratio of the payload mass to the total mass of the CNG station is deteriorating, as a result of which the economic efficiency of this refueling method is reduced in comparison with stationary CNG stations. All of the above determines the applicability of this method only in cases of inaccessibility of the gas pipeline infrastructure (trunk pipelines and gas distribution networks) at the place where the ATC is refueled with gas as a vehicle fuel.
Из уровня техники известен пистолет заправочный газовый (патент РФ на полезную модель №42280, опубл. 27.11.2004 г.), состоящий из корпуса с установленным в нем подпружиненным штоком, взаимодействующим с одной стороны с рычагом управления, а с другой стороны - с иглой, упирающейся в пробку подпружиненного клапана, установленного на направляющей с уплотнительными кольцами в сборном клапанном корпусе, штуцера входного, фильтра, штуцера выходного с наконечником и двумя уплотнительными кольцами, декоративных корпусных деталей, скобы предохранительной, закрепленной винтовыми крепежными элементами, фиксатор рычага управления с пружиной. Фильтр выполнен в виде цилиндрической поверхности на стакане с боковыми окнами и установлен и уплотнен между клапанным корпусом и штуцером входным.A gas filling pistol is known from the prior art (RF patent for utility model No. 42280, publ. 11/27/2004), consisting of a body with a spring-loaded rod installed in it, interacting on one side with a control lever, and on the other hand with a needle , abutting against the plug of a spring-loaded valve installed on a guide with O-rings in the assembled valve body, an inlet connection, a filter, an outlet connection with a tip and two O-rings, decorative body parts, a safety bracket fixed with screw fasteners, a control lever retainer with a spring. The filter is made in the form of a cylindrical surface on a glass with side windows and is installed and sealed between the valve body and the inlet fitting.
Однако недостатком пистолета заправочного газового по вышеуказанному патенту РФ №42280 является наличие механизма для стопорения рычага, управляющего открытием основного заправочного клапана (клапан нормально закрытый), что вынуждает оператора при каждом закрытии пистолета производить действия по расстопорению рычага пистолета. Другим недостатком является большой объем ручных подготовительных операций, увеличивающий вынужденные технологические перерывы между заправками, что приводит к ухудшению коэффициента загрузки оборудования.However, the disadvantage of the gas filling pistol according to the above RF patent No. 42280 is the presence of a mechanism for locking the lever that controls the opening of the main filling valve (normally closed valve), which forces the operator to release the pistol lever every time the pistol is closed. Another disadvantage is the large volume of manual preparatory operations, which increases the forced technological breaks between refueling, which leads to a deterioration in the equipment utilization factor.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ заправки КПГ на автомобильной газонаполнительной компрессорной станции блочного исполнения (далее - АГНКС БИ-40) (Руководство по эксплуатации АГНКС БИ-40 «Метан». Заправка автомобилей), в котором природный газ (далее - ПГ) отбирают из газопровода, осушают, компримируют известным способом и направляют в аккумуляторы давления. Из аккумулятора давления КПГ подают в трубопровод высокого давления до газозаправочной колонки (далее - КГЗ), или колонок (если колонок несколько, то оконечный участок технологического трубопровода, к которому они подключены, выполняется в виде коллектора высокого давления). Колонки (колонка) соединены с технологическим трубопроводом или коллектором посредством разъемных соединений через запорную отсечную арматуру. КПГ подают в технологический трубопровод КГЗ и доводят до нормально закрытого управляемого клапана (далее - НЗУК), который начинает и прекращает подачу в последующую часть технологических трубопроводов КГЗ, оснащенную средствами измерения давления, температуры и расхода, поступающего на заправку КПГ. Для подачи КПГ в баллонную рампу АТС осуществляют подготовительные операции, в ходе которых потребитель вручную соединяет систему технологических трубопроводов газобаллонной установки - топливной системы АТС с технологическими трубопроводами КГЗ в единую герметичную систему, образующую заправочный тракт. Соединение двух систем трубопроводов осуществляют посредством специализированного стыковочного устройства, обычно называемого пистолетом заправочным. Пистолет заправочный соединен с КГЗ гибким рукавом