СПОСОБ ЗАПРАВКИ ТРАНСПОРТА СЖАТЫМ ПРИРОДНЫМ ГАЗОМ (ВАРИАНТЫ) И ПЕРЕДВИЖНАЯ ГАЗОЗАПРАВОЧНАЯ СТАНЦИЯ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2007 года по МПК F17C5/06 F17D1/04 

Изобретение относится к области транспортных средств и предназначено для заправки грузовых, легковых газобаллонных автомобилей, а также другой автотракторной техники сжатым природным газом (метаном) от магистральных газопроводов, сетей городского газоснабжения, скважин малых газовых месторождений, источников шахтного газа и биогаза.

Известно устройство для заправки транспорта сжатым природным газом в качестве моторного топлива, а именно передвижной газозаправщик, содержащий газобаллонную установку из нескольких секций двухгорловых баллонов, к одной стороне которых присоединены трубопроводы с запорно-регулирующей арматурой для заправки самих баллонов, а также для опорожнения их внешними потребителями, и бескомпрессорный способ заправки автомобилей природным газом (см. Боксерман Ю.И., Мкртычан Я.С., Чириков К.Ю. "Перевод транспорта на газовое топливо", стр.134, стр.150-155).

Недостатками устройства и способа являются:

- низкая эффективность, связанная с тем, что при эксплуатации известного газозаправщика опорожнение баллонов при заправке потребителей происходит до 60% от первоначального объема газа, что соответствует минимальному давлению газа емкостей потребителя. Для заправки новых потребителей предполагается дозаправка баллонов до максимального давления, что соответствует максимальному объему газа;

- недостаточное качество сжатого газа, связанное с отсутствием очистки магистрального природного газа от жидкости, масел и механических примесей;

- ограниченная сфера применения, не позволяющая осуществлять заправку баллонов газозаправщика от магистральных газопроводов, сетей городского газоснабжения, скважин малых газовых месторождений, источников шахтного газа;

- неэффективное использование двигателя автомобиля, который используется только для транспортирования передвижного газозаправщика;

- вредные условия труда оператора, связанные незащищенностью его рабочего места от воздействия атмосферных осадков.

Известны газонаполнительная станция, содержащая компрессор с приводом от двигателя внутреннего сгорания, блоки входных кранов, подготовки газа, аккумуляторы газа, колонки газовые заправочные (см. патент RU №2244205, F17C 5/06, 2005), и способ подготовки природного газа, включающий очистку природного газа, компримирование, аккумулирование и заправку (см. патент RU №2252358, F17C 5/06, 2005). Способ и устройство предназначены для заправки газобаллонных автомобилей, а также другой автотракторной техники сжатым природным газом (метаном).

Недостатки способа и устройства заключаются в том, что могут быть реализованы только для работы в стационарных условиях, вблизи источников природного газа.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению являются способ заправки транспорта путем опорожнения предварительно заполненных сжатым природным газом баллонов и устройство для его осуществления, включающее компрессор, баллоны, соединительные трубопроводы, запорно-регулирующую арматуру (см. патент RU №2147531, В60Р 3/22, 2000).

Недостатками устройства и способа являются:

- ограниченная сфера применения, не позволяющая осуществлять заправку баллонов газозаправщика от магистральных газопроводов, сетей городского газоснабжения, скважин малых газовых месторождений, источников шахтного газа;

- неэффективное использование двигателя автомобиля, который используется только для транспортирования передвижного устройства;

- вредные условия труда оператора, связанные с незащищенностью его рабочего места от воздействия атмосферных осадков.

Целью предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков.

Технический результат:

- широкая сфера применения, позволяющая осуществлять заправку баллонов газозаправщика от магистральных газопроводов, сетей городского газоснабжения, скважин малых газовых месторождений, источников шахтного газа и биогаза;

- эффективное использование двигателя автомобиля, который используется и для транспортирования передвижного устройства и для заправки грузовых, легковых газобаллонных автомобилей, а также другой автотракторной техники сжатым природным газом;

- способ заправки транспорта сжатым природным газом позволяет полностью опорожнять баллоны газозаправщика, а использование газовых баллонов высокого давления (до 400 кг/см²) позволяет увеличить объем транспортируемого природного газа;

- подача сжатого природного газа из аккумуляторов газа первой и последующих ступеней компрессора в объект потребления позволит расширить номенклатуру заправляемого природного газа по давлению;

- улучшение условий труда оператора за счет размещения пультов устройства и блока управления бортовой газонаполнительной станции в кабине грузового автомобиля или в бортовой газонаполнительной станции.

