專利名稱：一種小型家用智能天然氣加氣站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種天然氣加氣站，尤其涉及一種小型家用智能天然氣加氣站。
背景技術(shù)：
天然氣是一種新型清潔能源，相對(duì)于傳統(tǒng)汽油、柴油，天然氣主要成分為甲烷，在其燃燒后產(chǎn)生更少的二氧化碳、硫化氫排放，具有較高的燃燒值，為了將天然氣作為車輛燃料，現(xiàn)有技術(shù)會(huì)根據(jù)現(xiàn)天然氣質(zhì)量，經(jīng)增壓、脫硫、脫水、壓縮、存儲(chǔ)后用于車用天然氣。傳統(tǒng)加氣站為滿足日益增加能源需求，均采用大型加氣體站所采用大功率壓縮機(jī)，水冷卻系統(tǒng)及加氣機(jī)系統(tǒng)以及大型壓力存儲(chǔ)設(shè)備和運(yùn)輸車輛運(yùn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。制約大型天然氣加氣站發(fā)展的原因之一在于，目前我國(guó)所使用加氣站排量多集中在350立方/小時(shí)到3000立方/小時(shí)， 一次性總投入需要達(dá)到300到2000萬人民幣，投入很高經(jīng)濟(jì)性能差。制約大型天然氣加氣站發(fā)展的原因之二在于，安裝調(diào)試期長(zhǎng)，從設(shè)備制造安裝調(diào)試需要半年時(shí)間，而我國(guó)天然氣車輛呈快速擴(kuò)張趨勢(shì)，在大型城市場(chǎng)，中型及二三級(jí)城市中需要配置更多的加氣站，在人口密集地區(qū)對(duì)于土地使用，安全管理造成極大壓力。制約大型天然氣加氣站發(fā)展的原因之三在于，大型天然氣加氣站數(shù)量少，經(jīng)常會(huì)造成CNG加氣車輛在加氣站集中排隊(duì)，特別在大中型城因加氣站加氣難而造成地交通堵塞，安全管理造成極大壓力。制約大型天然氣加氣站發(fā)展的原因之四在于，在壓縮機(jī)關(guān)建部分比較活塞環(huán)、安全管理軟件、氣機(jī)流量計(jì)及高壓軟管和接頭上，均需要采用進(jìn)口設(shè)備從而導(dǎo)致整機(jī)價(jià)格高， 國(guó)產(chǎn)化不足進(jìn)一步限制了大型加氣站的發(fā)展，我國(guó)大型加氣站均采用205BAR作為工作壓力，材料使用，管理軟件設(shè)計(jì)等均比美國(guó)及歐洲國(guó)家低，自動(dòng)化程度不足。所以我國(guó)目前所采用加氣站只能用在縣級(jí)城市并具備有軟高天然氣管網(wǎng)壓力地方使用，無法在農(nóng)村施行。 同時(shí)因成本高，導(dǎo)致目前加氣站數(shù)量，規(guī)模無法支持現(xiàn)有天然氣汽車的發(fā)展需求。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就在于提供一種解決上述問題，基于家用天然氣體管道壓力經(jīng)壓縮、脫水、除去重物質(zhì)，油污后直接加壓于CNG車輛小型化自動(dòng)化的家用天然氣加氣站。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種小型家用智能天然氣加氣站，包括控制單元、壓縮機(jī)單元和加氣單元，所述控制單元與壓縮機(jī)單元通過信號(hào)線連通，所述壓縮機(jī)單元與加氣單元通過高壓軟管連接，所述控制單元由PLC (可編程模塊)、變頻器、開關(guān)電源、接觸器、觸摸屏和安全管理模塊構(gòu)成，所述PLC (可編程模塊)、變頻器、開關(guān)電源、接觸器、觸摸屏和安全管理模塊之間電連接；所述安全管理模塊包括電源保護(hù)模塊、計(jì)時(shí)加氣模塊、手動(dòng)調(diào)校模塊、自動(dòng)運(yùn)行監(jiān)控模塊、壓力安全管理模塊和溫度管理模塊，且相互之間電連接；所述壓縮機(jī)單元包括壓縮機(jī)、防爆電機(jī)、油水分離器、脫水過濾器、冷卻風(fēng)扇、壓力傳感器、天然氣進(jìn)氣管、天然氣排污管以及連接管道，所述壓縮機(jī)采用四級(jí)壓縮機(jī)，所述防爆電機(jī)與壓縮機(jī)通過傳動(dòng)皮帶傳動(dòng)連接，所述天然氣進(jìn)氣管、高壓軟管分別與壓縮機(jī)連通， 天然氣排污管與脫水過濾器下端連接；所述加氣單元由球閥、高壓加氣槍頭、CNG存儲(chǔ)瓶構(gòu)成。作為優(yōu)選，所述天然氣進(jìn)氣管、高壓軟管、天然氣排污管上設(shè)有電磁閥，所述電磁閥與控制單元電連接。作為優(yōu)選，所述脫水過濾器有四個(gè)，且分別位于四級(jí)壓縮機(jī)的各級(jí)之間，所述脫水過濾器上端設(shè)有溫度傳感器、高壓安全閥和低壓安全閥，所述溫度傳感器、高壓安全閥、低壓安全閥與控制單元電連接。作為優(yōu)選，所述壓縮機(jī)采用X型平衡布局，機(jī)身采用鋁合金硬模鑄造并熱處理，壓縮機(jī)的缸體采用特殊耐磨材料，活塞采用高強(qiáng)度耐磨合金。作為優(yōu)選，所述冷卻風(fēng)扇作為冷源采用尼龍風(fēng)扇。作為優(yōu)選，所述球閥為二位三通球閥。作為優(yōu)選，還包括機(jī)箱，所述壓縮機(jī)單元設(shè)于機(jī)箱內(nèi)，所述防爆電機(jī)置于機(jī)箱底部，機(jī)箱前面板及后面板設(shè)置通風(fēng)百葉窗。作為優(yōu)選，所述控制單元外設(shè)有防雨外殼，所述防雨外殼上設(shè)有啟動(dòng)按鈕、顯示燈和觸摸屏，所述啟動(dòng)按鈕、顯示燈和觸摸屏與控制單元連通。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于1.耗電量小，每小時(shí)僅1. 5到2. 2KW，能耗小于普通空調(diào)，加氣成本遠(yuǎn)低于大型加氣站。2.智能化，所有產(chǎn)品均配備自主開發(fā)智能化管理軟件，是全自動(dòng)化操作加氣站。3.可以靈活安裝于有天然氣管道的家庭，工廠，出租車公司，公交車隊(duì)，貨車隊(duì)，不受時(shí)間地點(diǎn)限制隨時(shí)，方便加氣。4.人性化操作，具有手動(dòng)模式和自動(dòng)模式，且觸摸屏設(shè)計(jì)引導(dǎo)客戶所以操作，參數(shù)設(shè)定都在觸摸屏上操作，非常方便使用。5.成本低，整機(jī)造價(jià)僅相當(dāng)于普通液晶電視水平。6.安全性高，整機(jī)增加高壓安全閥，自動(dòng)排污和低壓壓力保護(hù)及4級(jí)過濾和防爆外殼以保證客戶安全。

圖1為本實(shí)用新型整機(jī)示意圖；圖2為本實(shí)用新型壓縮機(jī)單元內(nèi)部的正視圖；圖3為本實(shí)用新型壓縮機(jī)單元內(nèi)部的左視圖；圖4為本實(shí)用新型壓縮機(jī)單元內(nèi)部的俯視圖。圖中1.控制單元；2.壓縮機(jī)單元；3.加氣單元；4.高壓軟管；5.壓縮機(jī)；6.防爆電機(jī)；7.脫水過濾器；8.冷卻風(fēng)扇；9.高壓安全閥；10.低壓安全閥；11.天然氣進(jìn)氣管；12.天然氣排污管；13.壓力傳感器；14.溫度傳感器；15.通風(fēng)百葉窗；16.啟動(dòng)按鈕； 17.顯示燈；18.觸摸屏。
具體實(shí)施方式
