CNG加气机B探素.ppt
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1、中国石油化工股份有限公中国石油化工股份有限公司司 一、加气站概述一、加气站概述中国石油化工股份有限公中国石油化工股份有限公司司 CNG是压缩天然气(Compressed Natural Gas)的简写,燃气车辆所使用的是将天然气压缩200倍后的压缩天然气。1. CNG的主要使用对象及同汽油的换算关系:主要用于小汽车及城市公交。1Nm3 天然气1.05L汽油2. CNG加气站的类型及应用特点:有标准站和母子站两种方式。标准站一般是在管网发达城市里采用母子站是在管网不够发达或无管网的城市采用(但子站离母站间原则上不超过200公里)中国石油化工股份有限公中国石油化工股份有限公司司 CNG标准加气站
2、天然气管网进气系统小 车公交车加气机脱水系统压缩机回收罐缓冲罐脱硫系统储气瓶组顺序控制盘中国石油化工股份有限公中国石油化工股份有限公司司 CNG加气母站 压缩机天然气管网进气系统小 车公交车加气机加气柱拖 车脱水系统回收罐缓冲罐脱硫系统储气瓶组顺序控制盘中国石油化工股份有限公中国石油化工股份有限公司司 CNG常规加气子站 CNG管束拖车卸气柱压缩机顺序控制盘储气瓶组公交车出租车加气机中国石油化工股份有限公中国石油化工股份有限公司司 CNG液压加气子站 液压增压撬液压子站拖车公交车备注:可集成为液压移动式加气站。中国石油化工股份有限公中国石油化工股份有限公司司 二、加气机结构原理二、加气机结构原
3、理中国石油化工股份有限公中国石油化工股份有限公司司 1.加气机的主要功能计量功能:主要是进行精确可靠的计量。控制功能:实现顺序取气,保证取气比例控制加气的目标压力,保证加气效率和安全性2.加气机分类按加气枪数量可分为:单枪、双枪、四枪加气机按流量可分为:标准流量、大流量加气机按进气管线可分为:单线、双线、三线加气机按用途可分为:加气机、加气柱、卸气柱3.加气机结构原理中国石油化工股份有限公中国石油化工股份有限公司司 MPS*PG*SMSHSLVENTBUSMPG*PS*SSSBUS中国石油化工股份有限公中国石油化工股份有限公司司 1.工作原理 高、中、低压储气装置中的压缩天然气经三路管线输送到
4、加气机,经过滤器过滤后由电脑控制器按工作状态分别自动打开低压、中压和高压电磁阀使气体流经质量流量计进行计量,经计量后的气体通过应急球阀、拉断阀、软管、枪阀、加气枪充装入燃气汽车储气瓶中,在压力达到设定值质量流量计的计量信号传送到电脑控制器经运算处理后显示、储存。如上图所示: 2.构造 加气机主要由以下零部件组成: 入口球阀、过滤器、电磁阀、单向阀、质量流量计、应急球阀、压力传感器、压力表、安全阀、拉断阀、软管、枪阀、加气枪、电脑控制器等组成。中国石油化工股份有限公中国石油化工股份有限公司司 中国石油化工股份有限公中国石油化工股份有限公司司 3.主要零部件选型要求 质量流量计:通径DN15 电磁
5、阀:通径DN8或DN12 过滤器:过滤精度为40m,有效流通面积不小于管道 横截面积5倍 安全阀:全启封闭式弹簧安全阀,整定压力为26.25MPa 软管:导静电性能应符合GB 10543的要求,电阻值小于 1M/m;软管长度不大于6m。 拉断阀:工作压力在20MPa时,拉断力在400N600N之 间;拉断后拉断阀两端自行密封。 中国石油化工股份有限公中国石油化工股份有限公司司 4.加气机的有关标准:1).GB 3836-2000爆炸性气体环境用电气设备2).GB 4943-2001信息技术设备(包括电气事务设备)的安全3).GB 18047-2000车用压缩天然气4).GB/T 14976-2
6、002流体输送用无缝不锈钢管5).GB/T 17626电磁兼容试验和测量技术6).GB/T 19237-2003汽车用压缩天然气加气机7).GB/T 19236-2003压缩天然气加气机加气枪8).GB 50028-2006城镇燃气设计规范9).GB 50058爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范10).GB 50156-2002汽车加气站用天然气设计与施工规范11).CJJ 84-2000汽车用燃气加气站技术规范12).JJG 996-2005压缩天然气加气机计量检定规范13).中华人民共和国计量法14).中华人民共和国依法管理的计量器具目录(型式批准部分)中国石油化工股份有限公中国石油化工股
