专利名称：液压式天然气汽车加气子站系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种天然气运用设备，尤其是涉及一种天然气燃料输送系统装置。
背景技术：
压缩天然气CNG机车需要专用的加燃料输送系统。该系统在无管网地方建设时称天然气汽车加气子站系统。国家专利02803740.5公开了这一类型系统，它由多组钢瓶构成，钢瓶在远处充填CNG，然后运输到加燃料站，在加燃料站处将水力流体从液体存储罐中泵送到每个钢瓶的一端中，使CNG强行通过钢瓶的另一端的出口。CNG通过软管流动进入待加燃料机车中。当钢瓶完成排空时，CNG软管中的压力使水力液体强行排出钢瓶并且返回液体存储罐中。虽然该系统相对其它CNG输送系统而言有所改进，但是系统采用的小瓶组无法实现自动控制，需人员操作，操作过程复杂，而且安装附件过多，增加了制造成本。
发明内容
本实用新型公开了一种新型的液压式天然气汽车加气子站，使其设有自动控制部分，可实现把压缩天然气CNG注入燃料机车的储气瓶内这一全过程的自动控制。
本实用新型的目的是由以下技术方案实现的这种液压式天然气汽车加气子站系统，它设有加气部分和控制部分，各部分构成如下a.加气部分加气部分设有液体存储罐3、液压泵2、控制阀1、液压马达23、钢瓶组件8，其中，所述液压泵2的出口连通控制阀1的入口P，控制阀1的出口0经快装接头22接通注液气动执行器4，之后连通钢瓶组件8，与钢瓶组件8连通的回液气动执行器6经快装接头22连通液体存储罐3，与钢瓶组件8连通的出气口气动执行器5经快装接头22连通待加气设备36。
b.控制部分控制部分由控制器PLC13、压力传感器14、气液检测装置17、电磁阀24、电磁阀25、电磁阀26组成，所述压力传感器14接于液压泵2的出口管路上，气液检测装置17接于回液气动执行器6的出口管路上；所述注液气动执行器4、回液气动执行器5、出气口气动执行器6分别由电磁阀24、电磁阀25、电磁阀26控制，所述电磁阀24、电磁阀25、电磁阀26的电磁线圈分别接于控制器PLC13的接线端子P03、P04、P05。
上述液压式天然气汽车加气子站系统，所述钢瓶组件8中钢瓶架9与拖车20之间铰接，在钢瓶架9上还设有顶升液压缸18，钢瓶组件8的倾斜夹角为6-80度。
上述液压式天然气汽车加气子站系统，所述钢瓶组件8内设有钢瓶体7，钢瓶体7的两端设有端塞19、10，在端塞上设置注、回液管29、排气管28及液位计27；所述钢瓶体7的直径为400mm-1200mm；所述排气管28向上弯曲；所述注回液管29向下弯曲。
上述液压式天然气汽车加气子站系统，所述钢瓶组件8的数量为1-40组。
该液压式天然气汽车加气子站是利用特殊性质的液体，用高压液压泵(压力不高于22MPa)直接将液体注入液压式天然气汽车加气子站拖车的储气钢瓶中，将钢瓶内的压缩天然气CNG推出，再通过站内的加气设备把压缩天然气CNG注入燃料机车的储气瓶内。在加燃料过程上，从液体存储罐中泵送出来的介质要使气瓶中的压力保持规定规定的量值。当液位计检测到钢瓶已完全排空CNG时，控制器PLC控制气动执行器，使介质液体流回液体存储罐中。整个系统的运行通过自动控制部分的控制器、压力传感器、气液检测装置、气动执行器、液位计，实现了全过程自动控制。
图1为本实用新型的工作原理图；图2为本实用新型控制器原理图；图3为本实用新型拖车顶升装置安装位置图；图4为本实用新型顶升装置流程图；图5为本实用新型放大的钢瓶组件结构示意图；
图6为本实用新型放大的钢瓶组件前端塞结构示意图；图7为本实用新型放大的钢瓶组件后端塞结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明请参阅图1至图7所示液压泵2安装在子站撬体15内，液压泵2与撬体15底板采用挠性连接，减小工作的噪音和克服谐振现象产生。液压泵2的启停由控制器PLC13控制。液压泵2的入口与液体存储罐3的底部出口21连接，液压泵2的高压出口与控制阀1的入口P连接，液压泵2的返回口和液体存储罐3的入口连接。
控制阀1安装在子站撬体15内，控制阀1主要包括溢流阀、单向阀、气动阀。控制阀1的入口连接于液压泵2的出口，控制阀1的高压出口0通过快装接头22连接到注液气动执行器4的入口。控制阀1的返回出口与液体存储罐3相通。控制阀1采用电磁控制方式，提高开启和闭合的速度。
与钢瓶组件8连通的回液气动执行器6经快装接头22连通液体存储罐3。
