压缩天然气加气机介绍课件.ppt

1、CNGCNG加气机介绍加气机介绍目目 录录一、一、加气站概述加气站概述二、二、加气机结构原理加气机结构原理三、三、加气机计量精度及计量技术加气机计量精度及计量技术四、四、与加气安全相关的问题及技术与加气安全相关的问题及技术七、安全操作事项七、安全操作事项八、日常维护工作八、日常维护工作五、主要功能介绍五、主要功能介绍六、加气站设备管理系统六、加气站设备管理系统九、中石化加气站加气机标准九、中石化加气站加气机标准十、加气站示例十、加气站示例一、加气站概述一、加气站概述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

2、. 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） CNG标准加气站 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 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 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 CNG液压加气

3、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。二、加气机结构原理二、加气机结构原理 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MPS*PG*SMSHSLVENTBUSMPG*PS*SSSBUS1.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加气机，经过滤器过滤后由电脑控制器按工作状态分别

4、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。3.主要零部件选型要求 质量流量计：通径DN15 电磁阀：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

5、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。 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 14976-2002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).

6、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）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

7、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术 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tp

8、vtvp0001.1.加气机质量测量技术应用加气机质量测量技术应用 rLKQsm4tstsmrKrLrLKQ2824trL2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。 4) 质量流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

9、，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。 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)

10、。 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 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.

11、3.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，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 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

12、现场检定加气机现场检定加气机检定标准装置加气车辆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)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% 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

13、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 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

14、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）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 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

15、气体集中放散提升安全系数 加气机安装时应注意的问题加气机安装时应注意的问题 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，当车内压力达到上述计算的最大压

16、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（流量）（流量）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，

17、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卡采用的是本方式。2. 2. 气瓶检测技术的应用气瓶检测技术的应用绑定RFID气瓶标签 将气瓶信息直接保存到RFID气瓶标签内，并

18、将RFID气瓶标签牢固粘贴到气瓶上。加气前，加气工使用手持式扫描设备扫描RFID气瓶标签，自动识别该标签内的气瓶信息，从而判断是否允许其加气。 该方法也较为普遍，能够有效地杜绝过期气瓶及非法气瓶加气。但该方法未与加气机联动，效率较低。同时往往要一台加气机配置一台扫描设备，成本较高。IC卡与RFID标签相结合的方式 将IC卡与RFID标签结合保存气瓶信息，可以只采用一台扫描设备在进站前扫描RFID标签。加气车辆进站后插入IC卡加气时，加气机根据IC卡内的信息，到后台自动查询刚扫描的RFID标签信息，从而自动判断是否允许其加气。 该方式自动化程度高，投入成本低，是相对比较科学的一种气瓶监管方式。

19、按GB50156及GB/T19237标准要求加气机均应配备拉断阀，在加气过程中，车辆因意外开动拖拽加气软管时，拉断阀在20MPa工作压力下、拉力在400N600N时拉断阀能自动分离，拉断阀两端自行密封。 但由于中石化加气机标准要求的拉断阀位置较高，拉断阀分离脱开时正好与人头部位置平齐，遭遇到此类事故时，伤人头部的几率较高。二次拉断保护装置的主要作用之一就是在拉断阀脱开后，汽车需要继续开动并拉开二次拉断保护装置，加气软管才会脱离加气机。 其次，二次拉断保护装置也能保护因大力甩动软管、脚踩软管等意外因素导致拉断阀脱开，掉落地面而摔坏拉断阀。3. 3. 拉断阀及二次拉断保护拉断阀及二次拉断保护二次拉

20、断保护装置结构示意图二次拉断保护装置结构示意图拉断阀二次拉断保护装置 由于国内一些地区还在普遍使用插销式枪头，其结构过于简单，不具有脱开单向密封功能及充装锁定功能，与GB/T19236标准要求不符，安全性比NGV1 (符合GB/T19236)标准枪头低得多。 插销式枪头与加气车辆间仅通过枪头插销轴及密封圈的摩擦力连接，如车辆加气口因长时间使用磨损严重或加气枪头密封圈损坏，插销枪头很可能从加气口中蹦出，由于插销枪头不具有单向密封功能，所以高压气体会从枪头高速喷涌而出，导致6米长的软管高速无规律摆动，及其危险。 加气枪头锁定装置是通过一端固定在枪头的钢索另一端通过锁扣固定在加气车辆上，如遭遇枪头蹦