Технический результат достигается за счет того, что в способе заправки транспорта сжатым природным газом, включающем опорожнение предварительно заполненных сжатым природным газом баллонов, согласно изобретению металлические баллоны высокого давления, например 40 МПа, группируют в первую, вторую и третью секции блока аккумулятора с давлением 20 МПа, 25 МПа и 40 МПа соответственно, природный газ исследуют, например в анализаторе газа, очищают от капельной влаги и механических примесей в фильтре-сепараторе, очищенный природный газ подают поочередно в один из контуров осушки, в котором дополнительно очищают от капельной влаги и механических примесей во входном газовом фильтре и от паров воды в осушителях газовых цеолитовых, очищенный природный газ исследуют, например анализатором газа, при этом во втором контуре осуществляют процесс регенерации осушителей газовых цеолитовых, далее очищенный природный газ подают для измерения параметров в измеритель расхода газа и подают в цилиндры первой ступени компрессора, сжимают, охлаждают в холодильнике первой ступени и очищают от капельной влаги и масла в водомаслоотделителе первой ступени, сжатый, охлажденный и очищенный природный газ подают во вторую и последующие ступени компрессора, охлаждают в холодильниках и очищают от влаги и масла в водомаслоотделителях после каждой ступени компрессора, очищенный, охлажденный и сжатый до давления, например, 40 МПа, природный газ подают в металлические баллоны высокого давления, после транспортировки опорожняют металлические баллоны высокого давления до тех пор, пока давление в баллонах не упадет до минимальной величины, необходимой для заправки природным газом емкостей потребителя, после опорожнения баллонов всех секций до минимально возможного давления включают компрессор и начинают перекачку природного газа в металлический автомобильный баллон высокого давления, например 40 МПа, до полного опорожнения металлических баллонов высокого давления в емкости потребителя, доводят давление природного газа в металлическом автомобильном баллоне высокого давления до давления, необходимого для эксплуатации автомобиля, и подключают металлический автомобильный баллон высокого давления к системе питания топливом двигателя автомобиля.

На вход газоразделительного устройства подают газ скважин малых газовых месторождений, источников шахтного газа или биогаз, газ очищают в газоразделительном устройстве, подают через газораспределительное устройство в газоразделительные сосуды, в которых концентрация метана увеличивается до 99,9%.

Сжатый природный газ охлаждают после каждой ступени компрессора в газовых баллонах высокого давления.

Сжатый природный газ подают из аккумуляторов газа первой и последующих ступеней компрессора в объект потребления.

Управление распределителями клапанного типа и выходными кранами компрессора осуществляют с помощью сжатого воздуха; управление процессом заправки производится оператором с помощью пульта оператора, сбор информации осуществляется с преобразователей давления и температуры, установленных в блоках управления, измерителях расходов газа, в технологическом блоке, а также в сборе сигналов с кнопок аварийного останова, обработке этой информации и управлении с помощью реле электромагнитными клапанами, которые регулируют подачу газа на вход установки, в аккумуляторы газа, а также в заправочное устройство, результаты обрабатываемой информации выводятся на индикацию, расположенную на колонке, и экран пульта оператора; процесс управления установкой, заправками автомобилей сжатым газом и выбор режимов заправок, а также контролирование параметров установки и просмотр журналов производится оператором с помощью манипулятора, клавиатуры и экрана ЭВМ в режиме диалога.

В другом варианте технический результат достигается за счет того, что в способе заправки транспорта сжатым природным газом, включающем опорожнение предварительно заполненных сжатым природным газом баллонов, согласно изобретению металлические баллоны высокого давления, например 40 МПа, группируют в первую, вторую и третью секции блока аккумулятора с давлением 20 МПа, 25 МПа и 40 МПа соответственно, природный газ исследуют, например в анализаторе газа, очищают от капельной влаги и механических примесей в фильтре-сепараторе, очищенный природный газ подают поочередно в один из контуров осушки, в котором дополнительно очищают от капельной влаги и механических примесей во входном газовом фильтре и от паров воды в осушителях газовых цеолитовых, очищенный природный газ исследуют, например анализатором газа, при этом во втором контуре осуществляют процесс регенерации осушителей газовых цеолитовых, далее очищенный природный газ подают для измерения параметров в измеритель расхода газа и в цилиндры первой ступени компрессора, сжимают, охлаждают в холодильнике первой ступени и очищают от капельной влаги и масла в водомаслоотделителе первой ступени, сжатый, охлажденный и очищенный природный газ подают во вторую и последующие ступени компрессора, охлаждают в холодильниках и очищают от влаги и масла в водомаслоотделителях после каждой ступени компрессора, после компримирования природный газ по трем трубопроводам поступает в блок аккумуляторов газа, сжатый до давлений около 20 и 25 МПа природный газ из первого и второго выходов через обратные клапаны и ручные краны поступает на первый и второй входы в секции баллонов высокого давления первой и второй ступени соответственно, после баллонов природный газ среднего давления (около 20 МПа) через ручной кран поступает на общий вход первой ступени заправки заправочных колонок, в которой установлены: манометр, преобразователь давления, ручной кран, клапан предохранительный, ручной кран и распределитель клапанный с клапаном электромагнитным для аварийного сброса газа из баллонов среднего давления; природный газ из второго выхода высокого давления, например около 25 МПа, через ручной кран поступает в секцию баллонов высокого давления второй ступени; из второй секции природный газ через ручной кран поступает на общий вход второй ступени заправки заправочных колонок.

На вход газоразделительного устройства подают газ скважин малых газовых месторождений, источников шахтного газа или биогаз, газ очищают в газоразделительном устройстве, подают через газораспределительное устройство в газоразделительные сосуды, в которых концентрация метана увеличивается до 99,9%.

Сжатый природный газ охлаждают после каждой ступени компрессора в газовых баллонах высокого давления.

Сжатый природный газ подают из аккумуляторов газа первой и последующих ступеней компрессора в объект потребления.