加气子站的控制器PLC13采用集中控制的方式，压力传感器14、压力传感器16和气液检测装置17安装在子站撬体15的内部，它们分别接于控制器PLC13的接线端子P00、P01、P02上，控制器PLC13对输入的信号进行处理运算。通过控制器PLC13接线端子P03、P04、P05与电磁阀24、25、26的电磁线圈相连。控制器PLC13接线端子P07与电磁阀37的电磁线圈相连，电磁阀37控制控制阀1的开启和关闭。控制器PLC13的接线端子P08、P09分别与液压泵2、液压马达23相连。
通过控制器PLC13接线端子P00、P01、P02可以将撬体15内部安装的压力传感器14、16及气液检测装置17的数值传送到控制器PLC13内，控制器PLC13根据数值决定控制目标。在处理加气的压力时，控制器PLC13将处理后的结果通过接线端子P08传给撬体15内部的液压泵2，控制液压泵2的启动和停止。通过接线端子P07控制电磁阀37的开启和关闭，电磁阀37的出气管30选择控制阀1的开启和关闭。在处理拖车20上的钢瓶排气、注液和回液时，控制器PLC13将处理的结果通过接线端子P03、P04、P05将控制的结果有选择的传给撬体15内部的电磁阀24、25、26的电磁线圈内，来控制电磁阀24、25、26的开启和关闭。
注液气动执行器4、出气口气动执行器5、回液气动执行器6安装在钢瓶组件8的两端。注液气动执行器4、出气口气动执行器5、回液气动执行器6的压缩空气输入口分别通过气管31、32、33连接到电磁阀24、25、26的出口上，由电磁阀24、25、26控制压缩空气的通断，再由压缩空气控制各气动执行器执行命令。
顶升系统12安装在工作现场，控制器PLC13通过端子P09连接到顶升系统12的液压马达23。顶升液压缸18安装在拖车20上，顶升系统12排出的液压油通过高压油管11送到顶升液压缸18的油缸内。
钢瓶组件8安装在拖车20上，钢瓶体7的直径可为400mm与1200mm之间。钢瓶体7的两端安装有前端塞19和后端塞10，端塞19、10和钢瓶体7的连接螺纹采用专用的NPT螺纹，保证安装后的密封效果。前端塞19上安装排气管28和液位计27，排气管28的进口制作时向上弯曲，来使钢瓶体7内的气体尽量完全排出和阻止高压介质的排出。安装的液位计27适应高压环境，结构简单可靠，主要用来控制高压介质的注入量。后端塞10上安装注液和回液管29，注液和回液管29在加工时向下弯曲，既保证高压介质在注入时不上扬同时保证回液时介质的高返回率。在钢瓶组件8中，钢瓶架9与拖车20之间铰接，在钢瓶架9的中部或后部设有顶升液压缸18。工作时，通过顶升液压缸18的举升动作使钢瓶组件8倾斜，钢瓶组件8的倾斜夹角为6-80度。
工作时，系统上电。首先启动拖车20专用的顶升系统12，顶升系统12向拖车20上安装的顶升装置18内注液压油，利用液压系统将高压气瓶组框架顶升起成仰角。为系统运行做好准备工作。
启动设备后控制器PLC13开始工作，液压泵2运转，向CNG钢瓶内注入高压液体介质；在液压泵出口设控制阀1，控制阀1的出口处安装压力传感器14。压力传感器14用于检测高压介质的压力，压力传感器14将压力值送给控制器PLC13，控制器PLC13根据压力传感器14的反馈值通过电磁阀37控制控制阀1的开闭、液压泵2的启停，由此保证控制阀1的压力维持在21～22Mpa或用户设定的范围之内。当液压系统压力达到高限22MPa(或用户设定值)时，控制阀1开启，停止向高压系统供液，并通过旁通回路把泄压液体回流到液体储罐3中；液压泵2经一定时间的延时，如果系统压力仍然不降，则液压泵2停止工作；当系统压力降至底限21MPa(或用户设定值)时，液压泵2重新开始工作。
当系统开始工作后，控制器PLC13首先将第一个钢瓶组件8上的进液气动控制执行器4、出气口气动执行器5打开，高压气体通过快装接头22，经过油气分离装备34、气体计量装置35送入待加气设备36，回液气动执行器6仍处于关闭状态。在液压泵2的作用下，液体介质通过注液管开始注入第一个钢瓶组件8，同时压缩天然气被推出钢瓶组件8。当钢瓶体7内的液位达到预先设定的数值时，液位计27通过接线端子P10将信号传递给控制器PLC13，控制器PLC13发出指令，关闭该钢瓶组件8的进液气动执行器4、出气口气动执行器5，打开回液气动执行器6，此时第一个钢瓶组件8内的介质在残留余压的作用下通过回液管返回橇体15内的液体储罐3中，此时气液检测装置17开始工作，随时检测第一个钢瓶组件8的回液状态。