专利名称：撬装式液化天然气汽车加注装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于机电一体化集成的液化天然气加注设备，特别涉及一种撬装式低温潜液泵加压液化天然气加注装置。
背景技术：
天然气是清洁高效的新兴能源，近几年生产和使用在我国有长足发展，因其优势明显，液化天然气(LNG)汽车是以LNG工厂生产的低温液态天然气为燃料的新一代天然气汽车，其突出优点是LNG能量密度大，气液体积比为625/1，汽车续驶里程长(可达400Km以上)，洁净环保。目前液化天然气(LNG)汽车广泛使用，需要液化天然气(LNG)的加注装置，但对于流动性的目前还不太广泛地使用液化天然气(LNG)汽车来说，目前固定的液化天然气(LNG)的加注站布点少，满足不了液化天然气(LNG)汽车加气实际需要，一时不可能有如汽油加油站的广泛，当务之急需要有流动的液化天然气(LNG)汽车加注装置及设备，满足目前液化天然气(LNG)汽车的使用现状。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种适用于使用工况的撬装式液化天然气汽车加注装置。本装置解决了以下几个难点:1、撬装式结构在满足了使用性能前提下尽量缩小占地面积，降低投资成本。2、介质为易燃易爆品且高压低温，设计中充分考虑使用安全性。3、设备初期使用时，设备管道承受介质温差过大，将近200°C，设备和管道结构要考虑大幅度热胀冷缩。4、液化天然气为低温液体，工作压力下温度低于_130°C，极易吸收环境温度升温气化，压力升高。5、低温液体容易气化形成气液两相流，会影响潜液泵的使用和质量流量计的精度。6、解决储罐内液体分层，不饱和问题。7、要实现IC卡管理和远程数据无线接收。本实用新型的技术方案是:一种撬装式液化天然气汽车加注装置，其特征在于:采用撬装集成式结构，在低温绝热泵池(2 )内装有低温潜液泵(I)，低温绝热泵池(2 )上连接防爆温度变送器(25 )，低温绝热泵池(2)通过两个阀门连接第一安全放散阀(11.1)，低温绝热泵池(2)通过阀门连接第一防爆压力变送器(9.1)和第一压力表(8.1)，低温绝热泵池(2)通过阀门连接清液管
(26);低温绝热泵池(2)内装的低温潜液泵(I)连接输出管道(27)，在输出管道(27)上通过两个阀门连接第二安全放散阀(11.2)，输出管道(27)通过阀门连接第二防爆压力变送器(9.2)和第二压力表(8.2)，输出管道(27)通过单向阀、阀门和真空软连接(6)连接质量流量计(5)，质量流量计(5)输出端通过第一真空低温气动紧急切断阀(12.1)连接加注口
(22)，质量流量计(5)输出端通过第二真空低温气动紧急切断阀(12.2)连接回气口(24)和插枪口(23)，输出管道(27)连接第三真空低温气动紧急切断阀(12.3)，第三真空低温气动紧急切断阀(12.3)另一端连接储罐进液口(21)，在第三真空低温气动紧急切断阀(12.3)和储罐进液口(21)之间的管道上通过两个阀门连接第三安全放散阀(11.3);储罐进液口(21)通过管道、单向阀、阀门和真空软连接连接插枪口(23);低温绝热泵池(2)通过管道连接第四真空低温气动紧急切断阀(12.4)，第四真空低温气动紧急切断阀(12.4)另一端连接储罐回气口(20)，在第四真空低温气动紧急切断阀(12.4)和储罐回气口(20)之间的管道上通过两个阀门连接第四安全放散阀(11.4)，第四真空低温气动紧急切断阀(12.4)和储罐回气口( 20 )之间的管道通过阀门、单向阀和阀门连接槽车增压进气口( 17 );输出管道(27 )依次通过阀门、单向阀、真空低温止回阀(13 )和阀门连接槽车出液口( 15 )，槽车出液口(15)通过阀门连接氮气置换入口(18);低温绝热泵池(2)通过阀门连接第五真空低温气动紧急切断阀(12.5)，第五真空低温气动紧急切断阀(12.5)另一端连接储罐出液口
