Новые интеллектуальные решения в области использования природного газа

Новые интеллектуальные решения в области использования природного газа

апреле 2017 г. Федеральной службой по интеллектуальной собственности РФ (Роспатент) выдан ООО «Газпром ВНИИГАЗ» патент на изобретение № 2617224 «Автомобильная газонаполнительная компрессорная станция». Изобретение относится к газовой промышленности, в частности к автомобильной газонаполнительной компрессорной станции (АГНКС).

Авторы изобретения - Люгай Станислав Владимирович, Евстифеев Андрей Александрович, Дрыгина Юлия Николаевна, Тимофеев Владимир Валентинович.

Технический результат изобретения - уменьшение времени заправки вновь прибывшего газобаллонного автомобиля на АГНКС в то время, когда на данной станции осуществляется заправка передвижных автомобильных газозаправщиков. АГНКС включает (рис. 1, 2):

фильтр-сепаратор 1, компрессорный блок 2, установку осушки газа 3, блок аккумуляторов газа 4, заправочные колонки 5, линию высокого давления подачи газа 6, датчик изменения давления 7, блок регулировки 8, запорную арматуру 9. Технический результат изобретения - уменьшение времени заправки вновь прибывшего газобаллонного автомобиля на АГНКС в то время, когда на данной станции осуществляется заправка передвижных автомобильных газозаправщиков (рис. 3).

Известна автомобильная газонаполнительная компрессорная станция, состоящая из расходомерного узла, фильтра-сепаратора, компрессорного блока, аккумуляторов газа и газозаправочных колонок*. В известной станции сетевой газ, пройдя предварительную очистку в фильтре-сепараторе и расходомерный узел, при избыточном давлении 0,5.. .2 кг/см2 поступает на

Рис. 1. Блок-схема АГНКС, принятая заявителем в качестве наиболее близкого аналога-прототипа

* Технология использования сжатых газов, курс лекций, составитель Г.А. Бондаренко. - Сумы, изд-во СумГУ, 2011. - С. 107-108, рис. 5.13.

АОГМТ «Национальная газомоторная ассоциация» (НГА) |(

m У"

'**оци»Г'

Рис. 2. Схема предлагаемой станции

р, мпа Линия высокого давления АГНКС кончание миравп» ГБА >ЫТ1* МЛОДОн Лрил гуры

\ / \ / 1 1 \ ^ / 1

\ Начало заправки ГБА Зжрыгие моормои / \ арнлуры / 1 V » 1 / Л-""^ 1 \ ' • / 1 \ « 1 / у" 1 \ * « / 1

1 1 ' II \ 1 1 // ГБА ( 1 II / / 1 1 \ < > /У < 1 \ 11 X * 1 1

\ 1 1 х у 1 1 ' 1 ^ Ж 1 \ 1 ( X / 1 \ 1 » /_/ 1 \ 1 1 /X ПАГЗ | \ А Л. 1

\__I_J/ У » ^^ \ 1 1 * ^ \ % 1 г, с 1 _,_1__,_,_,_,_,-г , ,-,— , 1 '  )-1-1-1-<—-—1-1

О 10 10 3 0 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230

Рис. 3. График изменения давления в линии высокого давления АГНКС

всасывание компрессора, где сжимается до 230 кг/см2. После влагомасло-удаления и осушки газ закачивается в аккумуляторы, а также поступает к заправочным колонкам. В случае, когда на АГНКС одновременно заправляются газобаллонные автомобили (ГБА) с общим объемом хранимого на борту транспортного средства (ТС) газа, не превышающим объем газа, накопленного в аккумуляторах АГНКС, время заправки каждого из одновременно заправляемых ТС будет составлять в среднем около 10 мин.

Основной характеристикой АГНКС является число заправок автомобилей в сутки. От этого зависят размеры станции, тип и производительность

компрессорного оборудования и других аппаратов. Если объем газа, накопленный в аккумуляторах АГНКС, меньше суммарного объема заправки ГБА, то заправка большей частью будет производиться напрямую от компрессоров АГНКС. При этом время заправки всех одновременно заправляемых ТС будет равняться времени заправки ГБА с самым большим совокупным объемом хранения компримированного природного газа (КПГ) на борту и составит в среднем около 20...25 мин в зависимости от производительности компрессоров.

