子加气站的制作方法

专利名称：子加气站的制作方法
技术领域：
本发明适用于各种气体。涉及建立子加气站的方法和设备，以压縮天然气CNG为例说 明，具体点就是用装载来源于母站的压縮天然气CNG的储气装置在子加气站与优先顺序控 制器连接通过加气机对使用CNG燃料的汽车进行加气。
背景技术：
为给使用压縮天然气(CNG)作为燃料的汽车加气，常规的方法就是采用"子母站"的形 式形成销售网络给汽车加气。
母加气站的功能是从天然气输气管线取气，经过调压、计量、脱水后进入压縮机升压， 然后至站内储气钢瓶组，经优先顺序控制系统到加气机计量后充入天然气汽车的车装储气瓶 中，完成对汽车加气。
另一个功能是把压縮的天然气CNG燃料充入钢瓶(钢罐)或长管拖车中，利用公路运 输把流动的气源送到预先对应的加气站，又称子加气站，通过子站上的储气钢瓶、压縮机或 液压泵、优先顺序控制器、加气机等设备给天然气汽车加气。
提供给钢瓶(钢罐)或长管拖车气量的加气站，称为"母站"；而使用来源于母站的钢瓶(钢 罐)或长管拖车供给气量的加气站，称为"子站"。母站与子站的压縮天然气CNG是通过钢 瓶(钢罐)或长管拖车连接输送的。
子加气站流程
子加气站的作用是将由母站转运来的钢瓶(钢罐)或长管拖车内的压縮天然气CNG与子 站储气瓶等设备相结合经济而又有效地加入天然气汽车中的钢瓶里。
从钢瓶(钢罐)或长管拖车运来的25MPa的高压天然气可以直接给天然气汽车加气 (20MPa)或充入子站内高、中、低压储气瓶组存lt，剩余气通过子站压缩机加压后给天然 气汽车加气(20MPa)或充入子站内高、中、低压储气瓶组存IC;
子加气站作为汽车加气销售网络的一个重要节点，目前有两种方式，即压縮机式和液压 式，都是从国外引进的技术
压縮机式子加气站
CNG压縮机式子加气站技术采用传统的气体压縮机增压系统。 工艺流程(见图1):
气瓶车到达CNG子加气站后，采用双线制供气。第l路为直供线，利用输送车中储气瓶的压力直接为汽车加气(占用拖车时间)，子站储气瓶组(包括低压瓶组、中压瓶组、高压 瓶组)为汽车补足至20MPa;第2路为加压线路，当储气瓶组的压力小于22 MPa时，压縮 机开启，抽取气瓶车内天然气补充储气瓶组的压力至25 MPa。
子站储气瓶组的技术特征 一是只有三组，每组并联成一个出口，实际上是三个大的 储气瓶；二是储气瓶组中CNG燃料气体来源于长管拖车，用压縮机来充气完成的；三是: 储气瓶组的工作方式是与长管拖车在压縮机的工作下来完成对汽车加气。
主要设备
压縮机式子加气站主要设备包括气体压縮机橇体，即橇体；增压系统；储气瓶组；优 先顺序控制器；加气机；卸气系统(卸气柱)；变配电设备(箱式变压器)；长管拖车。目前， 日输出1500m3的CNG气体压缩机橇体售价在120万元，长管拖车120万元。
液压式子加气站
CNG液压式子加气站技术采用液压增压系统。 工艺流程(见图2):
长管拖车到达CNG子加气站后，用人工通过快装接头将高压进液软管、高压回液软管、 控制气管束、CNG高压出气软管与液压子站橇体连接。占用专用长管拖车的时间。
系统连接完毕后，启动液压子站橇体监测液压系统压力低时，高压液压泵开始工作， PLC自动控制系统会打开第1个储气瓶的进液阀门和出气阀门，关闭回液阀门，将高压液 体介质(一种低挥发性液压油)注入储气瓶，保证气瓶车的储气瓶内气体压力保持在20~22 MPa。
CNG通过储气瓶出气口经CNG高压出气软管进入液压子站橇体缓冲罐后，经高压管输 送至CNG加气机，给CNG汽车加气。
当大约90%的天然气被导出时，自动控制系统发出指令，关闭该储气瓶的进液阀门、 出气阀门，打开回液阅门，此时第1个储气瓶内的高压液体介质在气体压力和自身重力作用 下返回到橇体内的储罐中。
间隔几秒后，第2个储气瓶的进液阀门、出气阀门打开(此时回液阀门关闭)，高压液体 开始充入。当第1个储气瓶内的液体介质绝大部分返回到储罐后(此时储气瓶内还有少量不 能返回的液体介质,将滞留在储气瓶中)，自动控制系统发出指令，回液阀关闭。
设备运行时，由PLC程序控制系统实现8个储气瓶依次顺序工作。气动执行器根据PLC 控制程序适时开启和关闭各储气瓶的进出口阀门，顺序转换工作储气瓶。
主要设备
液压式子加气站主要设备包括液压子站橇体，即橇体；增压系统(包括国产防爆电机、高压泵、压力控制阀、高压管件、液体储罐)；优先顺序控制器；加气机；变配电设备(箱式 变压器)；专用管束车。目前，日输出2000r^的CNG的液压子站橇体价格在150万元，专 用长管拖车150万元。
上述两种类型子加气站，缺点是设备繁多，操作复杂，机械损耗巨大，用人多成本 大，占地面积大，特别是橇体压縮机和橇体液压泵价格昂贵，投资巨大。
由于需要动力电源，需要变压器配套电网增容，选址需要规划，该类型子加气站扩张 速度慢，目前，有很多子加气站由于用电、用人等费用高，特别是压縮机、液压泵维修费用 高，企业不堪重负，关闭歇业的比较多。
