带循环交替控制系统的无动力天然气拖车总成及控制方法技术方案

带循环交替控制系统的无动力天然气拖车总成及控制方法，解决了目前无动力加气站由于充装效率低和速度慢的技术问题，采用的技术方案是：基于具有互通式可控阀门管路系统的高压气瓶集装箱，借助各个汇气管上的压力状态检测，实现各个汇气管上连接的独立气瓶的阀门启闭调控以及独立气瓶与各个汇气管的切换连接，所述方法中还包括设置有独立气瓶循环交替切换顺序表以及压力切换阈值的专用存储器。通过对单个独立气瓶的阀门进行启闭调控以及对管路阀门的调控，增加了气瓶的组合次数，气瓶利用率提高，提高了充装速率，并减少单车充装时间，为单车去母站充气争取更多的时间。

Unpowered natural gas trailer assembly and control method with cyclic alternating current control system

With a circulation control system of unpowered gas trailer assembly and control method, solves the problem of no power stations due to low efficiency of filling technical problems and slow speed, the technical scheme is: high pressure cylinder container with interchange controlled valve piping system based on pressure state with each header on detection each department of the trachea, independently connected to the cylinder valve opening and closing control and switching cylinders with various independent header connection, the method also comprises a cylinder independent cycle switching sequence table and special memory pressure switching threshold. By opening and closing the valve of a single independent gas cylinder and regulating the pipeline valves, the number of cylinders is increased, the utilization ratio of cylinders is increased, the filling speed is increased, and the time of single car filling is reduced, so that more time is gained for the single car to go to the mother station to inflate.