(19)，在第五真空低温气动紧急切断阀(12.5)和储罐出液口(19)之间的管道上通过两个阀门连接第六安全放散阀(11.6)，在第五真空低温气动紧急切断阀(12.5)和低温绝热泵池(2)之间的管道上通过两个阀门连接第五安全放散阀(11.5)，在第五真空低温气动紧急切断阀(12.5)和储罐之间的管道上通过阀门连接第三防爆压力变送器(9.3)和第三压力表(8.32);在第四真空低温气动紧急切断阀(12.4)和储罐回气口(20)之间的管道上通过阀门连接多功能空温式增热器(3)的一端，多功能空温式增热器(3)的这一端还通过单向阀和阀门连接槽车增压进气口，多功能空温式增热器(3)的另一端通过阀门连接在第五真空低温气动紧急切断阀(12.5)和低温绝热泵池(2)之间的管道上，多功能空温式增热器
(3)的另一端还通过单向阀和阀门连接槽车增压出液口(16)，所有的安全放散阀(11)出口均汇总进入多功能空温式增热器(3 )—端，增热后由另一端排放到大气。在撬装集成式结构内布置安装有防爆可燃气体报警器探头。由所述的加注口(22)、插枪口(23)、回气口(24)和质量流量计(5)及连接管道组成为加注机(4)。所述所有的阀门为真空低温截止阀。在所述管道布局上设置有用来抵消装置初期进入低温液体时产生热应力的影响的膨胀弯，安装真空软连接。所述低温潜液泵、质量流量计、防爆可燃气体报警器探头、防爆压力变送器、防爆温度变送器真空低温气动紧急切断阀、加注机控制面板信号源均连接在防爆PLC控制柜内的PLC控制器上。本实用新型装置优点是:撬装式液化天然气汽车加注装置建站投资少，占地少，无大型动力设备，安装方便，容易迁移、运行成本低，加注站无噪音，LNG可用专用槽车运输，充装到站内真空绝热低温储罐中，建站不受天然气管网制约，因此便于规模化推广。1、撬装式结构在满足使用性能前提下通过阀门切换实现一机多用，多功能选择，即缩小体积又降低成本。2、介质为易燃易爆品且高压低温，设计所有电器元件均进行防爆或本安处理，安全附件实现多重保护。3、设备管道布局考虑热胀冷缩影响，关键部位安装软连接，防止装置初期进入低温液体时产生热应力的影响。4、装置内工艺设备和管道均进行夹套管抽真空绝热处理，局部缠绕聚氨酯保温，尽量减少LNG蒸发率，避免排气浪费。5、通过自动控制系统自动进行系统预冷循环，确保工艺介质处于低温冷状态，满足潜液泵的使用和质量流量计的精度。6、在工艺上增加相应阀门，利用多功能空温式增热器给储罐液相升温，解决储罐内液体分层，不饱和问题。7、进行加注系统多功能软件开发，实现多种方式 加注和IC卡管理，实现远程数据无线接收。
图1是撬装式液化天然气汽车加注装置工艺流程框图。图中:1低温潜液泵、2低温绝热泵池、3多功能空温式增热器、4本安型加注机、5质量流量计、6真空软连接、7防爆可燃气体报警器探头、8.1第一压力表、8.2第二压力表、
8.3第三压力表、9.1第一防爆压力变送器、9.2第二防爆压力变送器、9.3第三防爆压力变送器、10真空低温截止阀、11.1第一安全放散阀、11.2第二安全放散阀、11.3第三安全放散阀、11.4第四安全放散阀、11.5第五安全放12真空低温气动紧急切断阀、散阀、11.6第六安全放散阀、11.7第七安全放散阀、12.1第一真空低温气动紧急切断阀、12.2第二真空低温气动紧急切断阀、12.3第三真空低温气动紧急切断阀、12.4第四真空低温气动紧急切断阀、12.5第五真空低温气动紧急切断阀、13真空低温止回阀、14防爆PLC控制柜、25、防爆温度变送器、26、清液管、27、低温真空管道。图中个管口名称:15槽车出液口、16槽车增压出液口、17槽车增压进气口、18氮气置换入口、19储罐出液口、20储罐回气口、21储罐进液口、22加注口、23插枪口、24、回气口。
具体实施方式
如图所示的一种撬装式液化天然气汽车加注装置，采用撬装集成式结构，主要部件包括:多功能空温式增热器、低温潜液泵(置于真空绝热泵池中)、加注机(内置低温质量流量计和LNG加注枪，以及加注控制面板)、防爆型PLC控制柜，以及低温阀门、真空管道和防爆线缆等。一种撬装式液化天然气汽车加注装置，其特征在于:采用撬装集成式结构，在低温绝热泵池(2 )内装有低温潜液泵(I)，低温绝热泵池(2 )上连接防爆温度变送器(25 )，低温绝热泵池(2)通过两个阀门连接第一安全放散阀(11.1)，低温绝热泵池(2)通过阀门连接第一防爆压力变送器(9.1)和第一压力表(8.1)，低温绝热泵池(2)通过阀门连接清液管