空气压縮机式子加气站，使用空气压縮机有噪音扰民；增加子加气站的加气能力，对 应就要增加用电负荷，增加压縮机和长管拖车的数量，费用增加很大。
液压式子加气站，有大量的高压液体介质(一种低挥发性液压油)注入储气瓶里无法回 收，挥发油对汽车发动机有非常大的伤害。增加子加气站的加气能力，对应就要增加用电负 荷，增加液压泵和长管拖车的数量，费用增加很大。
国内也有人压縮机或液压泵等上述设备安装在挂车上，构成小型加气站，加气量在2000 立方以下，没有实际使用价值，占用汽车资源，很不经济。
也有把人把压縮机或液压泵等上述设备安装在集装箱内，构成小型加气站，但缺点是， 没有办法起吊集装箱使其非常容易移动，只能固定在那个地点，用气来源还是用气瓶挂车为 其充气。

发明内容
本发明目的就是不再使用动力电源采用压縮机和液压泵给气瓶拖车和子加气站储气瓶 加压加气来完成对CNG燃料汽车加气，而是采用一个或多个储气装置，其储气装置是由多 个可充满25MPa高压CNG压縮天然气储气瓶来完成对CNG燃料汽车加气。
储气装置取代现有的子加气站的储气瓶组和拖车储气瓶，也就是后者合二为一由本发明 的储气装置取代，同时，采用本发明的储气装置不再使用压縮机和液压泵加压送气。
本发明子加气站以压縮天然气CNG为例加以说明，同样适用于其它气体，权利要求书 以压縮天然气CNG为例说明，其它气体加气采用此方法视为技术等同。
本发明总的构思一个，在一个总的构思下有三个发明， 一一列出发明方案加以说明.-
总的技术方案构思
本发明子加气站工艺流程(见图3):
储气装置一优先顺序控制器一加气机。
子加气站由加气机、优先顺序控制器、储气装置构成，其技术特征是储气装置是由多个可充满25MPa高压CNG压縮天然气储气瓶构成，(储气装置内部结构见图4，前后留 有空间接出气口、排污口阀门，如下三个技术方案中提到的储气装置都是如此结构。)其储 气装置整体直接去母加气站充气，充满气运回子加气站与优先顺序控制器连接通过加气机对 CNG燃料汽车加气。
其储气装置中的储气瓶的数量多少，单个储气瓶体积大小，以其重量(含装载气体) 之和不要超过国家公路限载吨位为限，其摆放安装外型尺寸不要超过国家公路限宽、限高要 求的限制。本案储气装置中其储气总量在二千至三万立方之间。储气装置中的储气瓶个数为 多个， 一般在6至60个之间。还有一个指标就是剩余气小于总储气量的30%，这点下面有 详细解释，本案储气装置优选20个储气瓶(内部结构见图4)。
其储气装置整体直接去母加气站充气，可以分成两种方案
一种是把加气机、优先顺序控制器、储气装置做成一个整体(见图8)，也就是储气装 置每次去母站充气都要连带着加气机、优先顺序控制器；
另一种，储气装置与加气机和优先顺序控制器分开，单独做成一个整体去母加气站充 气，优选，把储气装置做成一个20英尺的多管束(又称多管束、多储气瓶、多储气罐) 集装箱、集装箱类似物或多长管拖挂车(其结构见图4)，充满气的储气装置即多管束集装 箱、集装箱类似物或多长管拖挂车，运回子加气站再与优先顺序控制器对接，加气容量大， 效率高。具体分成如下两个发明方案。
技术方案一
子加气站由加气机、优先顺序控制器、储气装置构成一个集装箱整体或集装箱类似物
整体，其技术特征是储气装置是由多个可充满25MPa高压CNG压縮天然气储气瓶构成， 其储气装置与加气机、优先顺序控制器构成一个整体直接去母加气站充气，运回各地直接可 以对CNG燃料汽车加气。
储气装置是由多个可充满25MPa高压CNG压縮天然气储气瓶构成，具体内部结构见 图4。
子加气站由加气机、优先顺序控制器、储气装置构成一个集装箱整体或集装箱类似物 整体，加气机的后面接优先顺序控制器，优先顺序控制器后面接储气装置，储气装置的后面 有充气部位，三者按顺序紧密结合形成一个集装箱整体、集装箱类似物整体。见图8。
集装箱类似物是指集装箱和挂车形成一个整体，或者用大型挂车车厢体作为集装箱类 似物。如下方案二、三中提到的集装箱类似物也是这样的，相同，不再重复赘述。
加气机、优先顺序控制器都是电气、电子元件，体积小，重量轻，其两个大部件随储 气装置去母加气站充气，整体重量没有增加多少，其增加的重量可以忽略不计。整体如何非常方便去母加气站充气，在由加气机、优先顺序控制器、储气装置构成一 个集装箱整体整体的侧壁安装升降装置，安装方法见本申请人的专利号为200710163360.3 的专利，当子加气站与该专利结合后(见图5、图6、图7)，图5、图6是集装箱侧壁安装升 降装置的示意图，图7是集装箱升降起来，汽车沿着l、 2箭头的方向进出(以下方案中提 到200710163360.3专利，作用相同，不再赘述)。可以不再用任何起吊设备，子加气站可以 非常自如与汽车挂车装卸，不占用汽车资源，可以非常方便地移动到各地为CNG燃料汽车 加气。是个移动的子加气站。在某地加气完成后，普通挂车将其装载运往母加气站对其充气， 充满气后运往各地为CNG燃料汽车加气，就这样重复加气、充气工作循环下去。
