天然气汽车供气系统 PPT课件

天然气汽车供气系统 1 目录CONTENTS 1 1典型示意图 1 2供气系统 1 3CNG供气系统 1 4宜春公交车改装案例 1 5常用CNG气瓶 1供气系统原理 2 目录CONTENTS 2供气系统基本组成部件 2 1过流保护集成阀 2 2加气面板 2 3常见充气阀 2 4粗滤器 2 5高压精滤器 2 6高压电磁阀 2 7压力传感器 2 8显示器 2 9车用燃气报警器 3 目录CONTENTS 2供气系统基本组成部件 2 1过流保护集成阀 2 2加气面板 2 3常见充气阀 2 4粗滤器 2 5高压精滤器 2 6高压电磁阀 2 7压力传感器 2 8显示器 2 9车用燃气报警器 4 目录CONTENTS 3 安全性 4 装配注意事项 4 1基本连接件 4 2气瓶组连接 4 3管路铆接注意事项 4 4实车装配案例图 4 5管路密封性检查 4 6气体置换介绍 5 目录CONTENTS 5使用注意事项 5 1试车前的检查和调整 5 2常见问题 5 3行驶中故障的紧急处理 5 4汽车检修的要求 5 5注意事项 6 1供气系统原理 1 1典型示意图 双燃料车 重型卡车 7 公交车 8 客车 9 LNG车用钢瓶 10 11 1 2供气系统 在天然气汽车中 燃气从储气装置到发动机进气端所流经的装置组成的系统称为供气系统 从燃气压力来看 在上述的供气系统中 可分为压力变化状态部分和压力稳压状态部分 压力变化状态部分 在这部分中 压力会产生变化 如采用CNG 从气瓶到减压器进气端为高压气体 压力变化为 从20MPa逐步减小 如采用LNG 从储液瓶到汽化器到缓冲罐到发动机前端的减压器进气端 燃气压力是变化的 我们所讲的供气系统 就是针对这部分而言的 重点介绍CNG供气系统 CNG供气系统 组成 a 最简单的供气系统 双燃料车气瓶 气瓶接头 充气阀 减压器进气端 减压器带高压电磁阀和压力表接口 气瓶 气瓶接头 充气阀 高压电磁阀 压力表 压力表三通 减压器进气端 不带电磁阀 12 b 重卡或公交车的CNG供气系统 采用气瓶组作为储气装置 重卡车或公交车相对于小车的区别 小车本身重量轻 国家规定加装的装置总重量不能超过车自重的5 所以小车只能装一个气瓶 而且小车的结构紧凑 空间位置小 也只能装一个气瓶 除非特殊设计的车型 大车本身自重大 续航里程长 考虑加气后能跑更多的里程 所以 一般采用瓶组作为储气装置 如陕汽拖车头采用8个140升 4个80升的瓶组 重汽的拖车头采用8个140升瓶组 金华青年公交汽车 采用8个120升的气瓶组 在用公交车油改气采用4个及以上的瓶组 从气瓶组到减压器进气端之间增加安全件 快速加气 要求更高的过滤以及控制 气瓶组 过路保护集成阀 手动截止阀 加气面板 剩余气量显示 粗虑器 高压精滤器 高压电磁阀 客车 13 14 1 2宜春公交车改装案例 客车 15 改装前后对比 改装前 改装后 16 1 5常用气瓶 气瓶容积的选择所有钢瓶必须符合GB17258 汽车用压缩天然气钢瓶 根绝发动机功率和车辆厂家要求每次加气后车辆行驶里程来完成 气瓶加气量A m L P N 1000L 气瓶水容积 升 P 气瓶内气体压强 大气压 N 气瓶个数 个 气瓶加气量G Kg A 天然气密度 Kg m 发动机续航里程粗算S 设计续航里程 Km Q 发动机最低燃油消耗 g kw h W 发动机功率 kw V 车辆设计时速 Km h 根据车辆设计续航里程确定气瓶数量 17 气瓶技术要求 制造标准 ISO11439 2000CNG 1 使用温度 40 65 充装介质 压缩天然气 符合GB18047 2000 材质 30CrMo最大工作压力 在15 气温时 200bar在任何情况下 充气压力不得超过260bar水压试验压力 300bar最大爆破压力 500bar使用寿命 15年或充装15000次 18 QF 5T阀 安装后根据气瓶间距 汇总管路采用焊接形式 便于批量安装和减少渗漏点 19 20 QF T1阀 气瓶间连接管使用卡套螺母以及接头进行连接 通用性强 缺点是漏点多 21 22 2供气系统基本组成部件 2 1过流保护集成阀 手动 过流保护集成阀 手动 23 