[发明专利]气源单元、具有其的加气系统及加气控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及压缩天然气加气系统，特别是涉及一种气源单元以及具有该气源单元的加气系统，本发明还涉及一种用于该压缩天然气加气系统的加气控制方法。 

背景技术

天然气作为一种清洁能源已经越来越多地被用作机动车燃料，例如，压缩天然气(CNG)就是一种常见的天然气燃料。为了给CNG汽车加注燃料，需要专用的燃料输送系统，即CNG加气系统。该系统可以建设在天然气管网附近，也可以建设在无管网的地方。建设在无管网地区的CNG加气系统大多包括用于存储CNG的气源单元和用于提供加气操作的加气单元。通常，系统中会设置两个气源单元。这样，当一个气源单元中的CNG被排空后，可以立即使用另一个气源单元供气。在此期间，被排空的气源单元可移动到其它地方去补充CNG。通常，气源单元还包括用于承载钢瓶组件的拖车上，以便于其移动。 

每个气源单元都具有多个钢瓶组件，每个钢瓶组件包括：一个用于储存CNG的钢瓶、一个与该钢瓶相连通的排气管、以及一个用于控制排气管开闭的执行器。加气单元包括：例如加气机的加气装置、储油装置、以及用于控制整个加气系统的控制装置。加气单元中还设有两个与储油装置相连通的油路接头，以及一个与加气装置相连通的气路接头。 

当需要加气时，控制装置打开对应钢瓶组件的排气执行器，使得钢瓶中存储的CNG经由排气管和加气单元的气路接头到达加气机，再利用加气机为待加气设备进行加气操作。在排气时，通常会向对应的钢瓶注入加压油，以有助于钢瓶内CNG排出；等钢瓶内的CNG排空后，使注入到其中的油回流到储油装置，从而使得油能够重复循环使用。平时，油存储在加气单元的储油装置中，并通过两个油路接头提供给加气单元以及返回储油装置。 

中国专利200520133308.X公开了一种能够实现上述功能的传统的加气系统，其中，每个钢瓶组件中还设有一个注油管以及一个回油管，分别与钢瓶相连通。同时，对应于每个注油管和回油管还分别设置有一个执行器，用于控制对应管路的开闭。所有钢瓶组件的注油管汇集到一起，形成总注油管；所有钢瓶组件的回油管汇集到一起，形成总回油管；所有钢瓶组件的排气管汇集到一起，形成总排气管。气源单元的总注油管、总回油管以及总排气管分别连接到加气单元的第一油路接头、第二油路接头以及气路接头。在工作时，控制装置选定一个钢瓶组件，打开该选定钢瓶组件对应的执行器，以进行注油、排气和/或回油操作，其中排气操作和注油操作同时进行。 

在如上所述的系统中，每个钢瓶组件中设有三个执行器以及三个管路。然而，执行器和管路的数量越多，系统的制造成本就越高、且潜在的泄漏点和故障点也越多。另外，考虑到气源单元的拖车的额定载重量，过多的执行器和管路会降低拖车的有效载气量。 

现有的气源单元通常包括八个钢瓶组件。对于这种钢瓶组件的数量为偶数的情况，现在出现了一种改进加气系统。如图1所示，其气源单元10包括八个钢瓶组件，每个钢瓶组件包括钢瓶11、一个排气管(未示出)、一个油管(即注回油管)12、以及两个执行器，即排气执行器(未示出)和注回油执行器13。八个钢瓶组件被平均分成两组，即每组中钢瓶组件的数量相同。第一组钢瓶组件I-1、I-2、I-3和I-4的注回油管12被汇集到第一总油管18，而第二组钢瓶组件II-1、II-2、II-3和II-4的注回油管12被汇集到第二总油管19。与传统的加气系统类似，所有钢瓶组件的排气管被汇集到总排气管(未示出)。第一和第二总油管18、19以及总排气管分别可拆卸地连接到加气单元的第一油路接头、第二油路接头以及气路接头。 

在需要加气时，从第一组开始，交替地对第一组和第二组中的一个钢瓶组件进行注油排气操作，使得储油装置中的加压油经由第一和第二总油管中对应的一个、以及对应钢瓶组件的注回油管进入到钢瓶中，并使得该钢瓶中的压缩天然气经由对应的排气管和总排气管排出。在对每个钢瓶组件的注油排气操作完成后，对同一钢瓶组件进行回油操作，使得对应钢瓶中的加压油经由注回油管、以及第一和第二总油管中对应的一个回到所述储油装置中。 

举例来说，首先，控制装置打开第一组中一个钢瓶组件，如I-1，的注回 油执行器13，对钢瓶组件I-1进行注油排气操作。其中加压油经由第一总油管18和钢瓶组件I-1的油管12注入到钢瓶11中，从而使得钢瓶中的CNG被推出到排气管，再经由钢瓶组件I-1的排气管和气源单元的总排气管提供给加气单元的加气机。此时，与加气单元的第一油路接头中油的流向为从储油装置进入气源单元的方向，从而使得第一总油管18被用作为注油管。