7、份有限公司司 5.主要技术参数1)、计量准确度:不低于1.0级2)、流量范围:30m3/min(标准型加气机) 40m3/min(大流量加气机) 80m3/min(卸气柱) 90m3/min(加气柱)3)、计量单位:加气量 m3 或Kg4)、适用压力范围:系统设计压力 27.5MPa 最大工作压力 25MPa 额定工作压力 20MPa 5)、环境温度:-2555(-4055)6)、环境湿度:30%90%7)、电源适应能力:220VAC+10% -15%,50Hz1Hz8)、功率:小于200W中国石油化工股份有限公中国石油化工股份有限公司司 三、加气机计量精度及计量技术三、加气机计量精度及计量技
8、术中国石油化工股份有限公中国石油化工股份有限公司司 关于加气机的计量技术,我们着重在以下几方面进行关于加气机的计量技术,我们着重在以下几方面进行深入探讨:深入探讨: 加气机质量测量技术应用加气机质量测量技术应用 如何正确设置密度如何正确设置密度 环境温度对充装量的影响环境温度对充装量的影响 防作弊措施防作弊措施 加气机现场检定加气机现场检定中国石油化工股份有限公中国石油化工股份有限公司司 tpvtvp0001.1.加气机质量测量技术应用加气机质量测量技术应用中国石油化工股份有限公中国石油化工股份有限公司司 中国石油化工股份有限公中国石油化工股份有限公司司 rLKQsm4中国石油化工股份有限公中
9、国石油化工股份有限公司司 tstsmrKrLrLKQ2824trL2中国石油化工股份有限公中国石油化工股份有限公司司 中国石油化工股份有限公中国石油化工股份有限公司司 中国石油化工股份有限公中国石油化工股份有限公司司 由以上原理可知:1)加气机的计量由于是变流量的计量所以是计量里的特例,低流量特性是加气机处理的关键。2)刚度Ks对测量产生直接的影响有必要修正3)测量管的振动是获取计量数据的直接手段,外界的振动对质量流量计的正常工作产生影响,当外部的振动频率接近测量管的振荡频率时,对流量计的影响会相对较大,所以振动信号隔离非常必要。 中国石油化工股份有限公中国石油化工股份有限公司司 4) 质量流
10、量计正确计量的关键在于具有正确的零点值,所以,在初次使用时,一般应在充满工作介质的条件下设置零点。同时,流量计长期工作后,可能造成流量计零点漂移,从而导致计量准确度下降,此时,也需要进行流量计零点调整。 采用不带变送器连接方式的流量计,可以由加气机电脑头通过MODBUS相关命令,直接进行零点调整。 采用带变送器连接方式的流量计,只能通过流量计厂商提供的专用软件,通过另外的通讯连接,来实现零点调整功能。中国石油化工股份有限公中国石油化工股份有限公司司 在国内加气机一般采用体积方式(标方)作为计量单位,由于质量流量计测量的是质量值,单位是kg,必须通过与密度进行运算,才能转换为体积。所以密度的设置
11、对计量准确度的影响至关重要,应以当地技术监督部门提供的密度设置方法来设置气机的密度。国内有两种设置方法:固定值法和实际测定法 如重庆采用固定值法即密度均设置为0.6804kg/m3(绝对密度)。 假设取得的质量为m,密度为,要取得体积V(标准状态)的公式为: V=m /2.2.密度的正确设置密度的正确设置中国石油化工股份有限公中国石油化工股份有限公司司 在加气站用户经常会遇到这样的问题:同样的车瓶、同样从空瓶充装至20MPa,在夏天和冬天加气机显示的充装量会有明显的区别,冬天的充装量多于夏天。 这主要是由于环境温度的变化所引起的,根据气态方程式:(式中:P-压力;V-气瓶几何容积;n-气体的摩
12、尔数(可简单理解为充装量);R-气体的常量;T-气体温度;z-压缩系数) 从上式我们不难看出,在同一种介质、同一个容器、同样的压力条件下,夏天和冬天参数P、V、R、z均未改变,n与T成反比,即温度越高,充装量越小;温度越低,充装量越大。3.3.环境温度对充装量的影响环境温度对充装量的影响中国石油化工股份有限公中国石油化工股份有限公司司 防作弊主要是两个方面:一是漏气检测报警二是防止修改密度及计量系数。要防止加气机计量的作弊行为,必须要管理好密度和计量系数两个主要参数。目前一般性的做法及国内大多数地区的计量监督部门的要求是:加气机键盘不能直接提供修改这两个参数的方法,必须采用专用手操器进行修改,
13、同时对加气机主板上手操器接口进行铅封。手操器由计量监督管理部门保存,加气站不能持有。 加气机主板及质量流量计等可能调整或影响计量准确度的零部件必须铅封,防止人为改动。4.4.防作弊措施防作弊措施中国石油化工股份有限公中国石油化工股份有限公司司 加气机现场检定应按JJG996-2005计量检定规程要求进行,如下图所示连接:5.5.加气机现场检定加气机现场检定加气机检定标准装置加气车辆中国石油化工股份有限公中国石油化工股份有限公司司 加气机现场检定项目见下表序号检定项目指标备注1流量计检查铅封完整2电子计控器检查铅封完整3辅助装置检查符合标准要求4限压传感器试验加气车辆压力达到(19.520MPa