Управление распределителями клапанного типа и выходными кранами компрессора осуществляют с помощью сжатого воздуха; управление процессом заправки производится оператором с помощью пульта оператора, сбор информации осуществляется с преобразователей давления и температуры, установленных в блоках управления, измерителях расходов газа, в технологическом блоке, а также в сборе сигналов с кнопок аварийного останова, обработке этой информации и управлении с помощью реле электромагнитными клапанами, которые регулируют подачу газа на вход установки, в аккумуляторы газа, а также в заправочное устройство, результаты обрабатываемой информации выводятся на индикацию, расположенную на колонке, и экран пульта оператора; процесс управления установкой, заправками автомобилей сжатым газом и выбор режимов заправок, а также контролирование параметров установки и просмотр журналов производится оператором с помощью манипулятора, клавиатуры и экрана ЭВМ в режиме диалога.

Технический результат достигается за счет того, что передвижная газозаправочная станция, содержащая компрессор, соединительные трубопроводы, запорно-регулирующую арматуру, бортовую газонаполнительную станцию, блок аккумулятора природного газа из газовых баллонов высокого давления, размещенные на шасси грузового автомобиля, согласно изобретению она снабжена пультом управления, баллоны высокого давления выполнены металлическими до давления, например, 40 МПа и сгруппированы в первую, вторую и третью секции по значению давления, например 20 МПа, 25 МПа и 40 МПа соответственно, блок аккумулятора природного газа снабжен металлическим автомобильным баллоном высокого давления, например 40 МПа, обратными клапанами, манометрами, ручными кранами, предохранительными клапанами, клапанными распределителями с электромагнитными клапанами и свечами.

На шасси грузового автомобиля дополнительно размещено газоразделительное устройство.

Пульты передвижной газозаправочной станции и блока управления бортовой газонаполнительной станции размещены в кабине грузового автомобиля или в бортовой газонаполнительной станции.

Бортовая газонаполнительная станция содержит блок входных кранов, блок компримирования, линию подачи газа в компрессор, блок подготовки газа и, по меньшей мере, одно устройство замера расхода газа, установленные на линии подачи газа в компрессор, по меньшей мере, один холодильник, по меньшей мере, один водомаслоотделитель с продувочным устройством, установленные на линии нагнетания компрессора, по меньшей мере, два поочередно работающих адсорбера, концевой фильтр, систему трубопроводов магистрали осушки газа и магистрали регенерации адсорберов с быстродействующими клапанами и блок управления, связанный электрическими цепями с функциональными исполнительными элементами, а в качестве привода компрессора используют двигатель грузового автомобиля, соединенный с компрессором через коробку отвода мощности, карданный вал и редуктор или электрический двигатель.

Бортовая газонаполнительная станция снабжена системой осушки с вихревой трубой, системой охлаждения и автоматики компрессора.

Компрессор выполнен в виде поршневого, по меньшей мере, однорядного, по меньшей мере, одноступенчатого газового компрессора, блока холодильников, инерционных водомаслоотделителей всех ступеней, клапанов предохранительных всех ступеней, клапана постоянного давления, системы продувки, запорных вентилей, устройства разгрузочного, устройства сужающего с датчиком перепада давлений и устройства смесительного с теплообменником, расположенных в системе водопровода, системы охлаждения сжимаемого природного газа.

Компрессор может быть выполнен в виде мембранного компрессора.

Компрессор может быть выполнен в виде дожимающего нагнетателя, содержащего блок цилиндров и насосную станцию.

Дожимающий нагнетатель может быть выполнен в виде гидропневмокомпрессора, имеющего, по меньшей мере, по одному цилиндру, по меньшей мере, одну ступень сжатия, причем каждая ступень гидропневмокомпрессора имеет, по меньшей мере, по одному гидропневмоцилиндру с гидрораспределителем, каждый гидропневмоцилиндр выполнен из пневмоцилиндра и двух гидроцилиндров.

Бортовая газонаполнительная станция снабжена пневмосистемой для управления распределителями клапанного типа и выходными кранами компрессора, осуществляемого с помощью сжатого воздуха.

Блок входных кранов имеет распределитель клапанный, кран электромагнитный двухпозиционный, кран сферический, фильтр газовый.

Измеритель расхода газа состоит из преобразователя температуры и двух преобразователей избыточного давления.

Блок подготовки газа имеет ручные краны, устройство сужающее, краны шаровые с пневмоприводом, манометры, отделитель влаги, подогреватель электромасляный с датчиком температуры, емкость конденсата с сливным краном, датчики температуры - термопреобразователи, осушители газовые цеолитовые, дроссели, анализатор газа и свечи.

Компрессор выполнен в виде многоступенчатого компрессорного агрегата и снабжен холодильниками и водомаслоотделителями всех ступеней, клапанами предохранительными всех ступеней, первым, вторым и третьим выходами сжатого природного газа, состоящими из вентилей и обратных клапанов.

Передвижная газозаправочная станция снабжена двухпостовой колонкой заправочной, имеющей фильтры газовые, измерители расхода газа, клапаны электромагнитные двухпозиционные, краны цилиндрические, муфты разрывные, клапаны обратные, распределители клапанные, пистолеты заправочные газовые.