Для заправки передвижных автомобильных газозаправщиков (ПАГЗ) требуется значительный объем (от 3000

до 10 000 м3) КПГ в зависимости от модификации заправщика. Максимальный объем аккумулируемого КПГ на АГНКС может составить 4200 м3, следовательно время заправки ПАГЗ и ГБА даже высокопроизводительными АГНКС будет составлять от 1,5 до 9 ч. Поэтому к недостатком известного технического решения относится длительное время заправки вновь прибывшего ГБА.

Задача изобретения - создание АГНКС, позволяющей сократить время заправки вновь прибывшего ГБА. Технический результат изобретения -уменьшение времени заправки вновь прибывшего ГБА на АГНКС в то время, когда на данной станции осуществляется заправка ПАГЗ.

Сущность изобретения заключается в том, что в структуре АГНКС на линии высокого давления подачи газа установлен блок регулировки, который по сигналу, поступающему от датчика изменения давления, вмонтированного в линию высокого давления подачи газа, управляет запорной арматурой, ограничивающей подачу КПГ на газозаправочную колонку, осуществляющую заправку ПАГЗ.

Во время работы предлагаемой АГНКС (см. рис. 2) сетевой газ, пройдя предварительную очистку в фильтре-сепараторе 1, при избыточном давлении 0,5.2 кг/см2 поступает на всасывание компрессорного блока 2, где сжимается до 230 кг/см2. После установки осушки газа 3 газ закачивается в блок аккумуляторов газа 4, а также поступает к заправочным колонкам 5. Сигнал с установленного на линии высокого давления 6 датчика изменения давления 7 запускает в работу блок регулировки 8, осуществляя управление запорной арматурой 9. С помощью запорной арматуры ограничивается подача КПГ к выбранной либо к нескольким выбранным заправочным колонкам.

Когда на АГНКС осуществляется заправка ПАГЗ высокой вместимости (от 3000 до 10 000 м3) и одновременно

с этим начинает заправку вновь прибывший ГБА, в линии высокого давления подачи газа 6 проявляется недостаток давления, необходимого для обеспечения быстрой заправки ГБА. Поэтому по сигналу от датчика изменения давления 7 блок регулировки 8 закрывает запорную арматуру 9, прекращая подачу КПГ на заправку ПАГЗ, тем самым обеспечивая нормальную (быструю) заправку ГБА. По завершению заправки ГБА сигнал от штатного датчика, поступающий в блок регулировки 8, открывает запорную арматуру 9, возобновляя подачу КПГ для заправки ПАГЗ.

Датчик изменения давления 7 может быть выполнен на базе датчика избыточного давления для газозаправочных колонок Сапфир-22-ДИ-2170 с пределами измерения 25 МПа и цифровой обработкой сигнала.

Блок регулировки 8 может быть выполнен, например, на базе 16-разрядного микроконтроллера MSP430F149IPM PBF производства TEXAS INSTRUMENTS.

Запорная арматура 9 может быть реализована на базе взрывозащищен-ного электромагнитного клапана высокого давления 25 МПа (250 кг/см2) с обратной связью AIC 25МПА М36/2 производства AIC.

Датчик изменения давления 7, установленный на линии высокого давления подачи газа с постоянным интервалом времени, равным 10 с, проводит измерение давления, передавая данные в блок регулировки 8. Блок регулировки 8 сохраняет несколько последних значений и вычисляет разность между последующим и предыдущим измерениями в линии высокого давления подачи газа. Если начинается заправка ГБА, то от штатного датчика (на рис. 2 не показан) заправочной колонки 5 подается сигнал блоку регулировки о начале заправки. В линии высокого давления подачи газа блок регулировки регистрирует падение давления и вырабатывает управляющее

АОГМТ «Национальная газомоторная ассоциация» (НГА) f^}

'^соцта^

32

воздействие, по которому закрывается запорная арматура до окончания заправки ТС на газовой заправочной колонке 5. По сигналу окончания заправки от штатного датчика блок регулировки 8 вырабатывает управляющее воздействие на открытие запорной арматуры. Затем заправка ПАГЗ возобновляется.

