一种LNG、CNG自动切换系统及其控制方法与流程

本发明涉及一种可供气系统，尤其涉及一种LNG、CNG自动切换系统及其控制方法。

背景技术：

在燃气供应系统中，由于燃气价格上涨及开采条件等原因，很多燃气用户目前普遍放弃了使用液化石油气(LPG)，转而使用天然气供气。由于运输等条件的限制，很多用户不能使用管道天然气供气，转而使用槽车供气，现在天然气槽车比较常见的是LNG槽车及CNG槽车，LNG和CNG虽然都属于天然气，但相对应的燃气调压装置并不能通用。因此，如果发生其中某种天然气气源供气紧张的现象时，不能及时发现缺气现象或者自动根据到位的气源自动切换供气方式，很容易造成停产，给用户带来经济损失。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种根据到位气源或者使用备用气源自动切换进行供气，以实现连续供气的LNG、CNG自动切换系统及其控制方法。

本发明是通过以下技术方案予以实现：

一种LNG、CNG自动切换系统，包括控制系统、并联的LNG供气子系统及CNG供气子系统，并联的LNG供气子系统及CNG供气子系统通过共用型换热罐进行换热，并通过与共用型换热罐连接的供气管道供气；

其中，共用型换热罐包括罐体、设于罐体两端的加热器、从两端伸入罐体内部的两级CNG换热管及从上部伸入罐体内部的LNG换热管，两级CNG换热管及LNG换热管在罐体内部均为盘管结构，两级CNG换热管通过罐体 外部的环外管道连接，罐体内灌装有液体换热载体；

其中，控制系统包括设于LNG换热管上的第一切断阀、第一温度变送器和第一压力变送器，设于CNG换热管上的第二切断阀、第二温度变送器和第二压力变送器，以及，设于罐体上的第三温度变送器，第一温度变送器和第一压力变送器分别与第一切断阀连接，第二温度变送器和第二压力变送器分别与第二切断阀连接，第三温度变送器分别与两端的加热器、第一切断阀以及第二切断阀连接。

进一步地，第一温度变送器、第一压力变送器、第二温度变送器以及第二压力变送器上分别无线连接有报警器。

进一步地，LNG供气子系统包括LNG储罐，与LNG储罐连接的LNG储罐调压输出管道，与LNG储罐调压输出管道并联设置的LNG槽车调压输出管道及设于LNG槽车调压输出管道前端的LNG常用充装管道，LNG储罐还连接有LNG卸液管道，控制系统还包括设于LNG常用充装管道上的转换电磁阀和设于LNG卸液管道上的卸液电磁阀，LNG卸液管道与卸液电磁阀后端的LNG常用充装管道连接，转换电磁阀位于LNG卸液管道前端的。

进一步地，控制系统还包括连接气动截止阀和LNG储罐气相出口的自取气控制子系统，气动截止阀与LNG储罐的液相出口连接，自取气控制子系统包括连依次串联在自取气管道上的头端电磁阀、电动调压器、末端电磁阀及电磁阀，自取气管道连接气动截止阀和LNG储罐气相出口。

一种LNG、CNG自动切换系统控制方法，包括以下内容：

(1)根据到位的气源，自动进行切通相应的LNG或CNG供气子系统，通过共用型换热罐解压进行供气；

共用型换热罐进行换热前，启动加热器加热，对罐体内的换热介质温度进行检测，当温度大于5℃，则自动切通LNG或CNG的换热支路通过换热装置进行解压供气；

根据从换热装置输出的LNG或CNG解压气体的温度，若温度高于输气温度标准时，自动断开加热器停止加热；

根据从换热装置输出的LNG或CNG解压气体的压力，若压力低于输气 压力标准时，进行警示并切断该LNG或CNG支路，以判断管路故障或气源不足，并切通另一LNG或CNG支路进行供气；

(2)使用LNG储罐进行LNG气源供气，打开自取气管道上的阀门和调压阀，自动取气切通气动截止阀装置，切通LNG储罐出液管，利用LNG供气子系统进行供气；

(3)同时进行LNG和CNG换热，供气前，启动加热器加热，对罐体内的换热介质温度进行检测，当温度大于5℃，则自动切通LNG和CNG的换热支路通过换热装置进行解压供气；

