一种液压直充增压式CNG汽车加气子站及其加气方法技术

本发明专利技术公开了一种液压直充增压式CNG汽车加气子站及其加气方法，包括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，CNG长管运输拖车为加气子站输运提供CNG；其加气方法控制CNG通过两路输送，其中一路通过低压或中压管线直接连接CNG加气机；另一路通过连接管线、气动换向阀组连通、增压瓶组后输送到站用固定式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。本发明专利技术兼顾高效性、通用性；所需液压介质大幅减小，降低设备的使用成本；采用独立的增压瓶组，安全性高，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。车辆中等安全事故的发生。车辆中等安全事故的发生。

【技术实现步骤摘要】
一种液压直充增压式CNG汽车加气子站及其加气方法


[0001]本专利技术涉及种CNG汽车加气站，确切地说是一种液压直充增压式CNG汽车加气子站及其加气方法。

技术介绍

[0002]作为一种清洁、高效的能源，天然气在世界能源消费中的地位日益提高，逐步成为重要的“战略能源”。天然气汽车以气体发动机为动力源，其主要排放产物是二氧化碳和水，不含有害污染物，并且具有抗爆性好、燃烧完全、不产生积碳等优点，是目前世界上公认最清洁、无污染的能源汽车。因此，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。可见，天然气作为化石能源向非化石能源过渡的桥梁作用将日益突出，大力发展天然气汽车有助于大幅度缓解城市的温室效应和环境污染，从根本上改善城市快速发展（特别是特大型城市）引发的环境问题。随着新型城镇化进程不断提速和油气体制改革有力推进，加快推动能源生产和消费革命，合理开发和利用天然气可以有效的缓解石油能源和环境污染双重压力，因此天然气行业发展面临良好的历史机遇。
[0003]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（Compressed Natural Gas，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。随着我国在天然气发动机电控单元、减压器、混合器、高压储气瓶等CNG汽车核心技术上的突破，以及在国家能源环保政策的引导下，我国CNG汽车的保有量已跃居世界第一。我国CNG汽车虽然发展迅猛，但与之对应的相关配套设施和设备，特别是支撑CNG汽车发展的基础设施—CNG汽车加气站的发展却并不与之相匹配。截至2020年底，国内建成并实现运营的CNG加气站有9900余座，平均单站服务车辆1100辆左右，CNG汽车加气站的服务能力严重不足。
[0004]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200 km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。
[0005]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。
[0006]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%）。
[0007]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。
[0008]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。

技术实现思路

[0009]本专利技术要解决的技术问题是提供一种液压直充增压式CNG汽车加气子站，该加气子站充分利用了液压平推式CNG加气子站加气速度快、加气效率高的技术特点和优势。既可使用普通长管运输拖车也可使用液压子站专用拖车，兼顾了液压平推式CNG汽车加气子站的高效性和普通机械压缩机式CNG汽车加气子站的通用性；本专利技术所需的液压介质大幅减小，降低了设备的使用成本；本专利技术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。
[0010]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术手段：一种液压直充增压式CNG汽车加气子站，包括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，CNG长管运输拖车为加气子站输运提供CNG，其特征在于：所述的CNG长管运输拖车中的CNG通过两路输送，其中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；另一路通过连接管线与液压直充式增压装置的气动换向阀组连通，经过气动换向阀组后充入增压瓶组，液压直充增压
式装置利用液压直充增压方式将增压瓶组中的CNG增压并输送到站用固定式CNG高压储气瓶组中，经增压瓶组增压后充入站用固定式CNG高压储气瓶组，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；各部分的连接管线上设有多个防爆型压力传感器用于测量管线上的压力数据，液压油箱设有防爆型压差开关测量液压油箱工作过程中压差的变化；电气控制系统通过PLC控制程序控制上述两路输送中的部件工作或停止工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液压直充增压式CNG汽车加气子站，包括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，CNG长管运输拖车为加气子站输运提供CNG，其特征在于：所述的CNG长管运输拖车中的CNG通过两路输送，其中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；另一路通过连接管线与液压直充式增压装置的气动换向阀组（8）连通，经过气动换向阀组（8）后充入增压瓶组（9），液压直充增压式装置利用液压直充增压方式将增压瓶组（9）中的CNG增压并输送到站用固定式CNG高压储气瓶组中，经增压瓶组（9）增压后充入站用固定式CNG高压储气瓶组，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；各部分的连接管线上设有多个防爆型压力传感器用于测量管线上的压力数据，液压油箱（1）设有防爆型压差开关测量液压油箱（1）工作过程中压差的变化；电气控制系统通过PLC控制程序控制上述两路输送中的部件工作或停止工作实现两路输送的自动运行和自动监控。2.根据权利要求1所述的液压直充增压式CNG汽车加气子站，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；防爆型压力传感器共设置5个，分别为防爆型压力传感器PT1
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PT5，防爆型压力传感器PT1设置在气路换向气动阀组（8）与CNG长管运输拖车之间的连接管线上，防爆型压力传感器PT2设置在一号增压瓶（901）与气路换向气动阀组（8）之间的连接管线上，防爆型压力传感器PT3设置在二号增压瓶（902）与气路换向气动阀组（8）之间的连接管线上，防爆型压力传感器PT4设置在增压瓶组（9）与站用固定式CNG高压储气瓶组之间的连接管线上，防爆型压力传感器PT5设置在供油压力调节模块（6）与气路换向气动阀组（8）之间的连接管线上；防爆型压差开关共设置两个，分别为防爆型压差开关PE1、防爆型压差开关PE2，防爆型压差开关PE1、防爆型压差开关PE2设置在液压油箱（1）顶部，防爆型压差开关PE1、防爆型压差开关PE2测量液压油箱（1）顶部的压力变化。3.根据权利要求1所述的液压直充增压式CNG汽车加气子站，其特征在于：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）、防爆型回油电磁阀（11）；液压油箱（1）供油一端与增压瓶组（9）连通的连接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...

【专利技术属性】
技术研发人员：张兰江，冯德瀛，魏衍侠，穆健，
申请(专利权)人：聊城大学，
类型：发明
国别省市：