用于低温流体系统的智能压力管理系统技术方案

一种智能压力管理系统，其基于从测量加压容器内部的压力的压力传感器接收的信号如下述地将低温容器内部的压力控制在根据系统运行条件设定的可变的目标蒸汽压力值和/或范围之间：通过致动设置在气体流体蒸汽导管上的主动可控阀；以及在一些实施方式中，附加地通过致动液化气体流体导管上的主动可控阀。所述可变的目标蒸汽压力值和/或范围根据至少两个系统运行条件确定，所述至少两个系统运行条件可以包括储存空间中的蒸汽体积；使用装置所要求的流体流量；以及与离开加热器的流体的温度相关的测得的温度参数。

【技术实现步骤摘要】
用于低温流体系统的智能压力管理系统本申请是申请日为2016年4月29日、申请号为201680024687X(国际申请号为PCT/CA2016/050505)、专利技术名称为“用于低温流体系统的智能压力管理系统”的中国专利技术专利申请的分案申请。
本公开内容总体上涉及用于气体流体供应系统的电子控制的蒸汽压力管理系统，更具体地涉及管理低温流体蒸汽压力，这在向至少部分地使用气体燃料运行的使用装置——诸如发动机系统——供应流体时特别有用。
技术介绍
为了减小储存体积，当被用作例如用于内燃机的燃料时，气体流体可以在低温温度下以液化形式储存。包括气体燃料的气体流体被定义为在标准温度和压力下处于气态的任何流体，在本文中，所述标准温度和压力被定义为1个大气压以及介于20和25摄氏度之间。气体燃料通常接近其沸点储存在储存容器中。例如，对于储存压力为约1个大气压的甲烷，其可以在约-161摄氏度的温度下以液化形式储存。天然气是气体与通常构成最大份额的甲烷的混合物；储存温度可以变化，但通常接近甲烷的储存温度。气体流体可以以液化状态或蒸汽状态从储存容器供应到加热器，在加热器处，气体流体的温度增加以在期望的压力和温度下输送供使用，例如用于喷射到发动机中。在已知的系统中，当气体燃料被输送到发动机时，加热器使液化的气体燃料蒸发。加热器可以是将热能从较暖的发动机冷却剂传递到较冷的液化气体的热交换器。在蒸发器中蒸发之后，燃料喷射系统接收蒸发的气体燃料，并将其直接或间接地引入发动机中的一个或多个燃烧室。如本文所使用的，蒸发指的是在气体流体经过加热器时至少增加气体流体的焓(即温度)，并且取决于气体流体的压力和温度，其也可以指使气体流体的状态从液化或超临界状态改变到气态。虽然液化天然气(LNG)是示例性的液化气体流体，但是其它气体流体同样可适用于本文所描述的技术。重要的是控制气体流体在其低温供应容器(tank，罐)内的蒸汽压力以及将其供应到包括气体燃料发动机系统在内的某些使用装置系统的蒸汽压力和温度。压力和温度必须在预定的最小值以上，使得气体流体可以在所需的压力下被输送到使用装置，同时保护部件免受可能导致部件失效的过冷的温度。另外，重要的是将容器内的压力保持在会导致排放到大气和/或在更极端情况下导致容器失效的压力以下。该压力和温度控制通过与容器流体连通的流体供应回路来管理，使得压力和温度保持在预定的系统阈值之间。流体可以从通常与容器的液化部分流体连通的导管或通常与容器的蒸汽部分流体连通的导管或其组合通过两个单独的流体输送管线上的主动受控阀被从容器输送到蒸发器。用于计量到发动机的气体燃料的现有技术系统通常是机械性质的，其使用工业上被称为“节油器”的，节油器是具有固定压力设置的机械阀。当容器压力高于设定压力时，节油器将蒸汽从容器传送到蒸发器，当容器压力低于设定压力时，节油器阀关闭，液体被输送到蒸发器。在于加燃料时装满容器后或在搁置多天没有使用后，低温燃料容器通常具有高的容器压力。当容器压力较高时，节油器使用容器压力，以防止任何蒸汽从容器中排出。然而，机械系统——诸如使用节油器阀的机械系统——无法对变化的使用装置要求作出反应；这些系统被设计为在容器压力下降到设定点以下时首先仅不继续消耗来自容器的蒸汽，这样的系统将切换到液体燃料输送。Bowen等人的美国专利6,058,713中描述了电子控制的压力管理系统，其公开了气体燃料控制输送系统，该气体燃料控制输送系统通过使用CPU用以基于发动机要求确定何时打开单独的液体燃料输送阀或蒸汽燃料输送阀，而在维持燃料容器内的安全压力的同时根据发动机要求从低温储存容器输送燃料。