專利名稱：一種小型家用智能天然氣加氣站的制作方法
技術領域：
本發明涉及 一種天然氣加氣站，尤其涉及一種小型家用智能天然氣加氣站。
背景技術：
天然氣是一種新型清潔能源，相對于傳統汽油、柴油，天然氣主要成分為甲烷，在其燃燒后產生更少的二氧化碳、硫化氫排放，具有較高的燃燒值，為了將天然氣作為車輛燃料，現有技術會根據現天然氣質量，經增壓、脫硫、脫水、壓縮、存儲后用于車用天然氣。傳統加氣站為滿足日益增加能源需求，均采用大型加氣體站所采用大功率壓縮機，水冷卻系統及加氣機系統以及大型壓力存儲設備和運輸車輛運行轉運。制約大型天然氣加氣站發展的原因之一在于，目前我國所使用加氣站排量多集中在350立方/小時到3000立方/小時， 一次性總投入需要達到300到2000萬人民幣，投入很高經濟性能差。制約大型天然氣加氣站發展的原因之二在于，安裝調試期長，從設備制造安裝調試需要半年時間，而我國天然氣車輛呈快速擴張趨勢，在大型城市場，中型及二三級城市中需要配置更多的加氣站，在人口密集地區對于土地使用，安全管理造成極大壓力。制約大型天然氣加氣站發展的原因之三在于，大型天然氣加氣站數量少，經常會造成CNG加氣車輛在加氣站集中排隊，特別在大中型城因加氣站加氣難而造成地交通堵塞，安全管理造成極大壓力。制約大型天然氣加氣站發展的原因之四在于，在壓縮機關建部分比較活塞環、安全管理軟件、氣機流量計及高壓軟管和接頭上，均需要采用進口設備從而導致整機價格高， 國產化不足進一步限制了大型加氣站的發展，我國大型加氣站均采用205BAR作為工作壓力，材料使用，管理軟件設計等均比美國及歐洲國家低，自動化程度不足。所以我國目前所采用加氣站只能用在縣級城市并具備有軟高天然氣管網壓力地方使用，無法在農村施行。 同時因成本高，導致目前加氣站數量，規模無法支持現有天然氣汽車的發展需求。
發明內容
本發明的目的就在于提供一種解決上述問題，基于家用天然氣體管道壓力經壓縮、脫水、除去重物質，油污后直接加壓于CNG車輛小型化自動化的家用天然氣加氣站。為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是一種小型家用智能天然氣加氣站， 包括控制單元、壓縮機單元和加氣單元，所述控制單元與壓縮機單元通過信號線連通，所述壓縮機單元與加氣單元通過高壓軟管連接，所述控制單元由PLC (可編程模塊)、變頻器、開關電源、接觸器、觸摸屏和安全管理模塊構成，所述PLC (可編程模塊)、變頻器、開關電源、接觸器、觸摸屏和安全管理模塊之間電連接；
所述安全管理模塊包括電源保護模塊、計時加氣模塊、手動調校模塊、自動運行監控模塊、壓力安全管理模塊和溫度管理模塊，且相互之間電連接；
所述壓縮機單元包括壓縮機、防爆電機、油水分離器、脫水過濾器、冷卻風扇、壓力傳感器、天然氣進氣管、天然氣排污管以及連接管道，所述壓縮機采用四級壓縮機，所述防爆電機與壓縮機通過傳動皮帶傳動連接，所述天然氣進氣管、高壓軟管分別與壓縮機連通，天然氣排污管與脫水過濾器下端連接；
所述加氣單元由 球閥、高壓加氣槍頭、CNG存儲瓶構成。作為優選，所述天然氣進氣管、高壓軟管、天然氣排污管上設有電磁閥，所述電磁閥與控制單元電連接。作為優選，所述脫水過濾器有個四，且分別位于四級壓縮機的各級之間，所述脫水過濾器上端設有溫度傳感器、高壓安全閥和低壓安全閥，所述溫度傳感器、高壓安全閥、低壓安全閥與控制單元電連接。作為優選，所述壓縮機采用X型平衡布局，機身采用鋁合金硬模鑄造并熱處理，壓縮機的缸體采用特殊耐磨材料，活塞采用高強度耐磨合金。 作為優選，所述冷卻風扇作為冷源采用尼龍風扇。作為優選，所述球閥為二位三通球閥。作為優選，還包括機箱，所述壓縮機單元設于機箱內，所述防爆電機置于機箱底部，機箱前面板及后面板設置通風百葉窗。作為優選，所述控制單元外設有防雨外殼，所述防雨外殼上設有啟動按鈕、顯示燈和觸摸屏，所述啟動按鈕、顯示燈和觸摸屏與控制單元連通。與現有技術相比，本發明的優點在于
