储气瓶组容量对汽车加气量的影响.doc

储气瓶组容量对汽车加气量的影响 刘锡麟原刊于西安压缩天然气加气站建设技术交流与研讨会2005.3.3百度秋林红似火摘 要：本文针对CNG加气站经常出现的汽车加不满气的现象，分析了储气瓶组储气容量对CNG汽车加气量的影响。提出了合理选择储气瓶组的储气容量和解决加不满气问题的方法。可供CNG加气站设计和操作人员参考。关 键 词：天然气 CNG加气站 储气瓶组 1. CNG加气站常出现汽车加不满气的现象在一些CNG加气站中常有汽车司机反映，汽车加不满气，也就是加完气后，汽车气瓶中的气体压力不够20Mpa的额定压力。而检查压缩机和售气机等设备工作正常。尤其当多台售气机同时加气，汽车气瓶的加气量又较大时，更为明显。经过长期的观察分析后，终于揭开了其中的谜底。CNG加气站中设置储气瓶组的主要作用，是对压缩机供气能力的补充。如果设置不当，其补偿作用就非常有限，甚至对汽车的加气量造成影响，出现所谓加不满的现象。2. 储气瓶组容量对汽车加气量的影响储气瓶组容量对汽车加气量的影响，在不同的工况条件下是不同的。主要与压缩机排气量的大小、同时加气的售气机台数或者加气枪数、汽车每次加气量的多少等方面有关。而且往往是几方面综合作用的结果。2.1压缩机排气量不同时压缩机排气量较大时，供气能力足，储气瓶组的容量对汽车加气量的影响不大，即使每次加气5070 Nm3的公交车一般都能加满；相反，对于排气量小的压缩机，储气瓶组的补偿作用非常明显，也对汽车加气量的影响较大，如果容量选小了，公交车会经常加不满气。请看下面的例子。有一个加气站，压缩机的排气量为480Nm3/h，储气瓶组的储气容量仅有420Nm3，当公交车的加气量是70 Nm3，且用一台售气机加气时，平均每小时加气10辆，其中有4辆就加不满。在其它条件都相同的情况下，另一个加气站，仅将压缩机排量增大到840 Nm3/h，每小时可加气13辆车，全部都可加满。2.2单、双台售气机加气时当多辆汽车同时加气时，所需的气量如果超过了压缩机的排气量，就需要用储气瓶组来补充。当一台售气机两个枪同时加气时，如果压缩机排量可保证供气，那么不管所配储气瓶组的容量大小，都不会影响汽车加气量；但当两台售气机4个枪一起加气，所需气量一般都要超出压缩机的排气量，因此储气瓶组的容量配置不当就会出现加不满气的现象。例如：某加气站压缩机的排气量为650Nm3/h（10.8Nm3/min），储气瓶组的储气量为500Nm3，每辆汽车的加气量为70 Nm3。如果每辆车的加气时间平均为10分钟，那么每个加气枪的平均流量则为：70 Nm3/10min60min=420 Nm3/h=7 Nm3/min如果用一台售气机单枪加气，由于10.8Nm3/min7 Nm3/min，说明压缩机的排量可以满足所需加气量的要求，也可以加满。所以储气瓶组的容量大小无关紧要。如果用一台售气机双枪同时给两辆车加气，所需的供气量应为7 Nm3/min2=14Nm3/min，显然，压缩机的排气量10.8Nm3/min14 Nm3/min。实际上只能按照压缩机的流量加气，加气时间必然延长。由于气量供不应求，压缩机的排气压力就不可能上升到25Mpa，而且随着时间的延长，压力必然进一步降低，这样和汽车气瓶的压差减小，引起流量的减小，很容易达到售气机高压电磁阀的截至流量（如65g/s），导致售气机顺序控制系统中的高压阀关闭（压缩机直接给汽车加气时，只能通过高压阀）而停止加气，所以加不满。如果两台售气机4个枪同时加气的话，矛盾就更为突出。在这种情况下，如果储气瓶组的气体还比较满时（至少有一组储气瓶压力高于20MPa），就能对压缩机的气量不足起到补偿作用。一方面，可使系统有一个较高的压力，以保证和汽车气瓶的压差及加气速度；另一方面，当压缩机的流量不满足要求时，其差额将由储气瓶组补充。显然，气瓶组的容量越大，这种补偿作用就越强。在这种情况下，如果储气瓶组容量如上所述是500Nm3，那么，两台售气机4个枪每小时可加气20辆车，但只有4辆可以加满；倘若把储气瓶组的容量增大到3000Nm3，则可保证20辆车全部加满。