высокого давления, по которому КПГ подают из трубопровода КГЗ в пистолет заправочный.The closest to the claimed technical solution is a method of filling CNG at an automobile gas filling compressor station of modular design (hereinafter referred to as CNG filling station BI-40) (Operation manual for CNG filling station BI-40 "Methane". Refueling of cars), in which natural gas (hereinafter referred to as NG) taken from the gas pipeline, dried, compressed in a known manner and sent to the pressure accumulators. From the pressure accumulator, CNG is fed into a high-pressure pipeline to a gas filling station (hereinafter referred to as KGZ), or dispensers (if there are several dispensers, then the terminal section of the process pipeline to which they are connected is made in the form of a high-pressure manifold). Columns (column) are connected to the process pipeline or collector by means of detachable connections through shut-off valves. CNG is fed into the KGZ process pipeline and brought to a normally closed controlled valve (hereinafter referred to as NZUK), which starts and stops supplying to the subsequent part of the KGZ process pipelines, equipped with means for measuring pressure, temperature and flow rate supplied to the CNG filling station. To supply CNG to the ATS cylinder ramp, preparatory operations are carried out, during which the consumer manually connects the process pipelines system of the gas cylinder unit - the ATS fuel system with the KGZ process pipelines into a single sealed system that forms the filling path. The connection of the two piping systems is accomplished by means of a specialized docking device, commonly referred to as a refueling gun. The filling pistol is connected to the KGZ by a flexible high pressure hose, through which CNG is supplied from the KGZ pipeline to the filling pistol.
Пистолет заправочный оборудован по меньшей мере двумя запорными клапанами, обычно с ручным приводом: основным и дренажным. Основной клапан открывают после окончания формирования заправочного тракта. Дренажный при этом остается закрытым. По окончании подготовительной операции покупатель выбирает критерий окончания заправки. Как правило предлагаются следующие опции: до заданного давления, до заданного количества, на заданную сумму, до разрешенного давления. Если разрешенное давление будет достигнуто ранее, чем заданное количество или заданная стоимость, то процесс заправки прекращают автоматически по предельному (разрешенному) давлению, так как во всех случаях разрешенное даление является ограничительным значением. По команде оператора, поданной с пульта оператора, дистанционно открывают НЗУК в КГЗ и КПГ поступает в заправочный тракт, где измеряют его расход, температуру и давление, далее КПГ поступает в баллонную рампу АТС. По достижению выбранной уставкой заданного значения или давлением в заправочном тракте разрешенной величины НЗУК закрывается, заправка прекращается. Потребитель закрывает кран баллонной рампы АТС, затем закрывает основной клапан пистолета заправочного и открывает дренажный клапан пистолета заправочного, стравливая газ на участке заправочного тракта между основным клапаном и краном баллонной рампы АТС для безопасного разобщения систем трубопроводов.The filling gun is equipped with at least two shut-off valves, usually manually operated: main and drain. The main valve is opened after the completion of the formation of the filling path. The drainage remains closed at the same time. At the end of the preparatory operation, the buyer selects the criterion for the end of refueling. As a rule, the following options are offered: up to a predetermined pressure, up to a predetermined amount, by a predetermined amount, up to a permitted pressure. If the allowed pressure is reached earlier than the specified amount or the specified value, the filling process is stopped automatically at the maximum (allowed) pressure, since in all cases the allowed pressure is a limiting value. At the operator's command from the operator's console, the NZUK is remotely opened in the KGZ and the CNG enters the refueling path, where its flow rate, temperature and pressure are measured, then the CNG enters the ATS cylinder ramp. When the selected setpoint or pressure in the filling path reaches the permitted value, the NZUK closes and the filling stops. The consumer closes the valve of the ATC cylinder ramp, then closes the main valve of the filling gun and opens the drain valve of the filling gun, releasing gas in the section of the filling path between the main valve and the ATC cylinder valve for safe separation of the pipeline systems.