技术方案二
子加气站由加气机、优先顺序控制器、储气装置组成，其技术特征是储气装置由多 个可充满25MPa高压CNG压縮天然气储气瓶构成，其储气装置可制作成多管束集装箱、集 装箱类似物或多长管拖挂车，其整体直接去母加气站充气，充满气后运回子加气站与优先顺 序控制器连接通过加气机对CNG燃料汽车加气。
把储气装置中的多个可充满25MPa高压CNG压縮天然气储气瓶制作成多管束集装箱、 集装箱类似物或多长管拖挂车，优选，制作成20英尺多管束集装箱。
多管束集装箱整体如何非常方便去母加气站充气，在整体的侧壁安装升降装置，具体 安装方法见本申请人的专利号为200710163360.3的专利(见图5、图6、图7)，当多管束集 装箱与该专利结合后，可以不再用任何起吊设备，多管束集装箱可以非常自如与汽车挂车装 卸，不占用汽车资源，到母加气站充气，快速运回子加气站与优先顺序控制器连接通过加气 机对CNG燃料汽车加气,储气装置即多管束集装箱就这样在母子站之间重复工作循环下去。
目前市场上现有的长管拖挂车，是八只长管的拖挂车，如果与本案方案二的优先顺序 控制器连接，其剩余CNG压縮天然气比较多，没有实用性，方案三有解决办法，把八只长 管增加到十六只长管以上，采用本方案剩余气比较少，才具有实用性，长管数越多，剩余气 越少，越具有实用性，本方案长管数的保护范围，也就是多个可充满25MPa高压CNG压縮 天然气储气瓶的具体数量，以两个指标为限制范围，也就是权利保护范围， 一个是剩余CNG 压縮天然气小于总量的30%; —个是储气瓶的数量要多、体积要大，以不超过公路限制吨 位、超高、超宽限制为限制。依据这两个指标，多个可充满25MPa高压CNG压縮天然气储 气瓶的具体数量的保护范围可以确定下来，例如，本案20管多管束集装箱。
在技术方案一、二中，如何理解储气装置是由多个可充满25MPa高压CNG压縮天然 气储气瓶构成，其加气原理是什么？为什么储气瓶数量愈多其总的取气率愈高，剩余气愈少。
我们知道可以利用压差高压储气瓶(罐)可以向低压储气瓶(罐)充气，这里还有很重要的一个因素就是储气瓶(罐)的容量，大容量高压储气瓶对低压小容量储气瓶充气才用 实用价值。
以不超过国家公路有关规定的限制，即储气装置在不超载、超宽、超高的前提下，储气 装置中单个储气瓶体积要大，数量要多，同时还要确保剩余气体小于总量的30%，储气装 置既是CNG压缩天然气的储气运输容器，又是子加气站的无动力加气装置；还要选择合理 的钢材达到压力要求。
举例说明加气原理，首先，气瓶钢材选材，目前有两种， 一种是，气瓶采用的基础标 准为美国标准DOT-3AAX，美国政府运输部于1998年2月起，发布了 DOT特许规 DOT-E8009,以此规范压縮天然气运输的管式拖车气瓶。DOT-E8009承认DOT-3AAX，并 把长管拖车气瓶材料限制在4130X，规范规定用于商业性运输、供应天然气的长管拖车的特 殊耍求。
另一种是，国外使用的储气罐装置比较好的是使用美国CPI公司按照ASME标准生产 的大罐储气单元组成的储气系统。每个储气单元为圆柱形，经热加工收口收尾形成无缝容器。 材质为SA-372,其热处理质量高，强度试验压力P强-5/3P工作。其质量可靠使用寿命20 年左右，为国际公认的免检高压容器用材。
依据现有的美国进口的4130X钢材，设计如下20个管束(储气瓶)的集装箱。假定储 气装置储气公称水容积为22.5m3 ，可充进CNG压縮天然气5675Nm3 ,压力为25MPa;汽 车钢瓶压力20MPa,容积为15L。这里仅定性分析，模拟演示，说明加气原理
1、 当储气装置中储气瓶为一个，其容积为22.5m3，压力为25MPa;
为Al辆汽车加气，储气装置储气瓶用去VI立方米20-25MPa高压气，剩余压力为 20MPa，工作停止。剩余气量大于一半。
2、 当把储气装置分为两个储气瓶，其容积分别为11.25m3，压力为25MPa;
为Al+A2辆汽车加气，储气装置中两个储气瓶还是用去VI立方米20-25MPa高压气， 剩余压力一个储气瓶中压力为20MPa， 一个储气瓶中压力小于20MPa;
其中，压力小于20MPa的储气瓶为A2辆汽车加气用去V2立方米18-20MPa的中压气； 我们分析容器一份为二，高压还是用去V1这么多，但是，多用去了一些中压CNG, 多给一些车辆加满了气。A1+A2>A1
3、 当储气装置分成四个储气瓶，其容积分别为5.625m3 ，压力为25MPa;
