專利名稱：移動集成cng儲運供氣裝置及控制方法
技術領域：
本發明移動集成CNG儲運供氣裝置及控制方法，涉及一種壓縮天然氣CNG集成運輸、儲存及供氣裝置，尤其能快捷方便最大限度的保障壓縮天然氣CNG的利用。
背景技術：
目前，天然氣儲運供氣系統，是由加氣母站、高壓氣體運輸車、加氣子站組成，而且加氣子站還需配有周轉用高壓氣體運輸車底盤、裝卸氣裝置、氣體儲存裝置、加氣裝置等系統，除了占用價格100萬元的周轉用高壓氣體運輸車底盤外，其車載儲罐卸氣不充分，使 20%左右的氣體，無法卸凈，造成往返運輸，加大了運輸成本，造成供氣困難。
發明內容
本發明要解決的技術問題是克服現有技術存在的不足，提供一種移動集成CNG 儲運供氣裝置及控制方法，代替了目前的天然氣儲運供氣系統，節約了周轉用高壓氣體運輸車底盤，使車載氣體儲罐與液壓移動平臺氣體儲罐移動互換，使20%左右的氣體殘余壓縮為3%，方便了氣源周轉。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是該移動集成CNG儲運供氣裝置，其特征在于包括移動集成高壓氣體運輸車和安裝在子站的加氣機、管路系統、及管路系統相連的站載液壓移動平臺儲氣箱系統，安裝在加氣站的控制系統，移動集成高壓氣體運輸車又包括平板拖車，安放在平板拖車上的液壓自動卸車系統和安裝在液壓自動卸車系統上的車載儲氣箱系統。車載儲氣箱系統為三個相互獨立的儲氣箱/儲氣罐。站載液壓移動平臺儲氣箱系統為三個相互獨立的1#站載儲氣箱、2#站載儲氣箱和3#站載儲氣箱。管路系統包括加氣機、4#防爆壓力變送器、第四手動球閥、單向閥、過濾機和匯流排和三路分別與站載儲氣箱相連的管路，加氣機、4#防爆壓力變送器、第四手動球閥、單向閥和過濾機安裝在與匯流排相通的總管路上，三路分別與站載儲氣箱相連的管路連接在匯流排上。每一路包括安裝在管路上的快裝接頭、手動球閥、防爆壓力變送器、防爆電磁閥、 單向閥和站載儲氣箱，站載儲氣箱通過快裝接頭、手動球閥、防爆壓力變送器、防爆電磁閥和單向閥連接到匯流排上。控制系統包括PLC中控系統、壓力控制系統、壓力測量單元、增壓執行單元，泄露測控單元、消防執行單元、卸車執行單元、順序閥執行單元、后臺監控系統、加氣機和車載 GPS系統，卸車執行單元、順序閥執行單元分別與PLC中控系統相連，PLC中控系統與后臺監控系統相連，后臺監控系統與加氣機和車載GPS系統相連，PLC中控系統與壓力控制系統相連，壓力控制系統與壓力測量單元和增壓執行單元相連，PLC中控系統與泄露測控單元相連，泄露測控單元與消防執行單元相連。
一種權利要求1所述的移動集成CNG儲運供氣裝置的控制方法，其特征在于具體步驟如下 壓力控制系統與中央系統進行通訊，交互信息后，開始對1# 3#防爆壓力變送器進行數據測量，并對各自測量的數據進行比較，判斷出1#站載儲氣箱、2#站載儲氣箱、3#站載儲氣箱的狀態是高壓、中壓、低壓、還是空箱？如果是空箱則聲光報警；如果低于設定值， 則增壓單元執行并增壓至設定最大值，增壓次數增加一，4#防爆壓力變送器測量數據后，如果此時加氣機電磁閥沒有打開，則程序返回起始點，如果加氣及電磁閥打開，系統根據4# 防爆壓力變送器測量數據，結合1#站載儲氣箱、2#站載儲氣箱、3#站載儲氣箱的高壓、低壓、中壓的狀況開啟執行順序控制單元，開始給外計量輸送氣體，最后返回起始點；泄露測控單元與中央系統進行通訊，交互信息；系統1# 7#氣敏探頭進行數據測量，與設定的安全數據進行比較判斷，一旦1# 