Недостатками способа, принятого за прототип, являются: большой объем и длительность ручных операций, что сокращает эффективность работы технологического оборудования и повышает вероятность ошибочных действий пользователя, способных спровоцировать аварийную или опасную ситуацию, а так же наличие значительного объема балластного газа, заключенного между НЗУК КГЗ и основным клапаном пистолета заправочного с ручным приводом, который ухудшает точность измерений количества КПГ, отпущенного в АТС, ведет к повышению потерь ПГ при утечках и дренировании. Другим недостатком, обусловленным данным способом является необходимость размещения КГЗ на территории АГНКС, что требует сооружения заправочных островков, установки ограждающих конструкций от наезда АТС на КГЗ, и ведет к увеличению площади застройки и удорожанию строительства.The disadvantages of the method taken as a prototype are: a large volume and duration of manual operations, which reduces the efficiency of the technological equipment and increases the likelihood of erroneous actions of the user that can provoke an emergency or dangerous situation, as well as the presence of a significant volume of ballast gas concluded between the NZUK KGZ and the main valve of a hand-operated refueling nozzle, which impairs the accuracy of measuring the amount of CNG dispensed in the vehicle, and leads to an increase in GHG losses during leaks and drainage. Another drawback caused by this method is the need to locate the KGZ on the territory of the CNG station, which requires the construction of filling islands, the installation of enclosing structures from the collision of the ATS with the KGZ, and leads to an increase in the building area and higher construction costs.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая группа изобретений, является повышение безопасности оборудования, увеличение точности измерения количества КПГ, отпущенного в АТС, уменьшение количества оборудования и конструкций, участвующих в процессе заправки АТС.The task to be solved by the claimed group of inventions is to improve the safety of equipment, to increase the accuracy of measuring the amount of CNG dispensed in the vehicle, to reduce the number of equipment and structures involved in the process of refueling the vehicle.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая группа изобретений, является снижение количества балластного газа, уменьшение объемов сброса газа на свечу и стоимости технологического оборудования для заправки АТС, исключение большого объема ручных подготовительных операций, а также минимизация возможных утечек газа.The technical result to be achieved by the claimed group of inventions is a decrease in the amount of ballast gas, a decrease in the volume of gas discharge per plug and the cost of technological equipment for refueling an automatic telephone exchange, the elimination of a large amount of manual preparatory operations, as well as minimization of possible gas leaks.
Технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе заправки ПГ отбирают из газопровода, осушают, компримируют до необходимого давления, направляют в аккумуляторы давления, из которых КПГ подают в трубопровод высокого давления. Из трубопровода высокого давления через гибкий рукав высокого давления КПГ подают непосредственно в малогабаритное измерительно-стыковочное устройство (далее - автоматизированный заправочный пистолет). Операции по открытию и закрытию в автоматизированном заправочном пистолете основного крана, а также операции по открытию дренажного клапана окончании заправки перед разобщением заправочного тракта осуществляют автоматически. Измерение количества отпускаемого КПГ производят в участке заправочного тракта, входящего в состав автоматизированного заправочного пистолета, после основного клапана.The technical result is achieved by the fact that in the proposed method of refueling the NG is taken from the gas pipeline, dried, compressed to the required pressure, sent to the pressure accumulators, from which CNG is supplied to the high pressure pipeline. From the high-pressure pipeline through a flexible high-pressure hose, CNG is fed directly into a small-sized measuring and docking device (hereinafter referred to as an automated filling gun). Operations for opening and closing in the automated filling nozzle of the main valve, as well as operations for opening the drain valve at the end of filling before disconnecting the filling path, are carried out automatically. Measurement of the amount of CNG dispensed is carried out in the section of the filling path, which is part of the automated filling nozzle, after the main valve.
Автоматизированный заправочный пистолет для заправки АТС КПГ содержит прочный корпус, стыковочный наконечник, основной клапан, дренажно-управляющий клапан, присоединительное устройство. Внутри декоративного корпуса, объединяющего составные части автоматизированного заправочного пистолета, размещены: прочный корпус с присоединенными к нему присоединительным устройством и стыковочным наконечником, контроллер стыковочного наконечника, контроллер дренажно-управляющего клапана и центральная плата управления. Измеритель расхода газа, основной клапан и дренажно-управляющий клапан расположены внутри прочного корпуса автоматизированного заправочного пистолета. Прочный корпус обладает свойством герметичности относительно окружающей среды. Присоединительное устройство выполнено в виде штуцера и соединено известным способом с прочным корпусом и коаксиальным рукавом высокого давления, через межстенное пространство которого осуществляют сброс газа на свечу.The automated filling nozzle for filling ATS with CNG contains a robust body, a docking tip, a main valve, a drain and control valve, and a connecting device. Inside the decorative case, which unites the components of the automated refueling gun, there are: a robust case with a connecting device and a docking tip attached to it, a docking tip controller, a drain-control valve controller and a central control board. The gas flow meter, main valve and drain / control valve are housed inside the robust casing of the automated nozzle. The robust housing is sealed to the environment. The connecting device is made in the form of a fitting and is connected in a known manner with a strong body and a coaxial high-pressure hose, through the inter-wall space of which gas is discharged onto the spark plug.
