一种LNG装卸车管线结构和控制系统的制作方法

本实用新型涉及lng装卸计量领域，特别是涉及一种lng装卸车管线结构和控制系统。

背景技术：

液化天然气(liquefiednaturalgas，简称lng)为能够大量储存和远距离运输而液化的天然气。液化天然气的常压沸点为零下162℃，其体积约为气态的六百分之一。lng通过移动槽车运输至lng场站储存、气化、计量之后通过管道将其供给消费者，由于lng场站周边往往涉及到其他工业厂房、道路甚至住宅等区块，需要安全快速地对移动槽车实施装卸车和准确lng计量。

现有技术中的装卸车系统通常设置了独立的装车液相通道和卸车液相通道，两个通道上分别设置流量计来进行装车计量和卸车计量，这种方式导致液相管路复杂，成本较高。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种lng装卸车管线结构和控制系统。

为了实现本实用新型的上述目的，根据本实用新型的第一个方面，本实用新型提供了一种lng装卸车管线结构，包括装卸车液相臂、液相主管路、液相第一分支管路和液相第二分支管路；所述装卸车液相臂的一端与槽车的液相连接头连接，装卸车液相臂的另一端与所述液相主管路的第一端连接，所述液相主管路的第二端通过液相第一分支管路和液相第二分支管路分别与lng储液罐的出液口和进液口连接；所述液相主管路上设置有第一质量流量计和调节阀；所述液相第一分支管路上设有增压设备和第一切断阀；所述液相第二分支管路上设有第二切断阀。

上述技术方案：装车管路和卸车管路共用液相主管路，且在液相主管路上仅设置一个质量流量计来实现装车计量和卸车计量，通过第一切断阀和第二切断阀的开和关实现装车和卸车管路切换，操作简便，简化了管路结构和降低了零部件数量，降低了装置成本。

在本实用新型的一种优选实施方式中，还包括装卸车气相臂和气相管路，所述气相管路连接lng储液罐和所述装卸车气相臂的一端，所述装卸车气相臂的另一端与槽车的气相连接头连接；所述气相管路上设置有第二质量流量计。

上述技术方案：设置气相管路，便于装卸车时bog气体的流通，提高装卸车安全性和速度。通过第二质量流量计计量气相管路上bog气体流量与第一质量流量计的流量信号结合，提高了装卸车计量的准确性。

在本实用新型的一种优选实施方式中，还包括液相预冷分支管路、第四切断阀和第五切断阀；所述液相预冷分支管路的第一端连接于液相主管路上调节阀与装卸车液相臂之间，液相预冷分支管路的第二端连接于液相第二分支管路上第二切断阀与lng储液罐的进液口之间，所述液相预冷分支管路上设有第三切断阀；所述第四切断阀设于液相主管路上靠近装卸车液相臂的一端，所述第五切断阀设于气相管路上。

上述技术方案：设置预冷分支管路，在装车前对增压设备、第一质量流量计、调节阀等装车通路中的零部件进行预冷，避免lng装车时气化，影响装车效果。

在本实用新型的一种优选实施方式中，所述增压设备包括增压泵和变频电机；所述增压泵串接在液相第一分支管路中，所述变频电机的电信号输出端与增压泵的电信号输入端连接。

上述技术方案：通过变频电机控制增压泵的转速，改变增压泵的转速会改变lng的流速，进而增加第一分支管路的压力。

在本实用新型的一种优选实施方式中，还包括增压器，所述增压器的输出口设有可与槽车的增压入口连接的第一增压管路，所述第一增压管路上设有第一手动阀，所述增压器的输入口设有可与槽车的增压出口连接的第二增压管路，所述第二增压管路上设有第二手动阀。

上述技术方案：卸车时通过调节增压器的第一手动阀和第二手动阀能够增加槽车内的压力，便于卸干净lng。

在本实用新型的一种优选实施方式中，还包括第一开路支路和/或第二开路支路，所述第一开路支路连接于液相主管路中靠近装卸车液相臂的一端，第一开路支路上设有第一压力安全阀，所述第二开路支路连接于气相管路中靠近lng储液罐的一端，第二开路支路上设有第二压力安全阀。