为Al+A2+A3+A4辆汽车加气，储气装置中四个储气瓶中总的用量还是用去VI立方米 20-25MPa高压气，第四个储气瓶中压力为20MPa，第三个储气瓶中压力小于20MPa，第二 个储气瓶中压力小于18MPa，第一个储气瓶中压力小于16MPa;第三个压力小于20MPa的储气瓶为A2辆汽车加气用去V2立方米18-20MPa的中压气； 第二个压力小于18MPa的储气瓶为A3辆汽车加气用去V3立方16-18MPa的中压气；第一 个压力小于16MPa的储气瓶为A4辆汽车加气用去V4立方10-16MPa的中压气；
我们分析容器一份为四，高压还是用去V1这么多，但是，多用去了一些中压CNG, 第一个储气瓶开始向低压部分延展，给了更多车辆加了气。A1+A2+A3+A4>A1+A2>A1
4、当储气装置分成二十个储气瓶，其容积为1.125m3,压力为25MPa;
为Al+A2+…+A19+A20辆汽车加气，储气装置储气瓶还是用去VI立方米20-25MP的 高压气；
第20个储气瓶中压力为20MPa，
第19个储气瓶中压力小于20MPa，
第18个储气瓶中压力小于16MPa，
第17个储气瓶中压力小于10MPa;
第16个储气瓶中压力小于6MPa;
其它第1个到第15个储气瓶左右中压力小于lMPa。
我们分析容器一分为二十，高压还是用去V1这么多，但是，却用去了很多中压和低 压CNG，给了更多车辆加了气。Al+A2+".+A19+A20>Al+A2+A3+A4>Al+A2>Al。
容器一分为二十剩余气小于总量的30%，用这样的储气装置给汽车加气有实用价值。
我们用优先顺序控制器控制储气装置中的每个储气瓶的出气口阀门，并通过每个出气 口阀门上的传感器探测每个储气瓶内的压力，按照上述的由低压到高压的加气顺序才能实现 我们如上所需的加气效果。
优先顺序控制器与储气装置20个出气阀门连接，优先顺序控制器对一系列相关的压力 和温度信号进行比较和计算后，给顺序电磁阀、气动阀等发出各种操作指令，从而达到顺序 控制加气的目的。下面详细说明加气过程
当汽车到站上加气时，加气机气枪压力传感器会将车载气瓶压力传给优先顺序控制器， 同时，优先顺序控制器会将储气装置中的各个储气瓶的压力与汽车车载气瓶进行压力排序， 然后，优先顺序控制器将按压力递增原则选取高于车载瓶内压力的储气瓶作为取气对象，打 开相应的气动阀，向汽车加气；当压力达到平衡后，，优先顺序控制器关闭当前储气瓶的气 动阀；同时，仍按压力递增原则，打开高于当年车载瓶内压力的储气瓶气动阀；依此类推， 直至达到设定压力值，取气过程结束。
储气装置中的储气瓶要多、单个储气瓶体积要大，才具有实际应用价值，储气装置(做 成集装箱形式与专利号为200710163360.3的专利相结合)侧壁增加升降装置，与汽车装卸自如，非常方便去母站充气，节省了压縮机式子加气站储气瓶组和拖车气瓶设备，也就是压 縮机式子加气站储气瓶组和拖车气瓶二者合一被我们发明的储气装置取代，而我们发明的储 气装置中的多个可充满25MPa压縮天然气CNG储气瓶结构，节省了压縮机设备，使得子加 气站的储气装置取CNG压縮天然气率在70%-85%之间。这是我们的发明点。
我们在每个储气瓶上加气动阀与优先顺序控制器连接，采用20管线路的优先顺序控制 器(采用PLC控制器很容易实现)，优先顺序控制器采用多线加气机制，每次加气都从低气 压位开始，逐步过度到中气压位，每次都利用高气压完成加气工作。优先顺序控制器实现这 样的功能，其技术是现有技术。
这里我们发现了两个问题
第一个问题是储气装置中二十个储气瓶合计总的取出CNG压縮天然气在70%-85%之 间，储气装置中还有25%-30%气没有用完，艮P: 第20个储气瓶中压力为20MPa， 第19个储气瓶中压力小于20MPa， 第18个储气瓶中压力小于16MPa， 第17个储气瓶中压力小于lOMPa; 第16个储气瓶中压力小于6MPa;
拉着这样有剩余气体的储气装置去母站充气，有些浪费。
第二个问题是储气装置中二十个储气瓶，第1个到第10个储气瓶的CNG压力小于 lMPa，是如何小丁- lMPa的呢？是靠第11个到20个储气瓶中的CNG高压、中压作用完成 的。这里给我们一个启示
储气装置中二十个储气瓶可以分成两块各十个储气瓶储气装置整体，即第1到第10个 储气装置，代号Al-lO，第11到第20个储气装置，代号AIl-20。
我们现在可以用第二个问题解决第一个问题