Заявка относится к группе изобретений, связанных между собой настолько, что они образуют единый изобретательский замысел. Единство изобретения соблюдено по следующему основанию:The application relates to a group of inventions that are interconnected to such an extent that they form a single inventive concept. The unity of the invention is observed on the following grounds:
- одно техническое решение предназначено для осуществления другого (устройство для осуществления способа в целом или одного из его действий). Объект по п. 1 формулы относится к способу в целом, а объект по п. 6 формулы относится к устройству, которое предназначено для осуществления способа по п. 1 в целом.- one technical solution is intended for the implementation of another (a device for the implementation of the method as a whole or one of its actions). The object according to
Таким образом, заявляемые технические решения (2 объекта) связаны между собой настолько, что они образуют единый изобретательский замысел и соответствуют всем критериям, предъявляемым к изобретению и обеспечивают получение нового технического результата.Thus, the claimed technical solutions (2 objects) are interconnected so much that they form a single inventive concept and meet all the criteria for an invention and provide a new technical result.
Заявляемая группа изобретений поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 показана технологическая схема реализации способа заправки АТС КПГ, на фиг. 2 показана схема автоматизированного заправочного пистолета для реализации способа заправки АТС КПГ.The claimed group of inventions is illustrated by graphic materials, where in Fig. 1 shows a flow diagram of the implementation of the method for filling the vehicle with CNG, FIG. 2 shows a diagram of an automated filling nozzle for implementing the method of filling a vehicle with CNG.
На вышеуказанных фигурах цифрами обозначены элементы:In the above figures, the numbers indicate the elements:
1 - магистральный газопровод;1 - main gas pipeline;
2 - осушитель ПГ;2 - steam generator dryer;
3 - компрессор;3 - compressor;
4 - аккумулятор давления;4 - pressure accumulator;
5 - баллонная секция более высокого давления;5 - balloon section of higher pressure;
6 - запорное устройство (кран);6 - locking device (tap);
7 - баллонная секция более низкого давления;7 - balloon section of lower pressure;
8 - запорное устройство (кран);8 - locking device (tap);
9 - трубопровод высокого давления;9 - high pressure pipeline;
10 - разрывная муфта;10 - bursting clutch;
11 - гибкий коаксиальный рукав высокого давления;11 - flexible coaxial high pressure hose;
12 - присоединительное устройство (вращающийся штуцер);12 - connecting device (rotating union);
13 - прочный корпус автоматизированного заправочного пистолета;13 - robust body of an automated filling nozzle;
14 - дренажно-управляющий клапан;14 - drainage control valve;
15 - основной клапан;15 - main valve;
16 - блок с датчиками давления;16 - block with pressure sensors;
17 - датчик температуры;17 - temperature sensor;
18 - стыковочный наконечник;18 - docking tip;
19 - уплотнительные элементы;19 - sealing elements;
20 - сужающее устройство;20 - constricting device;
21 - центральная плата управления;21 - central control board;
22 - баллонная рампа АТС;22 - ATC balloon ramp;
23 - заправочная горловина АТС;23 - ATC filling neck;
24 - кран баллонной рампы АТС;24 - ATC balloon ramp valve;
25 - измеритель расхода газа (измерительное устройство);25 - gas flow meter (measuring device);
26 - приоритетная панель;26 - priority panel;
27 - аккумулятор;27 - battery;
28 - беспроводное зарядное устройство;28 - wireless charger;
29 - источник питания.29 - power supply.