2.3汽车加气量不同时当汽车加气量较小时，如小轿车一般为1012 Nm3（取决于所装气瓶容量），储气瓶组的容量对汽车加气影响不大；但对每次加气量较大的公交车（一般5070 Nm3）其影响就不容忽视。主要原因是，小车加气量小，加气时间和辅助时间相当（12分钟），如果储气瓶组的气量减少，不够加气时压缩机可及时补足。而加气量大的车辆就不同，如果储气瓶组的容量小，补偿作用弱，每次加气后气量和压力降得很低，压缩机在加气的间隙时间里又不可能补足，所以容易出现加不满的现象。例如：有一个加气站，压缩机排气量为500 Nm3/h，当储气瓶组的储气容量仅有500Nm3时，如果汽车每次加气20 Nm3（如中巴车），一台售气机双枪同时加气，每小时可加气24辆车，且不需储气瓶组补气就可全部加满。如果汽车每次加气50 Nm3（如公交车），则每小时可加气13辆车，但需储气瓶组补气150 Nm3（约1小时），才能保证加满，但若压缩机没有时间向储气瓶组补充气体，后面的一些车辆也就加不满了。倘若将储气瓶组的储气容量增大到1000 Nm3时，可加满气的公交车就可增加到26辆（约两小时）。可见在这种情况下，储气瓶组的容量对汽车的加气量有着直接的影响。2.4储气瓶组的储气容量不相同时如果以上条件都保持不变时，仅仅改变储气瓶组的储气容量，亦可明显看出其对汽车加气量的影响。请看一组数据：某公交公司加气站，压缩机排气量为840 Nm3/h，加气的车辆全部是公交车，每次加气70 Nm3，而且是两台售气机4个枪同时对汽车加气。开始设置的储气瓶组的容量仅为500 Nm3。每小时可加气20辆，但其中只有5辆可以加满。因为20辆车所需气量为1400 Nm3，压缩机每小时的差额量560 Nm3（1400 Nm3840 Nm3）就需由储气瓶组来补充。如果按30%的气体利用率计算，该储气瓶组可用气体仅有150 Nm3，只够持续补充0.27小时，也就是说，可保持加满的车辆数约为5辆。后来该站经过扩容，将储气瓶组的容量增加到3000 Nm3，虽然每小时的加气车辆仍为20辆（由加气速度和加气枪数所限），但储气瓶组的气体可持续补充1.8小时，当然可以保证20辆车全部加满。3. 保证汽车加满的主要措施3.1合理确定压缩机的排气量在进行加气站总体和工艺设计时，必须依据将来的加气车辆的主要对象、数量和每次加气量，来确定加气站的规模，主要是压缩机的排气量。如果是公交车专用加气站，一般取650850 Nm3/h比较合适，规模过大时投资会急剧增加，不合算。如果主要用于出租车加气，压缩机的排量不超过500 Nm3/h即可。这是保证供气并加满的必要条件。3.2适当增加储气瓶组的储气容量在压缩机确定的基础上，对加气量较大的车辆（主要是公交车），储气瓶组的储气容量应适当增加，最好3000 Nm3左右比较合适。当每辆车的加气量大于70 Nm3，且加气速度不慢于10分钟（含辅助时间），那么当用一台售气机两个枪同时加气时，压缩机排气量只要不小于840 Nm3（14Nm3/min），那么储气瓶组的储气容量的大小就关系不大了。如果加气车辆很多（尤其是公交车的加气高峰时间）要用两台售气机四个枪同时加气，储气瓶组的储气量就至关重要了。如储气瓶组容量为3000 Nm3，可补充气体1000 Nm3（假定气体利用率为30%），一小时加气20台车，可保证台台加满；储气容量若为1500 Nm3，可补充气体500 Nm3，一小时也可加气20台车，但只有18台可加满；储气容量若为500 Nm3，可补充气体150 Nm3，一小时也可加气20台车，但只有5台车可以加满。 3.3增大加气时的流量应将汽车进气嘴后的气管直径加大（现为6通径4）到通径7以上，即101.5的管子，加气流量将会从现在的每枪7 Nm3/min提高到12.5 Nm3/min，汽车进气嘴后的气管直径加粗后，由于流量增大，就不可能很快接近电磁阀截至流量，保证汽车加满。3.4调低顺序控制阀的截至流量在现有的三线进气方式中，可将高、中、低压尤其是高压顺序阀截至时的流量（如65g/s）调低到