1.耗電量小，每小時僅1. 5到2. 2KW，能耗小于普通空調，加氣成本遠低于大型加氣站。2.智能化，所有產品均配備自主開發智能化管理軟件，是全自動化操作加氣站。3.可以靈活安裝于有天然氣管道的家庭，工廠，出租車公司，公交車隊，貨車隊，不受時間地點限制隨時，方便加氣。4.人性化操作，具有手動模式和自動模式，且觸摸屏設計引導客戶所以操作，參數設定都在觸摸屏上操作，非常方便使用。5.成本低，整機造價僅相當于普通液晶電視水平。6.安全性高，整機增加高壓安全閥，自動排污和低壓壓力保護及4級過濾和防爆外殼以保證客戶安全。
圖1為本發明整機示意圖2為本發明壓縮機單元內部的正視圖； 圖3為本發明壓縮機單元內部的左視圖； 圖4為本發明壓縮機單元內部的俯視圖。圖中1.控制單元；2.壓縮機單元；3.加氣單元；4.高壓軟管；5.壓縮機；6.防爆電機；7.脫水過濾器；8.冷卻風扇；9.高壓安全閥；10.低壓安全閥；11.天然氣進氣管；12.天然氣排污管；13.壓力傳感器；14.溫度傳感器；15.通風百葉窗；16.啟動按鈕； 17.顯示燈；18.觸摸屏。
具體實施例方式下面將結合附圖對本發明作進一步說明。實施例1 參見圖1、圖2、圖3和圖4，一種小型家用智能天然氣加氣站，包括控制單元1、壓縮機單元2和加氣單元3，所述控制單元1與壓縮機單元2通過信號線連通，所述壓縮機單元2與加氣單元3通過高壓軟管4連接，所述控制單元1由PLC (可編程模塊)、變頻器、開關電源、接觸器、觸摸屏18和安全管理模塊構成，所述PLC (可編程模塊)、變頻器、 開關電源、接觸器、觸摸屏18和安全管理模塊之間電連接，所述控制單元1外設有防雨外殼，所述防雨外殼上設有啟動按鈕16、顯示燈17和觸摸屏18，所述啟動按鈕16、顯示燈17 和觸摸屏18與控制單元1連通；
所述安全管理模塊包括電源保護模塊、計時加氣模塊、手動調校模塊、自動運行監控模塊、壓力安全管理模塊和溫度管理模塊，且相互之間電連接；
所述壓縮機單元2包括壓縮機5、防爆電機6、油水分離器、脫水過濾器7、冷卻風扇8、 壓力傳感器13、天然氣進氣管11、天然氣排污管12以及連接管道，所述天然氣進氣管11、 高壓軟管4、天然氣排污管12上設有電磁閥，所述電磁閥與控制單元1電連接，所述壓縮機 5采用四級壓縮機，所述防爆電機6與壓縮機5通過傳動皮帶傳動連接，所述脫水過濾器7 有個四，且分別位于四級壓縮機的各級之間，所述脫水過濾器7上端設有溫度傳感器14、高壓安全閥9和低壓安全閥10，所述溫度傳感器14、高壓安全閥9、低壓安全閥10與控制單元1電連接。所述壓縮機5采用X型平衡布局，機身采用鋁合金硬模鑄造并熱處理，壓縮機 5的缸體采用特殊耐磨材料，活塞采用高強度耐磨合金，所述冷卻風扇8作為冷源采用尼龍風扇，所述天然氣進氣管11、高壓軟管4分別與壓縮機5連通、天然氣排污管12與脫水過濾器7下端連接，還包括機箱，所述壓縮機單元2設于機箱內，所述防爆電機6置于機箱底部， 機箱前面板及后面板設置通風百葉窗15 ；
