本发明涉及天然气和氧气综合供气技术领域，具体涉及一种天然气氧气管网协同控制管理系统。
背景技术：
浙江省浦江县为全国大型水晶玻璃工艺品制造地之一，大量小规模水晶玻璃制造厂采用分散的液氧钢瓶和液化天然气瓶作为其焊割枪的气源，此种生产方式隐患较大，经常发生爆炸事故，造成严重的人员伤亡。为降低水晶加工的安全隐患，通过水晶产业园聚集大量小规模制造厂，既规范生产管理，同时通过集中供氧和供天然气的方式，来杜绝液氧钢瓶和液化天然气瓶的使用，可以大大降低安全隐患，但产业园现有供气系统是通过传统天然气管网改造而来，而水晶产业园中入驻企业较多，用户用气设备，主要是焊割枪的用气时间和用气量波动较大，极易造成管网末端的用户压力较低而无法生产，为了保证管网末端用户正常生产，现有管网必须保证管网调压系统稳定在高压1.6mpa的供气压力，但长时间的高压对于整个管网的配件、安全等级、材料使用要求较高，维护成本较大。因此，需要通过综合优化整个供气系统，提供一种能够实现低压稳定供气、同时能够降低维护和使用成本、提高供气管网安全性能、节省维护成本和能耗的供气系统和管理系统。
技术实现要素：
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种天然气氧气管网协同控制管理系统及其供气系统。通过该管理系统管理供气系统，能够实现氧气和天然气的低压稳定同步供气、同时能够降低维护和使用成本、提高供气管网安全性能、通过供气系统的优化设计，能够大大节省维护成本和能耗。
本发明具体技术方案如下：
天然气氧气管网协同控制管理系统，上述系统包括与主控制器相连的储气控制器、备用控制器、低压控制器、燃烧控制器、冷却控制器；
储气控制器、其连接并控制氧气管网的低压进气支路、高压进气支路、回气支路；上述送氧管网包括液氧槽车、低压低温液氧储槽、高压低温液氧储槽、汽化器、平衡储气罐；储气控制器还连接并控制天然气管网的运行。
备用控制器、其连接并控制备用支路的启动和关闭；
低压控制器、其连接并通过调压装置控制氧气环网的压力；
燃烧控制器、其连接并控制与车间用气设备的焊割枪相连的氧气或天然气的总阀、进气阀、流量表、压力表。
作为优选，储气控制器，其包括氧气控制模块和天然气控制模块；分别控制天然气管网和氧气管网。
备用控制器，其包括氧气备用控制模块和天然气备用控制模块；分别控制天然气的备用支路和氧气的备用支路。
低压控制器，其包括氧气低压控制模块和天然气低压控制模块；分别控制调压装置控制氧气环网和天然气环网的压力。
燃烧控制器，其包括氧气燃烧控制模块和天然气燃烧控制模块；分别连接并控制氧气或天然气的总阀、进气阀、流量表、压力表。
冷却控制器，其包括氧气冷却控制模块和天然气冷却控制模块；分别连接并控制氧气或天然气的冷却支路上的管道和阀。
作为优选，上述液氧槽车与低压低温液氧储槽之间设有低压进气支路；上述液氧槽车与上述高压低温液氧储槽之间设有通过换向阀和增压离心液氧泵相连的高压进气支路；上述低压低温液氧储槽与上述高压低温液氧储槽之间设有回气支路；上述高压低温液氧储槽与上述汽化器之间设有出气支路。
作为优选，上述低压低温液氧储槽、上述高压低温液氧储槽通过备用支路与汽化器相连，上述备用支路上设有柱塞液氧泵和备用阀。
作为优选，氧气环网，其包括给用气设备供氧的车间氧气供气网，上述车间氧气供气网的氧气进气管和氧气出气管连通成环状。
作为优选，上述天然气管网与氧气管网的系统连接结构相同；上述天然气管网连接天然气环网，其包括给用气设备供天然气的车间天然气供气网，上述车间天然气供气网的天然气进气管和天然气出气管连通成环状。
作为优选，上述氧气环网供气压力为0.5-1.6mpa。
作为优选，上述氧气环网供气压力为0.6mpa。
作为优选，上述天然气环网供气压力为0.6mpa。
作为优选，上述低压低温液氧储槽的储存体积均为100m3、储存压力均为0.8mpa，上述高压低温液氧储槽的储存体积为100m3、储存压力为1.6mpa。
作为优选，上述冷却控制器控制冷却回路，上述冷却支路设置于氧气管网或天然气管网上，包括冷却供气支路和冷却回气支路。
有益效果
1.通过天然气和氧气协同控制管理，能够降低整个控制系统的难度，使得管网环状恒压超低压供气的实现成为可能。
2.采用管网环状恒压供气，把车间管道进出口末端管连成环状，把压力降低到0.6mpa，能够满足所有用户的需求。
3.供气管道压力从1.6mpa降低到了0.6mpa，使得供气管网的安全性能大大提高，对各个设备和管网配件的要求大大降低，材料易购易通用，同时大大节省了降压后的能耗。
4.由于产业园区车间内的环状恒压供气技术方案的实施，管网需要的压力降低，使得送氧管网的超低压供气的结构布局可以根据环状供气来进一步改进工艺，达到安全节能超低压供气的目的，在正常供气过程中只有卸车或倒罐时才需要启动增压离心液氧泵，平时不用液氧泵，高压低温液氧贮槽压力使用普通的自动衡压技术即可保证供气压力平稳，从卸车到倒罐无气体损失，达到节能目的，确保安全节能超低气压供气。