Пневмосистема снабжена компрессорной установкой, фильтром воздушным, ручным краном, преобразователем давления и соединительными трубопроводами.

Анализ информации показал, что заявленное техническое решение не известно из достигнутого уровня техники, в связи с чем оно соответствует критерию "новизна".

Подобное техническое решение явным образом не следует из уровня техники и, следовательно, соответствует критерию "изобретательский уровень".

Техническое решение поясняется фиг.1, 2, 3, на которых изображена схема предложенной передвижной газозаправочной станции.

Передвижная газозаправочная станция имеет бортовую газонаполнительную станцию 3, газовые баллоны 4 высокого давления, автомобильный газовый баллон 5 высокого давления, запорно-регулирующую арматуру 6, размещенные на шасси грузового автомобиля 2, и пульт управления (не показан), размещенный в кабине автомобиля 1.

Вариант предусматривает дополнительное размещение на шасси грузового автомобиля 2 газоразделительного устройства 8.

Бортовая газонаполнительная станция 3 содержит следующие основные элементы:

- блок входных кранов 7, имеющий по одному распределителю клапанному 15, крану электромагнитному двухпозиционному 16, крану сферическому (не показан), фильтр газовый 17;

- измеритель расхода газа 9, состоящий из преобразователя температуры 21 и двух преобразователей избыточного давления 22, 23;

- блок подготовки газа 10, имеющий ручные краны 24, 26, 36, 41, 45, 48, 49, устройство сужающее 27, краны шаровые 34, 37, 42, 43 с пневмоприводом, манометры 25, отделитель влаги 28, подогреватель электромасляный 32 с датчиком температуры 31, емкость конденсата 29 с сливным краном (не показан), датчики температуры - термопреобразователи 30, 33, осушители газовые цеолитовые 35,44, дроссели 46,47, анализатор газа и свечи (не показаны);

- блок компримирования 11, выполненный в виде многоступенчатого компрессорного агрегата (первая и последующие ступени 50, 51, 52, 53 соответственно), имеющий холодильники 54 и водомаслоотделители 55 всех ступеней, клапаны предохранительные всех ступеней (не показаны), выходы I, II и III сжатого природного газа, состоящие из вентилей 56, 57, 58 и обратных клапанов (не показаны);

- двухпостовую колонку заправочную 13, имеющую фильтры газовые 84, 85, 98, 99, измерители расхода газа 9, клапаны электромагнитные двухпозиционные 89, 91, 102, 104, краны цилиндрические 82, 83, 85, 92, 95, 96, 97, 106, муфты разрывные 93, 107, клапаны обратные 86, 87, 100, 101, распределители клапанные 88, 90, 103, 105, пистолеты заправочные газовые 94, 108.

Блок аккумулятора природного газа 12 имеет сгруппированные в первую, вторую и третью секции по значению давления 20 МПа, 25 МПа и 40 МПа соответственно, металлические баллоны 4 высокого давления (40 МПа), металлический автомобильный баллон 5 высокого давления (40 МПа), клапаны обратные (не показаны), манометры 25, ручные краны 24, 59, 61, 64, 66, 69, 70, 71, 72, 74, 77, 78, 79, 80, 81, клапаны предохранительные 60, 65, 73, распределители клапанные 62, 67, 75 с клапанами электромагнитными 63, 68, 76 соответственно, свечи (не показаны).

Газораспределительное устройство 8 имеет краны 18, 20, соединенные между собой последовательно и/или параллельно газоразделительные сосуды 19 и газораспределительное устройство (не показано).

Пневмосистема 14 включает в себя компрессорную установку 109, фильтр воздушный 110, ручной кран 111, преобразователь давления 23 и соединительные трубопроводы.

Передвижная газозаправочная станция работает следующим образом (фиг.2, 3). Передвижную газозаправочную станцию доставляют и подключают к месту врезки магистрального газопровода (не показан).

Магистральный газ исследуют в анализаторе газа и подают в блок входных кранов 7. В зависимости от степени загрязненности через распределитель клапанный 15, кран электромагнитный двухпозиционный 16 газ направляется в блок подготовки газа 10 или на фильтр газовый 17, где очищается от капельной влаги и механических примесей. Очищенный природный газ поступает на вход измерителя расхода газа 9. После измерения расхода газа природный газ поступает поочередно в один из контуров осушки (например, 42-44-43-48), в котором очищается от паров воды в осушителе газовом цеолитовом 44, далее исследуется анализатором газа. Во втором контуре в режиме регенерации по ходу газа установлены трубный пучок отделителя влаги 28, подогреватель электромасляный 32 с датчиком температуры 31, датчики температуры - термопреобразователи 30, 33, межтрубные пространства отделителей влаги, манометр 25 с краном 24.

Блок осушки адсорбционного типа работает по принципу адсорбирования (присоединения) влаги, содержащейся в газе, твердым адсорбентом - силикагелем.

Режим регенерации силикагеля начинают с включения подогревателя газа 32. После нагрева масла до температуры около 150°С (датчик 31) переключают соответствующий контур на регенерацию.

Окончание процесса регенерации определяется по возрастанию температуры газа по показанию датчика температуры 33 выше 100°С.

Слив конденсата из отделителя влаги 28 производится в емкость конденсата 29.