(26)；低温绝热泵池(2)内装的低温潜液泵(I)连接输出管道(27)，在输出管道(27)上通过两个阀门连接第二安全放散阀(11.2)，输出管道(27)通过阀门连接第二防爆压力变送器(9.2)和第二压力表(8.2)，输出管道(27)通过单向阀、阀门和真空软连接(6)连接质量流量计(5)，质量流量计(5)输出端通过第一真空低温气动紧急切断阀(12.1)连接加注口
(22)，质量流量计(5)输出端通过第二真空低温气动紧急切断阀(12.2)连接回气口(24)和插枪口( 23 )，输出管道(27 )连接第三真空低温气动紧急切断阀(12.3)，第三真空低温气动紧急切断阀(12.3)另一端连接储罐进液口(21)，在第三真空低温气动紧急切断阀(12.3)和储罐进液口(21)之间的管道上通过两个阀门连接第三安全放散阀(11.3);储罐进液口
(21)通过管道、单向阀、阀门和真空软连接连接插枪口(23);低温绝热泵池(2)通过管道连接第四真空低温气动紧急切断阀(12.4)，第四真空低温气动紧急切断阀(12.4)另一端连接储罐回气口(20)，在第四真空低温气动紧急切断阀(12.4)和储罐回气口(20)之间的管道上通过两个阀门连接第四安全放散阀(11.4)，第四真空低温气动紧急切断阀(12.4)和储罐回气口(20)之间的管道通过阀门、单向阀和阀门连接槽车增压进气口( 17);输出管道
(27)依次通过阀门、单向阀、真空低温止回阀(13)和阀门连接槽车出液口(15)，槽车出液口(15)通过阀门连接氮气置换入口(18);低温绝热泵池(2)通过阀门连接第五真空低温气动紧急切断阀(12.5)，第五真空低温气动紧急切断阀(12.5)另一端连接储罐出液口(19)，在第五真空低温气动紧急切断阀(12.5)和储罐出液口(19)之间的管道上通过两个阀门连接第六安全放散阀(11.6)，在第五真空低温气动紧急切断阀(12.5)和低温绝热泵池(2)之间的管道上通过两个阀门连接第五安全放散阀(11.5)，在第五真空低温气动紧急切断阀(12.5)和储罐之间的管道上通过阀门连接第三防爆压力变送器(9.3)和第三压力表(8.3)；在第四真空低温气动紧急切断阀(12.4)和储罐回气口(20)之间的管道上通过阀门连接多功能空温式增热器(3)的一端，多功能空温式增热器(3)的这一端还通过单向阀和阀门连接槽车增压进气口，多功能空温式增热器(3)的另一端通过阀门连接在第五真空低温气动紧急切断阀(12.5)和低温绝热泵池(2)之间的管道上，多功能空温式增热器(3)的另一端还通过单向阀和阀门连接槽车增压出液口( 16)，所有的安全放散阀(11)出口均汇总进入多功能空温式增热器(3 ) —端，增热后由另一端排放到大气。在撬装集成式结构内布置安装有防爆可燃气体报警器探头。由所述的加注口(22)、插枪口(23)、回气口(24)和质量流量计(5)及连接管道组成为加注机(4)。所述所有的阀门为真空低温截止阀。在所述管道布局上设置有用来抵消装置初期进入低温液体时产生热应力的影响的膨胀弯，安装真空软连接。所述低温潜液泵、质量流量计、防爆可燃气体报警器探头、防爆压力变送器、防爆温度变送器真空低温气动紧急切断阀、加注机控制面板等信号源均连接在防爆PLC控制柜内的PLC控制器上。装置作用是给LNG车载瓶加注液化天然气，加注装置可通过自动控制系统和人为手动阀门切换操作实现卸车、调压调饱和、加注和预冷、泄压等4个工作流程。接触天然气部位材质均为304不锈钢，保证材质耐低温使用工况。装置内工艺设备和管道均为真空套管结构，套管抽真空绝热处理，局部缠绕聚氨酯保温，降低LNG蒸发率，避免气相过多升压放散。在满足使用性能前提下通过阀门切换实现一机多用，多功能选择，多功能空温式增热器可实现给槽车增压、给储罐增压、给储罐调饱和和给安全放散阀排出的低温气体升温等功能，给槽车和储罐升压均可选择空温式增热器和低温潜液泵两种方式，通过设备多功能化以降低成本，缩小占地。所有电器元件均进行防爆或本安处理，适宜易燃易爆的使用工况。