5.常规工艺冷却离心液氧泵需要大量液氧，这部分液氧放空后不能利用，为了解决常规冷却设备耗损的液氧，通过本发明的控制管理系统，利用贮槽的压差是的液氧从高压贮槽流向离心泵、在回流到低压贮槽、或者高压贮槽液氧流进离心泵去汽化器供气给用户，使得离心液氧泵及管道充分冷却，再接通液氧槽车后，无需通过排空阀排放液氧来冷却管道，确保了离心液氧泵的运行。
附图说明
图1为本发明的控制原理图
图2为现有技术氧气环网的系统原理图。
图3为本发明氧气环网的系统原理图。
图4为现有技术冷却回路原理图。
图5为本发明冷却回路原理图。
具体实施方式
如图1所示。天然气氧气管网协同控制管理系统，系统包括与主控制器11相连的储气控制器12、备用控制器13、低压控制器14、燃烧控制器15、冷却控制器16。
储气控制器12，其包括氧气控制模块121和天然气控制模块122；分别控制天然气管网和氧气管网。
备用控制器13，其包括氧气备用控制模块131和天然气备用控制模块132；分别控制天然气的备用支路和氧气的备用支路。
低压控制器14，其包括氧气低压控制模块141和天然气低压控制模块142；分别控制调压装置控制氧气环网和天然气环网的压力。
燃烧控制器15，其包括氧气燃烧控制模块151和天然气燃烧控制模块152；分别连接并控制氧气或天然气的总阀、进气阀、流量表、压力表。
冷却控制器16，其包括氧气冷却控制模块161和天然气冷却控制模块162。分别连接并控制氧气或天然气的冷却支路上的管道和阀。
参照附图，现有技术如图2所示。依次包括：液氧槽车1、低压低温液氧储槽2、现有进气支路3b和出气支路3a,柱塞液氧泵3、汽化器4、平衡储气罐5、调压装置51、总阀52、现有直线式供气网6。
储气控制器、其连接并控制氧气管网的低压进气支路9a、高压进气支路9c、回气支路9b；送氧管网包括液氧槽车1、低压低温液氧储槽2、高压低温液氧储槽2a、汽化器4、平衡储气罐5；储气控制器还连接并控制天然气管网的运行。
备用控制器、其连接并控制备用支路的启动和关闭；
低压控制器、其连接并通过调压装置51控制氧气环网的压力；
燃烧控制器、其连接并控制与车间用气设备的焊割枪相连的氧气或天然气的总阀、进气阀、流量表、压力表。图中未画出。
在本实施例中，液氧槽车1与低压低温液氧储槽2之间设有低压进气支路9a；液氧槽车1与高压低温液氧储槽2a之间设有通过换向阀81和增压离心液氧泵8相连的高压进气支路9c；低压低温液氧储槽2与高压低温液氧储槽2a之间设有回气支路9b；高压低温液氧储槽2a与汽化器4之间设有出气支路9d。出气和回气支路上均设有开关阀门，图中未注明，属于现有技术。
在本实施例中，低压低温液氧储槽2、高压低温液氧储槽2a通过备用支路3c与汽化器4相连，备用支路3c上设有柱塞液氧泵3和备用阀31。将现有技术的出气支路3a和柱塞液氧泵3，设置成备用支路3c来作为备份使用，大大提高了安全性能。
在本实施例中，氧气环网，其包括给用气设备7供氧的车间氧气供气网6a，车间氧气供气网6a的氧气进气管和氧气出气管连通成环状。氧气环网还与送氧管网相连，送氧管网包括依次相连的液氧槽车1、低压低温液氧储槽2、高压低温液氧储槽2a、汽化器4、平衡储气罐5、调压装置51、总阀52。
在本实施例中，天然气管网与氧气管网的系统连接结构相同；天然气管网连接天然气环网，其包括给用气设备供天然气的车间天然气供气网，车间天然气供气网的天然气进气管和天然气出气管连通成环状。
在本实施例中，氧气环网供气压力为0.5-1.6mpa。
在本实施例中，氧气环网供气压力为0.6mpa。
在本实施例中，天然气环网供气压力为0.6mpa。
在本实施例中，低压低温液氧储槽2的储存体积均为100m3、储存压力均为0.8mpa，高压低温液氧储槽2a的储存体积为100m3、储存压力为1.6mpa。
在本实施例中，冷却控制器控制冷却回路，冷却支路设置于氧气管网或天然气管网上，包括冷却供气支路16a和冷却回气支路16b,通过两个支路的设置并通过控制器控制支路上阀门的开启和关闭，并结合现有的出气支路9d，可以完全取消现有技术的排空阀17，液氧也无需放空，就能够实现管路的冷却，大大降低了生产维护成本。本说明书中天然气管路和氧气管路和部件都相同，因此无特殊说明，只采用液氧的氧气管路来说明，天然气的同理可得，本文不再详述，同时管路上阀门均为电控阀门，箭头为流向。
方法步骤如下：
预处理、管道制冷，卸车之前，需要对管道进行冷却，现有技术冷却方式如图4所示，冷却后的气体直接通过排空阀17排空
步骤一、运输：液氧槽车1将液氧从液氧制造厂送到气站；
步骤二、卸车：液氧槽车1将液氧卸车到增压离心液氧泵8，经离心液氧泵增压到2mpa；
步骤三、高压储存：增压离心液氧泵8将液氧输送到储存压力为1.6mpa的高压低温液氧储槽2a；
步骤四、常温汽化：高压低温液氧储槽2a出来的液氧经过汽化器4汽化到常温；
步骤五、低压贮气：液氧槽车1将液氧卸车低压液氧储槽备用；
步骤六、倒罐：将低压液氧储槽中的液氧通过离心增压液氧泵转移到高压液氧储槽中；
步骤七、自动衡压供气：高压液氧储槽中自动衡压给汽化器4供气而无需启动增压液氧泵。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。