При первом запуске необходимо установить начальную уставку устройства сужающего 27 по показаниям манометров 24 на перепад давления около 1 кгс/см².

В дальнейшем, в процессе эксплуатации величину уставки корректировать, исходя из длительности процессов насыщения и регенерации силикагеля.

После блока подготовки газа 10 осушенный природный газ подают на вход блока компримирования 11.

После компримирования природный газ по трубопроводу поступает в блок аккумуляторов газа 12. При закрытых вентилях 56, 57 и кранах 59, 61, 66, 69, 71/1, 79, 80, 81 и открытых кранах 64, 70, 71, 72/2, 74 сжатый до предельного давления 40 МПа природный газ через обратный клапан и ручной кран 74 поступает на вход III в секции баллонов высокого давления первой, второй и третьей ступени, в которых установлены манометр 25, преобразователь давления 23, ручной кран 24, клапан предохранительный 60, ручной кран 74 и распределитель клапанный 75 с клапаном электромагнитным 76 для аварийного сброса газа из баллонов высокого давления 4. После транспортировки опорожняют металлические баллоны высокого давления 4 до тех пор, пока давление в баллонах 4 не упадет до минимальной величины, необходимой для заправки природным газом емкостей потребителя (около 20 или 25 МПа), после опорожнения баллонов 4 всех секций до минимально возможного давления включают компрессор и начинают перекачку природного газа в металлический автомобильный баллон 5 высокого давления до полного опорожнения металлических баллонов высокого давления 4 в емкости потребителя, доводят давление природного газа в металлическом автомобильном баллоне 5 высокого давления до давления, необходимого для эксплуатации автомобиля (около 20 или 25 МПа), и подключают металлический автомобильный баллон 5 высокого давления к системе питания топливом двигателя автомобиля.

Вариант предусматривает выделение природного газа в последовательно соединенных между собой газоразделительных сосудах 19 газоразделительного устройства 8.

Вариант предусматривает, что после компримирования природный газ по трем трубопроводам поступает в блок аккумуляторов газа 12. При открытых вентилях 56, 57, закрытом вентиле 58 и закрытых кранах 64, 70, 71, 77, 78, 79, открытых кранах 61, 66 сжатый до давлений около 20 и 25 МПа природный газ из первого и второго выходов через обратные клапаны и ручные краны 59 и 69 поступает на первый и второй входы в секции баллонов 4 высокого давления первой и второй ступени соответственно. После баллонов 4 природный газ среднего давления (около 20 МПа) через ручной кран 61 поступает на общий вход первой ступени заправки заправочных колонок 13, в которой установлены манометр 25, преобразователь давления 23, ручной кран 24, клапан предохранительный 60, ручной кран 61 и распределитель клапанный 62 с клапаном электромагнитным 63 для аварийного сброса газа из баллонов среднего давления.

Природный газ из второго выхода высокого давления (около 25 МПа) через ручной кран 66 поступает в секцию баллонов 4 высокого давления второй ступени. Из секции природный газ через ручной кран 81 поступает на общий вход второй ступени заправки заправочных колонок 13.

Управление распределителями клапанными и выходными кранами компрессора осуществляется с помощью сжатого воздуха. Пневмосистема 14 включает в себя компрессорные установки 109, фильтр воздушный 110, ручной кран 111, преобразователь давления 23 и соединительные трубопроводы.

Управление процессом заправки производится оператором с помощью пульта оператора.

Сбор информации осуществляется с преобразователей давления и температуры, установленных в блоках управления, измерителях расходов газа, в технологическом блоке, а также в сборе сигналов с кнопок аварийного останова, обработке этой информации и управлении с помощью реле электромагнитными клапанами, которые регулируют подачу газа на вход установки, в аккумуляторы газа, а также в заправочное устройство. Результаты обрабатываемой информации выводятся на индикацию, расположенную на колонке и экран пульта оператора. Процесс управления установкой, заправками автомобилей сжатым газом и выбор режимов заправок, а также контролирование параметров установки и просмотр журналов производится оператором с помощью манипулятора, клавиатуры и экрана ЭВМ в режиме диалога.

Предложенная конструкция обеспечивает компактное размещение элементов передвижной газозаправочной станции на шасси грузового автомобиля.

Предлагаемый способ заправки транспорта сжатым природным газом позволяет обеспечить полное опорожнение баллонов высокого давления, что увеличивает число заправляемых потребителей при использовании компрессора малой производительности, а перекачка газа из секций большого и промежуточных объемов в автомобильный баллон высокого давления позволит сократить время заполнения баллонов в секции с малым объемом при использовании компрессора малой мощности и производительности.

В сравнении с прототипом описываемая передвижная газонаполнительная компрессорная станция гарантированно обеспечивает заправку грузовых, легковых газобаллонных автомобилей, а также другой автотракторной техники сжатым природным газом (метаном) от магистральных газопроводов, сетей городского газоснабжения, скважин малых газовых месторождений, источников шахтного газа.

В ЗАО "НГТ-холдинг" разработана техническая документация, изготовлена и испытана передвижная газонаполнительная компрессорная станция, в которой реализовано заявляемое решение.

