[发明专利]用于低温流体系统的智能压力管理系统

说明书

一种智能压力管理系统，其基于从测量加压容器内部的压力的压力传感器接收的信号如下述地将低温容器内部的压力控制在根据系统运行条件设定的可变的目标蒸汽压力值和/或范围之间：通过致动设置在气体流体蒸汽导管上的主动可控阀；以及在一些实施方式中，附加地通过致动液化气体流体导管上的主动可控阀。所述可变的目标蒸汽压力值和/或范围根据至少两个系统运行条件确定，所述至少两个系统运行条件可以包括储存空间中的蒸汽体积；使用装置所要求的流体流量；以及与离开加热器的流体的温度相关的测得的温度参数。

本申请是申请日为2016年4月29日、申请号为201680024687X（国际申请号为PCT/CA2016/050505）、发明名称为“用于低温流体系统的智能压力管理系统”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本公开内容总体上涉及用于气体流体供应系统的电子控制的蒸汽压力管理系统，更具体地涉及管理低温流体蒸汽压力，这在向至少部分地使用气体燃料运行的使用装置——诸如发动机系统——供应流体时特别有用。

背景技术

为了减小储存体积，当被用作例如用于内燃机的燃料时，气体流体可以在低温温度下以液化形式储存。包括气体燃料的气体流体被定义为在标准温度和压力下处于气态的任何流体，在本文中，所述标准温度和压力被定义为1个大气压以及介于20和25摄氏度之间。气体燃料通常接近其沸点储存在储存容器中。例如，对于储存压力为约1个大气压的甲烷，其可以在约-161摄氏度的温度下以液化形式储存。天然气是气体与通常构成最大份额的甲烷的混合物；储存温度可以变化，但通常接近甲烷的储存温度。气体流体可以以液化状态或蒸汽状态从储存容器供应到加热器，在加热器处，气体流体的温度增加以在期望的压力和温度下输送供使用，例如用于喷射到发动机中。

在已知的系统中，当气体燃料被输送到发动机时，加热器使液化的气体燃料蒸发。加热器可以是将热能从较暖的发动机冷却剂传递到较冷的液化气体的热交换器。在蒸发器中蒸发之后，燃料喷射系统接收蒸发的气体燃料，并将其直接或间接地引入发动机中的一个或多个燃烧室。如本文所使用的，蒸发指的是在气体流体经过加热器时至少增加气体流体的焓（即温度），并且取决于气体流体的压力和温度，其也可以指使气体流体的状态从液化或超临界状态改变到气态。虽然液化天然气（LNG）是示例性的液化气体流体，但是其它气体流体同样可适用于本文所描述的技术。

重要的是控制气体流体在其低温供应容器（tank，罐）内的蒸汽压力以及将其供应到包括气体燃料发动机系统在内的某些使用装置系统的蒸汽压力和温度。压力和温度必须在预定的最小值以上，使得气体流体可以在所需的压力下被输送到使用装置，同时保护部件免受可能导致部件失效的过冷的温度。另外，重要的是将容器内的压力保持在会导致排放到大气和/或在更极端情况下导致容器失效的压力以下。该压力和温度控制通过与容器流体连通的流体供应回路来管理，使得压力和温度保持在预定的系统阈值之间。流体可以从通常与容器的液化部分流体连通的导管或通常与容器的蒸汽部分流体连通的导管或其组合通过两个单独的流体输送管线上的主动受控阀被从容器输送到蒸发器。

用于计量到发动机的气体燃料的现有技术系统通常是机械性质的，其使用工业上被称为“节油器”的，节油器是具有固定压力设置的机械阀。当容器压力高于设定压力时，节油器将蒸汽从容器传送到蒸发器，当容器压力低于设定压力时，节油器阀关闭，液体被输送到蒸发器。在于加燃料时装满容器后或在搁置多天没有使用后，低温燃料容器通常具有高的容器压力。当容器压力较高时，节油器使用容器压力，以防止任何蒸汽从容器中排出。然而，机械系统——诸如使用节油器阀的机械系统——无法对变化的使用装置要求作出反应；这些系统被设计为在容器压力下降到设定点以下时首先仅不继续消耗来自容器的蒸汽，这样的系统将切换到液体燃料输送。