Настройки блока регулировки (интервал снятия показаний датчика изменения давления, при разнице показаний которого происходит срабатывание) зависят от характеристик АГНКС, таких как производительность компрессорного блока и объем хранимого КПГ в блоке аккумуляторов.

На графике изменения давления (см. рис. 3) отображена динамика изменения давлений (р, МПа) по времени (£, с) в линии высокого давления АГНКС в заправочных контурах вновь прибывшего газобаллонного автомобиля и ПАГЗ. На графике также отображены моменты начала заправки ГБА, закрытия запорной арматуры, окончания заправки ГБА с открытием запорной арматуры и возобновлением заправки ПАГЗ.

Предложенное изобретение позволяет устранить недостаток известной станции АГНКС, а именно - ускорить время заправки (делает возможной нормальную заправку) ГБА во время заправки ПАГЗ на АГНКС, что способствует повышению эффективности реализации газомоторного топлива.

Таким образом, датчик изменения давления, блок регулировки и управляемая запорная арматура, установленные на линии высокого давления подачи газа, позволяют либо ограничить, либо полностью прекратить подачу КПГ от установки осушки газа к заправочным колонкам, с помощью которых осуществляется заправка ПАГЗ, и ускорить одновременную заправку ГБА и ПАГЗ.

Формула изобретения

Автомобильная газонаполнительная компрессорная станция, состоящая из фильтра-сепаратора, компрессорного блока, блока аккумуляторов газа, установки осушки газа, по меньшей мере двух газозаправочных колонок и линии высокого давления подачи газа от установки осушки к блоку аккумуляторов газа и газозаправочным колонкам, отличается тем, что на линии высокого давления подачи газа установлен блок регулировки, предназначенный по сигналу, поступающему от датчика изменения давления, вмонтированного в линию высокого давления подачи газа, управлять запорной арматурой, ограничивающей подачу компримирован-ного природного газа на заправочную колонку, осуществляющую заправку передвижного автомобильного газозаправщика.

В апреле 2017 г. Федеральной службой по интеллектуальной собственности РФ (Роспатент) выдан ООО «Газпром ВНИИГАЗ» патент на изобретение № 2617539 «Автомобильная газонаполнительная компрессорная станция». Изобретение относится к газовой промышленности, в частности к автомобильной газонаполнительной компрессорной станции (АГНКС).

Авторы изобретения - Евстифе-ев Андрей Александрович, Тимофеев Владимир Валентинович.

АГНКС включает (рис. 1, 2): фильтр-сепаратор 1, компрессорный блок 2, установку осушки газа 3, аккумуляторы газа 4, заправочные колонки 5, линию высокого давления подачи газа 6, перемычку с запорной арматурой 7. Технический результат изобретения -уменьшение времени заправки вновь прибывшего газобаллонного автомобиля на АГНКС во время заправки на данной станции ПАГЗ.

Рис. 1. Блок-схема АГНКС, принятой заявителем в качестве наиболее близкого аналога-прототипа

Рис. 2. Схема предлагаемой станции

Известна автомобильная газонаполнительная компрессорная станция, состоящая из расходомерного узла, фильтра-сепаратора, компрессорного блока, аккумуляторов газа и газозаправочных колонок (см. сноску в первом патенте). В известной станции сетевой газ, пройдя предварительную очистку в фильтре-сепараторе и расходомерный узел, при избыточном давлении 0,5...2 кг/см2 поступает на всасывание компрессора, где сжимается до 230 кг/см2. После вла-гомаслоудаления и осушки газ закачивается в аккумуляторы, а также поступает к заправочным колонкам.

В случае, когда на АГНКС одновременно заправляются газобаллонные автомобили с суммарным объемом хранимого на борту транспортного средства газа, не превышающим объем газа,

накопленного в аккумуляторах АГНКС, время заправки каждого из одновременно заправляемых ТС будет составлять в среднем около 10 мин.