同时第一个钢瓶组件8回液开始后，经延时，第二个钢瓶组件的进液气动执行器4、出气口气动执行器5打开，此时该钢瓶回液气动执行器6处于关闭状态。高压液体开始注入第二个钢瓶组件，继续加气过程。当第一个钢瓶组件8内的液体介质大部分返回到液体储罐3后，返回管路中出现气泡，气液检测装置17检测到气泡后向控制器PLC13发出指令，回液气动执行器6关闭。此时第一个钢瓶组件8完成第一次回液过程。然后第一个钢瓶组件8在无任何操作的情况下静置，经过预先设定的时间后，回液气动执行器6再次打开，第一个钢瓶组件8进入二次回液的操作。当第一个钢瓶组件8内的液体介质全部返回液体储罐3后，残余气压激活液体储罐3内安装的压力传感器16，压力传感器16向控制器PLC13发出指令，关闭回液气动执行器6，第一个钢瓶组件7的回液过程全部结束。钢瓶组件可为1-40组，其他钢瓶的工作情况依次类推，按顺序循环工作。
设备运行时，由控制器PLC13程序控制实现多个钢瓶依次顺序工作。注液气动执行器4、出气口气动执行器5、回液气动执行器6根据控制器PLC13控制程序适时开启和关闭各钢瓶的注液、出气和回液，顺序转换工作钢瓶。当前一辆拖车的最后一个钢瓶组件处于回液状态时，由人工调换必要的快装接头到第二辆拖车，留下回液管、最后一个钢瓶组件的回液气动执行器6处于导通，按动控制系统的“换车”钮，下一拖车的第一钢瓶开始工作，实现不间断加气。待最后一个钢瓶组件回液完毕后，立即把回液管、最后一个钢瓶组件的回液自动执行器6的控制设备调换至第二辆车上，再次按动控制系统的“换车”钮，系统结束第一拖车的循环，开始第二拖车的控制循环。
设备运行时，除更换拖车时由人工操作外，整套设备的所有动作均由设备自带的控制器PLC13程序控制，无须人工干预。
权利要求1.一种液压式天然气汽车加气子站系统，其特征在于它设有加气部分和控制部分，各部分构成如下a.加气部分加气部分设有液体存储罐(3)、液压泵(2)、控制阀(1)、液压马达(23)、钢瓶组件(8)，其中，所述液压泵(2)的出口连通控制阀(1)的入口(P)，控制阀(1)的出口(0)经快装接头(22)接通注液气动执行器(4)，之后连通钢瓶组件(8)，与钢瓶组件(8)连通的回液气动执行器(6)经快装接头(22)连通液体存储罐(3)，与钢瓶组件(8)连通的出气口气动执行器(5)经快装接头(22)连通待加气设备(36)；b.控制部分控制部分由控制器PLC(13)、压力传感器(14)、气液检测装置(17)、电磁阀(24)、电磁阀(25)、电磁阀(26)组成，所述压力传感器(14)接于液压泵(2)的出口管路上，气液检测装置(17)接于回液气动执行器(6)的出口管路上；所述注液气动执行器(4)、回液气动执行器(5)、出气口气动执行器(6)分别由电磁阀(24)、电磁阀(25)、电磁阀(26)控制，所述电磁阀(24)、电磁阀(25)、电磁阀(26)的电磁线圈分别接于控制器PLC(13)的接线端子(P03、P04、P05)。
2.根据权利要求1所述的液压式天然气汽车加气子站系统，其特征在于所述钢瓶组件(8)中钢瓶架(9)与拖车(20)之间铰接，在钢瓶架(9)上还设有顶升液压缸(18)，钢瓶组件(8)的倾斜夹角为6-80度。
3.根据权利要求1或2所述的液压式天然气汽车加气子站系统，其特征在于所述钢瓶组件(8)内设有钢瓶体(7)，钢瓶体(7)的两端设有端塞(19、20)、在端塞上设置注、回液管(29)、排气管(28)及液位计(27)；所述钢瓶体(7)的直径为400mm-1200mm；所述排气管(28)向上弯曲；所述注回液管(29)向下弯曲。
4.根据权利要求1所述的一种液压式天然气汽车加气子站系统，其特征在于所述钢瓶组件(8)的数量为1-40组。
专利摘要本实用新型涉及一种天然气运用设备，尤其是涉及一种天然气燃料输送系统装置。这种液压式天然气汽车加气子站系统，它设有加气部分和控制部分，加气部分设有液体存储罐3、液压泵2、控制阀1、液压马达23、钢瓶组件8，控制部分由控制器PLC13、压力传感器14、气液检测装置17、电磁阀24、电磁阀25、电磁阀26组成。整个系统的运行通过自动控制部分，可实现把压缩天然气CNG注入燃料机车的储气瓶内这一全过程的自动控制。
文档编号B67D7/36GK2905752SQ200520133308
公开日2007年5月30日 申请日期2005年11月18日 优先权日2005年11月18日
发明者蔡洪秋, 王文学, 王德印 申请人:安瑞科(廊坊)能源装备集成有限公司