然而，虽然该系统考虑了发动机要求，但是已经发现，由于压力设定点仍然是固定的，这种系统仍然低效地管理发动机的运行和低温燃料的流体处理；例如，这导致蒸汽压力有时减小，而保持蒸汽压力较高是有利的。需要一种用于在储存燃料以及将燃料供应到气体燃料发动机系统方面管理使用低温流体的燃料供给系统的蒸汽压力的改进的控制策略。本文公开了一种方案，其使用压力传感器、电子控制的电磁阀以及编程的电子控制器以形成智能预测系统，用于管理低温流体系统的压力以及在一些示例性系统中附加地管理低温流体系统的温度，并且用于确定对诸如发动机的使用装置的流体输送模式，以实现改进的高效的系统运行。蒸汽压力用作系统的泵，并且维持期望的压力和温度是使流体输送系统稳固、反应灵敏且有效同时避免现有技术系统的问题的核心。
技术实现思路
公开了一种用于储存流体以及将流体输送到使用装置的压力管理系统和方法。流体在环境温度和压力下为气体形式，但是以液化和蒸汽形式储存在低温储存容器中供输送到使用装置诸如内燃机。系统包括：容器，所述容器限定隔热储存空间，所述隔热储存空间能够保持在所述流体能够以液化和蒸汽形式储存的温度和压力下；第一导管，所述流体能够通过所述第一导管从所述隔热储存空间被输送到所述使用装置。其还包括：加热器，所述加热器与所述第一导管相关联并且可操作成在流过所述第一导管的流体被输送到所述使用装置之前将热量传递到流过所述第一导管的流体；以及第二导管，所述第二导管将所述隔热储存空间中的蒸汽空间与所述第一导管流体地连接。主动可控蒸汽阀与所述第二导管相关联，可操作成阻止或允许通过所述第二导管的流体流。压力传感器测量所述系统中一点处的流体压力，根据所述流体压力能够确定所述隔热储存空间内部的压力。被连接为接收来自所述系统和所述使用装置的数据输入的控制器被编程为响应于所述隔热储存空间内部的所确定的压力发送信号以致动所述蒸汽阀，以维持预设压力目标，所述预设压力目标是根据预定运行条件可变化的，所述预定运行条件包括以下中的至少两个：所述隔热储存空间中的蒸汽体积；所述使用装置所要求的流体流量；以及与离开所述加热器的流体的温度相关的测得的温度参数。系统还可以包括第一流体阀，所述第一流体阀与所述第一导管相关联，可操作成阻止或允许通过所述第一导管的流体流。另外，取决于所确定的系统运行条件，所述预设容器蒸汽压力目标可以为单个值和/或一范围。在一些示例性系统中，控制器被编程为响应于存储空间内部的所确定的压力发送信号，以致动与第二导管相关联的蒸汽阀和与第一导管相关联的第一流体阀二者，以维持预设容器蒸汽压力目标。在其它的示例性系统中，所述第一流体阀是止回阀，当所述蒸汽阀被致动到打开位置时，所述止回阀禁止通过所述第一导管流至所述容器的流。在一些示例性系统中，所述第二导管在所述加热器的下游流体地连接到所述第一导管，在其它示例性系统中，所述第二导管在所述加热器的上游或在所述加热器内流体地连接到所述第一导管。还公开了用于控制低温储存容器内部的压力以及将所储存的流体从低温空间输送到使用装置的方法。所述方法包括确定所述低温空间内部的压力；将压力传送到电子控制器；将所确定的压力与预设容器蒸汽压力目标进行比较，所述预设容器蒸汽压力目标是根据预定运行条件可变化的，所述预定运行条件包括以下中的至少两个：所述储存空间中的蒸汽体积；所述使用装置所要求的流体流量；以及与离开加热器的流体的温度相关的测得的温度参数。控制器响应于测得的压力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于控制由储存容器限定的低温空间内部的压力以及将流体从所述低温空间输送到使用装置的方法，所述方法包括：/na)确定所述低温空间内部的压力；/nb)将所测得的压力传送到电子控制器；/nc)将所确定的压力与目标蒸汽压力进行比较，所述目标蒸汽压力是根据运行条件可变化的，所述运行条件包括以下：所述低温空间中的蒸汽体积；以及所述使用装置所要求的流体流量；以及/nd)响应于所述所确定的压力与所述目标蒸汽压力之间的确定的差致动阀，以调节所述低温空间中的蒸汽压力至所述目标蒸汽压力。/n