7#任何一個氣敏探頭測量數據大于安全數據，則依次執行切斷執行機構所有電磁閥和加氣機電源，氣動閥自動關閉切斷氣源，聲光報警(執行手動復位指令后消除)；置標志位BIT= 1，如果1# 7#氣敏探頭測量數據都小于安全數據并且置標志位BIT = O,則返回起始點，重新進行下一輪檢測；如果1# 7#氣敏探頭測量數據都小于安全數據且置標志位BIT = 1，則執行手動復位程序，按手動復位后， 置標志位BIT = 0、執行機構帶電、氣動閥開啟、聲光報警動作消除；如果沒按手動復位則切斷執行機構電源，氣動閥切斷氣源，聲光報警動作一直在執行。車載液壓移動裝置可縱橫水平移動，將3-4組可連接、可分別移動CNG氣體儲氣箱 /儲氣罐從移動集成高壓氣體運輸車運至帶有站載液壓移動平臺。與原高壓氣體運輸車單組的氣體儲罐相比，移動集成高壓氣體運輸車由多組儲氣箱/儲氣罐組成，并配備車載液壓移動裝置，可任意調換各組裝置，與站載移動裝置配合， 完成儲氣箱/儲氣罐的置換。站載液壓移動平臺由加氣站固定儲存平臺及液壓移動裝置組成。所述液壓移動裝置可縱橫水平移動，可將車載儲氣箱/儲氣罐分別移動到不同位置的供氣平臺。該站載液壓移動平臺配有壓力裝卸氣裝置，新的裝卸氣裝置替代壓縮機卸氣方式，使儲氣箱/儲氣罐余氣由20%左右減少到3%，既節約了運輸成本，還增加了營業效益。整個裝卸運過程及氣體儲存、供應過程均通過GPS系統，與加氣站及移動集成高壓氣體運輸車配備的電腦，進行遠程監控。與現有技術相比，本發明的移動集成CNG儲運供氣裝置及控制方法所具有的有益效果是本發明通過將現有技術整體氣體儲罐改造成多組儲氣箱/儲氣罐，配備車載及站載移動裝置，使CNG氣體運輸及儲存集成化，使加氣站節約了備用平板拖車底盤，并通過改造的裝卸氣裝置，提高了儲罐的裝卸量。既節約了建設投資，還提高了供氣效益，并為運輸過程中的安全提供了保障。整個裝置可以根據裝置材料的調整，同時適用于LNG(液化天然氣)LPG (石油液化氣)DME (二甲醚)等液化能源，具有良好的經濟及社會效益，填補了國內外氣體能源運輸供應的一項空白。同時通過PLC中控系統控制的壓力裝卸氣裝置，將低壓罐中的余氣輸送到平臺中的其它儲罐，保證空罐中的氣體余量不超過3 %。使空罐余氣量大大低于現有技術的20%，節約運輸費用和大量能源。
圖1 移動集成高壓氣體運輸車 結構示意圖；圖2 子站管路系統結構示意圖；圖3 控制系統電路原理圖。圖4 壓力控制系統流程框圖；圖5 泄露測控單元流程框圖；圖6 后臺監控流程框圖；圖7 泄露測控單元流程框圖；圖1-7是本發明移動集成CNG儲運供氣裝置及控制方法的最佳實施例。其中1車載儲氣箱系統2平板拖車3液壓自動卸車系統4第一快裝接頭5第二快裝接頭6第三快裝接頭7第一手動球閥8第二手動球閥9第三手動球閥101#防爆壓力變送器 112#防爆壓力變送器123#防爆壓力變送器13第一防爆電磁閥14第二防爆電磁閥15第三防爆電磁閥16第一單向閥17第二單向閥18第三單向閥19匯流排20第四單向閥21第四手動球閥224#防爆壓力變送器23第一單管CNG加氣機24第二單管CNG加氣機25過濾機 26第五手動球閥27第六手動球閥281#站載儲氣箱292#站載儲氣箱303#站載儲氣箱。