所述加氣單元3由球閥、高壓加氣槍頭、CNG存儲瓶構成，所述球閥為二位三通球閥。工作原理如下，本發明整機包含控制單元1，壓縮機單元2和加氣單元3，本發明與家用天然氣管道連接，在啟動按鈕16后，顯示燈17亮，安全管理軟件對整機工作狀態進行自檢。在完成對于壓力，溫度，電源狀態檢查后，本發明進入待機狀態。觸摸屏18將整機各種參數可視化，操作者通過觸摸屏18 了解整機工作狀態及各種參數并選擇自動操作模式或者手動操作模式來操作本發明，操作者選擇自動操作模式后，觸發觸摸屏18中啟動鍵， 使防爆電機6啟動，通過皮帶帶動壓縮機5工作，將天然氣管道中0. OObar到3ar壓力天然氣吸入壓縮機5中。并經四個脫水過濾器7，將天然氣通過高壓軟管4輸送到球閥，球閥選擇加氣方向后通過加氣槍頭加注天然氣到CNG存儲瓶中。應該指出的是，基于不同管道天然氣壓力情況不同，本文將管道壓力天然氣稱為可變壓力天然氣，這一般地是指家用天然氣基于一定壓力并經過前置處理。為了達到安全防爆的目的，本發明中壓縮機單元2應放置于通風地方。這是基于天然氣較汽油等產品向上揮發，在大氣中稀釋，而防爆電機6置于壓縮機單元2底部，在壓縮機單元2的機箱前面板及后面板設置通風百葉窗15，在冷卻風扇8轉動后形成軸向冷卻氣體流達到冷卻效果。應該指出的是，盡管本發明實施示例給出了機箱以滿足適當的通風，但這種示范會隨著安裝情況進行調整還應該指出的是，盡管本發明實施示例給出了天然氣管道壓力例如3bar (45 psi),但這種示范會根據管道壓力配置壓力傳感器13或者對于低壓安全閥10進量程進行調整。在整機進入待機狀態后，觸摸屏18顯示主管理軟件主菜單，主菜單上顯示三個模塊按鈕用于驅動自動模式、診斷模式、手動模式。當操作者選擇自動模式工作按鈕。觸摸屏18顯示讀取壓力傳感器13數值，溫度傳感器14的數值，顯示啟起停止按鈕，以及基于參數設定按鈕所設定工作范圍的報警按鈕和計時器按鈕。如果所有報警按鈕均顯示為工作狀態。操作者觸及啟動鍵加氣體站在自動工作模式下工作。當本發明在自動模式下工作時，安全管理軟件根據壓力傳感器13數值、溫度傳感器14數值、計時器值，對天然氣進氣管11上的電磁閥、天然氣排污管12上的電磁閥發出指令執行操作，當計時器到達設定排污時間后，打開天然氣排污管12上的電磁閥門將壓縮機 5內氣體排放，將脫水過濾器7中沉積之水、油定時排放，從而實現加氣站在加氣過程中的自我清浩。壓縮天然氣在壓力狀態下的快速釋放，會因熱交換過程從而實現對壓縮機5及各管道內部自我冷卻。當本發明在自動模式下工作時，當壓力達到所設定的工作值。安全管理軟件關閉天然氣進氣管11、高壓軟管4上的電磁閥，打開天然氣排污管12上的電磁閥，由于單向閥門和球閥的作用，高壓軟管4中的高壓氣體不能回流到壓縮機5。天然氣進氣管11上的電磁閥切斷家用天然氣體，壓縮機5內氣體經天然氣排污管12排出。同時安全管理軟件關閉變頻器，電機停止工作，加氣體完成
應試指出，在加氣工作過程中，因復雜工況環境變化，對于和種情況應對均由安全管理軟件對各種電磁閥做出指令。本發明針對壓縮機單元2工作過程中可能出現的過高溫度，在軟件中設置過熱保護裝置，在溫度過高時，溫度傳感器14發送電流信號給PLC，由安全管理軟件判斷后由PLC 發出指令對天然氣排污管12上的電磁閥動作以降低溫度。本發明針對不明原因溫度上升可能危害壓縮機單元2，在安全管理軟件中設置超溫點報警。PLC發出指令切斷變頻器電源，并打開天然氣排污管12上的電磁閥以釋放高壓氣體并停機。當變頻器內置軟件發現過流，過壓后，根據電信號與PLC協同工作高整電流頻率。應當指出，在加氣過程中隨著壓力增加，壓縮機單元2負載增加。變頻器會通過內置軟件增加電流供給并采用矢量控制方式以實現壓力增加時，防爆電機6扭矩同步增加。當操作者選擇手動模式后。安全管理軟件不在對各機械部分執行指令。對于任何部件的操作均由操作者在觸摸屏18上對相應按鈕進行操作。安全管理軟件僅根據操作者指令進行動作。由于操作者可能的誤操作，在壓縮機單元2內安裝有高壓安全閥9和低壓安全閥10。若由于操作者誤操作而導致壓縮機單元2壓力過高，當壓力達到安全閥所設定工作壓力后自動打開以確保壓縮機單元2不過壓。例如如果壓力超過255bar，安全閥門由壓力過高從而打開安全閥閥板從而將過壓部分壓力釋放。當操作者進入診斷按鈕后，操作者可以首先輸入密碼后對溫度傳感器14、壓力傳感器13工作參數進行設定。PLC將所設定參數記錄并存儲作為安全模式工作時候的執行標準。