储气装置中二十个储气瓶分成两个独立的储气装置，即储气装置A1-10和储气装置 All-20，第1个到第10个储气瓶的CNG压力小于lMPa，是第11个到20个储气瓶中的 CNG高压、中压作用完成的；可以拆下储气装置A1-10拉去母站充气，其储气装置Al-lO 中剩余气体非常少，去母站加满CNG压縮天然气，十个储气瓶都充满25MPa的CNG，立 即运回子加今站，接在原来的位置上，优先顺序控制器这时把它的储气瓶出气口处理顺序作 为连接在储气装置A11-20后面的储气装置，如同循环在A11-20后面的储气装置A21-30(实 际上是储气装置A卜IO)，储气装置All-20中的CNG压缩天然气即第11到第20个储气瓶 中剩余的CNG压缩天然气需要后面的储气装置A21-30 (实际是储气装置Al-lO)的高压、中压作用才能用完，待储气装置A11-20的CNG压縮天然气的压力各瓶都小亍lMPa时，可 以拆下储气装置Al 1-20拉去母站充气，快速运回接上，为储气装置A1-10的CNG用完再 次提供高压，两个储气装置即储气装置Al-10和储气装置All-20交替轮换，都为对方用完 CNG提供高压，如此循环使用对方的高压，节省了另外配压縮机或液压泵加压，这种两个 储气装置交替轮换为对方储气装置用完CNG提供高压、循环使用高压的方法，又称"交替 轮换循环提供高压法"。简称"交替循环高压技术"。我们发明的"交替循环髙压技术"使得 我们每一次拉储气装置去充气其储气装置内剩余气体比较少，节省了压縮机或液压泵对储气 瓶中剩余CNG压縮天然气加压对汽车加气工序。
小结一下，储气装置Al-10和储气装置All-20交替循环，在优先顺序控制器控制下， 总是下一个储气装置为上一个储气装置提供高压，上一个储气装置用完气去充满气后接到优 先顺序控制器上，在本轮就变成下一个储气装置为上一个储气装置(上一轮中的下一个储气 装置)提供高压。采用两个储气装置把发明方案一、二中的一个储气装置取CNG压縮天然 气率在70%-85%之间提高到90%以上。在不用压縮机和液压泵的情况下，把储气装置的取 CNG压縮天然气率提高到90y。以上，这又是我们的一个发明点。解决了储气装置储气利用 率的问题。
总结这样的加气原理，在两个储气装置中间再插入储气装置，让三个储气装置交替循 环，可以延长循环时间，让用完气的储气装置有足够时间去充气。例如，储气装置Al-lO 和储气装置All-20,再接入联一个A21-30，让这三个交替循环使用；
多个类似储气装置A1-10这样的储气装置交替循环使用，上一个储气装置可以用下一 个储气装置和再下一个储气装置高压CNG压縮天然气作用用完剩余CNG压縮天然气，充 满气后，又为另外两个储气装置(上轮中的下一个和再下一个储气装置)提供高压，如此交 替循环， 一个储气装置用完CNG压縮天然气需要另外两个储气装置提供高压CNG压縮天 然气支持，用完CNG压縮天然气的储气装置充气后又为另外两个当中的一个储气装置用完 CNG压縮天然气提供高压CNG压縮天然气支持。
市场上现有的有8只长管拖挂车，可以两辆、三辆、四辆或五辆乃至多个长管拖挂车 交替循环使用。例如，采用我们的交替循环高压技术，用三辆8只(25MPa)长管拖挂车， 每辆车的八只储气长管都接到优先顺序控制器上，24只储气瓶在优先顺序控制器的控制下， 第一辆的八只长管储气瓶用完CNG压縮天然气需要第二、三辆中的高压CNG压縮天然气 支持，第一辆的八只长管储气瓶用完后，充满25MPa后，又为第二、三辆中八只长管储气 瓶用完CNG压縮天然气提供高压CNG压縮天然气支持。如此循环，每一辆多长管拖挂车 去母站充气都是剩余气很少的空多长管拖挂车，不再需要压縮机和液压泵对剩余气作用了。总结上述规律，有了第三个发明方案。 技术方案二
子加气站由加气机、优先顺序控制器、多个储气装置组成，其技术特征是多个储气 装置其每个储气装置是由多个可充满25MPa高压CNG压縮天然气储气瓶构成，多个储气装 置接在优先顺序控制器上并在其控制下，通过加气机对CNG燃料汽车加气，上一个储气装 置用完CNG压缩天然气需要下一个储气装置提供高压CNG压縮天然气，上一个储气装置 用完CNG压縮天然气去母加气站充气后，运回子加气站与优先顺序控制器接上，作为本轮 的下一个储气装置为上一个储气装置(上一轮中的下一个储气装置)用完CNG压縮天然气 提供高压CNG压縮天然气，多个储气装置交替轮换循环提供高压CNG压縮大然气，储气 装置可制作成多管束集装箱、集装箱类似物或多长管拖挂车整体。
在本技术方案中，我们解决了技术方案一、二中单个储气装置储气利用率的问题，多 个储气装置接入，提高了加气能力。 ，
储气装置可制作成多管束集装箱、集装箱类似物或多长管拖挂车整体去母站充气。具 体储气装置即多管束集装箱整体的侧壁安装升降装置，具体安装方法见本申请人的专利号为 200710163360.3的专利(见图5、图6、图7)，当与该专利结合后，可以不再用任何起吊设 备，可以非常自如与汽车挂车装卸，不占用汽车资源。
这里要说明的是，优先顺序控制器与多个储气装置连接，要识别储气装置的交替轮换 循环顺序，及时检测到各个储气装置即各组储气瓶的压力，并给出储气装置用完CNG压缩 天然气的信号，提醒管理者，卸下该个储气装置，去母站充气。快速运回子加气站参与交替 循环。
有益效果
1、 本发明方案结构简单，只有三种部件，即加气机、优先顺序控制器、储气装置；
2、 不要动力电源，不需要变压器，节省了人员和电力消耗费，建站容易；