[0030]下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。實(shí)施例1 參見圖1、圖2、圖3和圖4，一種小型家用智能天然氣加氣站，包括控制單元1、壓縮機(jī)單元2和加氣單元3，所述控制單元1與壓縮機(jī)單元2通過信號(hào)線連通，所述壓縮機(jī)單元2與加氣單元3通過高壓軟管4連接，所述控制單元1由PLC (可編程模塊)、變頻器、開關(guān)電源、接觸器、觸摸屏18和安全管理模塊構(gòu)成，所述PLC (可編程模塊)、變頻器、 開關(guān)電源、接觸器、觸摸屏18和安全管理模塊之間電連接，所述控制單元1外設(shè)有防雨外殼，所述防雨外殼上設(shè)有啟動(dòng)按鈕16、顯示燈17和觸摸屏18，所述啟動(dòng)按鈕16、顯示燈17 和觸摸屏18與控制單元1連通；所述安全管理模塊包括電源保護(hù)模塊、計(jì)時(shí)加氣模塊、手動(dòng)調(diào)校模塊、自動(dòng)運(yùn)行監(jiān)控模塊、壓力安全管理模塊和溫度管理模塊，且相互之間電連接；所述壓縮機(jī)單元2包括壓縮機(jī)5、防爆電機(jī)6、油水分離器、脫水過濾器7、冷卻風(fēng)扇 8、壓力傳感器13、天然氣進(jìn)氣管11、天然氣排污管12以及連接管道，所述天然氣進(jìn)氣管11、 高壓軟管4、天然氣排污管12上設(shè)有電磁閥，所述電磁閥與控制單元1電連接，所述壓縮機(jī) 5采用四級(jí)壓縮機(jī)，所述防爆電機(jī)6與壓縮機(jī)5通過傳動(dòng)皮帶傳動(dòng)連接，所述脫水過濾器7 有四個(gè)，且分別位于四級(jí)壓縮機(jī)的各級(jí)之間，所述脫水過濾器7上端設(shè)有溫度傳感器14、高壓安全閥9和低壓安全閥10，所述溫度傳感器14、高壓安全閥9、低壓安全閥10與控制單元1電連接。所述壓縮機(jī)5采用X型平衡布局，機(jī)身采用鋁合金硬模鑄造并熱處理，壓縮機(jī) 5的缸體采用特殊耐磨材料，活塞采用高強(qiáng)度耐磨合金，所述冷卻風(fēng)扇8作為冷源采用尼龍風(fēng)扇，所述天然氣進(jìn)氣管11、高壓軟管4分別與壓縮機(jī)5連通、天然氣排污管12與脫水過濾器7下端連接，還包括機(jī)箱，所述壓縮機(jī)單元2設(shè)于機(jī)箱內(nèi)，所述防爆電機(jī)6置于機(jī)箱底部， 機(jī)箱前面板及后面板設(shè)置通風(fēng)百葉窗15 ；所述加氣單元3由球閥、高壓加氣槍頭、CNG存儲(chǔ)瓶構(gòu)成，所述球閥為二位三通球閥。工作原理如下，本實(shí)用新型整機(jī)包含控制單元1，壓縮機(jī)單元2和加氣單元3，本實(shí)用新型與家用天然氣管道連接，在啟動(dòng)按鈕16后，顯示燈17亮，安全管理軟件對(duì)整機(jī)工作狀態(tài)進(jìn)行自檢。在完成對(duì)于壓力，溫度，電源狀態(tài)檢查后，本實(shí)用新型進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。觸摸屏 18將整機(jī)各種參數(shù)可視化，操作者通過觸摸屏18 了解整機(jī)工作狀態(tài)及各種參數(shù)并選擇自動(dòng)操作模式或者手動(dòng)操作模式來操作本實(shí)用新型，操作者選擇自動(dòng)操作模式后，觸發(fā)觸摸屏18中啟動(dòng)鍵，使防爆電機(jī)6啟動(dòng)，通過皮帶帶動(dòng)壓縮機(jī)5工作，將天然氣管道中0. OObar 到3ar壓力天然氣吸入壓縮機(jī)5中。并經(jīng)四個(gè)脫水過濾器7，將天然氣通過高壓軟管4輸送到球閥，球閥選擇加氣方向后通過加氣槍頭加注天然氣到CNG存儲(chǔ)瓶中。