Возможность изготовления предлагаемой газозаправочной станции на отечественных предприятиях машиностроения из доступных материалов и комплектующих изделий и реализации способа при заправке транспорта сжатым природным газом позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "промышленная применимость".

Положительные результаты испытаний этой станции подтвердили ее работоспособность в экстремальных условиях, а также широкие возможности практического применения в будущем.

Варианты реализации, изображенные на фиг.1, 2, 3 и приведенные для пояснения, не означают, что изобретение обязательно ограничивается ими. Их не следует рассматривать как ограничения, налагаемые на изобретение, которое может иметь много вариантов в отношении выбора элементов оборудования в соответствии с изложенными идеями.

Специалисту в данной области очевидны многочисленные модификации и варианты конкретных модификаций передвижного газозаправщика, рассмотренные выше. В соответствии с настоящим изобретением можно использовать различные наборы оборудования в зависимости от общей конструкции системы и состава подаваемого газа.

Кроме того, цепочку сжатия подаваемого газа можно приспосабливать или перестраивать в зависимости от общих требований к конструкции, чтобы отвечать требованиям оптимальной и эффективной эксплуатации передвижного газозаправщика.

Изобретение относится к области транспортных средств и предназначено для заправки газобаллонных автомобилей сжатым природным газом (метаном). Металлические баллоны высокого давления, например 40 МПа, группируют в первую, вторую и третью секции блока аккумулятора с давлением 20 МПа, 25 МПа и 40 МПа соответственно. Природный газ исследуют, например в анализаторе газа, очищают от капельной влаги и механических примесей в фильтре-сепараторе, очищенный природный газ подают поочередно в один из контуров осушки, при этом во втором контуре осуществляют процесс регенерации осушителей. Далее природный газ подают в измеритель расхода газа и подают в первую и последующие ступени компрессора, охлаждают в холодильниках и очищают в водомаслоотделителях после каждой ступени компрессора. Сжатый до давления, например, 40 МПа, природный газ подают в металлические баллоны высокого давления. После транспортировки опорожняют баллоны до тех пор, пока давление в баллонах не упадет до минимальной величины, необходимой для заправки природным газом емкостей потребителя. После опорожнения баллонов всех секций до минимально возможного давления начинают перекачку природного газа в металлический автомобильный баллон высокого давления, например 40 МПа, до полного опорожнения баллонов в емкости потребителя, доводят давление природного газа в автомобильном баллоне до давления, необходимого для эксплуатации автомобиля, и подключают автомобильный баллон к системе питания топливом двигателя автомобиля. В другом варианте изобретения после компримирования природный газ по трем трубопроводам поступает в блок аккумуляторов газа, сжатый до давлений около 20 и 25 МПа природный газ из первого и второго выходов через обратные клапаны и ручные краны поступает на первый и второй входы в секции баллонов высокого давления первой и второй ступени соответственно. После баллонов природный газ среднего давления (около 20 МПа) через ручной кран поступает на общий вход первой ступени заправки заправочных колонок. Природный газ из второго выхода высокого давления, например около 25 МПа, через ручной кран поступает в секцию баллонов высокого давления второй ступени. Из второй секции природный газ через ручной кран поступает на общий вход второй ступени заправки заправочных колонок. Использование изобретения позволит повысить эффективность и увеличить объем транспортируемого природного газа. 3 н. и 23 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ заправки транспорта сжатым природным газом, включающий опорожнение предварительно заполненных сжатым природным газом баллонов, отличающийся тем, что металлические баллоны высокого давления, например 40 МПа, группируют в первую, вторую и третью секции блока аккумулятора с давлением 20 МПа, 25 МПа и 40 МПа соответственно, природный газ исследуют, например, в анализаторе газа, очищают от капельной влаги и механических примесей в фильтре-сепараторе, очищенный природный газ подают поочередно в один из контуров осушки, в котором дополнительно очищают от капельной влаги и механических примесей во входном газовом фильтре и от паров воды в осушителях газовых цеолитовых, очищенный природный газ исследуют, например, анализатором газа, при этом во втором контуре осуществляют процесс регенерации осушителей газовых цеолитовых, далее очищенный природный газ подают для измерения параметров в измеритель расхода газа и подают в цилиндры первой ступени компрессора, сжимают, охлаждают в холодильнике первой ступени и очищают от капельной влаги и масла в водомаслоотделителе первой ступени, сжатый, охлажденный и очищенный природный газ подают во вторую и последующие ступени компрессора, охлаждают в холодильниках и очищают от влаги и масла в водомаслоотделителях после каждой ступени компрессора, очищенный, охлажденный и сжатый до давления, например, 40 МПа, природный газ подают в металлические баллоны высокого давления, после транспортировки опорожняют металлические баллоны высокого давления до тех пор, пока давление в баллонах не упадет до минимальной величины, необходимой для заправки природным газом емкостей потребителя, после опорожнения баллонов всех секций до минимально возможного давления включают компрессор и начинают перекачку природного газа в металлический автомобильный баллон высокого давления, например 40 МПа, до полного опорожнения металлических баллонов высокого давления в емкости потребителя, доводят давление природного газа в металлическом автомобильном баллоне высокого давления до давления, необходимого для эксплуатации автомобиля, и подключают металлический автомобильный баллон высокого давления к системе питания топливом двигателя автомобиля.