具體實施例方式下面結合附圖1-7對本發明移動集成CNG儲運供氣裝置及控制方法做進一步說明參照圖1移動集成高壓氣體運輸車由車載儲氣箱系統1、平板拖車2、液壓自動卸車系統3 組成。車載儲氣箱系統1為三個相互獨立的可連接、可拆卸的儲氣箱/儲氣罐，液壓自動卸車系統3安放在平板拖車2上，車載儲氣箱系統1安裝在液壓自動卸車系統3上。參照圖2管路系統包括加氣機、4#防爆壓力變送器22、第四手動球閥21、第四單向閥20、過濾機25和匯流排19和三路與儲氣箱相連的管路，第一單管CNG加氣機23及第五手動球閥 26、第二單管CNG加氣機24及第六手動球閥27、4#防爆壓力變送器22、第四手動球閥21、 第四單向閥20和過濾機25安裝在與匯流排19相通的總管路上，三路與儲氣箱相連的管路連接在匯流排19上。第一路包括安裝在管路上的第一快裝接頭4、第一手動球閥7、1#防爆壓力變送器
10、第一防爆電磁閥13和第一單向閥16和1#站載儲氣箱28，1#站載儲氣箱28通過第一快裝接頭4、第一手動球閥7、1#防爆壓力變送器10、第一防爆電磁閥13和第一單向閥16 連接到匯流排19上。第二路包括安裝在管路上的第二快裝接頭5、第二手動球閥8、2#防爆壓力變送器
11、第二防爆電磁閥14和第二單向閥17和2#站載儲氣箱29，2#站載儲氣箱29通過第二快裝接頭5、第二手動球閥8、2#防爆壓力變送器11、第二防爆電磁閥14和第二單向閥17 連接到匯流排19上。第三路包括安裝在管路上的第三快裝接頭6、第三手動球閥9、3#防爆壓力變送器
12、第三防爆電磁閥15和第三單向閥18和3#站載儲氣箱30，3#站載儲氣箱30通過第三快裝接頭6、第三手動球閥9、3#防爆壓力變送器12、第三防爆電磁閥15和第三單向閥18連接到匯流排19上。根據設計規模，還可以設計少于或多于三 路。車載儲氣箱系統1通過液壓自動卸車系統3卸至站載儲氣平臺后，1#-3#站載儲氣箱的快裝接頭(母頭)與管路系統的快裝接頭(4-6公頭)相接；打開第一至三手動球閥 7-9，1#-3#防爆壓力變送器10-12測量和判斷1#_3#站載儲氣箱28-30空載、欠載和滿載， 及測量和判斷1#_3#站載儲氣箱的狀態是高壓、中壓、低壓、還是空瓶的壓力P2，當第一至第二單管CNG加氣機23-24的第五至第六手動球閥26-27處于常開狀態工作時，第一至第二單管CNG加氣機23-24內部電磁閥打開，車載氣瓶與管路相同，此時4#防爆壓力變送器 22測量的是車載鋼瓶的壓力P1。控制系統根據壓差比較P2與P1，選擇性的開啟或關閉第一至第三防爆電磁閥14-16，滿足加氣要求。參照圖3控制系統包括PLC中控系統、壓力控制系統、壓力測量單元、增壓執行單元，泄露測控單元、消防執行單元、卸車執行單元、順序閥執行單元、后臺監控系統、加氣機和車載 GPS系統，卸車執行單元、順序閥執行單元分別與PLC中控系統相連，PLC中控系統與后臺監控系統相連，后臺監控系統與加氣機和車載GPS系統相連，PLC中控系統與壓力控制系統相連，壓力控制系統與壓力測量單元和增壓執行單元相連，PLC中控系統與泄露測控單元相連，泄露測控單元與消防執行相連。首先壓力測量單元測量系統各處壓力，并把結果傳送至壓力控制系統，壓力控制系統根據PLC中控系統的要求，判斷是否要給儲氣箱系統進行增壓和是否開啟順序閥執行單元，如果需要則增壓執行單元進行增壓操作，直至達到設定壓力泄露測控單元測量石油氣體泄漏，一旦有泄漏，消防執行單元報警并關閉電磁閥和加氣機電源，進行消防系統開啟。后臺監控系統對系統的數據進行監控，車載GPS系統與移動集成高壓氣體運輸車進行信息交流。參照圖6后臺監控系統系統的主要任務是與中央系統、加氣機、車載GPS系統進行實時數據通信，并可對分散系統發送指令，以及數據匯總、存儲、查詢、報表打印功能。