[发明专利]一种集成的流体灌充控制方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于流体控制技术领域，具体涉及一种流体灌充控制方法及其装置。

背景技术

流体分装是工业生产中常见的单元操作方法。利用事先存储在高压气瓶中的高压气体分装到目标气瓶进行灌充作业时，存储气瓶通常有着远高于目标分装气瓶的压力与容积，随着分装过程的进行，存储气瓶的压力不断下降，当其压力下降至额定分装压力以下时即失去分装能力，此时，需要更换具有较高压力的存储气瓶或对存储气瓶进行再增压方可继续完成分装作业。在航空技术领域，如对飞机上机载气瓶补充氧气、氮气或低露点压缩空气(冷气)的作业过程中，目前大都采用依靠在内场(即在具备水、电、气源等保障条件的作业环境)事先将氧气、氮气或低露点压缩空气(冷气)灌充到高压储存气瓶中，然后在外场(即在水、电、气源难以获得保障的临近飞机附近的作业环境)将高压气瓶组内的气体分装到机载气瓶中。一般地，为有效的利用高压气瓶中的气体，均采取二次增压的方式来提高其气体利用率。换句话说，在分装作业过程中，当存储气瓶的压力下降至额定分装压力以下时，需依靠额外的增压设备进行倒瓶作业再增压后以满足分装要求。这样，外场保障设备庞大，一般以车载动力满足这种移动式分装要求，或者需返回内场进行重新增压以确保储存气瓶压力高于额定分装压力后返回外场保障。通常情况下，外场的电力保障难以满足，尤其是难以满足对多架次飞机移动的充装作业保障。另一特定的条件是野战作业环境条件下，在外场提供电力保障显得非常不方便或难以保障。

以上及本发明中涉及的概念有：

存储气瓶是指预先灌充好一定量气体的气瓶，通常具有较高的压力，优选较额定分装压力高，也称为气源钢瓶。

存储气瓶组是指预先灌充好一定量气体的一个以上的气瓶组成的气瓶组，通常具有较高的压力，优选较额定分装压力高，也称为气源钢瓶组。

补压气瓶是指预先灌充好一定量气体的至少一个或者以上气瓶组成的气瓶、气瓶组，具有高于额定分装压力的气源钢瓶或瓶组。

目标分装气瓶：待灌充的气瓶，通常具有较低的压力，一般较存储气瓶与气瓶组更小的容积，如机载的氧气瓶、氮气瓶、冷气瓶。

存储压力：存储气瓶与气瓶组的压力，表压。

分装压力：目标分装气瓶需要补给的压力，也称灌充压力，表压。

分装：将事先灌充好可压缩流体的存储气瓶与气瓶组的气体分装到目标分装气瓶的操作过程，也称为灌充；

一般地，利用存储气瓶对目标分装气瓶进行灌充、分装作业有如下几种模式：

1、单个存储气瓶直接向目标分装气瓶的进行充装，当存储气瓶压力降至额定分装压力以下时，需更换具有更高存储压力的存储气瓶继续进行分装。

2、存储气瓶并联成存储气瓶组直接向目标分装气瓶的进行充装，当存储气瓶组压力降至额定分装压力以下时，需更换具有更高存储压力的存储气瓶组继续进行分装。

3、存储气瓶分成两组或更多组，先依次直接向目标分装气瓶进行充装，在各组存储气瓶组均低于额定分装压力时失去充装能力，通过启动增压设备进行倒瓶转注作业，即将压力低于额定分装压力失去充装能力的某一组或多组存储气瓶组内气体增压转注到另至少一组存储瓶组，使之增压到高于额定分装压力的较高存储压力，继续以此存储气瓶组完成分装。

以上，1、2两种分装过程方式实质上并没有区别，当存储气瓶压力下降至额定充装压力以下时失去充装能力。第3种分装过程气体利用率较高，存储气瓶中的气体可通过增压转注得到更充分的利用，但显然，这种分装方式是以额外消耗增压动力来实现的，也即，当存储气瓶压力降低到不足以升压目标分装气瓶时，将通过压缩机将一组或者多组存储气瓶内的气体增压到至少一组存储气瓶内，将其压力提升至至少满足额定分装压力的要求，从而提高了存储气瓶组内气体的整体利用率。但是，这在如航空领域机载气瓶的分装过程，尤其是野战作业条件下机载气瓶的分装作业时，往往受限于动力条件保障等难以满足。因此，如何最大限度地利用存储气瓶中的气体而尽量减少或抛弃额外的动力消耗完成灌充分装作业，是本发明需要解决的问题；

发明内容

本发明的目的在于提供一种有效储存气量利用率高的流体灌充控制方法及其装置。