[发明专利]一种沼气集中储气和供气装置及控制系统

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种沼气集中储气和供气装置及控制系统，适用于机械领域。

背景技术

我国是农业大国，在广大农村沼气的利用非常普遍，沼气能高效燃烧，无污染，属于绿色能源。沼气除了能解决农村能源问题，而且沼气在生产过程中可沤制出大量有机肥料，其中一些粪便、垃圾、污水这些沼气原料进入沼气池后，它们中的病菌、寄生虫卵等在沼气池密闭发酵而被杀死，从而改善了农村的环境卫生。但沼气的生产是不稳定的。当原料充足，温度适宜，特别是在夏季，就能产生大量的沼气，这时如不及时用掉气，就会造成沼气池内的气压上升，沼液液位上升溢出，污染环境。这时如果没有用气的要求，只能通过燃烧放掉气，造成能源的浪费。而且有的家庭沼气池产气丰富而用气量小，而有的家庭用气量又相对较多，还有在冬季，沼气又普遍产气不高，沼气又经常供气不足。

发明内容

本发明提出了一种沼气集中储气和供气装置及控制系统，用单向阀、沼气压缩机等气动设备实现了分散沼气池的沼气集中储存在储气罐中；利用减压阀、单向阀和电磁换向阀等气动设备实现了由沼气储气罐和天然气管网联合向用户供气；沼气集中储气和供气装置的控制系统实现了对该装置的智能监测和控制。随着农村沼气的发展，该系统有着很大的应用和推广价值。

本发明所采用的技术方案是：

所述沼气集中储气和供气装置监控系统主要有三个部分组成：储气罐的压力监控；用户沼气池的沼气进入储气罐前的压力和流量的检测；用户使用沼气的流量检测。首先监控系统能对储气罐的压力监控，当压力超过警戒值时，关断压缩机，使储气罐不再进气，同时进行声光报警，确保安全；当储气罐压力过低，不能再为用户提供沼气时，三位三通电磁换向阀右位工作，用户的用气由天然气管网供气。再有就是对用户沼气池的沼气进入储气罐前的压力和流量进行检测和用户使用沼气的流量检测。因为每户的沼气池产气量是不一样的，同时每户的用气量也是不一样的。

所述控制系统采用ARMS3C2440单片机作为系统的控制核心，S3C2440芯片是一款高性价比的ARM芯片，非常适合嵌入式监控系统。主要特性包括：arm920T内核，最高工作频率500 MHz，LCD控制器：可直接驱动真彩液晶屏，最高支持2048×1024真彩液晶屏，2个USB Host端口，1个USB Device端口，支持Nand nash启动模式，SD卡接口，UART、IIC、SPI、IIS等多种类型串行接口，4通道DMA，其I/O接口多，满足系统要求。系统是对易燃易爆的沼气进行监控，系统有防爆的要求，因此系统数据采集模块传感器的电源采用寄生电源模式。该传感器在数据传输时，当数据线为高电平期间把能量存储在内部电容里，在数据线处于低电平期间温度传感器消耗电容上的电能工作，直到高电平到来再给寄生电源(电容)充电，这为系统本质安全型设计提供了保障。

所述控制系统采用LCD的显示，实时显示储气罐的压力，同时通过按键的选择可以显示用户的产气量和用气量以及其差值。对于阀的工作位置控制采用了光电耦合和信号的放大，光电耦合可以隔断外界对控制信号的干扰，可以避免阀的误动作。由于S3C2440发出的控制信号较弱，系统采用了放大电路驱动电磁换向阀的电磁铁。

所述控制系统的软件程序首先完成S3C2440初始化设置，调用LCD初始化函数，然后开中断，读取键盘状态。读取各用户进气的流量、压力和用气的流量，同时把用户产气量换算成基于用户实际用气压力状态下的体积，算出用户产气量和用气量的差值。判断只要有一户进气压力高于单向阀的背压时，开启沼气压缩机。再读取储气罐的压力，如果储气罐的压力低于储气罐最低供气压力P₁ 时，阀右位工作，这时用户用气由天然气管网供气，如果储气罐的压力高于储气罐最低供气压力P₁ 时，阀左位工作，这时用户用气由沼气储气罐供气。当读取到的储气罐的压力高于储气罐安全警戒压力P_b 时，关断压缩机电源，同时进行声光报警。

本发明的有益效果是：该控制系统用单向阀、沼气压缩机等气动设备实现了分散沼气池的沼气集中储存在储气罐中；利用减压阀、单向阀和电磁换向阀等气动设备实现了由沼气储气罐和天然气管网联合向用户供气；沼气集中储气和供气装置的控制系统实现了对该装置的智能监测和控制。随着农村沼气的发展，该系统有着很大的应用和推广价值。

附图说明