上述技术方案：提高安全性。

为了实现本实用新型的上述目的，根据本实用新型的第二个方面，本实用新型还公开了一种lng装卸车控制系统，包括本实用新型所述的lng装卸车管线结构、控制器、设于液相主管路上的第一压力传感器和第一温度传感器、设于气相管路上的第二压力传感器和第二温度传感器；所述控制器分别与第一压力传感器、第一温度传感器、第二压力传感器、第二温度传感器、第一质量流量计、第二质量流量计、调节阀、第一切断阀、第二切断阀、第三切断阀、第四切断阀、第五切断阀和变频电机连接。

上述技术方案：该装置能够实现预冷、装车、卸车的自动切换，使用更为方便，装车管路和卸车管路共用液相主管路，且在液相主管路上仅设置一个质量流量计来实现装车计量和卸车计量，简化了管路结构和降低了零部件数量，降低了装置成本，通过结合第二质量流量计计量气相管路上bog气体流量信号和第一质量流量计的流量信号来进行装卸车计量，提高了装卸车计量的准确性。

在本实用新型的一种优选实施方式中，所述第一压力传感器和第一温度传感器均设于调节阀与装卸车液相臂之间；所述第二压力传感器和第二温度传感器均设于气相管路上靠近装卸车气相臂的一端。

上述技术方案：更有利于表征液相通路和气相通路的压力和温度。

在本实用新型的一种优选实施方式中，还包括分别与所述控制器连接的指纹识别模块、ic卡识别模块、掉电保护模块、泄漏检测模块、位置检测模块、切换键、报警模块、防爆键盘、显示模块、静电检测模块、esd防护模块和呆德曼按钮十二者中的全部或部分；

和/或还包括后台pc，所述后台pc与控制器连接。

上述技术方案：实现了系统的多功能化。通过后台pc便于后台控制。通过显示模块实时显示工作状况，便于后台控制。

在本实用新型的一种优选实施方式中，所述esd防护模块包括分别与控制器连接的远程esd单元和就地esd单元。

上述技术方案：增强了系统的安全保护性能。

附图说明

图1是本实用新型一具体实施方式中lng装卸车控制系统结构示意图；

图2是本实用新型一具体实施方式中控制器的一种结构示意图；

图3是本实用新型一具体实施方式中子控制回路电路示意图；

图4是本实用新型一具体实施方式中控制器的另一种内部结构示意图。

附图标记：

100lng储液罐；101变频电机；102增压泵；103第一切断阀；104第二切断阀；105第一质量流量计；106调节阀；107第三切断阀；108第四切断阀；109装卸车液相臂；110第一压力安全阀；201第一手动阀；202增压器；203第二手动阀；301装卸车气相臂；302第五切断阀；303第二质量流量计；304第二压力安全阀；400控制器；401远程esd单元；402就地esd单元；403后台pc；404第一压力传感器；405第一温度传感器；406第二压力传感器；407第二温度传感器；408报警模块；409位置检测模块；410泄漏检测模块；411静电检测模块；412掉电保护模块；413呆德曼按钮；414ic卡识别模块；415指纹识别模块；416显示模块；417防爆键盘；500槽车；501液相连接头；502气相连接头。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本实用新型公开了一种lng装卸车管线结构，在一种优选实施方式中，如图1所示，包括装卸车液相臂109、液相主管路、液相第一分支管路和液相第二分支管路；装卸车液相臂109的一端与槽车500的液相连接头501连接，装卸车液相臂109的另一端与液相主管路的第一端连接，液相主管路的第二端通过液相第一分支管路和液相第二分支管路分别与lng储液罐100的出液口和进液口连接；液相主管路上设置有第一质量流量计105和调节阀106；液相第一分支管路上设有增压设备和第一切断阀103；液相第二分支管路上设有第二切断阀104。

在本实施方式中，装车时，lng从lng储液罐100向槽车500流通，第一分支管路、液相主管路、装卸车液相臂109和液相连接头501组成装车通路；卸车时，lng从lng储液罐100向槽车500流通，液相连接头501、装卸车液相臂109、液相主管路和第二分支管路组成卸车通路。装车通路和卸车通路中的lng均会流经第一质量流量计105，利用第一质量流量计105的双向检测性，可以实现装车和卸车计量。