參照圖7中央系統系統的主要任務是與后臺監控系統、壓力控制系統、泄露測控單元進行實時數據通訊，接收后臺監控系統發出的指令并給予執行；接收泄露測控單元、壓力控制系統的測控數據，并對數據做匯總分析，根據分析給它們分別指令。參照圖4-5控制方法泄露測控單元泄露測控單元與中央系統進行通訊，交互信息 ’系統1# 7#氣敏探頭進行數據測量，與設定的安全數據進行比較判斷，一旦1# 7#任何一個氣敏探頭測量數據大于安全數據，則依次執行切斷執行機構所有電磁閥和加氣機電源，氣動閥自動關閉切斷氣源，聲光報警(執行泄漏報警的手動復位指令后消除)；置標志位BIT= 1，如果1# 7#氣敏探頭測量數據都小于安全數據并且置標志位BIT = 0，則返回起始點，重新進行下一輪檢測；如果1# 7#氣敏探頭測量數據都小于安全數據且置標志位BIT = 1，則執行泄漏報警的手動復位程序，按泄漏報警的手動復位后，置標志位BIT = O、執行機構帶電、氣動閥開啟、聲光報警動作消除；如果沒按泄漏報警的手動復位則切斷執行機構電源，氣動閥切斷氣源，聲光報警動作一直在執行。參照圖4壓力 控制系統壓力控制系統與中央系統進行通訊，交互信息后，開始對1# 3#防爆壓力變送器 10-12進行數據測量，并對各自測量的數據進行比較，判斷出1#站載儲氣箱28、2#站載儲氣箱29、3#站載儲氣箱30的狀態是高壓、中壓、低壓、還是空箱？如果是空箱則聲光報警；如果低于設定值，則增壓單元執行并增壓至設定最大值，增壓次數增加一，4#防爆壓力變送器 22測量數據后，如果此時加氣機電磁閥沒有打開，則程序返回起始點，如果加氣及電磁閥打開，系統根據4#防爆壓力變送器22測量數據，結合1#站載儲氣箱28、2#站載儲氣箱29、3# 站載儲氣箱30的高壓、低壓、中壓的狀況開啟執行順序控制單元，開始給外計量輸送氣體， 最后返回起始點。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非是對本發明作其它形式的限制，任何熟悉本專業的技術人員可能利用上述揭示的技術內容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發明技術方案的保護范圍。
權利要求
1.移動集成CNG儲運供氣裝置，其特征在于包括移動集成高壓氣體運輸車和安裝在子站的加氣機、管路系統、及管路系統相連的站載液壓移動平臺儲氣箱系統，安裝在加氣站的控制系統，移動集成高壓氣體運輸車又包括平板拖車(2)，安放在平板拖車(2)上的液壓自動卸車系統(3)和安裝在液壓自動卸車系統(3)上的車載儲氣箱系統(1)。
2.根據權利要求1所述的移動集成CNG儲運供氣裝置，其特征在于車載儲氣箱系統 (1)為三個相互獨立的儲氣箱/儲氣罐。
3.根據權利要求1所述的移動集成CNG儲運供氣裝置，其特征在于站載液壓移動平臺儲氣箱系統為三個相互獨立的1#站載儲氣箱(28)、2#站載儲氣箱(29)和3#站載儲氣箱(30)。
4.根據權利要求1所述的移動集成CNG儲運供氣裝置，其特征在于管路系統包括加氣機、4#防爆壓力變送器(22)、第四手動球閥(21)、第四單向閥(20)、過濾機(25)和匯流排(19)和三路分別與站載儲氣箱相連的管路，加氣機、4#防爆壓力變送器(22)、第四手動球閥(21)、第四單向閥(20)和過濾機(25)安裝在與匯流排(19)相通的總管路上，三路分別與站載儲氣箱相連的管路連接在匯流排(19)上。