【技术实现步骤摘要】
带循环交替控制系统的无动力天然气拖车总成及控制方法
本专利技术涉及一种天然气加气系统及控制方法，属于天然气应用
，特别是一种带气瓶循环交替控制系统的无动力压缩天然气拖车总成及控制方法。
技术介绍
随着国家对环境的治理，为防止大气污染，治理燃油汽车尾气已迫在眉睫，电动汽车和燃气汽车将逐渐取代燃油汽车。目前各大主要城市公交系统，已逐渐采用天然气取代燃油作为汽车的主要动力源，而各地的天然气加气站建设将蓬勃发展。目前国内外普遍应用的天然气汽车加气站分两类：1）由管道输送系统（管网）取用天然气，经压缩后就地销售的加气站称为标准站；2）由管道取用天然气，以多台大型设备集中压缩，以高压容器运输至异地分散销售的加气站群称为母子站系统。现有普通子站工艺、设备与原理：1）运输压缩天然气的容器：目前国内外普遍采用符合DOT标准的运输车。8只Φ559×10975的钢瓶及管道阀门组成40英尺（折合12.192m）标准集装箱，容积8×2.25=18m³，最高工作压力20Mpa，装载于标准半挂车（底盘）上。运输车停靠于子站提供气源。运输车的容器钢瓶全部并联为一组，共用一个进出口，在运输车对外供气时每只钢瓶的气压同步下降。2）由于钢制容器的容积不可改变，运输车向受气车辆供气后钢瓶内气压下降。为了在运输车气压不断下降的同时保证受气车辆气瓶压力达到20Mpa。子站的站用储气瓶组由最高工作压力25Mpa的高压储气瓶与相同耐压等级的中压储气瓶组成，这种先低压后中压再高压分三次向受气车辆供气的方法称为三线顺序加气方式，可提高气瓶取气率和压缩机工作效率。3）由运输车取气，补充站用储气瓶组气压的设备是子站压缩机。子站压缩机是专用设备，可自动顺序补充瓶组压力。其设备复杂、造价昂贵。由于气体的可压缩性和压缩热，机械能转换为压缩能的效率不高、动力消耗较大，这是子站运行成本最高的部分。4）卸气柱、售气机：卸气柱是连接运输压缩天然气的运输车与压缩机的专用设备，由接头、软管、阀门组成。所有的卸气柱都只有一条管路，对应运输车汇气排的唯一接口；售气机是电脑自动控制进行计量和三线自动售气的设备，有三条管路分别连接高、中、低压储气瓶。国内企业由美国引进的液压子站专利技术概述（申请号：020803740.5）1）该技术的核心是利用液压的不可压缩性，以机械效率较高动力消耗较小的柱塞式油泵，将专利技术的液体注入车载容器中，避免输出气体时容器压力下降，实现无站用储气瓶组无压缩机的售气过程。2）为保证受气车辆气瓶压力达到20Mpa，车载容器改用更高压力的长管容器：符合DOT标准的15只Φ406×10975的钢瓶组成40英尺（折合12.192m）集装箱，其工作压力25Mpa，造价比20Mpa的容器高。该技术的车载容器共用一个进口充气，所有钢瓶统一压力。为了节省专利技术的液体，每只钢瓶设有一只气体出口气动阀门，两只液体进出气动阀门可轮流排出一只钢瓶的天然气，容器组的接管和气动阀门系统复杂投资较大，这种容器组组装的专用运输车价格高于普通运输车50%以上。同时专用的进出口柱塞式油泵和控制油泵、容器组气动阀门的控制柜价格超过子站压缩机。3）该技术与现有普通子站技术相比，略微缩减了子站设备总投资和占地；油泵较压缩机简单、维护保养相对容易；运行成本明显降低；相对现有普通子站技术有明显优势。无论是现有普通子站还是引进的美国的液压子站，都存在建设投资成本高、现场安装调试、工程复杂、现场工作量大、建设周期长、占地面积大、可靠性和自动化程度低、噪音大的技术问题，已不符合当前形势下的建站要求。尤其是普通子站的动力消耗高、维护繁琐且困难、维护费用高，液压子站虽然运行费用相对低，但仍需要每年数十万甚至百万。高昂的成本使压缩天然气价格长期居高不下，制约了这一清洁能源的推广应用。近年来，为减少建站投资成本，国内CNG加气子站是利用20MPa或25MPa压缩天然气车与受气车的自然压差为受气车加气。这种加气系统的结构是：在运输车上设置多个独立供气的容器组，每组容器各自通过管道和阀门连接成一个出口。其为受气车充气的方式有两种：方式一，卸气柱配有与容器组个数相同的卸气接口，首先将各组容器的出口与卸气柱的卸气接口连接，售气机按照各组容器提供的气体压力大小，以先低压后中压再高压的顺序自动从各容器组取气，为受气车充气，直至高压容器组的气压与受气车气压接近平衡，结束本单车供气并连接下辆单车。这种加气方式虽然减小了占地面积，降低了设备投资成本和后期维护费用，但其充装效率太低，取气率仅能达到60%左右，容器组完成重装时剩余气体比例太高，所产生的经济效率并不理想。方式二，在方式一的基础上采用双车连用的方式，其第一阶段供气作业方式与方式一相同，第二阶段供气作业是在第一辆单车的高压容器组的气压与受气车气压接近平衡后开始，放弃第一辆单车的低压容器组，将卸气柱的卸气接头按照由高到低分别接第二车的低压容器组、第一辆车的高压容器组和第一辆车的中压容器组，直至第二车的低压容器组气压与受气车接近平衡。以此类推，直至第一辆单车的高压容器组气压降至5MPa，第一辆车返回母站充气，第二车作为单车回到第一阶段供气作业。这种加气方式缩短了第一辆单车返回母站充气的时间，因此需要将原来两辆单车能完成的充装任务扩展到三辆车，增加了单车的投资成本。方式二虽然较第一种方式提高了充装效率，但是其投资成本也相对较高，且充装时要频繁更换管路对接，操作太繁琐，存在安全隐患，并不利于天然气加气站的普及。综上所述，这种无动力加气站模式上虽然已得到部分用户的认可，减少了设备和维护成本，但仍然存在一些无法克服的缺陷导致这种加气站的市场反映效果不理想。因此，如何通过对无动力加气站充装效率和速度的提高，从而将无动力加气站从原理性阶段推广到能够产生更大经济效益的市场化阶段，是目前无动力加气站亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术为解决目前无动力加气站由于充装效率低和速度慢的技术问题，提供了一种带循环交替控制系统的无动力天然气拖车总成及控制方法，通过对单个独立气瓶的阀门进行启闭调控以及对管路阀门的调控，增加了气瓶的组合次数，气瓶利用率提高，提高了充装速率，并减少单车充装时间，为单车去母站充气争取更多的时间。本专利技术为实现上述专利技术目的采用的技术方案是：一种无动力压缩天然气拖车总成的控制方法，基于具有互通式可控阀门管路系统的高压气瓶集装箱，借助各个汇气管上的压力状态检测，实现各个汇气管上连接的独立气瓶的阀门启闭调控以及独立气瓶与各个汇气管的切换连接，所述方法中还包括设置有独立气瓶循环交替切换顺序表以及压力切换阈值的专用存储器，所述控制方法的具体步骤包括：a．管路连接：将各个汇气管分别与加气机相应的卸气管管连接；b．供气：加气机按照由低压至高压的顺序每次开启一个独立气瓶向受气车供气，直至低压或高压卸气管中气压小于压力切换阈值；c．阀门启闭调控、气瓶和管路重组：放弃加气机的低压卸气管上连通的低压气瓶，启用一个未使用的新气瓶，并以低压卸气管接原中压卸气管上连接的中压气瓶、中压卸气管接原高压卸气管上连接的高压气瓶、高压卸气管接新高压气瓶为原则启闭相应阀门，实现重组独立气瓶与加气机的对应卸气管的切换连接；d．继续供气：加气机按照由低压至高压的顺序依次向受气车供气，直至低压或高压卸气管中气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无动力压缩天然气拖车总成的控制方法，基于具有互通式可控阀门管路系统的高压气瓶集装箱，借助各个汇气管上的压力状态检测，实现各个汇气管上连接的独立气瓶的阀门启闭调控以及独立气瓶与各个汇气管的切换连接，所述方法中还包括设置有独立气瓶循环交替切换顺序表以及压力切换阈值的专用存储器，其特征在于：所述控制方法的具体步骤包括：a．管路连接：将各个汇气管分别与加气机相应的卸气管管连接；b．供气：加气机按照由低压至高压的顺序每次开启一个独立气瓶向受气车供气，直至低压或高压卸气管中气压小于压力切换阈值；c．阀门启闭调控、气瓶和管路重组：放弃加气机的低压卸气管上连通的低压气瓶，启用一个未使用的新气瓶，并以低压卸气管接原中压卸气管上连接的中压气瓶、中压卸气管接原高压卸气管上连接的高压气瓶、高压卸气管接新高压气瓶为原则启闭相应阀门，实现重组独立气瓶与加气机的对应卸气管的切换连接；d．继续供气：加气机按照由低压至高压的顺序依次向受气车供气，直至低压或高压卸气管中气压小于压力切换阈值；e．重复步骤c~d，直至新高压气瓶全部参与供气。