关键位置设置压力现场指示和温度、压力远传，远传信号通过PLC自动控制防爆低温气动紧急切断阀的启停，从而实现不同工艺流程，同时接入可燃气体报警器和储罐压力、液位等信号点，信号源超限时防爆低温气动紧急切断阀可自动关闭，以确保装置使用安全。设备管道布局考虑热胀冷缩影响，设置有膨胀弯，关键部位安装软连接，抵消装置初期进入低温液体时产生热应力的影响。通过自动控制系统自动进行预冷循环，确保工艺介质处于低温冷状态，满足潜液泵的使用和质量流量计的精度。[0033]在工艺上增加相应阀门，利用多功能空温式增热器给储罐液相升温，解决储罐内液体分层，不饱和问题。通过进行加注系统多功能软件开发，实现多种方式加注和IC卡管理，可通过与移动运营商合作实现远程数据无线接收。低温绝热泵池和前后管道阀门部位设置箱体，起到防护和安全作用。撬装式液化天然气汽车加注装置，此装置在国内属于新兴产品，没有统一的工艺流程和制造标准，我公司在总结了国外先进产品经验后结合国内实际使用工况，进行研制的一种撬装式液化天然气汽车加注装置。采用新工艺、新结构安耐吉公司已经设计、制造并投入运行，并且取得了很好的效果。利用本装置内集成设备和阀门切换使用完成加注装置的4个工作流程:1、卸车流程:通过装置入口多功能空温式增热器将LNG槽车增压，打开储罐进液阀利用压差将槽车内的LNG通过本装置充装到LNG低温储罐中储存，也可利用低温潜液泵直接从LNG槽车抽液注入低温储罐实现快速卸车。2、储罐增压和调饱和流程:随着真空绝热储罐内LNG液体用量减少，罐内压力降低，可以通过装置内多功能空温式增热器将储罐内部分LNG气化，气化后气体通过气相管返回储罐实现增压，也可利用低温潜液泵直接循环给储罐快速升压，高压天然气如果通过液相管返回储罐可以实现给储罐内液体调饱和功能。3、加注和预冷流程:低温储罐中的饱和LNG液体通过低温潜液泵加压，通过质量流量计计量后由加注枪给车载LNG钢瓶加注，通过回气口对车载瓶中余气进行回收入储罐。由于低温潜液泵和质量流量计必须在冷状态下使用，必须确保设备的工作环境为低温液态LNG，加注过程中不能有气态存在，故在加注前必须保持深冷状态，控制系统会根据温度和压力等指标随时监测，一旦温度过高会自动启泵进行预冷循环，以确保系统的工作正
堂
巾O4、泄压流程:在系统设备使用过程中，低温储罐和管道中的LNG液体会不断的吸热蒸发和气化，这部分气化了的气体如不及时排出，储罐和管道压力会越来越高，当储罐压力大于设定值时，相关安全阀门打开，通过装置内多功能空温式增热器升温后释放低温储罐和管道中的气体，降低压力，保证储罐和管道安全。装置内工艺设备和管道均为真空套管，套管抽真空绝热处理，局部缠绕聚氨酯保温，降低LNG蒸发率，避免气相过多升压放散。在满足使用性能前提下通过阀门切换实现一机多用，多功能选择，多功能空温式增热器可实现给槽车增压、给储罐增压、给储罐调饱和和给安全放散阀排出的低温气体升温等功能，给槽车和储罐升压均可选择空温式增热器和低温潜液泵两种方式，通过设备多功能化以降低成本，缩小占地。通过自动控制系统自动进行预冷循环，确保工艺介质处于低温冷状态，满足潜液泵的使用和质量流量计的精度。
权利要求1.一种撬装式液化天然气汽车加注装置，其特征在于:采用撬装集成式结构，在低温绝热泵池(2)内装有低温潜液泵(1)，低温绝热泵池(2)上连接防爆温度变送器(25)，低温绝热泵池(2)通过两个阀门连接第一安全放散阀(11.1)，低温绝热泵池(2)通过阀门连接第一防爆压力变送器(9.1)和第一压力表(8.1)，低温绝热泵池(2)通过阀门连接清液管(26);低温绝热泵池(2)内装的低温潜液泵(I)连接输出管道(27)，在输出管道(27)上通过两个阀门连接第二安全放散阀(11.2)，输出管道(27)通过阀门连接第二防爆压力变送器(9.2)和第二压力表(8.2)，输出管道(27)通过单向阀、阀门和真空软连接(6)连接质量流量计(5)，质量流量计(5)输出端通过第一真空低温气动紧急切断阀(12.1)连接加注口(22)，质量流量计(5)输出端通过第二真空低温气动紧急切断阀(12.2)连接回气口(24)和插枪口( 