3、 占地面积小，设备直接占地面积不到20平方米，没有任何建筑，扩张速度快；
4、 节省了大型设备投资，如橇体压縮机、橇体液压泵、长管拖车等；
5、 建立子站网络布点容易，子加气站拆迁损耗小；
6、 移动子加气站可以做到自动售气机的功能；
7、 子加气站可以做到无人加气站，司机刷卡充气；
8、 没有动力电源和橇体压縮机、橇体液压泵等，没有任何噪音；
9、 零污染排放；
10、 增加子加气站的加气能力，非常简单。


图1是压縮机式子加气站的工艺流程图2是液压式子加气站的工艺流程图3是本发明子加气站的工艺流程图4是储气装置内部结构图5是集装箱升降装置的正视图6是集装箱升降装置的侧视图7是集装箱升起汽车装卸示意图，1、 2表示汽车进出方向；
图8是子加气站由加气机、优先顺序控制器、储气装置构成一个集装箱整体或集装箱 类似物整体示意图。
实施例
实施例1
仅就技术方案二的储气装置加以说明，技术方案一的储气装置类似。 技术方案二
子加气站由加气机、优先顺序控制器、储气装置组成，其技术特征是储气装置由多
个可充满25MPa高压CNG压縮夭然气储气瓶构成，其储气装置可制作成多管束集装箱、集 装箱类似物或多长管拖挂车，其整体直接去母加气站充气，充满气后运回子加气站与优先顺 序控制器连接通过加气机对CNG燃料汽车加气。 我们举例加以说明
已知:
主要组成部分 运输介质 工作温度'C: 钢瓶规格mm : 钢瓶材质 钢瓶单瓶重量Kg:
钢瓶单瓶公称水容积m3 CNG气量Nm3:
CNG管束半挂拖车技术参数表 高压瓶组(8只)、框架、操作仓、行走底盘 压縮天然气CNG -40 60 $559x10975 4130X 2747 :2.25
4540(—根是567.5 Nm3)
我们用上述钢材4130X和一些参数制作储气装置。我们把钢瓶规格为0559xl0975mm共十根，中间锯断形成①559x5487.5mm共20根。 储气装置为
20根钢瓶规格^559x5487.5mtn;总的公称水容积为22.5 m3;总装气量为5675Nm3;
储气装置重量为2747X10=27. 5吨，把20根钢瓶规格。559x5487.5mm ，做成20个储 气瓶，按4X5阵列构成20英尺的管束集装箱(一层4个，共5层，内部结构见图4)，内 宽559X4=2232 mm;内高559 X 5=2795 mm;把储气装置做成管束集装箱形式，适应运输 标准，方便运输，可以与专利号为200710163360.3的专利相结合，在侧壁上增加升降装置， 与汽车装卸自如，非常方便去母站充气，节省了压縮机式子加气站储气瓶组和拖车气瓶设备, 也就是压縮机式子加气站储气瓶组和拖车气瓶二者合一被储气装置取代，而储气装置中的多 个可充满25MPa压縮天然气CNG储气瓶结构，又节省了压縮机设备，使得子加气站的储气 装置取CNG压縮天然气率在70。/。-85%之间。
优先顺序控制器与储气装置连接
优先顺序控制器与储气装置20个出气阀门连接，优先顺序控制器对一系列相关的压力 和温度信号进行比较和计算后，发给顺序电磁阀、气动阀各种操作指令，从而达到顺序控制 加气的目的。
当汽车到站上加气时，加气机气枪压力传感器会将车载气瓶压力传给优先顺序控制器， 同时，优先顺序控制器会将储气装置中的各个储气瓶的压力与汽车车载气瓶进行压力排序, 然后，优先顺序控制器将按压力递增原则选取高于车载瓶内压力的储气瓶作为取气对象，打 开相应的气动阀，向汽车加气；当压力达到平衡后,，优先顺序控制器关闭当前储气瓶的气 动阀；同时，仍按压力递增原则，打开高于当年车载瓶内压力的储气瓶气动阀；依此类推， 直至达到设定压力值，取气过程结束。
优先顺序控制器采用PLC控制器制作，是个成熟的技术。编制程序控制加气过程是现 有技术，不在本文展开叙述。
加气机市场上有刷卡加气机，通过IC卡和银行卡自助完成现金交付，驾驶员自己完成 加气过程，加气站可以实现无人加气站，节省人员费用。
下面模拟演示汽车加气过程，仅定性分析，说明加气原理
本案例储气装置储气公称水容积为22.5m3 ，可充进CNG压缩天然气5675Nm3;把储 气装置分成二十个储气瓶(20根钢瓶规格(D559x5487.5mm),其容积为U25m3 ，压力为 2SMPa;汽车钢瓶压力20MPa，容积为15L。 第1辆到第20辆加气
第1储气瓶的25 MPa压力开始下降至23MPa;第21辆到第40辆加气
第1储气瓶的23MPa压力开始下降至18MPa;第2储气瓶的压力25 MPa压力开始下降； 第41辆到第60辆加气
第l储气瓶的18MPa压力开始下降至10MPa;第2储气瓶的压力下降至18MPa压力；第3 储气瓶的压力25 MPa压力开始下降； 第61辆到第80辆加气
第1储气瓶的10 MPa压力开始下降至3MPa;第2储气瓶的压力下降至10MPa压力；第3 储气瓶的压力下降至18 MPa;第4储气瓶的压力25 MPa压力开始下降； 第81辆到第100辆加气