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на вход газоразделительного устройства подают газ скважин малых газовых месторождений, источников шахтного газа или биогаз, газ очищают в газоразделительном устройстве, подают через газораспределительное устройство в газоразделительные сосуды, в которых концентрация метана увеличивается до 99,9%.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что сжатый природный газ охлаждают после каждой ступени компрессора в газовых баллонах высокого давления.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что сжатый природный газ подают из аккумуляторов газа первой и последующих ступеней компрессора в объект потребления.5. Способ по п.1 отличающийся тем, что управление распределителями клапанного типа и выходными кранами компрессора осуществляют с помощью сжатого воздуха; управление процессом заправки производится оператором с помощью пульта оператора, сбор информации осуществляется с преобразователей давления и температуры, установленных в блоках управления, измерителях расходов газа, в технологическом блоке, а также в сборе сигналов с кнопок аварийного останова, обработке этой информации и управлении с помощью реле электромагнитными клапанами, которые регулируют подачу газа на вход установки, в аккумуляторы газа, а также в заправочное устройство, результаты обрабатываемой информации выводятся на индикацию, расположенную на колонке, и экран пульта оператора; процесс управления установкой, заправками автомобилей сжатым газом и выбор режимов заправок, а также контролирование параметров установки и просмотр журналов производится оператором с помощью манипулятора, клавиатуры и экрана ЭВМ в режиме диалога.6. Способ заправки транспорта сжатым природным газом, включающий опорожнение предварительно заполненных сжатым природным газом баллонов, отличающийся тем, что металлические баллоны высокого давления, например 40, МПа, группируют в первую, вторую и третью секции блока аккумулятора с давлением 20 МПа, 25 МПа и 40 МПа соответственно, природный газ исследуют, например, в анализаторе газа, очищают от капельной влаги и механических примесей в фильтре-сепараторе, очищенный природный газ подают поочередно в один из контуров осушки, в котором дополнительно очищают от капельной влаги и механических примесей во входном газовом фильтре и от паров воды в осушителях газовых цеолитовых, очищенный природный газ исследуют, например, анализатором газа, при этом во втором контуре осуществляют процесс регенерации осушителей газовых цеолитовых, далее очищенный природный газ подают для измерения параметров в измеритель расхода газа и подают в цилиндры первой ступени компрессора, сжимают, охлаждают в холодильнике первой ступени и очищают от капельной влаги и масла в водомаслоотделителе первой ступени, сжатый, охлажденный и очищенный природный газ подают во вторую и последующие ступени компрессора, охлаждают в холодильниках и очищают от влаги и масла в водомаслоотделителях после каждой ступени компрессора, после компримирования природный газ по трем трубопроводам поступает в блок аккумуляторов газа, сжатый до давлений около 20 и 25 МПа природный газ из первого и второго выходов через обратные клапаны и ручные краны поступает на первый и второй входы в секции баллонов высокого давления первой и второй ступени соответственно, после баллонов природный газ среднего давления (около 20 МПа) через ручной кран поступает на общий вход первой ступени заправки заправочных колонок, в которой установлены манометр, преобразователь давления, ручной кран, клапан предохранительный, ручной кран и распределитель клапанный клапаном электромагнитным для аварийного сброса газа из баллонов среднего давления; природный газ из второго выхода высокого давления, например около 25 МПа, через ручной кран поступает в секцию баллонов высокого давления второй ступени; из второй секции природный газ через ручной кран поступает на общий вход второй ступени заправки заправочных колонок.7. Способ по п.6, отличающийся тем, что на вход газоразделительного устройства подают газ скважин малых газовых месторождений, источников шахтного газа или биогаз, газ очищают в газоразделительном устройстве, подают через газораспределительное устройство в газоразделительные сосуды, в которых концентрация метана увеличивается до 99,9%.8. Способ по п.6, отличающийся тем, что сжатый природный газ охлаждают после каждой ступени компрессора в газовых баллонах высокого давления.9. Способ по п.6, отличающийся тем, что сжатый природный газ подают из аккумуляторов газа первой и последующих ступеней компрессора в объект потребления.10. Способ по п.6, отличающийся тем, что управление распределителями клапанного типа и выходными кранами компрессора осуществляют с помощью сжатого воздуха; управление процессом заправки производится оператором с помощью пульта оператора, сбор информации осуществляется с преобразователей давления и температуры, установленных в блоках управления, измерителях расходов газа, в технологическом блоке, а также в сборе сигналов с кнопок аварийного останова, обработке этой информации и управлении с помощью реле электромагнитными клапанами, которые регулируют подачу газа на вход установки, в аккумуляторы газа, а также в заправочное устройство, результаты обрабатываемой информации выводятся на индикацию, расположенную на колонке, и экран пульта оператора; процесс управления установкой, заправками автомобилей сжатым газом и выбор режимов