(4)利用向LNG储罐卸液的槽车供气，切通卸液管道与常用充装管道之间的阀门，槽车卸液同时自动利用LNG供气子系统进行供气；断开卸液管道与常用充装管道之间的阀门，槽车只对储罐卸液。

与现有技术相比，本发明的LNG、CNG自动切换系统通过设置两套并联的LNG供气子系统及CNG供气子系统，通过控制系统控制实现不同气源供气子系统的切换，可充分利用到位的气源或者备用气源以实现连续供气，防止其中某种天然气气源供气紧张的现象时造成停工停产，避免了用户的经济损失；而且通过控制系统的温度变送器、压力变送器和切断阀对CNG换热管和LNG换热管进行监控，以及监控罐体上水温的第三温度变送器，使得气源在良好的换热条件下进行解压，同时根据输出气体的状态及时自动的切断或启动切断阀，保证输出气体的具有达到使用需求的温度和压力，同时，加热器为与水温联动控制，还可减少能源消耗。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的LNG供气子系统的结构示意图。

图3是图1中储罐的结构示意图。

图4是本发明的共用型换热罐的结构示意图。

图中：1.LNG储罐，11.头端电磁阀，12.自动调压器，13.末端电磁阀，14.气动截止阀，15.电磁阀,16.自取气管道，2.LNG常用充装管道， 3.LNG卸液管道，31.卸液电磁阀，32.转换电磁阀，4.CNG常用充装管道，5.共用型换热罐，50.罐体，51.一级CNG换热管，52.LNG换热管，53.二级CNG换热管，54.加热器，55.第一切断阀，56.第二切断阀，57.第一温度变送器，58.第一压力变送器，59.第二温度变送器，60.第二压力变送器，61.第三温度变送器，6.供气管道。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1-4所示，一种LNG、CNG自动切换系统，包括控制系统、并联的LNG供气子系统及CNG供气子系统，并联的LNG供气子系统及CNG供气子系统通过共用型换热罐5进行换热，并通过与共用型换热罐5连接的供气管道6供气；

其中，共用型换热罐5包括罐体50、设于罐体50两端的加热器54、从两端伸入罐体50内部的两级CNG换热管及从上部伸入罐体50内部的LNG换热管52，两级CNG换热管及LNG换热管52在罐体50内部均为盘管结构，两级CNG换热管通过罐体50外部的环外管道连接，罐体50内灌装有液体换热载体；

其中，控制系统包括设于LNG换热管52上的第一切断阀55、第一温度变送器57和第一压力变送器58，设于CNG换热管上的第二切断阀56、第二温度变送器59和第二压力变送器60，以及，设于罐体50上的第三温度变送器61，第一温度变送器57和第一压力变送器58分别与第一切断阀55连接，第二温度变送器59和第二压力变送器60分别与第二切断阀56连接，第三温度变送器61分别与两端的加热器54、第一切断阀55以及第二切断阀56连接。

当需进行CNG供气时，控制系统自动切换到CNG供气子系统进行换热供气，换热前，第三温度变送器61对罐体50内的水温进行检测，当温度达到预设数值时，开启第二切断阀56，CNG分别通过一级CNG换热管51 和二级CNG换热管53吸收罐体50内部灌装有液体换热载体的热量进行解压和提温，第二温度变送器59和第二压力变送器60分别对换热后气体温度和压力进行检测，若CNG解压气体温度、压力均达到输出要求，则气体通过出口排出；若介质换热后温度或压力低于设定值时，第二温度变送器59或第二压力变送器60控制第二切断阀56关闭；控制系统自动切换到LNG供气子系统进行供气，可打开第一切断阀55进行供气，同理，LNG气源不足时，CNG气源未到位，则自动切换至储罐1进行供气，LNG供气和储罐1供气的工作原理与CNG供气工作原理相同，本文对此不再进行赘述。

当然，控制系统还可同时进行CNG槽车供气和LNG槽车或储罐1供气，该两种气源供气不相影响，可自动进行切换。第三温度变送器61监测罐体50内的水温，并根据预设的最低温度值和最高温度值控制加热器54的开启和关闭，保证罐体50内的介质温度达到盘管内的气源解压的条件，同时，节省能源消耗。