Основной характеристикой АГНКС является число заправок автомобилей в сутки. От этого зависят размеры станции, тип и производительность компрессорного оборудования и других аппаратов. Если объем газа, накопленный в аккумуляторах АГНКС, меньше суммарного объема заправки ГБА, то заправка большей частью будет производиться напрямую от компрессоров АГНКС. При этом время заправки всех одновременно заправляемых транспортных средств будет равняться времени заправки ГБА с самым большим совокупным объемом хранения КПГ на борту и составит в среднем около

АОГМТ «Национальная газомоторная ассоциация»

34

20...25 мин в зависимости от производительности компрессоров.

Для заправки передвижных автомобильных газозаправщиков требуется значительный объем (от 3000 до 10 000 м3) КПГ в зависимости от модификации заправщика. Максимальный среди известных объем аккумулируемого КПГ на АГНКС составляет 4200 м3. Следовательно время заправки ПАГЗ и ГБА даже высокопроизводительными АГНКС будет составлять от 1,5 до 9 ч, что и является недостатком известного технического решения.

Задача изобретения - создание АГНКС, позволяющей уменьшить время заправки вновь прибывшего ГБА на АГНКС.

Технический результат изобретения - уменьшение времени заправки вновь прибывшего ГБА на АГНКС в тот момент, когда на данной станции осуществляется заправка ПАГЗ.

Сущность изобретения заключается в том, что автомобильная газонаполнительная компрессорная станция состоит из фильтра-сепаратора, компрессорного блока, установки осушки газа, блока аккумуляторов газа, газозаправочных колонок и линии высокого давления подачи газа. Причем линия высокого давления подачи газа выполнена по меньшей мере в виде двух независимых нитей, каждая из которых подключена к отдельному выходу установки осушки газа, а также к входу блока аккумуляторов и к соответствующей заправочной колонке. При этом нити линии высокого давления подачи газа соединены перемычкой с запорной арматурой.

Перемычка с запорной арматурой, соединяющая входы нитей линии высокого давления подачи газа, в открытом положении позволяет использовать нити в режиме единой линии высокого давления подачи газа, то есть позволяет использовать АГНКС в штатном режиме, задействовав всю производительность компрессорного блока.

Модернизация (разделение) линии высокого давления подачи газа осуществляется с целью обеспечения независимой подачи КПГ к заправочным колонкам. Данное решение может найти применение при наличии на АГНКС по меньшей мере двух компрессоров, производительность которых в этом случае разделяется пропорционально потокам прибывающих на заправку транспортных средств. При этом часть компрессоров работает напрямую для заправки ПАГЗ, что позволяет снять зависимость скорости заправки ГБА в случае одновременной заправки его и ПАГЗ.

Во время работы АГНКС (см. рис. 2) сетевой газ, пройдя предварительную очистку в фильтре-сепараторе 1 при избыточном давлении 0,5. 2 кг/см2, поступает на всасывание в компрессорный блок 2, где сжимается до 230 кг/см2. После установки осушки газа 3 газ закачивается в блок аккумуляторов газа 4, а также поступает к заправочным колонкам 5.

Далее в АГНКС на выходе установки осушки газа 3 линия высокого давления подачи газа 6 разделяется на две независимо запитанные нити, по которым потоки КПГ могут распределяться между аккумуляторами блока аккумуляторов газа и заправочными колонками независимо друг от друга. При этом перемычка с запорной арматурой 7, соединяющая нити линии высокого давления подачи газа, в открытом положении позволяет использовать нити в режиме единой линии высокого давления подачи газа, а также использовать АГНКС в штатном режиме, задействовав всю производительность компрессорного блока.

Предложенная станция может работать в двух режимах.

В режиме 1 станция осуществляет заправку ПАГЗ высокой вместимости. КПГ от компрессорного блока 2 по одной нити линии высокого давления подачи газа 6 подается напрямую на заправочную колонку 5 для заправки ПАГЗ.

При этом запорная арматура 7 закрывается по команде оператора АГНКС. Другая нить линии высокого давления подачи газа 6 позволит АГНКС функционировать в штатном режиме, используя в полном объеме блок аккумуляторов газа 4 для заправки вновь прибывающих ГБА.