Предлагаемый способ заправки АТС КПГ с помощью автоматизированного заправочного пистолета осуществляется следующим образом. Для подачи КПГ непосредственно в баллонную рампу АТС 22 потребитель газа соединяет топливную систему АТС с автоматизированным заправочным пистолетом в единый герметичный комплекс, образующий заправочный тракт для чего совершает только две ручных операции: вставляет стыковочный наконечник 18 автоматизированного заправочного пистолета в заправочную горловину АТС 23 и открывает кран баллонной рампы АТС 24. В процессе операции, когда потребитель вставляет стыковочный наконечник 18 в заправочную горловину АТС 23, контроллер стыковочного наконечника (на фиг. не показан) передает информацию о деформации уплотнительных элементов 19 (условие герметичности соединения обеспечивается, если деформация уплотнительных элементов 19 находится в установленных пределах) в центральную плату управления 21, которая выдает сигнал об исправности и о правильном взаимном положении устройств (стыковочного наконечника 18 и заправочной горловины АТС 23), на основании которого формируется разрешающий сигнал на начало заправки. Если центральная плата управления 21 выдает сигнал о неисправности и/или о неправильном взаимном положении устройств, то необходимо расстыковать стыковочный наконечник 18 и заправочную горловину АТС 23 и заново вставить стыковочный наконечник 18 в заправочную горловину АТС 23 и/или заменить уплотнительные элементы 19 на исправные. По окончании подготовительной операции потребитель выбирает критерий окончания заправки: до заданного давления, до заданного количества, на заданную сумму, до разрешенного давления (до «полного»). Но во всех случаях заправка прекращается по достижении предельно допустимого давления, если оно будет достигнуто раньше, чем выбранная уставка.The proposed method of filling the vehicle with CNG using an automated filling nozzle is carried out as follows. To supply CNG directly to the
Далее нажимают кнопку, например, «пуск», если управляющей платой выдан разрешающий сигнал, ПГ отбирают из газопровода 1, осушают известным способом в осушителе ПГ 2 до требуемого влагосодержания, обеспечивающего безотказную работу газобаллонного оборудования АТС, направляют по подводящему газопроводу на всас компрессора 3, где компримируют до необходимого давления, например, 25 МПа. Сжатый компрессором 3 газ под давлением, например, 25 МПа направляют в аккумулятор давления 4, объем которого определяется или из условия сглаживания пульсаций, или из условия обеспечения непрерывной работы компрессора 3 на время технологических перерывов между смежными заправками. Для оптимального использования мощности компрессора КПГ подают поочередно из нескольких секций разного давления, входящих в состав аккумулятора давления 4. Выбор секции аккумулятора давления для первоочередной подачи КПГ в АТС зависит от остаточного давления в баллонной рампе АТС.Then the button is pressed, for example, "start", if the control board issued a permitting signal, the steam generator is taken from the
Операции по заправке и останову процесса заправки осуществляются с помощью автоматизированной системы управления заправкой (далее - АСУ). В начале заправки АТС включают баллонную секцию более низкого давления 7, для этого дистанционно по команде АСУ открывают кран 8, а кран 6 оставляют в положении «закрыто». КПГ подводят в трубопровод высокого давления 9, из которого подают в гибкий коаксиальный рукав высокого давления 11 через разрывную муфту 10, и далее направляют в автоматизированный заправочный пистолет. Дренажно-управляющий клапан 14 автоматизированного заправочного пистолета открывается и подает управляющее давление на основной клапан 15, который служит для начала и прекращения подачи газа в последующую часть автоматизированного заправочного пистолета, при этом основной клапан 15 открывается, КПГ пропускается через измеритель расхода газа 25, который измеряет количество прошедшего через него КПГ, и поступает в баллонную рампу АТС - осуществляется процесс заправки.Refueling operations and stopping the refueling process are carried out using an automated refueling control system (hereinafter - ACS). At the beginning of the ATC refueling, the lower pressure balloon section 7 is turned on; for this, the valve 8 is opened remotely at the command of the automated control system, and the valve 6 is left in the "closed" position. CNG is fed into a high-pressure pipeline 9, from which it is fed into a flexible high-pressure