5.根據權利要求4所述的移動集成CNG儲運供氣裝置，其特征在于每一路包括安裝在管路上的快裝接頭、手動球閥、防爆壓力變送器、防爆電磁閥、單向閥和站載儲氣箱，站載儲氣箱通過快裝接頭、手動球閥、防爆壓力變送器、防爆電磁閥和單向閥連接到匯流排(19) 上。
6.根據權利要求1所述的移動集成CNG儲運供氣裝置，其特征在于控制系統包括PLC 中控系統、壓力控制系統、壓力測量單元、增壓執行單元，泄露測控單元、消防執行單元、卸車執行單元、順序閥執行單元、后臺監控系統、加氣機和車載GPS系統，卸車執行單元、順序閥執行單元分別與PLC中控系統相連，PLC中控系統與后臺監控系統相連，后臺監控系統與加氣機和車載GPS系統相連，PLC中控系統與壓力控制系統相連，壓力控制系統與壓力測量單元和增壓執行單元相連，PLC中控系統與泄露測控單元相連，泄露測控單元與消防執行單元相連。
7.—種權利要求1所述的移動集成CNG儲運供氣裝置的控制方法，其特征在于具體步驟如下壓力控制系統與中央系統進行通訊，交互信息后，開始對1# 3#防爆壓力變送器 (10-12)進行數據測量，并對各自測量的數據進行比較，判斷出1#站載儲氣箱(28)、2#站載儲氣箱(29)、3#站載儲氣箱(30)的狀態是高壓、中壓、低壓、還是空箱？如果是空箱則聲光報警；如果低于設定值，則增壓單元執行并增壓至設定最大值，增壓次數增加一，4#防爆壓力變送器(22)測量數據后，如果此時加氣機電磁閥沒有打開，則程序返回起始點，如果加氣機電磁閥打開，系統根據4#防爆壓力變送器(22)測量數據，結合1#站載儲氣箱(28)、2# 站載儲氣箱(29)、3#站載儲氣箱(30)的高壓、低壓、中壓的狀況開啟執行順序控制單元，開始給待加氣車計量輸送氣體，最后返回起始點；泄露測控單元與中央系統進行通訊，交互信息；系統1# 7#氣敏探頭進行數據測量， 與設定的安全數據進行比較判斷，一旦1# 7#任何一個氣敏探頭測量數據大于安全數據， 則依次執行切斷執行機構所有電磁閥和加氣機電源，氣動閥自動關閉切斷氣源，聲光報警 (執行手動復位指令后消除)；置標志位BIT= 1，如果1# 7#氣敏探頭測量數據都小于安全數據并且置標志位BIT = 0，則返回起始點，重新進行下一輪檢測；如果1# 7#氣敏探頭測量數據都小于安全數據且置標志位BIT = 1，則執行手動復位程序，按手動復位后， 置標志位BIT = 0、執行機構 帶電、氣動閥開啟、聲光報警動作消除；如果沒按手動復位則切斷執行機構電源，氣動閥切斷氣源，聲光報警動作一直在執行。
全文摘要
移動集成CNG儲運供氣裝置及控制方法，屬于壓縮天然氣CNG集成運輸、儲存及供氣裝置領域。包括移動集成高壓氣體運輸車和安裝在子站的加氣機、管路系統、及管路系統相連的站載液壓移動平臺儲氣箱系統，安裝在加氣站的控制系統，移動集成高壓氣體運輸車又包括平板拖車(2)，安放在平板拖車(2)上的液壓自動卸車系統(3)和安裝在液壓自動卸車系統(3)上的車載儲氣箱系統(1)。通過配備車載及站載移動裝置，使CNG氣體運輸及儲存集成化，通過PLC中控系統控制，將空罐余氣輸送到平臺中的其它儲罐，保證空罐氣體余量不超過3％。使空罐余氣量大大低于現有技術的20％，節約運輸費用和大量能源。
文檔編號F17D1/02GK102174988SQ20111005651
公開日2011年9月7日 申請日期2011年3月9日 優先權日2011年3月9日
發明者馮亞林, 劉圣華, 孫洪剛, 崔俊濤, 成珉輝, 李信昌 申請人:山東齊能能源技術有限公司