第l储气瓶的3MPa压力开始下降至lMPa;第2储气瓶的压力下降至3MPa压力；第3储 气瓶的压力下降至10 MPa;第4储气瓶的压力18MPa;第5储气瓶的压力25 MPa压力开 始下降；
第101辆到第120辆加气
第2储气瓶的压力下降至lMPa压力；第3储气瓶的压力下降至3 MPa;第4储气瓶的压力 10MPa;第5储气瓶的压力下降18MPa;第6储气瓶的压力25 MPa压力开始下降；
略
第450辆到第480辆加气
第20个储气瓶中压力为20MPa;第19个储气瓶中压力小于20MPa;第18个储气瓶中压力 小于16MPa;第17个储气瓶中压力小于lOMPa;第16个储气瓶中压力小于6MPa;其它第 1个到第15个储气瓶的压力小于lMPa。
当第20个储气瓶CNG压力为20MPa时，优先顺序控制器给我们发出信号，可以更换该储 气装置了。即该储气装置去母加气站充气。
实施例2 技术方案一
子加气站由加气机、优先顺序控制器、储气装置构成一个集装箱整体或集装箱类似物整 体，其技术特征是储气装置是由多个可充满25MPa高压CNG压縮天然气储气瓶构成，其 储气装置与加气机、优先顺序控制器构成一个整体直接去母加气站充气，运回各地直接可以 对CNG燃料汽车加气。这里重点说明子加气站由加气机、优先顺序控制器、储气装置(具体结构见图4)构成 一个集装箱整体或集装箱类似物整体(整体见图8)，至于储气装置的工作原理实施例1中 已有详尽叙述，这里不再赘述。 己知
CNG管束半挂拖车技术参数表 主要组成部分 高压瓶组(8只)、框架、操作仓、行走底盘
运输介质 压縮天然气CNG
工作温度'C: -40 60 钢瓶规格mm : 0559x10975 钢瓶材质 4130X 钢瓶单瓶重量Kg: 2747 钢瓶单瓶公称水容积m3: 2.25
CNG气量Nm3: 4540(—根是567.5 Nm3)
我们用上述钢材4130X和一些参数制作储气装置。我们把钢瓶规格为①559xl0975mm 共十根，中间锯断形成^559x5487.5mm共20根。 储气装置为
20根钢瓶规格0)559x5487.5mm;总的公称水容积为22.5 m3;总装气量为5675Nm3;
储气装置重量为2747X10=27. 5吨，把20根钢瓶规格0559><5487.5mm ，做成20个储 气瓶，按4X5阵列构成20英尺的管束集装箱(一层4个，共5层)，内宽559X4=2232 mm; 内高559X5=2795 mm;储气装置长5487.5 mm; 20英尺的管束集装箱长度是6000 mm;还 有长度为512.5、宽度为2232mm、高度为2795 mm的空间，分前后两个面， 一面装加气机 与优先顺序控制器； 一面作为充气装置。在侧壁上增加升降装置，可以与专利号为 200710163360.3的专利相结合，与汽车拖挂车装卸自如。
加气机采用蓄电池，安装IC卡和POS终端，驾驶员刷卡加气，自助完成加气过程，可 以移动到各地无需电源，成为移动自动售气站。
在各地移动自动售气站附近，安装网络探头，监视加气过程；安装避雷针，做好防雷 工作。
实施例3
技术方案三
子加气站由加气机、优先顺序控制器、多个储气装置组成，其技术特征是多个储气装置其每个储气装置是由多个可充满25MPa高压CNG压缩天然气储气瓶构成，多个储气装 置接在优先顺序控制器上并在其控制下，通过加气机对CNG燃料汽车加气，上一个储气装 置用完CNG压縮天然气需要下一个储气装置提供高压CNG压縮天然气，上一个储气装置 用完CNG压縮天然气去母加气站充气后，运回子加气站与优先顺序控制器接上，作为本轮 的卜一一个储气装置为上一个储气装置(上一轮中的下一个储气装置)用完CNG压縮天然气 提供高压CNG压縮天然气，多个储气装置交替轮换循环提供高压CNG压縮天然气，储气 装置可制作成多管束集装箱、集装箱类似物或多长管拖挂车整体。
本例多个储气装置，每个储气装置采用实施例l中20个储气瓶结构，至于其储气装置 的制作方法和加气原理这里不再赘述，这里重点讲两个储气装置是如何工作的，为了便于讲 述，第一个储气装置代号为A1-20,第二个储气装置代号为A21-40。
这里仅定性分析，数据模拟演示，主要说明多个储气装置交替轮换循环提供高压的原 理和作用，简称"交替循环高压技术"。 第l辆到第20辆加气
第1储气瓶的25 MPa压力开始下降至23MPa; 第21辆到第40辆加气
第1储气瓶的23 MPa压力开始下降至18MPa;第2储气瓶的压力25 MPa压力开始下降； 第41辆到第60辆加气
第1储气瓶的18MPa压力开始下降至10MPa;第2储气瓶的压力下降至18MPa压力；第3 储气瓶的压力25 MPa压力开始下降； 第61辆到第80辆加气