过流保护集成阀 电动 过流保护集成阀 电动 24 过流保护集成阀 主要技术参数a 额定压力 20MPab 工作环境温度 40 85 c 额定关断流量 60 6 70 7 80 8Kg h 可根据发动机的最大耗气量进行标定 功能及使用当CNG供气系统出现超量泄露时 该装置能够自动关闭系统能源 以达到安全 保护的功能 该装置日常免维护 无需人为操作 过流保护集成阀当故障排除后 打开钥匙电门2 3次 每次间隔3秒 或只需在驾驶室仪表台上按2 3下过流保护电源开关 自动复位开关 即可恢复其功能 25 过流保护集成阀的工作原理 从加气面板的加气口加入CNG时 过流保护集成阀相当于单向阀打开 气体顺畅流入钢瓶组 26 当钢瓶组向发动机供气时 当流量在一定的范围里 过流保护集成阀能让气体顺畅流入减压阀 27 当过流保护集成阀后端的管路发生断开或严重泄漏时 左端的压力会突然减小 右端与左端的压力差造成阀芯左移 气体流经的斜面截面积减少直至封闭 起到了安全保护作用 导通 关闭 28 过流保护集成阀的恢复 泄漏故障排除 管路接好 这时可以点开电磁阀 这个电磁阀是以点动开关或翘板开关来控制的 阀芯两端的压力平衡后 阀芯在弹簧的推动下 恢复了气流从中间阀芯的主通道流经的状态 29 2 2加气面板 加气面板 30 加气面板 主要组成零部件 充气阀 充气截止阀 系统排空阀 压力表 压力传感器 安装面板 31 加气面板 加气过程 打开充气截止阀 常闭 快插式 或直插式 加气枪通过充气阀的加气口加注CNG高压气体 高压气体冲开充气阀的单向阀 气体通过充气截止阀的通道向钢瓶充气 通向气瓶组的总截止阀事先需要打开 这时可以通过压力表看到气瓶组的压力情况 压力升到加气机的额定工作压力 加气结束 关闭充气截止阀 压力显示 加气面板总成上装有指针式压力表1个 压力传感器1个 指针式压力表可以直接监视加气过程压力值和钢瓶组通向发动机管路上的压力值 压力传感器把气瓶组的压力转换成电压信号 然后与驾驶室里安装的显示器连接 把电压信号转换成压力值 数字显示 使得驾驶员能随时监视钢瓶组的天然气的压力情况 排气功能 在供气系统中 从钢瓶的瓶阀出气端到减压器进气端之间的管路中 存在着压力气体 若在这之间的任何零部件需要检修或更换 都必须把段压力管路中的压力气体排放掉 否则不能进行检修或更换操作 系统排空阀的作用 当关闭了总截止阀或各个瓶阀后 打开系统排空阀 就能瞬间排放掉管路中的压力气体 为检修或更换零部件提供安全保障 32 自主开发加气面板的特点 用自行设计研发的充气截止阀替代了球阀 大大减少了故障率 增加了使用寿命 33 自主开发加气面板的特点 用自行设计研发的充气截止阀替代了球阀 大大减少了故障率 增加了使用寿命 34 自主开发加气面板的特点 对QF T3的通用阀进行定制 增加了阀的功能 35 2 3常见充气阀形式 直插式充气阀 36 快插式充气阀 QF T3H1 37 加气口 NGV1 38 我国加气站常见的加气枪枪头形式 1 直插式枪头 2 快插式枪头 GB19236天然气加气机加气枪 39 2 4粗过滤器 40 2 4粗过滤器 技术参数a 额定压力 20MPab 过滤精度 50 mc 环境温度 40 120 d 使用介质 压缩天然气功能及使用说明a粗滤器能过滤气体中的微小颗粒 保护下游的各型阀能正常工作 b内部滤芯要定期清理或更换 一般行使2万公里需要清洗 行使4万公里需要清洗或更换 以防杂质堵塞气体流通 影响发动机的正常使用 41 2 5高压精虑器 排油污口 42 2 5高压精虑器 技术参数a 额定压力 20MPab 额定流量 80Nm3 hc 过滤精度 1 md 过滤材质 玻璃纤维e 环境温度 40 85 f 使用介质 压缩天然气功能及使用说明a 精滤器能过滤气体中的微小颗粒 收集润滑油等 保护下游的各型阀能正常工作 b 底部的排污螺栓可定期打开 排出使用中产生的杂质 c 内部滤芯要定期清理 3个月 或更换 1年 以防杂质堵塞气体流通 影响发动机的正常使用 43 高压虑芯 44 2 6高压电磁阀 45 2 6高压电磁阀 技术参数a 额定电压 DC24Vb 电压范围 DC16V DC32Vc 工作压力 1 