23 )，输出管道(27 )连接第三真空低温气动紧急切断阀(12.3)，第三真空低温气动紧急切断阀(12.3)另一端连接储罐进液口(21)，在第三真空低温气动紧急切断阀(12.3)和储罐进液口(21)之间的管道上通过两个阀门连接第三安全放散阀(11.3);储罐进液口(21)通过管道、单向阀、阀门和真空软连接连接插枪口(23);低温绝热泵池(2)通过管道连接第四真空低温气动紧急切断阀(12.4)，第四真空低温气动紧急切断阀(12.4)另一端连接储罐回气口(20)，在第四真空低温气动紧急切断阀(12.4)和储罐回气口(20)之间的管道上通过两个阀门连接第四安全放散阀(11.4)，第四真空低温气动紧急切断阀(12.4)和储罐回气口(20)之间的管道通过阀门、单向阀和阀门连接槽车增压进气口(17);输出管道(27)依次通过阀门、单向阀、真空低温止回阀(13)和阀门连接槽车出液口( 15)，槽车出液口(15)通过阀门连接氮气置换入口(18);低温绝热泵池(2)通过阀门连接第五真空低温气动紧急切断阀(12.5)，第五真空低温气动紧急切断阀(12.5)另一端连接储罐出液口(19)，在第五真空低温气动紧急切断阀(12.5)和储罐出液口(19)之间的管道上通过两个阀门连接第六安全放散阀(11.6)，在第五真空低温气动紧急切断阀(12.5)和低温绝热泵池(2)之间的管道上通过两个阀门连接第五安全放散阀(11.5)，在第五真空低温气动紧急切断阀(12.5)和储罐之间的管道上通过阀门连接第三防爆压力变送器(9.3)和第三压力表(8.32);在第四真空低温气动紧急切断阀(12.4)和储罐回气口(20)之间的管道上通过阀门连接多功能空温式增热器(3)的一端，多功能空温式增热器(3)的这一端还通过单向阀和阀门连接槽车增压进气口，多功能空温式增热器(3)的另一端通过阀门连接在第五真空低温气动紧急切断阀(12.5)和低温绝热泵池(2)之间的管道上，多功能空温式增热器(3)的另一端还通过单向阀和阀门连接槽车增压出液口(16)，所有的安全放散阀(11)出口均汇总进入多功能空温式增热器(3)—端，增热后由另一端排放到大气。
2.根据权利要求1所述的撬装式液化天然气汽车加注装置，其特征在于:在撬装集成式结构内布置安装有防爆可燃气体报警器探头。
3.根据权利要求1所述撬装式液化天然气汽车加注装置，其特征在于:由所述的加注口(22)、插枪口(23)、回气口(24)和质量流量计(5)及连接管道组成为加注机(4)。
4.根据权利要求1所述的撬装式液化天然气汽车加注装置，其特征在于:所述所有的阀门为真空低温截止阀。
5.根据权利要求1所述的撬装式液化天然气汽车加注装置，其特征在于:在所述管道布局上设置有用来抵消装置初期进入低温液体时产生热应力的影响的膨胀弯，安装真空软连接。
6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的撬装式液化天然气汽车加注装置，其特征在于:所述低温潜液泵、质量流量计、防爆可燃气体报警器探头、防爆压力变送器、防爆温度变送器真空低温气动紧急切断阀、加注机控制面板信号源均连接在防爆PLC控制柜内的PLC控制器上。
专利摘要一种撬装式液化天然气汽车加注装置，其特征在于采用撬装集成式结构，利用低温潜液泵加压实现给车载LNG钢瓶加注，主要部件包括多功能空温式增热器、低温潜液泵、加注机内置低温质量流量计和LNG加注枪，以及加注控制面板、防爆型PLC控制柜，以及低温阀门、真空管道和防爆线缆等。利用装置内集成设备和阀门切换使用实现卸车、调压调饱和、加注和预冷、泄压等4个工作流程。撬装式液化天然气汽车加注装置建站投资少，占地少，无大型动力设备，安装方便，容易迁移、运行成本低，加注站无噪音，LNG可用专用槽车运输，充装到站内真空绝热低温储罐中，建站不受天然气管网制约，因此便于规模化推广。
文档编号F17C13/02GK203010197SQ20122060361
公开日2013年6月19日 申请日期2012年11月14日 优先权日2012年11月14日
发明者杨国亮, 高红星, 王雨 申请人:天津安耐吉燃气技术有限公司