在本实施方式中，调节阀106、第一切断阀103和第二切断阀104可为手控或电控。

在一种优选实施方式中，如图1所示，还包括装卸车气相臂301和气相管路，气相管路连接lng储液罐100和装卸车气相臂301的一端，装卸车气相臂301的另一端与槽车500的气相连接头502连接；气相管路上设置有第二质量流量计303。

在本实施方式中，当装车时，随着液相装车通路不断通入lng至槽车500中，槽车500中气化的bog由气相通路排到lng储液罐100，便于快速装车。当卸车时，槽车500内的压力高于lng储液罐100，槽车500内的bog通过气相回路进入lng储液罐100，且由于lng储液罐100内部设有低温保持设备，bog液化为lng。

在一种优选实施方式中，还包括液相预冷分支管路、第四切断阀108和第五切断阀302；液相预冷分支管路的第一端连接于液相主管路上调节阀106与装卸车液相臂109之间，液相预冷分支管路的第二端连接于液相第二分支管路上第二切断阀104与lng储液罐100的进液口之间，液相预冷分支管路上设有第三切断阀107；第四切断阀108设于液相主管路上靠近装卸车液相臂109的一端，第五切断阀302设于气相管路上。

在本实施方式中，控制第二切断阀104、第四切断阀108和第五切断阀302断开，控制第一切断阀103和第三切断阀107开通，实现了装车预冷通路打开，其它通路断开。控制第二切断阀104和第三切断阀107断开，控制第四切断阀108、第一切断阀103和第五切断阀302开通，实现了装车通路打开，其它通路断开。控制第一切断阀103和第三切断阀107断开，控制第二切断阀104、第四切断阀108、和第五切断阀302开通，实现了卸车通路打开，其它通路断开。

在一种优选实施方式中，增压设备包括增压泵102和变频电机101；增压泵102串接在液相第一分支管路中，变频电机101的电信号输出端与增压泵102的电信号输入端连接。

在一种优选实施方式中，还包括增压阀202，增压阀202的输出口设有可与槽车500的增压入口连接的第一增压管路，第一增压管路上设有第一手动阀201，增压阀202的输入口设有可与槽车500的增压出口连接的第二增压管路，第二增压管路上设有第二手动阀203。

在本实施方式中，卸车时，打开第二手动阀203和第一手动阀201，通过第二增压管路从槽车500引出部分lng至增压阀202气化成bog后，由第一增压管路输入至槽车500，进而增大槽车500内的气压，推动槽车500中的log通过卸车通路排尽。卸车完成后，关闭第二手动阀203和第一手动阀201。

在一种优选实施方式中，还包括第一开路支路和/或第二开路支路，第一开路支路连接于液相主管路中靠近装卸车液相臂109的一端，第一开路支路上设有第一压力安全阀110，第二开路支路连接于气相管路中靠近lng储液罐100的一端，第二开路支路上设有第二压力安全阀304。

本实用新型还公开了一种lng装卸车控制系统，在一种优选实施方式中，如图1所示，包括上述lng装卸车管线结构、控制器400、设于液相主管路上的第一压力传感器404和第一温度传感器405、设于气相管路上的第二压力传感器406和第二温度传感器407；控制器400分别与第一压力传感器404、第一温度传感器405、第二压力传感器406、第二温度传感器407、第一质量流量计105、第二质量流量计303、调节阀106、第一切断阀103、第二切断阀104、第三切断阀107、第四切断阀108、第五切断阀302和变频电机101连接。

在本实施方式中，当处于卸车模式时，控制器400除卸车通路和气相通路外的所有电控阀门处于关闭状态，不能动作。

在本实施方式中，优选的，还包括显示模块416，显示模块416与控制器400连接。

在本实施方式中，第一质量流量计105、第二质量流量计303优选但不限于选择e+h的8f3b50型号质量流量计，该质量流量计输出总质量流量，并且有两种信号输出方式，一种是脉冲方式，后级电路通过记录脉冲数就可以获得流经质量流量计的总质量流量，一个脉冲代表设定量的质量流量，另一种是将质量流量信号以串口方式输出，优选但不限于为rs485串口。