АСУ обеспечивает функцию управления приоритетной панелью 26 для ступенчатой заправки газом. При уменьшении разницы давлений между баллонной секцией 7 и баллонной рампой АТС 22 до минимально допустимой величины, при которой обеспечивается требуемый темп заправки и точность учета отпущенного КПГ, заправка продолжается из секции более высокого давления 5 по вышеописанному способу, для этого кран 8 дистанционно по команде АСУ закрывают, а кран 6 приводят в положение «открыто». Если из секций разного давления АТС потребителя не было заправлено до заданного или разрешенного давления, тогда процесс заправки может быть продолжен непосредственно от компрессора по вышеописанному способу, минуя аккумулятор давления 4, при этом краны 6 и 8 будут закрыты.ACS provides a control function of the priority panel 26 for staged gas filling. When the pressure difference between the cylinder section 7 and the
Измерение количества отпущенного КПГ производят в участке заправочного тракта, входящего в состав автоматизированного заправочного пистолета, после основного клапана 15 в реальном масштабе времени. По мере достижения количества заправленного газа, заявленного потребителем, напряжение с дренажно-управляющего клапана 14 снимается, он переходит в закрытое положение, дренирует давление из управляющей полости основного клапана 15, который закрывается и прекращает подачу КПГ в заправочную магистраль автомобиля. После закрытия основного клапана 15 давление (газ) из полости стыковочного наконечника 18 и сообщающейся с ним внутренней полости заправочной горловины АТС 23 через дренажно-управляющий клапан 14 сбрасывается через межстенное пространство коаксиального рукава высокого давления 11 на свечу - происходит подготовка к расстыковке заправочного тракта.The measurement of the amount of released CNG is carried out in the section of the filling path, which is part of the automated filling nozzle, after the
Автоматизированный заправочный пистолет, с помощью которого осуществляют способ заправки АТС КПГ представляет собой техническое устройство, расположенное внутри декоративного корпуса, объединяющего составные части автоматизированного заправочного пистолета. Внутри декоративного корпуса размещены: прочный корпус 13, обладающий свойством герметичности относительно окружающей среды, с присоединенными к нему присоединительным устройством и стыковочным наконечником, контроллер стыковочного наконечника, контроллер дренажно-управляющего клапана и центральная плата управления 21. Внутри прочного корпуса 13 расположены измеритель расхода газа 25, состоящий из блока с датчиками давления 16, который включает в себя по меньшей мере два датчика давления, датчика температуры 17 и сужающего устройства 20; дренажно-управляющий клапан 14 и основной клапан 15. Присоединительное устройство 12 может быть выполнено в виде штуцера и соединено известным способом с прочным корпусом и коаксиальным рукавом высокого давления для обеспечения возможности вращения автоматизированного заправочного пистолета на 360° относительно продольной оси штуцера коаксиального рукава высокого давления. Контроллер дренажно-управляющего клапана (на фиг. не показан), контроллер стыковочного наконечника, центральная плата управления 21, включающая в себя аккумулятор 27 и беспроводное зарядное устройство 28 закреплены на поверхности прочного корпуса 13. Дополнительно в составе автоматизированного заправочного пистолета может содержаться неизвлекаемое средство идентификации устройства для предотвращения использования неверифицированного устройства для отбора и учета КПГ, например, RFTD метка (на фиг. не показана) или ID, прошитый в контроллере платы управления.The automated filling nozzle, with which the method of filling the vehicle with CNG is carried out, is a technical device located inside a decorative body that unites the components of the automated filling nozzle. Inside the decorative case there are: a
Для обеспечения постоянного функционирования автоматизированного заправочного пистолета в комплекте предусмотрен источник питания 29 с функцией беспроводной зарядки, который заряжает аккумулятор 27 автоматизированного заправочного пистолета и закрепляется в удобном месте, например, на стене в непосредственной близости к месту заправки АТС.To ensure continuous operation of the automated filling nozzle, the set includes a