【技术特征摘要】
1.一种无动力压缩天然气拖车总成的控制方法，基于具有互通式可控阀门管路系统的高压气瓶集装箱，借助各个汇气管上的压力状态检测，实现各个汇气管上连接的独立气瓶的阀门启闭调控以及独立气瓶与各个汇气管的切换连接，所述方法中还包括设置有独立气瓶循环交替切换顺序表以及压力切换阈值的专用存储器，其特征在于：所述控制方法的具体步骤包括：a．管路连接：将各个汇气管分别与加气机相应的卸气管管连接；b．供气：加气机按照由低压至高压的顺序每次开启一个独立气瓶向受气车供气，直至低压或高压卸气管中气压小于压力切换阈值；c．阀门启闭调控、气瓶和管路重组：放弃加气机的低压卸气管上连通的低压气瓶，启用一个未使用的新气瓶，并以低压卸气管接原中压卸气管上连接的中压气瓶、中压卸气管接原高压卸气管上连接的高压气瓶、高压卸气管接新高压气瓶为原则启闭相应阀门，实现重组独立气瓶与加气机的对应卸气管的切换连接；d．继续供气：加气机按照由低压至高压的顺序依次向受气车供气，直至低压或高压卸气管中气压小于压力切换阈值；e．重复步骤c~d，直至新高压气瓶全部参与供气。2.根据权利要求1所述的一种无动力压缩天然气拖车总成的控制方法，其特征在于：所述加气机是四线加气机，汇气管与加气机的管路个数相同，均为4路。3.根据权利要求1所述的一种无动力压缩天然气拖车总成的控制方法，其特征在于：所述压力切换阈值中包括低压汇气管的气压≤5~7MPa、高压汇气管的气压≤19~20MPa。4.根据权利要求1所述的一种无动力压缩天然气拖车总成的控制方法，其特征在于：所述低压汇气管的压力切换阈值优先设置为≤6MPa或7MPa，高压汇气管的压力切换阈值优先设置为≤20MPa。5.根据权利要求1所述的一种无动力压缩天然气拖车总成的控制方法，其特征在于：所述步骤b中，加气机按照由低压至高压的顺序依次开启每路汇气管上一个独立气...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩晓燕，王拓，王红霞，刘玉红，张志辉，郭淑芬，
申请(专利权)人：石家庄安瑞科气体机械有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13