應(yīng)該指出的是，基于不同管道天然氣壓力情況不同，本文將管道壓力天然氣稱為可變壓力天然氣，這一般地是指家用天然氣基于一定壓力并經(jīng)過前置處理。為了達(dá)到安全防爆的目的，本實(shí)用新型中壓縮機(jī)單元2應(yīng)放置于通風(fēng)地方。這是基于天然氣較汽油等產(chǎn)品向上揮發(fā)，在大氣中稀釋，而防爆電機(jī)6置于壓縮機(jī)單元2底部， 在壓縮機(jī)單元2的機(jī)箱前面板及后面板設(shè)置通風(fēng)百葉窗15，在冷卻風(fēng)扇8轉(zhuǎn)動(dòng)后形成軸向冷卻氣體流達(dá)到冷卻效果。應(yīng)該指出的是，盡管本實(shí)用新型實(shí)施示例給出了機(jī)箱以滿足適當(dāng)?shù)耐L(fēng)，但這種示范會(huì)隨著安裝情況進(jìn)行調(diào)整0039]還應(yīng)該指出的是，盡管本實(shí)用新型實(shí)施示例給出了天然氣管道壓力例如!Bbar (45 psi),但這種示范會(huì)根據(jù)管道壓力配置壓力傳感器13或者對(duì)于低壓安全閥10進(jìn)量程進(jìn)行調(diào)整。在整機(jī)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)后，觸摸屏18顯示主管理軟件主菜單，主菜單上顯示三個(gè)模塊按鈕用于驅(qū)動(dòng)自動(dòng)模式、診斷模式、手動(dòng)模式。當(dāng)操作者選擇自動(dòng)模式工作按鈕。觸摸屏18顯示讀取壓力傳感器13數(shù)值，溫度傳感器14的數(shù)值，顯示啟起停止按鈕，以及基于參數(shù)設(shè)定按鈕所設(shè)定工作范圍的報(bào)警按鈕和計(jì)時(shí)器按鈕。如果所有報(bào)警按鈕均顯示為工作狀態(tài)。操作者觸及啟動(dòng)鍵加氣體站在自動(dòng)工作模式下工作。當(dāng)本實(shí)用新型在自動(dòng)模式下工作時(shí)，安全管理軟件根據(jù)壓力傳感器13數(shù)值、溫度傳感器14數(shù)值、計(jì)時(shí)器值，對(duì)天然氣進(jìn)氣管11上的電磁閥、天然氣排污管12上的電磁閥發(fā)出指令執(zhí)行操作，當(dāng)計(jì)時(shí)器到達(dá)設(shè)定排污時(shí)間后，打開天然氣排污管12上的電磁閥門將壓縮機(jī)5內(nèi)氣體排放，將脫水過濾器7中沉積之水、油定時(shí)排放，從而實(shí)現(xiàn)加氣站在加氣過程中的自我清浩。壓縮天然氣在壓力狀態(tài)下的快速釋放，會(huì)因熱交換過程從而實(shí)現(xiàn)對(duì)壓縮機(jī) 5及各管道內(nèi)部自我冷卻。當(dāng)本實(shí)用新型在自動(dòng)模式下工作時(shí)，當(dāng)壓力達(dá)到所設(shè)定的工作值。安全管理軟件關(guān)閉天然氣進(jìn)氣管11、高壓軟管4上的電磁閥，打開天然氣排污管12上的電磁閥，由于單向閥門和球閥的作用，高壓軟管4中的高壓氣體不能回流到壓縮機(jī)5。天然氣進(jìn)氣管11上的電磁閥切斷家用天然氣體，壓縮機(jī)5內(nèi)氣體經(jīng)天然氣排污管12排出。同時(shí)安全管理軟件關(guān)閉變頻器，電機(jī)停止工作，加氣體完成應(yīng)試指出，在加氣工作過程中，因復(fù)雜工況環(huán)境變化，對(duì)于和種情況應(yīng)對(duì)均由安全管理軟件對(duì)各種電磁閥做出指令。