第l储气瓶的10MPa压力开始下降至3MPa;第2储气瓶的压力下降至lOMPa压力；第3 储气瓶的压力下降至18 MPa;第4储气瓶的压力25 MPa压力开始下降； 第81辆到第100辆加气
第l储气瓶的3MPa压力开始下降至lMPa;第2储气瓶的压力下降至3MPa压力；第3储 气瓶的压力下降至10 MPa;第4储气瓶的压力18MPa;第5储气瓶的压力25 MPa压力开 始下降；
第101辆到第120辆加气:
第2储气瓶的压力下降至lMPa压力；第3储气瓶的压力下降至3 MPa;第4储气瓶的压力 lOMPa;第5储气瓶的压力下降18MPa;第6储气瓶的压力25 MPa压力开始下降；
略第580辆到600辆加气
第30个储气瓶中压力为20MPa;第29个储气瓶中压力小于20MPa;第28个储气瓶中压力 小于16MPa;第27个储气瓶中压力小于lOMPa;第26个储气瓶中压力小于6MPa; 第20瓶到第1瓶中的CNG压缩天然气剩余很少。
优先顺序控制器给我们发出信号，可以更换代号为Al-20的储气装置了，即该储气装 置去母加气站充气。在去母站充气过程中，子站用代号为A21-40储气装置中CNG对汽车 加气，还有一段时间足够代号Al-20的储气装置去母站充气，运回子站接在优先顺序控制 器上，优先顺序控制器把A1-20的储气装置中各个储气瓶的顺序模拟编为第41瓶到第60 瓶，交替轮换，为第21瓶和第40瓶用完CNG提供高压。如此循环实现了多个储气装置交 替轮换循环提供高压。
权利要求
1、建立子加气站的方法，为如下三个并列方法之一建立子加气站的方法，子加气站由加气机、优先顺序控制器、储气装置构成一个集装箱整体或集装箱类似物整体，其技术特征是储气装置由多个可充满25MPa高压CNG压缩天然气储气瓶构成；或者，建立子加气站的方法，子加气站由加气机、优先顺序控制器、储气装置组成，其技术特征是储气装置由多个可充满25MPa高压CNG压缩天然气储气瓶构成，其储气装置可制作成多管束集装箱、集装箱类似物或多长管拖挂车整体；或者，建立子加气站的方法，子加气站由加气机、优先顺序控制器、多个储气装置组成，其技术特征是多个储气装置其每个储气装置是由多个可充满25MPa高压CNG压缩天然气储气瓶构成，多个储气装置接在优先顺序控制器上并在其控制下，通过加气机对CNG燃料汽车加气，上一个储气装置用完CNG压缩天然气需要下一个储气装置提供高压CNG压缩天然气，上一个储气装置用完CNG压缩天然气去母加气站充气后，运回子加气站与优先顺序控制器接上，作为本轮的下一个储气装置为上一个储气装置(上一轮中的下一个储气装置)用完CNG压缩天然气提供高压CNG压缩天然气，多个储气装置交替轮换循环提供高压CNG压缩天然气，储气装置可制作成多管束集装箱、集装箱类似物或多长管拖挂车整体。
2、 一种子加气站，为如下三个并列中的一种-子加气站由加气机、优先顺序控制器、储气装置构成一个集装箱整体或集装箱类似物 整体，其技术特征是储气装置由多个可充满25MPa高压CNG压縮天然气储气瓶构成； 或者，子加气站由加气机、优先顺序控制器、储气装置组成，其技术特征是储气装置由多 个可充满25MPa高压CNG压縮天然气储气瓶构成，其储气装置可制作成多管束集装箱、集 装箱类似物或多长管拖挂车整体；或者，子加气站由加气机、优先顺序控制器、多个储气装置组成，其技术特征是多个储气 装置其每个储气装置是由多个可充满25MPa高压CNG压縮天然气储气瓶构成，多个储气装 置接在优先顺序控制器上并在其控制下，通过加气机对CNG燃料汽车加气，上一个储气装 置用完CNG压缩天然气需要下一个储气装置提供高压CNG压缩天然气，上一个储气装置 用完CNG压縮天然气去母加气站充气后，运回子加气站与优先顺序控制器接上，作为本轮 的下一个储气装置为上一个储气装置(上一轮中的下一个储气装置)用完CNG压縮天然气 提供高压CNG压縮天然气，多个储气装置交替轮换循环提供高压CNG压縮天然气，储气 装置可制作成多管束集装箱、集装箱类似物或多长管拖挂车整体。
全文摘要
一种全新的子加气站，仅由加气机、优先顺序控制器、多个储气装置组成，其技术特征是多个储气装置其每个储气装置是由多个可充满25MPa高压CNG压缩天然气储气瓶构成，多个储气装置交替轮换循环提供高压CNG压缩天然气，形成“交替循环高压技术”，解决了储气装置需要压缩机或液压泵加压出售剩余气的难题，节省的压缩机、液压泵、站内储气瓶组等大型设备投入，加气机、优先顺序控制器、储气装置三个大部件非常容易标准化，没有动力电源和机械磨损等日常消耗，与母加气站配套，走L-CNG技术路线，在全国各个城市复制起来非常容易与迅速，即将改变国内十几年来CNG压缩天然气加气站一直难以形成销售网络的落后局面。
文档编号F17C5/06GK101509599SQ200910029998
公开日2009年8月19日 申请日期2009年3月31日 优先权日2009年3月31日
发明者军 沈 申请人:军 沈