20MPad 最大工作电流 3Ae 维持电流 0 5A 1A 使用脉宽调制器 f 环境温度 40 85 g 使用介质 压缩天然气高压电磁阀工作原理高压电磁阀又称先导式电磁阀 由先导阀与主阀组成 两者有通道相联系 当电磁阀线圈通电 动铁芯与静铁芯吸合使导阀孔开放 阀芯背腔的压力通过导阀孔流向出口 此时阀芯背腔的压力低于进口压力 利用压差使阀芯脱离主阀口 介质从进口流向出口 当线圈断电 动铁芯与静铁芯脱离 关闭了导阀孔 阀芯背腔压力受进口压力的补充逐渐趋于和进口平衡 阀芯因弹簧力作用下把阀门紧密关闭 46 2 7压力传感器 功能 把气瓶中剩余气量的压力转换成电信号 电信号连接数字式显示器 再把电信号转换成压力值在显示器显示出来 47 2 7压力传感器 压力传感器特性曲线 48 2 8显示器技术参数 技术参数a 额定电压 DC24Vb 电压范围 DC8V 32Vc 输出电压 DC12V 10 给压力传感器YP4033K供电 d 输入信号 DC0 25V 4 75Ve 显示及测量范围 0 20MPaf 显示精度 1MPag 测量精度 0 2 FSh 环境温度 40 85 i 功率 2W 49 2 8显示器 50 2 9车用燃气报警器 技术参数a 检测气体 天然气b 报警浓度 5000ppm 10000ppm 0 5 1 c 供电电压 12V或24Vd 静态功耗 210mVe 工作环境温度 40 70 f 响应时间 20秒g 恢复时间 60秒h 启动时间 180秒I 有效期 5年 51 2 9车用燃气报警器 52 2 9车用燃气报警器 应用范围以天然气为燃料的各类载客车辆 乘用车 客运车 校车 员工接送车 公交车 主要用途燃气汽车的供气系统采购高压管路的硬链接 存在着气体泄漏的潜在危险 可燃气体一旦泄露 会给乘客和车辆带来严重后果 燃气泄漏报警器可实时检测车辆供气系统在有泄漏时对乘客所在空间的浓度值 当泄露浓度值达到设定值 0 5 1 时 报警器将及时发出报警信号 警示司机采取应急措施 避免事故的发生 53 3 安全性 CNG燃气汽车的安全性是社会公众所关心的问题 这么多年燃气车的使用中 并没有发生令人吃惊的安全事故 首先 从燃料本身的特点来说 天然气的燃点一般在650摄氏度以上 而汽油为427摄氏度 这说明天然气不如汽油容易被点燃 其次 天然气在空气中燃烧时的体积界限是5 至15 而汽油是1 至7 即大气中有1 的汽油浓度就很容易发生爆炸 而天然气要积累到5 才到达燃烧下限 更重要的是 天然气比空气轻 其密度只有空气的55 稍有泄漏 很容易向大气中扩散 不至于达到低燃烧界限 一般情况下 使用时还要在天然气里放加臭剂 以便及时发现天然气是否泄漏 退一步说 天然气在空气中的比例即使达到爆炸极限度 没有火源也不会发生爆炸 所以在存放天然气的地方必须严禁烟火 此外 天然气发动机的燃料系统所用元器件不多 主要是一些开关和减压阀 混合器等这些部件的关键是密封问题 选材 加工 安装 高度等都是在严格的质量保证的条件下进行的 不应有安全问题 所以 一般来说 天然气汽车的安全性比汽油的安全性要高 54 3 安全性 供气系统安全件的使用 1 过流保护集成阀 安装在气瓶组的出气端 能最大限度的保护高压管路突发泄漏时关断气源 以赢得时间进行安全处理 2 排空阀 通过排空阀把高压管路的气体排掉 能使得检修或更换高压管路的零部件时更安全 3 燃气报警器 对于公交车 客车载人的车辆 监视天然气的车厢里的浓度 是预防发生恶性事件发生的有效方法 4 所有高压管路上的零部件和管路接口 都要经过气密性试验 以防止天然气泄漏 有了以上的措施 供气系统能确保其安全性 55 4 装配注意事项 4 1基本连接件 卡套 螺母 单卡套 螺母双卡套 螺母 56 4 装配注意事项 4 1基本连接件 卡套 螺母 卡套 螺母连接方式 57 4 2气瓶组连接 QF 5T气瓶阀连接件 左为直通连接件 右为三通连接件 58 4 2气瓶组连接 QF 1T C351阀 气瓶阀连接件 NPT1 4 瓶阀保护套 59 4 3管路铆接注意事项 割管器的刀片钝后应及时更换 防止切割钢管时挤压钢管使钢管缩口 毛刺去除干净 预铆 用手件螺母带入预装接头内 