因此，本发明的LNG、CNG自动切换系统通过设置两套并联的LNG供气子系统及CNG供气子系统，通过控制系统控制实现不同气源供气子系统的切换，可充分利用到位的气源或者备用气源以实现连续供气，防止其中某种天然气气源供气紧张的现象时造成停工停产，避免了用户的经济损失；而且通过控制系统的温度变送器、压力变送器和切断阀对CNG换热管和LNG换热管52进行监控，以及监控罐体50上水温的第三温度变送器61，使得气源在良好的换热条件下进行解压，同时根据输出气体的状态及时自动的切断或启动切断阀，保证输出气体的具有达到使用需求的温度和压力，同时，加热器54为与水温联动控制，还可减少能源消耗。

为了及时地对某种气源的缺气现象或者某个供气子系统管路故障进行警示，在第一温度变送器57、第一压力变送器58、第二温度变送器59以及第二压力变送器60上分别无线连接有报警器。

作为进一步的技术方案，LNG供气子系统包括储罐1，与储罐1连接的储罐1调压输出管道，与储罐1调压输出管道并联设置的LNG槽车调压 输出管道及设于LNG槽车调压输出管道前端的LNG常用充装管道2，储罐1还连接有LNG卸液管道3，控制系统还包括设于LNG常用充装管道2上的转换电磁阀32和设于LNG卸液管道3上的卸液电磁阀31，LNG卸液管道3与卸液电磁阀31后端的LNG常用充装管道2连接，转换电磁阀32位于LNG卸液管道3前端的。

当两台槽车同时到位时，且至少一台为LNG槽车时，可使用LNG槽车为储罐1充液，另一台槽车为用户正常供气，此时，只要连接好接口管道，控制系统首先控制卸液管道与LNG常用充装管道2之间的转换电磁阀32关闭，再打开卸液电磁阀31，另一台槽车与相应地供气子系统连接进行用户供气，这样既可以为储罐1补充又不影响用户的正常供气。本例中的LNG槽车，也可控制打开转换电磁阀32，亦可使该槽车卸液同时为用户供气，工作方式可根据需要自动进行切换。

作为进一步的技术方案，控制系统还包括连接气动截止阀14和储罐1气相出口的自取气控制子系统，气动截止阀14与储罐1的液相出口连接，自取气控制子系统包括连依次串联在自取气管道16上的头端电磁阀1511、电动调压器、末端电磁阀1513及电磁阀15，自取气管道16连接气动截止阀14和储罐1气相出口。

当需要储罐1进行供气时，打开头端电磁阀1511，控制系统根据预设的压力值自动调整电动调压器至需要压力后，自动打开末端电磁阀1513、电磁阀15，此时自取气管道16切通，气动截止阀14即可工作，储罐1的LNG从液相出口流出，经LNG供气子系统进行供气。以储罐1中的蒸发汽作为气源，为储罐1液相出口的气动截止阀14供气，使其能够正常工作，不用再增加外接气源。储罐1内的压力一般都不低于6KG，自取气管道16上的电动调压阀，可使得气动截止阀14的供气压力为2～3KG，提高了工作便捷性，防止危险的发生

一种LNG、CNG自动切换系统控制方法，包括以下内容：

(1)根据到位的气源，自动进行切通相应的LNG或CNG供气子系统，通过共用型换热罐5解压进行供气；

共用型换热罐5进行换热前，启动加热器54加热，对罐体50内的换热介质温度进行检测，当温度大于5℃，则自动切通LNG或CNG的换热支路通过换热装置进行解压供气；

根据从换热装置输出的LNG或CNG解压气体的温度，若温度高于输气温度标准时，自动断开加热器54停止加热；

根据从换热装置输出的LNG或CNG解压气体的压力，若压力低于输气压力标准时，进行警示并切断该LNG或CNG支路，以判断管路故障或气源不足，并切通另一LNG或CNG支路进行供气；

(2)使用储罐1进行LNG气源供气，打开自取气管道16上的阀门和调压阀，自动取气切通气动截止阀14装置，切通储罐1出液管，利用LNG供气子系统进行供气；

(3)同时进行LNG和CNG换热，供气前，启动加热器54加热，对罐体50内的换热介质温度进行检测，当温度大于5℃，则自动切通LNG和CNG的换热支路通过换热装置进行解压供气；

(4)利用向储罐1卸液的槽车供气，切通卸液管道与常用充装管道之间的阀门，槽车卸液同时自动利用LNG供气子系统进行供气；断开卸液管道与常用充装管道之间的阀门，槽车只对储罐1卸液。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。