21、脱事故，软管在钢索的牵绊之下不会发生剧烈动而伤人。4. 4. 加气枪头充装锁定装置加气枪头充装锁定装置加气枪头充装锁定装置示意图加气枪头充装锁定装置示意图锁扣钢索短软管车辆枪头枪阀 在CNG加气机、加气岛、压缩机房、控制室等处设立ESD急停开关，并相互连锁形成ESD急停系统。在加气站发生紧急事故或安全危险时，按下任意一处ESD急停开关，整个加气站的设备在连锁状态下均会停止工作，防止更大的事故发生。 加气机侧面配备有应急球阀，在加气软管破裂、加气枪头脱落、拉断阀脱开等事故发生时，可迅速关闭应急球阀开关（只需手柄旋转90度），在问题处理后重新打开应急球阀，加气机可恢复工作。5. ESD5. ESD

22、急停系统及应急开关使用急停系统及应急开关使用ESDESD急停开关及应急开关示意急停开关及应急开关示意ESD急停开关应急球阀开关 按GB50156-2002汽车加油加气站设计与施工规范第B.0.11 压缩天然气加气机爆炸危险区域划分的规定:1 加气机壳体内部空间划为1区。2 以加气机中心线为中心线，半径为4.5m，高度为自地面向上至加气机顶部以上0.5m的圆柱形空间划为2区。 如下图所示：5. 5. 加气机爆炸危险区域的划分加气机爆炸危险区域的划分 加气机内放散气体有三类：a)加气完成后，排空枪阀至车瓶间短软管内气体；b)加气机内安全阀起跳后排放的气体；c)检修时排放的气体。 加气机排放气体也有

23、三种方式：a)从枪阀处直接排放至大气中；b)通过放空管道连接至加气机顶部放散；c)放空气体通过布置于地沟内放散管道连接至加气站放散管集中放散。 通过以上几种方式的介绍，我们不难看出，集中放散才是最安全的放散方式。6. 6. 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系数吹扫及排水：吹扫及排水：在连接进入加气机的气体管道以前，站内的高压管道已进行耐压强度试验，因此在管道中残留了很多水分和焊渣及铁屑，在压缩天然气接入加气机之前，应用0.52MPa的干燥压缩空气或氮气充分吹扫整个管线，不让水分及杂质进入加气机，以免引起加气机过滤器堵塞及控制阀门冰堵。这一点对加气机的正常工作特别重要，冬季温

24、度低时，此问题尤为突出。 气密性试验：气密性试验：在压缩天然气管道接入加气机后，应进行气密性试验，压力从5MPa开始，每次升高5MPa，稳压5min，直到压力达到 25MPa，用肥皂水或专用检漏仪测试，各处接头及管道应无渗漏。在试验过程中应注意安全防护，头手等部位不要进入加气机内部。7. 7. 加气机安装时应注意的问题加气机安装时应注意的问题五、五、主要功能介绍主要功能介绍1）卡机联动功能，符合中国石化加油IC 卡工程卡机联动加油机功能描述 试行1.0 版规范 ;2）加气过程自动控制，在充气过程中能双面自动显示加气量、加气金额及单价（显示带夜光）；3）三线加气机能实现三线压力自动切换，保证对三

25、瓶组的准确合理取气，同时提供手动换阀功能；4）加气机计价显示：“加气量”、“单价”、“金额”，并带有压力表显示压力；5）具有断电数据保护，掉电时保证完成当次扣款操作并保存记录，具有数据延时显示功能；6）存储2000笔脱机交易记录，存储100笔脱机灰名单、20000笔基础黑名单、200笔新增黑名单、200笔新删黑名单及200笔白名单；7）监测充气过程的温度、压力和流量，控制充气速度；对储气装置进行取气控制，保证最大的充气流量；8）气瓶检测功能，禁止过期气瓶加气；9）压力保护功能：当加气压力超过国家规定压力值，自动停止加气；10）具有定气量，定金额的预置加气功能；11）可复显最近的加气数据，以备查