在本实施方式中，优选的，控制器400采用硬件电路结构而非集成芯片时，控制器400的硬件结构如图2所示，控制器400包括第二流量计接口j18、第六电阻r6、第一光电耦合器l8、第七电阻r7、第二光电耦合器l9、第十六电阻r16、第一脉冲计数器、第十七电阻r17、第二脉冲计数器、加法器、减法器和第一手动开关s1；第一质量流量计105、第二质量流量计303选择脉冲输出方式；第一质量流量计105的输出端与第二流量计接口j18的第一通道输入端连接，第二流量计接口j18的第一通道输出端分别与第六电阻r6的第一端和第一光电耦合器l8的输入端连接，第六电阻r6的第二端与第一电源连接，第一光电耦合器l8的输出端分别与第十六电阻r16的第一端和第一脉冲计数器的输入端连接，第一脉冲计数器的输出端分别与加法器的第一输入端和减法器的第一输入端连接，第十六电阻r16的第一端与第二电源连接；第二质量流量计303的输出端与第二流量计接口j18的第二通道输入端连接，第二流量计接口j18的第二通道输出端分别与第七电阻r7的第一端和第二光电耦合器l9的输入端连接，第七电阻r7的第二端与第一电源连接，第二光电耦合器l9的输出端分别与第十七电阻r17的第一端和第二脉冲计数器的输入端连接，第二脉冲计数器的输出端分别与加法器的第二输入端和减法器的第二输入端连接，第十七电阻r17的第二端与第二电源连接；加法器的输出端与第一手动开关s1的第一动触点连接，减法器的输出端与第一手动开关s1的第二动触点连接，第一手动开关s1的静触点与显示模块的输入端连接。

在本实施方式中，第一脉冲计数器和第二脉冲计数器优选但不限于选择现有的4位或8位或12位或16位的同步或异步的二进制脉冲计数器，如74ls175、74hc4040等。加法器优选但不限于选择现有的4位加法器、8位加法器，或者多个4位加法器级联成8位、12位、16位的加法模块，级联时低位4位加法器的进位输出接到高位4位加法器的进位输入上，最低一个4位加法器进位输入接0，4位加法器的型号优选但不限于为74ls283和54hc283。减法器优选但不限于为现有的4位减法器，或者多个4位减法器级联成的8位、12位和16位减法器，4位减法器优选但不限于为hd74ls163p，8位减法器的结构优选但不限于参考https：//max.book118.com/html/2016/1130/67012513.shtm中公开的技术方案，在此不再赘述。

在本实施方式中，第一手动开关s1优选但不限于为现有的多刀多掷手动开关、或多个单刀单掷开关组合，在显示模块输入接口的每个管脚连接线缆分别与加法器和减法器对应的输出管脚连接，并通过一个单刀单掷开关实现显示模块输入接口的管脚与加法器和减法器对应输出管脚的连接切换，所有单刀单掷开关构成单刀单掷开关组合。

在本实施方式中，当装车时，控制第一手动开关s1的弹片与第二动触点接触，减法器的输出端与显示模块的输入端接通，显示器显示流经第一质量流量计105的总流量与流经第二质量流量计303的总流量的差值。当卸车时，控制第一手动开关s1的弹片与第一动触点接触，加法器的输出端与显示模块的输入端接通，显示器显示流经第一质量流量计105的总流量与流经第二质量流量计303的总流量的求和值。

在本实施方式中，第一切断阀103、第三切断阀107、第四切断阀108、第五切断阀302可为电控阀门，优选的，控制器400采用硬件电路结构而非集成芯片时，控制器400还包括分别与第一切断阀103、第三切断阀107、第四切断阀108、第五切断阀302和变频电机101一一对应的5个子控制回路，5个子控制回路结构相似。以第一切断阀103的子控制回路为例，如图3所示，包括固态继电器k4、第二手动开关s2、第八十二电阻r82、第三光耦合器u20、第八十五电阻r85、第九十电阻r90、nmos管q15、第九十一电阻r91和第二十三二极管d23，第二手动开关s2的第一端与第一电源vcc1连接，第二手动开关s2的第二端与第八十二电阻r82的第一端连接，第八十二电阻r82的第二端与第三光耦合器u20的输入端连接，第三光耦合器u20的输出端与第八十五电阻r85的第一端连接，第八十五电阻r85的第二端分别与第九十电阻r90的第一端和nmos管q15的栅极连接，nmos管q15的源极和第九十电阻r90的第二端均与地连接，nmos管q15的漏极分别与第二十三二极管d23的阳极和固态继电器k4的第一输入端连接，第二十三二极管d23的阴极分别与固态继电器k4的第二输入端和第九十一电阻r91的第一端连接，第九十一电阻r91的第二端与第二电源vcc2连接，固态继电器k4的控制信号输出端与第一切断阀的通断控制端连接。当接通第二手动开关s2时，第一切断阀导通，当断开第二手动开关s2时，第一切断阀断开。