本實(shí)用新型針對(duì)壓縮機(jī)單元2工作過程中可能出現(xiàn)的過高溫度，在軟件中設(shè)置過熱保護(hù)裝置，在溫度過高時(shí)，溫度傳感器14發(fā)送電流信號(hào)給PLC，由安全管理軟件判斷后由 PLC發(fā)出指令對(duì)天然氣排污管12上的電磁閥動(dòng)作以降低溫度。本實(shí)用新型針對(duì)不明原因溫度上升可能危害壓縮機(jī)單元2，在安全管理軟件中設(shè)置超溫點(diǎn)報(bào)警。PLC發(fā)出指令切斷變頻器電源，并打開天然氣排污管12上的電磁閥以釋放高壓氣體并停機(jī)。當(dāng)變頻器內(nèi)置軟件發(fā)現(xiàn)過流，過壓后，根據(jù)電信號(hào)與PLC協(xié)同工作高整電流頻率。應(yīng)當(dāng)指出，在加氣過程中隨著壓力增加，壓縮機(jī)單元2負(fù)載增加。變頻器會(huì)通過內(nèi)置軟件增加電流供給并采用矢量控制方式以實(shí)現(xiàn)壓力增加時(shí)，防爆電機(jī)6扭矩同步增加。當(dāng)操作者選擇手動(dòng)模式后。安全管理軟件不在對(duì)各機(jī)械部分執(zhí)行指令。對(duì)于任何部件的操作均由操作者在觸摸屏18上對(duì)相應(yīng)按鈕進(jìn)行操作。安全管理軟件僅根據(jù)操作者指令進(jìn)行動(dòng)作。由于操作者可能的誤操作，在壓縮機(jī)單元2內(nèi)安裝有高壓安全閥9和低壓安全閥10。若由于操作者誤操作而導(dǎo)致壓縮機(jī)單元2壓力過高，當(dāng)壓力達(dá)到安全閥所設(shè)定工作壓力后自動(dòng)打開以確保壓縮機(jī)單元2不過壓。例如如果壓力超過25^ar，安全閥門由壓力過高從而打開安全閥閥板從而將過壓部分壓力釋放。當(dāng)操作者進(jìn)入診斷按鈕后，操作者可以首先輸入密碼后對(duì)溫度傳感器14、壓力傳感器13工作參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。PLC將所設(shè)定參數(shù)記錄并存儲(chǔ)作為安全模式工作時(shí)候的執(zhí)行標(biāo)[0051]家用天然氣管道壓力依據(jù)不同技術(shù)及安全規(guī)范，采用低壓制式，例如采用2 PSI 到5 PSI壓力(約0. 13bar到0. ;3bar)我國(guó)采用3kpa制式。將此壓力天然氣增加到3600 PSI (250 Bar),并不充許在壓縮過程中溫度過度上升而導(dǎo)致安全事故。在本實(shí)用新型設(shè)計(jì)中采用風(fēng)冷式四級(jí)X型壓縮機(jī)，隨著變頻器在不同工況下的運(yùn)轉(zhuǎn)，冷卻風(fēng)扇8與壓縮機(jī)5以同比例轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)冷卻。
權(quán)利要求1.一種小型家用智能天然氣加氣站，包括控制單元、壓縮機(jī)單元和加氣單元，所述控制單元與壓縮機(jī)單元通過信號(hào)線連通，所述壓縮機(jī)單元與加氣單元通過高壓軟管連接，其特征在于所述控制單元由PLC (可編程模塊)、變頻器、開關(guān)電源、接觸器、觸摸屏和安全管理模塊構(gòu)成，所述PLC (可編程模塊)、變頻器、開關(guān)電源、接觸器、觸摸屏和安全管理模塊之間電連接；所述安全管理模塊包括電源保護(hù)模塊、計(jì)時(shí)加氣模塊、手動(dòng)調(diào)校模塊、自動(dòng)運(yùn)行監(jiān)控模塊、壓力安全管理模塊和溫度管理模塊，且相互之間電連接；所述壓縮機(jī)單元包括壓縮機(jī)、防爆電機(jī)、油水分離器、脫水過濾器、冷卻風(fēng)扇、壓力傳感器、天然氣進(jìn)氣管、天然氣排污管以及連接管道，所述壓縮機(jī)采用四級(jí)壓縮機(jī)，所述防爆電機(jī)與壓縮機(jī)通過傳動(dòng)皮帶傳動(dòng)連接，所述天然氣進(jìn)氣管、高壓軟管分別與壓縮機(jī)連通，天然氣排污管與脫水過濾器下端連接；所述加氣單元由球閥、高壓加氣槍頭、CNG存儲(chǔ)瓶構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種小型家用智能天然氣加氣站，其特征在于所述天然氣進(jìn)氣管、高壓軟管、天然氣排污管上設(shè)有電磁閥，所述電磁閥與控制單元電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種小型家用智能天然氣加氣站，其特征在于所述脫水過濾器有四個(gè)，且分別位于四級(jí)壓縮機(jī)的各級(jí)之間，所述脫水過濾器上端設(shè)有溫度傳感器、高壓安全閥和低壓安全閥，所述溫度傳感器、高壓安全閥、低壓安全閥與控制單元電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種小型家用智能天然氣加氣站，其特征在于所述壓縮機(jī)采用X型平衡布局，機(jī)身采用鋁合金硬模鑄造并熱處理，壓縮機(jī)的缸體采用特殊耐磨材料，活塞采用高強(qiáng)度耐磨合金。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種小型家用智能天然氣加氣站，其特征在于所述冷卻風(fēng)扇作為冷源采用尼龍風(fēng)扇。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種小型家用智能天然氣加氣站，其特征在于所述球閥為二位三通球閥。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種小型家用智能天然氣加氣站，其特征在于還包括機(jī)箱，所述壓縮機(jī)單元設(shè)于機(jī)箱內(nèi)，所述防爆電機(jī)置于機(jī)箱底部，機(jī)箱前面板及后面板設(shè)置通風(fēng)百葉窗。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種小型家用智能天然氣加氣站，其特征在于所述控制單元外設(shè)有防雨外殼，所述防雨外殼上設(shè)有啟動(dòng)按鈕、顯示燈和觸摸屏，所述啟動(dòng)按鈕、顯示燈和觸摸屏與控制單元連通。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種小型家用智能天然氣加氣站，包括控制單元、壓縮機(jī)單元和加氣單元，所述控制單元與壓縮機(jī)單元通過信號(hào)線連通，所述壓縮機(jī)單元與加氣單元通過高壓軟管連接，所述控制單元由PLC(可編程模塊)、變頻器、開關(guān)電源、接觸器、觸摸屏和安全管理模塊構(gòu)成，所述PLC(可編程模塊)、變頻器、開關(guān)電源、接觸器、觸摸屏和安全管理模塊之間電連接。與現(xiàn)有天然氣加氣站相比較，本實(shí)用新型耗電量小，成本低，加氣成本遠(yuǎn)低于大型加氣站，人性化操作，安全性高，所有產(chǎn)品均配備自主開發(fā)智能化管理軟件，是全自動(dòng)化操作的加氣站。
文檔編號(hào)F17C5/02GK202158343SQ20112019863
公開日2012年3月7日 申請(qǐng)日期2011年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月14日
發(fā)明者楊年盛 申請(qǐng)人:楊年盛