家用天然氣管道壓力依據不同技術及安全規范，采用低壓制式，例如采用2 PSI 到5 PSI壓力(約0. 13bar到0. 3bar)我國采用3kpa制式。將此壓力天然氣增加到3600 PSI (250 Bar),并不充許在壓縮過程中溫度過度上升而導致安全事故。在本發明設計中采用風冷式四級X型壓縮機，隨著變頻器在不同工況下的運轉， 冷卻風扇8與壓縮機5以同比例轉速運轉以實現冷卻。
權利要求
1.一種小型家用智能天然氣加氣站，包括控制單元、壓縮機單元和加氣單元，所述控制單元與壓縮機單元通過信號線連通，所述壓縮機單元與加氣單元通過高壓軟管連接，其特征在于所述控制單元由PLC (可編程模塊)、變頻器、開關電源、接觸器、觸摸屏和安全管理模塊構成，所述PLC (可編程模塊)、變頻器、開關電源、接觸器、觸摸屏和安全管理模塊之間電連接；所述安全管理模塊包括電源保護模塊、計時加氣模塊、手動調校模塊、自動運行監控模塊、壓力安全管理模塊和溫度管理模塊，且相互之間電連接；所述壓縮機單元包括壓縮機、防爆電機、油水分離器、脫水過濾器、冷卻風扇、壓力傳感器、天然氣進氣管、天然氣排污管以及連接管道，所述壓縮機采用四級壓縮機，所述防爆電機與壓縮機通過傳動皮帶傳動連接，所述天然氣進氣管、高壓軟管分別與壓縮機連通，天然氣排污管與脫水過濾器下端連接；所述加氣單元由球閥、高壓加氣槍頭、CNG存儲瓶構成。
2.根據權利要求1所述一種小型家用智能天然氣加氣站，其特征在于所述天然氣進氣管、高壓軟管、天然氣排污管上設有電磁閥，所述電磁閥與控制單元電連接。
3.根據權利要求1所述一種小型家用智能天然氣加氣站，其特征在于所述脫水過濾器有個四，且分別位于四級壓縮機的各級之間，所述脫水過濾器上端設有溫度傳感器、高壓安全閥和低壓安全閥，所述溫度傳感器、高壓安全閥、低壓安全閥與控制單元電連接。
4.根據權利要求1所述一種小型家用智能天然氣加氣站，其特征在于所述壓縮機采用X型平衡布局，機身采用鋁合金硬模鑄造并熱處理，壓縮機的缸體采用特殊耐磨材料，活塞采用高強度耐磨合金。
5.根據權利要求1所述一種小型家用智能天然氣加氣站，其特征在于所述冷卻風扇作為冷源采用尼龍風扇。
6.根據權利要求1所述一種小型家用智能天然氣加氣站，其特征在于所述球閥為二位三通球閥。
7.根據權利要求1所述一種小型家用智能天然氣加氣站，其特征在于還包括機箱，所述壓縮機單元設于機箱內，所述防爆電機置于機箱底部，機箱前面板及后面板設置通風百葉窗。
8.根據權利要求1所述一種小型家用智能天然氣加氣站，其特征在于所述控制單元外設有防雨外殼，所述防雨外殼上設有啟動按鈕、顯示燈和觸摸屏，所述啟動按鈕、顯示燈和觸摸屏與控制單元連通。
全文摘要
本發明公開了一種小型家用智能天然氣加氣站，包括控制單元、壓縮機單元和加氣單元，所述控制單元與壓縮機單元通過信號線連通，所述壓縮機單元與加氣單元通過高壓軟管連接，所述控制單元由PLC(可編程模塊)、變頻器、開關電源、接觸器、觸摸屏和安全管理模塊構成，所述PLC(可編程模塊)、變頻器、開關電源、接觸器、觸摸屏和安全管理模塊之間電連接。與現有天然氣加氣站相比較，本發明耗電量小，成本低，加氣成本遠低于大型加氣站，人性化操作，安全性高，所有產品均配備自主開發智能化管理軟件，是全自動化操作的加氣站。
文檔編號F17C5/06GK102221126SQ20111015834
公開日2011年10月19日 申請日期2011年6月14日 優先權日2011年6月14日
發明者楊年盛 申請人:楊年盛