Для обеспечения управления процессом заправки (инициации начала заправки и экстренного останова), выбора критерия заправки через интуитивно понятный интерфейс человек-машина предусмотрен монитор, который поддерживает связь с автоматизированным заправочным пистолетом по беспроводному каналу и также может быть закреплен в месте непосредственной заправки АТС, например, на стене. Он вычисляет в реальном масштабе времени нарастающим итогом количество отпущенного потребителю КПГ на основе данных, полученных от измерителя расхода газа 25 и отображает на экране вычисленное значение, а также текущие значения давления КПГ и сведения о стоимости отпущенного КПГ. На корпусе беспроводного зарядного устройства 28 расположен считыватель, который распознает RFID метку автоматизированного заправочного пистолета (если она в нем предусмотрена), а также кнопки, например, «Пуск» и «Stop». Кнопка «Пуск» может быть виртуальной - на сенсорном экране. Кнопка «Stop» -только физическое устройство, предназначенное для аварийного или экстренного останова процесса заправки.To provide control over the refueling process (initiation of refueling and emergency stop), selection of refueling criterion through an intuitive human-machine interface, a monitor is provided that communicates with an automated refueling nozzle via a wireless channel and can also be fixed at the place of direct refueling of the automatic telephone exchange, for example, on the wall. It calculates in real time on a cumulative basis the amount of CNG supplied to the consumer based on the data received from the
Если аккумулятор давления 4 организовывают из нескольких, например, из двух баллонных секций разного давления, то в его (аккумулятора давления 4) состав дополнительно включают приоритетную панель 26 для подачи компримированного газа в магистраль из определенной секции 5 или 7 и путем дистанционного открытия и закрытия кранов 6 и 8 по команде АСУ.If the pressure accumulator 4 is organized from several, for example, from two balloon sections of different pressures, then its (pressure accumulator 4) composition additionally includes a priority panel 26 for supplying compressed gas to the pipeline from a certain section 5 or 7 and by remote opening and closing of taps 6 and 8 at the command of the ACS.
Процесс заправки начинается после правильной установки в заправочной горловине АТС 23 стыковочного наконечника 18. Стыковочный наконечник 18 представляет собой полую трубку, заглушенную с одного конца, на внешней поверхности которой выполнены канавки, в которых расположены уплотнительные элементы 19, а на участке между канавками выполнены радиальные отверстия (на фиг. не показаны) для выхода КПГ в заправочную горловину АТС 23. Под каждым уплотнительным элементом 19, находится сенсор, который служит для диагностики исправности уплотнений и правильности положения стыковочного наконечника 18 в заправочной горловине 23 баллонной рампы АТС 22 на основе оценки степени и последовательности деформации уплотнительных элементов 19. Диагностика осуществляется с помощью контроллера стыковочного наконечника.The filling process begins after the
Управление заправкой происходит автоматически с помощью центральной платы управления 21, которая выдает разрешающий сигнал и открывает дренажно-управляющий клапан 14. КПГ доводят до закрытого основного клапана 15, на который дренажно-управляющий клапан 14 подает управляющее давление для его открытия. Основной клапан 15 начинает подачу газа в последующую часть автоматизированного заправочного пистолета, оснащенную измерителем расхода газа 25, и осуществляет процесс заправки АТС КПГ.The refueling is controlled automatically by the
Измеритель расхода газа 25 в реальном времени определяет количество отпущенного КПГ и передает данные на монитор. По окончании процесса заправки центральная плата управления 21 снимает напряжение с дренажно-управляющего клапана 14, который сбрасывает давление из полости основного клапана 15 для его закрытия. Дренажно-управляющий клапан 14 стравливает газ на участке заправочного тракта через коаксиальный рукав высокого давления 11, который представляет собой внешний (низкого давления) и внутренний (высокого давления) рукава, расположенные концентрически и объединенные в единое устройство с помощью оконечных присоединительных устройств (фитингов). По внутреннему рукаву высокого давления подают КПГ в баллонную рампу АТС. После окончания процесса заправки, дренируемый газ выходит в межстенное пространство между внешним и внутренним рукавами и сбрасывается на свечу в безопасную сторону, чем исключается создание взрывопожароопасных концентраций газа в зоне осуществления заправки АТС.The