заправок, а также контролирование параметров установки и просмотр журналов производится оператором с помощью манипулятора, клавиатуры и экрана ЭВМ в режиме диалога.11. Передвижная газозаправочная станция, содержащая компрессор, соединительные трубопроводы, запорно-регулирующую арматуру, бортовую газонаполнительную станцию, блок аккумулятора природного газа из газовых баллонов высокого давления, размещенные на шасси грузового автомобиля, отличающаяся тем, что она снабжена пультом управления, баллоны высокого давления выполнены металлическими до давления, например, 40 МПа, и сгруппированы в первую, вторую и третью секции по значению давления, например, 20 МПа, 25 МПа и 40 МПа соответственно, блок аккумулятора природного газа снабжен металлическим автомобильным баллоном высокого давления, например 40 МПа, обратными клапанами, манометрами, ручными кранами, предохранительными клапанами, клапанными распределителями с электромагнитными клапанами и свечами.12. Передвижная газозаправочная станция по п.11, отличающаяся тем, что на шасси грузового автомобиля дополнительно размещено газоразделительное устройство.13. Передвижная газозаправочная станция по п.11, отличающаяся тем, что пульты передвижной газозаправочной станции и блока управления бортовой газонаполнительной станции размещены в кабине грузового автомобиля или в бортовой газонаполнительной станции.14. Передвижная газозаправочная станция по п.11, отличающаяся тем, что бортовая газонаполнительная станция содержит блок входных кранов, блок компримирования, линию подачи газа в компрессор, блок подготовки газа и, по меньшей мере, одно устройство замера расхода газа, установленные на линии подачи газа в компрессор, по меньшей мере, один холодильник, по меньшей мере, один водомаслоотделитель с продувочным устройством, установленные на линии нагнетания компрессора, по меньшей мере, два поочередно работающих адсорбера, концевой фильтр, систему трубопроводов магистрали осушки газа и магистрали регенерации адсорберов с быстродействующими клапанами и блок управления, связанный электрическими цепями с функциональными исполнительными элементами, а в качестве привода компрессора используют двигатель грузового автомобиля, соединенный с компрессором через коробку отвода мощности, карданный вал и редуктор или электрический двигатель.15. Передвижная газозаправочная станция по п.14, отличающаяся тем, что бортовая газонаполнительная станция снабжена системой осушки с вихревой трубой, системой охлаждения и автоматики компрессора.16. Передвижная газозаправочная станция по п.14, отличающаяся тем, что компрессор выполнен в виде поршневого, по меньшей мере, однорядного, по меньшей мере, одноступенчатого газового компрессора, блока холодильников, инерционных водомаслоотделителей всех ступеней, клапанов предохранительных всех ступеней, клапана постоянного давления, системы продувки, запорных вентилей, устройства разгрузочного, устройства сужающего с датчиком перепада давлений и устройства смесительного с теплообменником, расположенных в системе водопровода, системы охлаждения сжимаемого природного газа.17. Передвижная газозаправочная станция по п.16, отличающаяся тем, что компрессор выполнен в виде мембранного компрессора.18. Передвижная газозаправочная станция по п.16, отличающаяся тем, что компрессор выполнен в виде дожимающего нагнетателя, содержащего блок цилиндров и насосную станцию.19. Передвижная газозаправочная станция по п.18, отличающаяся тем, что дожимающий нагнетатель выполнен в виде гидропневмокомпрессора, имеющего, по меньшей мере, по одному цилиндру, по меньшей мере, одну ступень сжатия, причем каждая ступень гидропневмокомпрессора имеет, по меньшей мере, по одному гидропневмоцилиндру с гидрораспределителем, каждый гидропневмоцилиндр выполнен из пневмоцилиндра и двух гидроцилиндров.20. Передвижная газозаправочная станция по п.11, отличающаяся тем, что бортовая газонаполнительная станция снабжена пневмосистемой для управления распределителями клапанного типа и выходными кранами компрессора, осуществляемого с помощью сжатого воздуха.21. Передвижная газозаправочная станция по п.14, отличающаяся тем, что блок входных кранов имеет распределитель клапанный, кран электромагнитный двухпозиционный, кран сферический, фильтр газовый.22. Передвижная газозаправочная станция по п.14, отличающаяся тем, что измеритель расхода газа состоит из преобразователя температуры и двух преобразователей избыточного давления.23. Передвижная газозаправочная станция по п.14, отличающаяся тем, что блок подготовки газа имеет ручные краны, устройство сужающее, краны шаровые с пневмоприводом, манометры, отделитель влаги, подогреватель электромасляный с датчиком температуры, емкость конденсата с сливным краном, датчики температуры-термопреобразователи, осушители газовые цеолитовые, дроссели, анализатор газа и свечи.24. Передвижная газозаправочная станция по п.14, отличающаяся тем, что компрессор выполнен в виде многоступенчатого компрессорного агрегата и снабжен холодильниками и водомаслоотделителями всех ступеней, клапанами предохранительными всех ступеней, первым, вторым и третьим выходами сжатого природного газа, состоящими из вентилей и обратных клапанов.25. Передвижная газозаправочная станция по п.14, отличающаяся тем, что она снабжена двухпостовой колонкой заправочной, имеющей фильтры газовые, измерители расхода газа, клапаны электромагнитные двухпозиционные, краны цилиндрические, муфты разрывные, клапаны обратные, распределители клапанные, пистолеты заправочные газовые.26. Передвижная газозаправочная станция по п.20, отличающаяся тем, что пневмосистема снабжена компрессорной установкой, фильтром воздушным, ручным краном, преобразователем давления и соединительными трубопроводами.