并拧紧 做好标记 用台虎钳固定预装接头 用扳手顺时针旋转螺母1圈 11 4圈 为了确保预装的效果 在旋转螺母前将钢管向外拔出1 2mm 完成上面操作后 将螺母从预装螺母上御下 仔细检查卡套与钢管间结合的程度 打胶 铆接好后在卡套与钢管接触位置打少量螺纹密封胶 卡套接头体在车辆上的安装方法 将预装好的卡套 螺母和钢管安装在车辆上 先将卡套体及相连接的部位进行清洁 用手将螺母拧紧 确保螺母与接头体是顺利连接的 然后用扳手将接头体螺母扳紧到预装的位置 用开口扳手旋紧螺母到紧固不动时 开始计数 用活动扳手旋紧螺母1 3周 60 普通钢瓶5T阀 配5T阀的气瓶需连接三通后才可以连接高压气管 采用铝垫密封时均不需要用密封胶密封 气瓶厂家配连接螺母 逆时针为锁紧 不打密封胶 先用于拧紧 再用300活动扳手锁紧1 6圈 三通气管连接方向与气瓶垂直 如有倾斜 可松开瓶口阀连接大螺母调整 先拧紧 再用300活动扳手锁紧1 5圈 61 C351阀 当瓶口阀为C351时 需先将锥扣接头分装在瓶口上 锥扣接头 中后端大螺纹密封胶 减震圈直径100 120 向上布置 62 4 4实车装配案例图 气瓶组安装 63 4 4实车装配案例图 气瓶组安装 64 4 4实车装配案例图 压力传感器 三通 安装 65 4 5管路密封性检查 管路密封检查前 应按照安装技术要求进行自检 检测气瓶 管路 电路稳固程度及压缩天然气专用装置各部件安装位置是否符合要求 燃气系统安装完成后 进行安装后的首次压力试验 实验过程中认真填写 压缩天然气系统气密性检测记录表 实验前应将被检测部位残余油污和密封剂清除干净 试验地点应在无风空旷的环境中进行 关闭气瓶手动截止阀 采用气密性检测装置对天然气管路进行压缩空气 在压力到达3 5MPa关闭手动截止阀 对天然气管路进行低压检漏检验 将中性发泡液涂抹在供气系统整个被检测的螺纹连接部位表面上 观察至少1min 所检测的区域应无气泡产生 有气泡产生的部位 用红色中性笔标记 待卸荷排空没有压力后进行维修 重新检查并着重检测漏气部位 直至没有气泡产生为止 低压捡漏合格后 打开气密性检测装置手动截止阀 将天然气管路压力提升至200MPa停机 对天然气管路进行高压气密性检验 5min内不得有气体泄露现象 试验后 应将被检测部位的发泡液以及中性油漆洗试干净 以免对系统部件产生腐蚀 待高压气密性检验结束后 打开卸荷阀 将管内压缩空气放出 注意安全 管路泄露时禁止带压紧固 66 4 6气体置换介绍 目的用氮气将气瓶内的空气置换出来 使气瓶内的氧含量低于5 天然气的着火下线体积比为5 达到安全程度 燃置换步骤1 向真空泵里加入真空泵油 将相应管路按原理图连接好 初始时每个阀都是关闭状态 2 打开针阀1 针阀2 启真空泵抽空 抽真空至真空度达到 0 08MPa 抽完真空后关闭真空泵 关闭针阀1 针阀2 3 打开氮气瓶瓶阀 向管路里充氮气压力至0 5 1 5MPa 充氮气是注意 针阀1务必处于关闭状态 以防充爆真空表 调节减压阀的正确方法 将减压阀调制全松开状态 此时压力表显示为0 然后慢慢右旋减压阀开启氮气 注意压力表显示 打开卸荷阀将管路内压力卸到0 1 0 2MPa 如此充卸3 4次 氮气置换完毕 67 5 使用注意事项 5 1试车前的检查和调整检查高低压电磁阀是否正常 高压电磁阀 关闭控制面板上的供气截止阀 打开点火开关至供电档 如果高压电磁阀有咔咔的响声 可进行下一步操作 低压电磁阀 用检测电脑驱动低压电磁阀 如果低压电磁阀有咔咔的响声 可进行下一步操作 缓慢打开控制面板上的供气截止阀 可以试车 68 5 2常见问题 车辆行驶中 发动机循环水温正常时 减压器不会出现结霜冰堵等现象 在寒冷的冬季 低压减压调节器外表可能附着薄霜 但不会出现低压减压调节器不正常工作而迫使发动机运转异常的现象 汽车平稳运行时 数字式气量显示表指示稳定 表示燃气系统工作正常 如出现数字剧烈波动 应停车检查 排除故障后方可运行 69 5 3行驶中故障的紧急处理 车辆在行驶中 如因燃气管路破裂 卡套松脱等导致天然气大量泄漏 当天然气泄漏量 75m h时 防泄漏保护阀会自动关闭供气道路 防止天然气大量泄漏 此时数字式气量显示表