Таким образом, потребителю не нужно вручную закрывать основной клапан 15 автоматизированного заправочного пистолета и открывать дренажно-управляющий клапан 14, сбрасывая газ на участке заправочного тракта между основным клапаном 15 автоматизированного заправочного пистолета и краном баллонной рампы АТС 24, эти операции выполняются под контролем платы управления по жесткому алгоритму и блокируются в случае неисправности и/или негерметичности автоматизированного заправочного пистолета, а также в случае ошибочных действий лица, осуществляющего заправку АТС.Thus, the consumer does not need to manually close the
Claims (16)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021108721A RU2762810C1 (en) | 2021-03-30 | 2021-03-30 | Method for refueling vehicles with compressed natural gas and a small-sized measuring and docking device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021108721A RU2762810C1 (en) | 2021-03-30 | 2021-03-30 | Method for refueling vehicles with compressed natural gas and a small-sized measuring and docking device for its implementation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2762810C1 true RU2762810C1 (en) | 2021-12-23 |
Family
ID=80039290
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021108721A RU2762810C1 (en) | 2021-03-30 | 2021-03-30 | Method for refueling vehicles with compressed natural gas and a small-sized measuring and docking device for its implementation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2762810C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2252358C1 (en) * | 2004-02-17 | 2005-05-20 | Наумейко Сергей Анатолиевич | Method of preparing natural gas |
US20170101304A1 (en) * | 2015-04-15 | 2017-04-13 | Acd, Llc | Liquid natural gas gun-style nozzle |
CN208135893U (en) * | 2018-03-02 | 2018-11-23 | 温州正凌机械制造有限公司 | Self-sealing refueling gun |
CN111664350A (en) * | 2020-07-01 | 2020-09-15 | 优普能源技术有限公司 | Single-tube hydrogenation gun and filling and pressure relief system thereof |
-
2021
- 2021-03-30 RU RU2021108721A patent/RU2762810C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2252358C1 (en) * | 2004-02-17 | 2005-05-20 | Наумейко Сергей Анатолиевич | Method of preparing natural gas |
US20170101304A1 (en) * | 2015-04-15 | 2017-04-13 | Acd, Llc | Liquid natural gas gun-style nozzle |
CN208135893U (en) * | 2018-03-02 | 2018-11-23 | 温州正凌机械制造有限公司 | Self-sealing refueling gun |
CN111664350A (en) * | 2020-07-01 | 2020-09-15 | 优普能源技术有限公司 | Single-tube hydrogenation gun and filling and pressure relief system thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10926996B2 (en) | Mobile distribution station having adjustable feed network | |
CN101968160A (en) | Gas dispensation automatic control method and liquefied natural gas vehicle gas dispenser | |
US7591290B2 (en) | Protection of cryogenic storage units against filling overpressures | |
CN110874721B (en) | Fire scene water supply auxiliary decision-making system | |
CA3052168C (en) | Mobile distribution station having pneumatic valves | |
RU2762810C1 (en) | Method for refueling vehicles with compressed natural gas and a small-sized measuring and docking device for its implementation | |
AU2021352927A1 (en) | Method for operating a cryogenic fuelling arrangement | |
CA3051988C (en) | Mobile distribution station having auxiliary delivery system | |
CN106457937A (en) | Currency operated automobile fluid dispensing and/or recovery assemblies and methods | |
US10442676B1 (en) | Mobile auxiliary distribution station | |
CN110857131A (en) | Mobile distribution station with satellite antenna | |
CN106051453A (en) | Splashing preventing device of liquefied natural gas (LNG) filling machine | |
CN110857677A (en) | Mobile dispensing station with on-board fluid storage tank | |
KR100940364B1 (en) | Apparatus and method for preventing mixed oil | |
KR101033702B1 (en) | CNG refueling system and method with remaining gas compress apparatus | |
JP6429085B2 (en) | Gas supply device | |
KR102602413B1 (en) | Apparatus for filling lpg of lpg vehicle | |
CN216667251U (en) | Unattended LNG (liquefied Natural gas) station | |
CN216693047U (en) | Unattended LNG (liquefied Natural gas) station | |
CN216262334U (en) | Pump station system with rifle bolt interlocking device through flow switch control | |
CN219935535U (en) | Multifunctional fire extinguisher water pressure intensity detection equipment | |
CN217714561U (en) | Single metering 35Mpa, 70Mpa double-gun hydrogenation machine | |
CN217153817U (en) | LNG gas station unloads liquid system | |
CN214829005U (en) | Unattended intelligent oiling device | |
KR101096560B1 (en) | Moniterirng system for gas filling and valve connection |