[发明专利]用于分配加压气体的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种加压气体的分配系统，更详细地说，涉及一种用于把压缩天然气(“CNG”)从一个加注燃料站输送到一个或多个车辆贮罐中的方法和设备。

背景技术

压缩和分配天然气的系统是众所周知的，例如以前在下述美国专利号中曾公布过：3,837,377；4,515,516；4,527,600；4,966,206；5,029,622；5,169,295；5,238,030；5,259,424；和5,351,726。

由于在气体的温度、压力和体积之间彼此相关，故在加注燃料期间可安全地引入一个诸如车辆贮罐之类贮罐的CNG数量就必然取决于一些因素，例如罐的体积和设计压力，和罐中气体的温度和压力。按照工业惯例，以70°F的标准温度设置用于CNG燃料罐的压力额定值，故标称压力额定值，例如2400、3000和3600psi就对应于70°F的内部气体温度。在快速加注燃料期间，内罐温度由于气体绝热压缩而通常要上升约70°F。在罐被装满以后，罐内的温度和压力一般会随着气体的冷却而降低。在环境温度有高于或低于标准条件70°F的大变化时，也能大大影响到在加注燃料期间和其后的罐内指示压力。除了安全考虑之外，在开票或成本会计方面，温度和压力对加注燃料期间分配的气体数量也是重要的。

现有技术的CNG加注燃料系统已有各种设备和方法，用于调节截止压力和用于确定在重新装满车辆贮罐时分配的气体数量。美国专利3,837,377透露一种装置，用于对同要加注的罐热接触的一个封闭基准压力容器中所装给定数量的基准气体的压力进行传感。把气体注入罐中，并监测和比较基准压力容器的压力和罐的压力。每当基准容器中气体与罐中气体之间达到某一预定的压力差时，皆可终止加注燃料。使用内部基准压力容器会增加制造成本和安装成本，并且还出现一个关于检查基准压力容器完好性的日常维护问题。如果基准压力容器泄漏，则无法核实基准压力是否正确和尚未变更。此外，使用如美国专利3,837,377所透露的基准压力容器不会提供合乎需要的快速响应时间，因为随着接收罐的压力开始接近基准压力，气体流率会逐渐降低。

美国专利4,527,600透露一种CNG分配系统，它包括一个比较高的压力贮罐，CNG从此罐通过一个控制阀、一个压力调节器和一个流率传感变换器而流向要加注的罐中。贮罐中的温度和压力变换器把电信号发送到一台过程控制计算机，它通过比较贮罐内CNG的初始值与最终值来计算所分配的气体量。一个与贮罐和与车辆罐充注管线连通的差压单元产生一个信号，计算机用此信号去操纵一个装在充注管线中的电磁控制阀。气体继续流动，直至车辆贮罐中压力达到某一预先选择的设置点为止，在此点使调节器关闭。然而，并未按照车辆罐中温度来调整该调节器设置点。

美国专利5,029,622透露一种气体燃料加注设备及其操作方法，其中至少一个温度传感器用于传感加注燃料设备外部的环境空气温度，和用于生成一个第一实际值信号；而压力传感器则传感气体分配装置中气流压力，并响应此压力而生成另一个实际值信号。据说这种加注燃料设备的一个优点在于：以短的时间间隔进行压力与温度之间的设置/实际值比较，可以随着上述测量的进展而校正容许设置值。然而，这又是在加注燃料期间不监测车辆贮罐内的温度。

美国专利4,966,206透露另一个用CNG再充注罐的设备，它按照局部环境温度调节气态燃料的充注压力。在设备外壳的外面安装一个温度传感器，用于按照环境温度生成一个信号。把一个压力传感器连接于压缩机的吸入管线，用于按照气体入口压力生成一个信号。还安装一个压差传感器，用于按照在外壳入口管线内燃料压力与外壳内压力之间的压差来生成一个信号。把一个装于外壳中的控制设备连接于三个传感器中的每个传感器，以便从每个传感器接收信号。还把这个控制设备连接于入口阀和出口阀，用于按照从诸传感器接收的信号控制入口阀和出口阀。

美国专利5,238,030透露一种加压流体分配系统，它能够自动地补偿非标准的环境气体温度，以改进加压贮罐的完善充注。一些连接于供应增压器的压力和温度传感器可测量CNG的滞止压力和温度，和一个通过分配软管组件连通于车辆罐的流体中的压力传感器用于确定车辆罐中的压力。一个第二温度传感器用于测量环境温度。一个连接于诸压力和温度传感器和控制阀组件的电子控制系统，根据环境温度和根据车辆罐额定压力，计算车辆罐截止压力，这是已事先把其程序编入电子控制系统的；并且当车辆罐压力达到所计算的截止压力时，自动地停住CNG的流动。