14、)时,加气机应能自动停止加气5密封性试验将加气机管道压力升高至不低于21MPa,关闭加气机所有进、出口阀门,保压5min,压力指示下降不超过0.2MPa6示值误差最大允许误差不超过1.0% 按流量区检定,见下页7重复性不超过0.5%中国石油化工股份有限公中国石油化工股份有限公司司 流量区域表 解释:所谓“高区域”和“低区域”是指在加气过程中充装流量从高到低的变化范围。 例如:一个80L的钢瓶,从空瓶充装至20MPa,约充装17m3天然气。那么从开始加气到充装12.75m3,此范围为高区域,加气流量相对加大;从12.75m3充装至17m3,此范围为低区域,流量相对较低。序号流量区域允许控制范围备
15、注1高区域从开始充装至预充到额定值75%高流速区间2低区域从预充至额定值的75%到额定值低流速区间中国石油化工股份有限公中国石油化工股份有限公司司 计计 算算 公公 式式示值相对误差计算公式:Em=(mj-mc)/mc100%测量重复性计算公式:En=(Emax-Emin)/dn参数说明:Em加气机的质量相对误差,% mj加气机质量示值,kg mc流量标准装置的实际测量质量,kg En规定条件下本组的测量重复性,% Emax规定条件下的测量示值相对误差最大值,% Emin规定条件下的测量示值相对误差最小值,% dn极差系数(当测量次数n=3时,dn=1.69)中国石油化工股份有限公中国石油化工
16、股份有限公司司 四、与加气安全相关的问题及技术四、与加气安全相关的问题及技术中国石油化工股份有限公中国石油化工股份有限公司司 与加气安全相关的问题:与加气安全相关的问题: 充装压力控制防止过度充装,消除安全隐患充装压力控制防止过度充装,消除安全隐患 气瓶检测技术的应用杜绝不合格气瓶使用气瓶检测技术的应用杜绝不合格气瓶使用 拉断阀及二次拉断保护技术的应用拉断阀及二次拉断保护技术的应用 加气枪充装锁定装置防止伤人加气枪充装锁定装置防止伤人 ESDESD紧停系统及应急开关使用紧停系统及应急开关使用 加气机爆炸危险区域的划分加气机爆炸危险区域的划分 放空气体集中放散提升安全系数放空气体集中放散提升安全
17、系数 加气机安装时应注意的问题加气机安装时应注意的问题中国石油化工股份有限公中国石油化工股份有限公司司 由于加气机内压力测量点距离车瓶至少6米,充装过程中测量点与车瓶必然存在压力差,为防止过度充装或充装压力不足,研究充装压力控制技术显得十分必要。 加气机中装载加气压力计算程序,计算过程简介:1) 加注操作之前,先测量车瓶内压力,然后根据目标压力值计算压缩产生的热量,根据压缩热量影响来调节最大加注压力。2) 根据燃气车辆车瓶内起始燃气压力与流动的燃气压力之差来确定加气机与车用瓶之间的燃气通路特性。3)在充装加气进行的同时,加气机控制系统进行反向运算,利用新的燃气流压力和脉冲频率来计算车内压力,当
18、车内压力达到上述计算的最大压力时加气机才停止加气。1.1.防止过充避免安全隐患防止过充避免安全隐患中国石油化工股份有限公中国石油化工股份有限公司司 压力计算方法简介:压力计算方法简介: 计算最终压力计算最终压力P P最终:最终最终:最终 = f= f(环境)(环境) 测量车瓶中的起始压力:测量车瓶中的起始压力:PVPV开始开始 计算目标压力:计算目标压力:P P目标目标 P P目标目标 = f= f(PVPV开始,开始,P P最终)最终) 确定系统对燃气的阻抗参量确定系统对燃气的阻抗参量Z Z系统系统 : Z Z系统系统 = f= f(P P气体气体 - PV- PV开始)开始)/ f/ f(
19、流量)(流量)中国石油化工股份有限公中国石油化工股份有限公司司 气瓶检测的常用方式: 目前气瓶检测已引起各地技监部门的高度重视,基本上都要求加气前必须提供有效的气瓶检测手段,防止过期气瓶及非法气瓶进行加气。但目前尚无统一标准,大致有如下几种方式进行检测:目测法 加气工直接观察气瓶的外观,及检查纸质的气瓶充装许可证。该方法多用于自动化程度不高的加气,效率及可靠性较低。绑定IC卡 将气瓶信息直接保存到IC卡内,使用IC卡加气时,加气机自动识别该IC卡内的气瓶信息,从而判断是否允许其加气。该方法较为普遍,能够有效地杜绝过期气瓶加气。但对于非法气瓶或故意作弊的加气用户监管性不强。 目前中石化加气IC卡
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