[发明专利]液压式压缩天然气加气装置及加气控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及天然气加气装置，特别涉及一种液压式压缩天然气加气装置以及一种用于该加气装置的加气控制方法。

背景技术

天然气作为一种清洁能源已经越来越多地被用作机动车燃料，例如，压缩天然气(CNG)就是一种常见的天然气燃料。为了给天然气汽车加注燃料，需要专用的燃料输送系统，即天然气加气系统。该系统可以建设在天然气管网附近，也可以建设在无管网的地方，当在无管网的地方建设时也称为天然气加气装置(或加气子站)。

在现有的CNG液压式加气系统，其通常包括用于存储CNG的气源单元以及用于使CNG离开气源单元的液压动力单元。在需要加气时，液压动力单元向气源单元充入加压的液压介质以置换出存储在其中的CNG。例如，美国专利US5884675公开了一种液压式的CNG加气系统，其中加压的液压介质在每次完成CNG的置换后会返回常压油箱。之后，再从常压油箱将液压介质加压到高压状态。还有中国专利ZL200520133308.X中公开的液压式天然气汽车加气子站系统中所介绍的：用高压泵直接从常压油箱将液体加压充装到气源单元的储气钢瓶中，将钢瓶内的压缩天然气推出，然后通过储气钢瓶中的残余压力将液压介质返回到常压油箱。再用高压泵从常压油箱中将液体加压充装到气源单元的第二个储气钢瓶中，重复相同的过程循环工作。以上两个专利的工作过程都是每次将加压到高压状态的液压介质返回到常压油箱，再从常压油箱中将液体加压充装到气源单元中置换天然气的工作过程。在从高压到常压的变化过程中，储存在高压液压介质中的压力能量没有被利用，而且这部分能量还会转化为液压介质的热量，不利于系统的正常运行。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种液压式压缩天然气加气装置，该加气装置在工作时具有较小的能量消耗。

本发明要解决的另一个技术问题在于提供一种用于液压式压缩天然气加气装置的加气控制方法，以减少加气装置在工作时的能量消耗。

为实现上述目的，本发明提出了一种液压式压缩天然气加气装置，包括气源单元和液压动力单元。其中该气源单元包括：两组用于存储压缩天然气的钢瓶，每组钢瓶的数量相同，每个钢瓶均设有一个注回油口和一个排气口；以及第一和第二注回油管路，分别连接到一组钢瓶的各注回油口。所述液压动力单元包括：油箱，存储有常压状态的液压介质；闭式泵，用于向该气源单元提供加压的液压介质，该闭式泵具有第一油口、第二油口和控制所述油口工作状态的斜盘，该斜盘可在第一位置、第二位置以及位于第一和第二位置中间的中间位置之间转换，其中，该第一位置和该第二位置为工作位置，当斜盘位于第一位置时，该第一油口为压力油口而该第二油口为吸油口；当斜盘位于第二位置时，该第二油口为压力油口而该第一油口为吸油口；当斜盘位于中间位置时，该闭式泵处于不做功状态；换向阀，用于转换该斜盘的位置；供油管路，该闭式泵的第一和第二油口分别通过该供油管路连接到该油箱；第一液压管路，连接在该第一油口和该第一注回油管路之间；以及第二液压管路，连接在该第二油口和该第二注回油管路之间。其中，连接到压力油口的液压管路处于注油状态，用于向该气源单元提供加压的液压介质；连接到吸油口的液压管路处于回油状态，用于使液压介质从该气源单元返回该液压动力单元。所述加气装置还包括控制单元，用于控制该气源单元和该液压动力单元的工作过程。

为实现上述目的，本发明还提出了一种用于液压式压缩天然气加气装置的加气控制方法。其中，所述加气装置前面所述。所述方法包括以下步骤：将闭式泵的斜盘设置在一个工作位置，以使得两个液压管路中的一个处于注油状态而另一个处于回油状态；将回油状态的液压管路中的高压液压介质从吸油口吸入该闭式泵；利用该闭式泵将所吸入的高压液压介质加压到预定值，并将加压后的液压介质从其压力油口排出到注油状态的液压管路，其中，该预定值与存储在钢瓶中的压缩天然气的压力相当；对与该注油状态的液压管路相对应的一组钢瓶中一个钢瓶进行注油操作，并同时对其进行排气操作；当注油状态的液压管路中液压介质的流量到达第一预定流量后，停止排气操作，并利用斜盘切换两个液压管路的注油/回油状态，从而将对所述钢瓶的注油操作改变为回油操作，以使得该钢瓶中的高压液压介质返回与之相对应的液压管路；以及重复上述步骤，以从气源单元的两组钢瓶中轮流获取天然气。