В режиме 2 посредством перемычки с запорной арматурой 7, которая находится в открытом положении, обе нити замыкаются в единую линию высокого давления подачи газа - все компрессоры используются для пополнения запасов КПГ в блоке аккумуляторов газа и заправки ГБА.

Таким образом, изобретение позволяет устранить недостатки известной АГНКС. При использовании предложенного решения уменьшается время заправки ГБА, если на АГНКС одновременно осуществляется заправка ГБА

и ПАГЗ, следовательно повышается эффективность реализации газомоторного топлива.

Формула изобретения

Автомобильная газонаполнительная компрессорная станция состоит из фильтра-сепаратора, компрессорного блока, установки осушки газа, блока аккумуляторов газа, газозаправочных колонок и линии высокого давления подачи газа, отличается тем, что линия высокого давления подачи газа выполнена в виде по меньшей мере двух независимых нитей, каждая из которых подключена к отдельному выходу установки осушки газа, а также к входу блока аккумуляторов и к соответствующей заправочной колонке. При этом нити линии высокого давления подачи газа соединены перемычкой с запорной арматурой.

Требования по подготовке статей к опубликованию в журнале

В связи с тем, что Международный научно-технический журнал Национальной газомоторной ассоциации «Транспорт на альтернативном топливе» включен в обновленный Перечень ВАКа, просьба ко всем авторам строго выполнять следующие требования при подготовке статей к публикации:

1. Все научно-технические статьи должны иметь на русском и английском языках следующие составляющие:

заголовок, ФИО авторов полностью, их должности, ученая степень (при наличии), контакты (e-mail, телефоны), аннотации, ключевые слова.

2. Все английские тексты следует набирать только строчными буквами, сохраняя начальные прописные буквы в именах собственных.

3. Авторы остальных публикаций (информационных, рекламных и т.д.) представляют на русском и английском языках: заголовок, ФИО авторов полностью, их должности, адрес и контакты (e-mail, телефоны).

Редакция журнала также доводит до сведения авторов требования, которые необходимо соблюдать при подготовке статей для публикации.

Материалы статей должны быть представлены по электронной почте в программе WinWord. Объем статьи -не более 15 000 знаков с пробелами.

Представленный текстовый материал с иллюстрациями и таблицами должен иметь сквозную нумерацию. Графический материал должен быть выполнен в формате, обеспечивающем ясность всех деталей рисунков. Формулы и символы должны быть четкими и понятными. Все обозначения в формулах необходимо расшифровать. Нумеруются только те формулы, на которые сделаны ссылки в тексте. Обозначения физических величин и единиц измерений необходимо давать

в Международной системе единиц (СИ). Обязательно соблюдение действующих ГОСТов. Текст и таблицы должны быть выполнены в программе Word в формате doc, rtf. Фотографии и графические рисунки (не менее 300 dpi, CMYK) - в формате jpg, jpeg, tiff, pdf. Не следует форматировать текст самостоятельно.

При пересылке материалов по е-mail следует сопровождать их пояснительной запиской (от кого, перечень файлов и т.д.). Объемные файлы должны быть заархивированы. При подготовке статей к печати необходимо руководствоваться документами, определяющими правила передачи информации через СМИ. Авторский коллектив должен указать ответственное лицо, с которым редакция будет вести переговоры в процессе подготовки статьи к изданию. В список литературы включаются источники, на которые есть ссылки в статье. Ссылаться можно только на опубликованные работы. Список литературы составляется в порядке употребления. В нем приводятся следующие сведения: фамилия и инициалы авторов, название работы; для журнала - название, год издания, номер, страницы, на которых размещена статья; для книг - место и год издания, издательство, общее число страниц. Редакция оставляет за собой право редакторской правки и не несет ответственности за достоверность публикации. Все внесенные изменения и дополнения в представленную к изданию статью согласовываются с автором или представителем авторского коллектива.

Редакция оставляет за собой право размещать опубликованные статьи на сайтах журнала и Национальной газомоторной ассоциации. Редакция не передает и не продает материалы для публикации в других печатных и электронных изданиях без согласования с автором (представителем авторского коллектива).

АОГМТ «Национальная газомоторная ассоциация»

"^еоци»^