26、检；12） 计量信号线断线后，加气机能自动停机。13）具有与中石化后台联网管理功能，符合 中国石化加油IC 卡工程加油站卡机联动电脑加油机与监控PC 机通讯数据接口协议 试行稿V1.1 14)气密性：25MPa，保持压力10min，不允许有泄漏现象15)额定静态压力：37.5MPa，保持5min，不允许出现永 久性变形和破裂现象16)工作稳定性：连续运转100h，计量准确度的变化量不大于0.5%17)电气安全性能：对地漏电流 不大于3.5mA 抗电强度 2100VDC，绝缘不被击穿 接地电阻 不大于0.118)电磁兼容性：详见GB/T19237-200319)掉电复显：当次不少于15min 或

27、1h内手动单次或多次之和不少于5min20)充满自停：充气达20MPa自动停机 六、加气站设备管理系统六、加气站设备管理系统压力信号运行管理系统模块运行管理系统模块IC卡管理系统卡管理系统 设备管理系统设备管理系统 气站监控系统气站监控系统 物资调度系统物资调度系统 平台系统平台系统 安全管理系统安全管理系统 智能报表智能报表 设备运行管理系统界面设备运行管理系统界面压缩机动态监控压缩机动态监控本系统主要由：报警检测控制器、热量检测器、可燃气体检测器、火焰检测器、现场报警器、排风扇、电磁阀等构成。可燃气体报警器用于检测加气站燃气泄漏情况，进行实时报警。当压缩机、干燥器、气瓶库每点热量超标、火焰

28、超标时，能自动启动报警装置，同时切断控制阀电源。安全报警系统安全报警系统七、安全操作事项七、安全操作事项 加气机属于高压设备，处于爆炸性气体环境，操作人员须经安全操作培训合格后方可操作。1、加气时加气枪头及短管远离汽车电瓶端子或加气时盖上绝缘盖防止通电燃烧和爆炸事故。2.刚安装好的加气站必须对管路正确吹扫防止冰堵现象。3.加气机的电气部分在检修、维护时必须断开电源。4.防爆盒必须在经检查附近无天然气泄漏后，才能开盖 检修5.加气机重新上电时，必须保证防爆盒处于密闭状态。6.加气机的管路部分如有泄漏，首先应关闭加气机入口阀门，排空加气机管道内压力后方可进行维修工作7.如发现加气机流量明显下降，经

29、清洗过滤器后仍得不到解决，应及时更换滤芯8.加气机管路检修完毕，重新投入使用前必须进行气密性检查，检查时应缓慢升高压力，在压力为5MPa、10MPa、15MPa、20MPa直至最大工作压力下至少应各自保压5min，并用检漏仪检测，如有泄漏，应立即停止检查，迅速放空管道内气体9.应急处理 1).加气机在加气过程中拉断阀被意外拉断后，应立即关闭加气机侧面的应急阀及汽车充气口阀门，然后迅速关闭枪阀，排空软管内气体，检查拉断阀及软管各零件，如有损坏应及时更换，然后恢复拉断阀，对拉断阀及软管进行气密性检查，通过后才能重新使用 2).加气机软管的使用期限最好不超过2年，并应每天检查软管表面，如发现有褶皱、破损现象，应立即更换，避免引发事故 3).加气时应确保枪阀的金属裸露部分接触汽车上可能引起电瓶短路打火部分，防止险情发生八、日常维护工作八、日常维护工作 加气机属于高压设备，且处于爆炸性气体环境中，具有一定的危险性，加气机的安装及日常维护工作必须由专业人员进行。 加气机的日常维护工作主要包括：1、定期检修、接头检漏2、过滤器定期排污3、加气机周期检定4、加气机长时间不使用时，应排空加气机管道内压力，确保安全 九、中石化加气站加气机标准九、中石化加气站加气机标准十、加气站示例十、加气站示例中石化重庆华福路L-CNG加气站谢谢！谢谢！