在本实施方式中，控制器400也可采用集成芯片结构，如图4所示，包括cpu1、以及分别与cpu1连接的a/d转换器、信号调理电路、电源模块、存储器、阀门控制输出管脚、串口模块(如rs232、rs485等)；以及还包括cpu2，以及与cpu2连接的ic读卡器、key键盘、指纹模块等，cpu1和cpu2通过rs232接口连接。

在一种优选实施方式中，第一压力传感器404和第一温度传感器405均设于调节阀106与装卸车液相臂109之间；第二压力传感器406和第二温度传感器407均设于气相管路上靠近装卸车气相臂的一端。

在一种优选实施方式中，还包括分别与控制器400连接的指纹识别模块415、ic卡识别模块414、掉电保护模块412、泄漏检测模块410、位置检测模块409、切换键、报警模块408、显示模块416、防爆键盘417、静电检测模块411、esd防护模块和呆德曼按钮413十二者中的全部或部分。在本实施方式中，指纹识别模块415、ic卡识别模块414、静电检测模块411、掉电保护模块412、泄漏检测模块410、位置检测模块409均可采用现有技术，指纹识别模块415和ic卡识别模块414用于进行操作者身份识别。报警模块408优选但不限于为声光报警模块。显示模块416优选但不限于为lcd显示屏。通过呆德曼按钮413实现呆德曼功能，在设定时间内，操作者必须按下呆德曼按钮413，使控制器400知道有操作者在，超时不按呆德曼按钮413，则系统自动进入安全状态(或空闲状态)。防爆键盘417优选但不限于为防爆金属键盘。

在一种优选实施方式中，esd防护模块包括分别与控制器400连接的远程esd单元401和就地esd单元402，esd单元401和就地esd单元402优选但不限于选择hl8097－a3。

在一种优选实施方式中，还包括后台pc403，后台pc403与控制器400连接。

在本实用新型的一种应用场景中，第一压力传感器404、第一温度传感器405、第二压力传感器407、第二温度传感器406均选择带有可直接读数的读数头的测量仪表，lng装车的过程包括：控制第二切断阀104、第四切断阀108和第五切断阀302断开，控制第一切断阀103和第三切断阀107开通，控制增压设备启动，进行装车预冷处理，当第一温度传感器405显示的温度信号小于－100℃，可认为预冷处理结束；预冷处理后，控制第二切断阀104和第三切断阀107断开，控制第四切断阀108、第一切断阀103和第五切断阀302开通，进行装车，当第一压力传感器404显示的压力信号大于2mpa，或者第二压力传感器406显示的压力信号大于0.2mpa，或者第二温度传感器407显示的温度信号低于－90℃，三个条件中至少一个满足时，认为装车结束；lng卸车的过程包括：控制第一切断阀103和第三切断阀107断开，控制第二切断阀104、第四切断阀108、和第五切断阀302开通，调节调节阀106的开度到最大开度，进行lng卸车，当第一温度传感器405显示的温度信号大于－80℃时，认为卸车结束。

在本应用场景中，当既不装车也不卸车时，即系统处于空闲状态时，所有阀门均处于关闭状态，调节阀处于小流量状态。

在本应用场景中，lng装车时：操作者将装车过程中流经第一质量流量计105的总lng量减去流经第二质量流量计303的总lng量，得到lng装车量。lng卸车时，操作者将装车过程中流经第一质量流量计105的总lng量加上流经第二质量流量计303的总lng量，得到lng卸车量。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。