【技术特征摘要】
20150430 US 62/155,4381.一种用于控制由储存容器限定的低温空间内部的压力以及将流体从所述低温空间输送到使用装置的方法，所述方法包括：
a)确定所述低温空间内部的压力；
b)将所测得的压力传送到电子控制器；
c)将所确定的压力与目标蒸汽压力进行比较，所述目标蒸汽压力是根据运行条件可变化的，所述运行条件包括以下：所述低温空间中的蒸汽体积；以及所述使用装置所要求的流体流量；以及
d)响应于所述所确定的压力与所述目标蒸汽压力之间的确定的差致动阀，以调节所述低温空间中的蒸汽压力至所述目标蒸汽压力。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述蒸汽体积是由所述容器中的液体燃料液位确定的。


3.根据权利要求1所述的方法，还包括基于预测运行模式调节所述目标蒸汽压力。


4.根据权利要求3所述的方法，其中所述预测运行模式包括来自以下一个或多个的输入：
a.距系统加燃料的距离,
b.距地理位置的距离，
c.距系统停放的距离，
d.距系统关停的距离，或者
e.距高负荷要求的距离。


5.根据权利要求4所述的方法，其中所述预测运行模式包括来自以下一个或多个的输入：
a.距系统加燃料的时间，
b.距地理位置的时间，
c.距系统停放的时间，
d.距系统关停的时间，或者
e.距高负荷要求的时间。


6.根据权利要求3所述的方法，其中所述预测运行模式还包括来自以下一个或多个的输入：
a.距系统加燃料的时间，
b.距地理位置的时间，
c.距系统停放的时间，
d.距系统关停的时间，或者
e.距高负荷要求的时间。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，还包括基于学习过的操作者使用方式调节所述目标蒸汽压力。


8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，还包括基于学习过的系统使用方式调节所述目标蒸汽压力。


9.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，还包括基于用户输入调节所述目标蒸汽压力。


10.根据权利要求9所述的方法，其中所述目标蒸汽压力是基于用户输入指示系统关停、系统服务或加燃料降低的。


11.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，还包括基于一个基于地理位置的输入调节所述目标蒸汽压力。


12.根据权利要求11所述的方法，其中基于所述基于地理位置的输入指示高负荷条件来提高所述目标蒸汽压力。


13.根据权利要求11所述的方法，其中基于所述基于地理位置的输入指示低负荷条件来降低所述目标蒸汽压力。


14.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，还包括基于以下降低所述目标蒸汽压力：距系统加燃料的距离和/或时间、距系统返回到基地的距离和/或时间、距系统停放的距离和/或时间或者距系统关停的距离和/或时间。


15.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，还包括在距所述使用装置的高负荷要求一段距离和/或时间处提高所述目标蒸汽压力。


16.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述阀设置在与所述容器的蒸汽部分流体连通的蒸汽导管上并且还包括当所述目标蒸汽压力与所述所确定的压力之间的所述确定的差为正差值时，将所述阀致动到打开位置或维持打开位置。


17.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述阀设置在与所述容器的蒸汽部分流体连通的蒸汽导管上并且还包括当所述目标蒸汽压力与所述所确定的压力之间的所述确定的差为负差值时，因为所述所确定的压力小于所述目标蒸汽压力，将所述阀致动到关闭位置或维持关闭位置。


18.根据权利要求17所述的方法，还包括打开与所述容器的液化部分流体连通的第二阀从而增强流体到所述使用装置的输送。


19.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述目标蒸汽压力是压力范围，并且还包括致动所述阀以将压力值维持在所述范围内。


20.一种用...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·D·戛纳，
申请(专利权)人：西港能源有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA