天然氣組分和來源

第一章天然氣根本知識天然氣組分和來源天然氣是指地下多孔地質構造中發(fā)現(xiàn)的自然形成的烴類氣體和蒸氣的混合氣體，有時也含有一些雜質，主要組分是低分子烷烴。天然氣一般可分為四種：從氣田開采的氣田氣或稱純天然氣；伴隨石油一起開采出來的石油氣，也稱石油伴生氣，含石油輕質鎦分的凝析氣田氣以及從井下煤層抽出的礦井氣。氣田氣組分以甲烷為主，也含少量的CO2、H2S、N2和微量的惰性氣體，詳見表l一2。我國四川、海南等地的天然氣屬于這一類，其中甲烷含量一般不少于90％，發(fā)熱值為34800～36000kJ／m3。天津、大慶等地使用的天然氣是伴生氣，甲烷含量約為80％，其他烷烴占15％，熱值較高，大約為41900kJ／m3。氣田氣除含有大量甲烷外，還含有2％～5％戊烷及戊烷以上的烴類，熱值更高。礦井氣的主要可燃成分是甲烷，其含量視抽氣方式不同而變化，熱值一般較低。撫順、鶴壁等礦區(qū)使用這種礦井氣多年。天然氣可以壓縮或液化，在25MPa壓縮狀態(tài)下的天然氣體積接近標準狀態(tài)下的1／300。液態(tài)天然氣的體積為標準狀態(tài)時體積的1／625，有利于儲存和用車輛或船舶遠途輸送，使不生產天然氣的地區(qū)也能使用到天然氣。根據(jù)天然氣的組成既可將天然氣分為干氣、濕氣、貧氣和富氣，又可分為酸性天然氣和潔氣。結合我國情況，參考國外資料，其定義如下。表l一2各種天然氣成分產地CH4C3H6C3H8C4HCmHmH2H2SCO2N2四川氣田天然氣--四川油田天然氣---大慶天然氣---干氣：每1m3。(壓力為O.1MPa、溫度為20C的狀態(tài))井口流出物中，C5以上重烴液體含量低于13.5cm3的天然氣。濕氣：每1m3井口流出物中，C5以上重烴液體含量超過13.5cm3的天然氣．一般濕氣需別離出液態(tài)烴產品和水分后才能進一步加工利用。富氣：每1m3井口流出物中，C3以上烴類液體含量超過94cm3的天然氣。貧氣：每lm3井口流出物中，C3以上烴類液體含量低于94cm3的天然氣。酸性天然氣：含有顯著H2S和CO2等酸性氣體，需進行凈化處理才能到達管輸標準的天然氣。潔氣：H2S和C02含量甚微，不需進行凈化處理的天然氣。第二節(jié)天燃氣的物理性質一、密度和相對密度燃氣的生產儲存和使用，包括有液態(tài)和氣態(tài)及其相互的變化，所以密度和相對密度包括氣體和液體兩種狀態(tài)。液體的密度是指單位體積內液體的質量。液體的相對密度是指在同一溫度壓力條件下，液體與同體積水的密度之比。氣體的密度是指單位體積內氣體的質量。在壓力不變的情況下，氣體的密度隨溫度升高而減少。氣體的相對密度是指在同一溫度壓力條件下，氣體與同體積的空氣的質量比。標準狀態(tài)是指OC和大氣壓為101325Pa(1標準大氣壓)時的狀態(tài)。一些碳氫化合物密度見表l一3。表l一3一些碳氫化合物在標準狀態(tài)下的密度甲烷丙烷正丁烷異丁烷乙烯丙烯丁烯氣態(tài)Kg/m3液態(tài)Kg/L氣態(tài)Kg/m3液態(tài)Kg/L氣態(tài)Kg/m3液態(tài)Kg/L氣態(tài)Kg/m3液態(tài)Kg/L液態(tài)Kg/L液態(tài)Kg/L1．氣體的密度、比容、相對密度氣體的密度是指單位體積內氣體的質量。壓力不變的情況下，氣體的密度隨溫度升高而減少。密度習慣上采用的符號ρ，比容采用的符號ν。混合氣體的密度計算公式如下：式中：P——混合氣體的密度(kg／m3。)；Pi——混合氣體各組分在標準狀態(tài)下的密度(kg／m3。)；Vi——混合氣體各體積紺分(％)。比容是指單位質量的物質所占的體積，單位是(m3／kg)。它與密度互為倒數(shù)，即V=1/P。氣體的相對密度是指在溫度壓力相同條件下，氣體與同體積空氣的質量比。即S=P/1.293式中S——混合氣體的相對密度；1.293——標準狀態(tài)下空氣的密度(k/m3)。幾種燃氣的平均密度和相對密度見表1—4。表1—4燃氣的平均密度和相對密度燃氣種類天然氣液化石油氣平均密度〔kg/m3〕5相對密度液化石油氣氣態(tài)的相對密度在1.5～2之間，因此，一旦液化石油氣沉著器或管道中泄漏出來，不像相對密度值小的可燃氣體那樣容易揮發(fā)和擴散，而像水一樣往低處流動和滯存，很容易到達爆炸濃度，如遇著明火就會發(fā)生爆炸或燃燒。因此，用戶在平安使用中必須充分注意。2．液體的密度、相對密度混合液體的密度計算公式如下：式中P——混合液體的密度(kg／L)；Pi——混合液體各組分的密度(kg／L)；Vi——混合液體各組分的容積成分(％)；gi——混合液體各組分的質量成分(％)。混合液體的相對密度是相對于水而言(見表1—5)，而4℃時水的密度為1kg／L，故液體的相對密度與平均密度數(shù)值相等。在常溫下，液態(tài)液化石油氣的平均密度是0.5～0.6,，約為水的一半，故水分和雜質處于液化石油氣容器的底部，排污閥應裝罐底。表l一5液化石油氣液態(tài)各組分相對密度溫度〔℃〕丙烯丙烷正丁烷異丁烷丁烯-1-20-1001020二、顏色、氣味和毒性液化石油氣是一種無色、無味的物質，其在常溫常壓下以氣態(tài)存在，在加壓情況下液化，便于儲存和運輸。液化石油氣中含少量的硫化物。由于硫化物的存在，使液化石油氣帶有一種類似滴滴涕的刺鼻的臭味，對人體有一定的毒害作用，但人們可以憑借這種氣味用以判斷是否有液化石油氣泄漏。液化石油氣無毒，但在空氣中濃度較高時，對人的中樞神經有麻醉作用。三、沸點和露點當液體溫度升高時，液體的蒸氣壓也隨之逐漸升高，直至其蒸氣壓力與外界壓力相等，這時繼續(xù)加熱將使液體內部汽化，這種現(xiàn)象叫沸騰，沸騰時的溫度稱為沸點。通常說的沸點是指蒸氣壓力為101325Pa時的飽和液體沸騰時的溫度。某些碳氫化合物的沸點見表1—6。表l一6某些碳氫化臺物的沸點碳氫化合物名稱甲烷丙烷正丁烷異丁烷丙烯丁烯-1順丁烯-2反丁烯-2異丁烯沸點〔C〕沸點溫度與液體種類和外界壓力有關。壓力增高，沸點上升。由于C4的平均沸點為0℃左右，在冬季就可能會不能汽化，從而打不著火。由于室內溫度大于C4的平均沸點，在室外使用鋼瓶打不著火時，可將其放到室內片刻，當鋼瓶溫度接近室溫時，瓶內液化石油氣就可以導出，再點火就不困難了。在壓力不變的條件下，未飽和氣體冷卻到飽和狀態(tài)時的溫度稱為露點溫度。因此，氣態(tài)碳氫化合物的露點溫度就是給定壓力下到達飽和狀態(tài)時的飽和溫度，對同種碳氫化合物，其壓力增大，露點溫度也升高。當用管道輸送氣體碳氫化合物時，必須保持其溫度在露點以上，以防凝結，阻礙輸氣。四、比熱容和汽化潛熱(一)比熱容比熱容是指單位數(shù)量的某物質在溫度變化lC時所吸收(或放出)的熱量。液化石油氣有氣態(tài)和液態(tài)之分，其比熱容也就不同。表1-7為某些碳氫化合物在25C時的比熱。表l一7某些碳氫化合物的比熱容碳氫化合物名稱甲烷丙烷丁烷液態(tài)氣態(tài)(25C液態(tài)氣態(tài)(25C)液態(tài)氣態(tài)(25C)比熱〔kj/(kg·K)(二)汽化潛熱液體沸騰時，1kg飽和液體變成同溫度的飽和蒸氣所吸收的熱量稱為汽化潛熱。該過程只有相變，而溫度不發(fā)生變化。汽化潛熱這一特性與平安生產和平安使用的關系很密切(見表l-8)。液化石油氣的主要成分的沸點都很低。即在0C以下時液化石油氣就到達它的沸點。因此液態(tài)液化石油氣泄漏出來時，其壓力降至常壓，迅速吸收周圍空氣及容器的熱量，把空氣中的水分凝結成霜，形成白霧。倘假設液態(tài)液化石油氣沾至皮膚，那么會迅速吸收人體的大量熱量造成凍傷。因此，操作人員必須戴皮手套加以保護以防止皮膚凍傷。表1—8某些碳氫化合物的汽化潛熱碳氫化合物名稱甲烷丙烷正丁烷異丁烷丙烯丁烯-1順丁烯-2反丁烯-2異丁烯汽化潛熱(J/kg)510000422584383254366100439320390786415800405430394133(三)燃氣的熱值lm3燃氣完全燃燒所放出的熱量稱為燃氣的熱值，單位為kJ／m3，對于液化石油氣，熱值單位也可用kJ／kg。熱值可分為高熱值和低熱值。高熱值是指1m3。燃氣完全燃燒后其煙氣被冷卻至原始溫度，而其中的水蒸氣為凝結水狀態(tài)排出時所放出的熱量。低熱值是指lm3。燃氣完全燃燒后其煙氣被冷卻至原始溫度，但煙氣中的水蒸氣仍為蒸氣狀態(tài)時所放出的熱量。高、低熱值數(shù)值之差為生成水蒸氣的冷凝熱。1．混合氣體比熱容的計算體積組分時，C=VlCl+V2C2+…+VmCm質量組分時，C=g1C1+g2C2+…+gmCm式中C——混合氣體的容積比熱容，單位J／(m3·C)；C——混合氣體的質量比熱容，單位J／(kg·K)；C1，C2…Cm——混合氣體各組分容積比熱容，單位J／(m3·C)；C1，C2…Cm——混合氣體各組分質量比熱容，單位J／(kg·K)V1，V2…Vm——混合氣體各體積組分；g1，g2…gm——混合氣體各質量組分。2．混合液體比熱容的計算混合液體比熱容可按下式計算：C=g1C1+g2C2+…+gmCm：式中C——混合液體的質量比熱容J／(kg·K)；g1，g2…gm——混合液體各質量組分；C1，C2…Cm——混合液體各組分質量比熱容J／(kg·C)。3．混合液體汽化潛熱的計算混合液體的汽化潛熱可用下式計算：R=g1r1+g2r2+…+gmrm式中r——混合液體的汽化潛熱(J／kg)；g1，g2…gm——混合液體各質量組分；r1r2rm——混合液體各組分的汽化潛熱(J／kg)。五、體積膨脹系數(shù)絕大多數(shù)物體都具有熱脹冷縮的性質。所謂體積膨脹系數(shù)，就是指溫度每升高1C，液體增加的體積與原來體積的比值。液化石油氣體積膨脹系數(shù)比水大得多，約相當水的10至16倍，且隨溫度升高而增大。據(jù)計算，家用液化氣鋼瓶在滿液情況下，溫度每升高1C，壓力就會上升2～3MPa(20至30大氣壓)，不難推知，只要溫升3C、至5C，內壓就會超過普通鋼瓶8MPa的實際脹裂限度。因此-液化石油氣的充裝作業(yè)，必須限制裝載量，不能全部充滿液態(tài)液化氣。六、飽和蒸氣壓一定溫度下的液體置于密閉容器中，當單位時間由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的分子數(shù)目與由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)的分子數(shù)目相等時，氣液兩相處于動態(tài)平衡狀態(tài)，此時飽和蒸氣所呈現(xiàn)的壓力稱為飽和蒸氣壓。飽和蒸氣壓的大小與液體的種類、溫度的上下有關。碳氫化合物的蒸氣壓隨溫度升高而增大。一定液體的飽和蒸氣壓與容積大小及液量多少無關，只取決于溫度。某些烴類的飽和蒸氣壓與溫度的關系，見表1—9。表1-9某些烴類的飽和蒸氣壓單位(MPa)溫度℃丙烷丙烯異丁烯正丁烷丁烯-1丁烯-2異丁烯-40——-30——-20——-15-10-505101520300.3454050七、臨界狀態(tài)任何氣體在溫度低于某一數(shù)值時都可以等溫壓縮成液態(tài)，但當高于該溫度時，無論壓力增加到多大，都不能使氣體液化，可以使氣體壓縮成液態(tài)的這個極限溫度稱為氣體臨界溫度。當溫度等于臨界溫度時，使氣體壓縮成液體所需的壓力稱為臨界壓力，此時的狀態(tài)稱為臨界狀態(tài)。其實，臨界狀態(tài)是飽和狀態(tài)的一個特殊情況——極端情況：處于密封容器中的氣液共存物質，在溫度不斷升高時，由于原來的飽和狀態(tài)不斷被打破，液相分子不斷溢出液面，同時，由于液十H受熱會膨脹，所占體積增大，因而使液相密度ID*會不斷減少，而氣相密度那么會相應增大。當溫度升到一定值時，P幘一ID氣，此時氣液界面消失，氣液不分，處于一個模糊狀態(tài)，即臨界狀態(tài)。臨界狀態(tài)時的溫度、密度、壓力均為常數(shù)，與容器的形狀、大小無關。氣體的臨界溫度越高，越易液化。天然氣主要成分甲烷臨界溫度低，故較難液化。而液化石油氣的主要成分c。、C。臨界溫度較高，故較易液化，便于儲存和運輸燃氣的臨界溫度和壓力見表1一l0。表1-10液化石油氣和天然氣的臨界壓力和臨界溫度性質液化石油氣天然氣丙烷丁烷甲烷臨罰壓力〔MPa〕臨罰溫度〔℃〕第三節(jié)燃氣的燃燒特性一、燃燒及其條件、形式和種類(一)燃燒可燃物與助燃物作用發(fā)生的放熱反響，通常伴有火焰、發(fā)光和(或)發(fā)煙現(xiàn)象，稱為燃燒。任何物質要發(fā)生燃燒，都必須具備三個必要的條件：可燃物、助燃物和點火源。也就是說，只有在上述三個條件同時具備的情況下才能發(fā)生燃燒。(1)可燃物：但凡能與空氣中的氧氣或其他氧化劑起化學反響的物質稱可燃物，如木材、氫氣、煤炭、汽油、酒精、紙張等。(2)助燃物：能幫助和支持可燃物燃燒的物質，即能與可燃物發(fā)生氧化反響的物質稱為助燃物。如空氣、氧氣、氯氣及其他一些氧化劑，空氣到處都有。一般來說，這個燃燒條件是難以控制的。(3)點火源：是指供給可燃物與助燃物發(fā)生燃燒反響的能量來源。一般分直接火源和間接火源兩大類。直接火源主要有明火(如生產、生活中的爐火、燈火、焊接火、撞擊火星、摩擦打火等)、電弧、電火花、瞬間高壓放電的雷擊；間接火源主要有高溫發(fā)熱、自燃起火?？扇嘉?、助燃物和點火源是構成燃燒的三個要素，缺少其中任何一個要素，燃燒便不能發(fā)生。對于已經進行著的燃燒，假設消除可燃物或助燃物其中任何一個條件，燃燒便會終止，這就是滅火的根本原理。(二)燃燒過程大多數(shù)可燃物質的燃燒是在其揮發(fā)出蒸氣或氣體狀態(tài)下進行的，由于可燃物的狀態(tài)不同，其燃燒特點也不同。氣體最容易燃燒，只要到達其本身氧化條件所需的熱量便能迅速燃燒，在極短的時間內全部燒光。天然氣和液化石油氣中的所有組分，在常溫常壓下均是氣態(tài)，在空間傳播迅速，所以非常容易燃燒，甚至能形成爆炸?？扇家后w燃燒不是液體本身燃燒。首先是液體蒸發(fā)汽化，然后在火源作用下，蒸氣氧化分解進行燃燒，燃燒又加速了汽化。由于液體燃燒在火源、升溫、汽化等過程的準備階段，要消耗時問和熱量，時間長。值得指出的是液化石油氣中C。、C．組分的沸點都很低，因此，液化石油氣液體假設泄漏出來，雖然為液態(tài)，但其汽化卻十分迅速，燃燒和爆炸的危險性很大。固體燃燒，如果可燃物是簡單物質，如硫、磷等，受熱時首先融化，然后蒸發(fā)、燃燒，沒有分解過程；如果是復雜的物質，其固體燃燒相對液體、氣體較為困難，燃燒速度較為緩慢。(三)燃燒形式根據(jù)氣體的燃燒條件，可分為擴散燃燒和混合燃燒兩種形式，在混合燃燒中又可細分為局部預混燃燒和完全混合燃燒?？扇細怏w不預先和空氣混合，從管中噴出后與周圍空氣接觸，其氣體分子一邊擴散，一邊與氧分子混合，一邊燃燒，燃燒反響在兩種物質的界面帶層進行，該種形式的燃燒叫做擴散燃燒。蠟燭的火焰形態(tài)，就是這種形式。將可燃氣體預先與燃燒所需的局部空氣混合，然后從火孔流出燃燒，這種燃燒過程叫做局部預混燃燒，這種燃燒方式的火焰溫度和燃燒完全程度都高于擴散燃燒。家用灶具多采用這種燃燒方式，所謂完全混合燃燒，即將可燃氣體與燃燒所需的全部空氣相混合，然后從火孔流出燃燒。由于預假冒分，燃燒十分迅速，幾乎看不到火焰。這種燃燒方式反響完全，且能獲得高溫。完全預混燃燒的灶具，必須保證氣流的噴出速度大于火焰的傳播速度，否那么十分危險。(四)閃燃和閃點可燃液體外表的蒸氣與空氣混合，形成混合可燃氣體，遇火源即發(fā)生燃燒。形成揮發(fā)性混合氣體的最低燃燒溫度稱為閃點，在閃點時所發(fā)生的燃燒只出現(xiàn)瞬問火苗和火光，這種現(xiàn)象稱為閃燃，閃燃燃燒是不連續(xù)的。液化石油氣的閃點都是非常低的，其數(shù)值見表1—11。液體在閃點溫度以上到達燃點時，因液體蒸發(fā)速度加快，可燃氣體的數(shù)量增加，能夠維持連續(xù)穩(wěn)定的燃燒。因此，閃燃是液體發(fā)生火險的信號，是著火的前奏。閃點是評價液體火災危險性的重要指標。表1-11液化石油氣主要成分閃點成份丙烷丙烯丁烷丁烯閃點〔℃〕-104-108-80(五)自燃和自燃點自燃是物質自發(fā)的著火燃燒，通常是由緩慢的氧化作用或本身溫度或介質溫度而引起的。即物質在無外界火源的條件下，在一定溫度下自行發(fā)熱，散熱受到阻礙而積蓄，逐漸到達自{妻}狀態(tài)而致。自燃一般分為受熱自燃和本身自燃。(1)受熱自燃：在沒有外部火花、火焰的條件下，可燃物質受外界熱源作用自行燃燒現(xiàn)霖稱為受熱自燃?？扇嘉镔|發(fā)生自行燃燒的最低溫度稱為自燃點。(2)本身自燃：可燃物質在沒有外來熱源影響下，由于物質內部所發(fā)生的化學、物理或生化過程而產生熱量．這些熱量在適當條件下，會逐漸積聚，使物質溫度上升，到達自燃點而燃燒，這種現(xiàn)象稱為本身燃燒。液化石油氣中的硫化物能同儲罐內壁或鋼瓶內壁發(fā)生化學變化，生成硫化鐵及硫化亞鐵．這些物質也是十分危險的可燃燒物。如果容器或設備未充分冷卻即敞開，那么這些物質與空氣接觸，便能自燃。如果罐內仍有可燃氣體存在，那么能形成火災事故，甚至引起儲罐、鋼瓶爆炸。液化石油氣和天然氣的自燃點見表1—12。表l—12液化石油氣和天然氣的自燃點名稱液化石油氣天然氣丙烷丁烷甲烷自燃點〔常壓下〕〔〕466430537(六)辛烷值辛烷值是燃料抗爆性的標志，它表示燃料在發(fā)動機內燃燒時不發(fā)生爆震的能力。爆震是汽油機的一種不正常燃燒，它能產生高頻震動和噪聲。爆燃可引起功率下降，油耗增加，持久的爆燃會損壞機件。辛烷值是指與汽油抗爆性相同的標準燃料所含異辛烷的體積分數(shù)。如辛烷值70的汽油，表示其抗震性等于70％的異辛烷和30％的正庚烷組成的標準燃料的抗爆性。辛烷值越高表示抗爆性越好。天然氣的主要成分是甲烷，甲烷的辛烷值為130，液化石油氣的辛烷值在100～110之間，以上兩者都較汽油有更高的辛烷值，即抗爆性能較汽油高。二、熱值、燃燒溫度及燃燒產物1．熱值熱值是指單位重量或單位體積的可燃物質，在完全燒盡生成最簡單最穩(wěn)定化合物時所放出的熱量(見表1—13)。熱值又分高熱值和低熱值。它們之問的區(qū)別在于高熱值記人生成的水的冷凝熱，如不計算這局部冷凝熱，那么為低熱值。表l—13各種碳氫化合物的熱值名稱氣態(tài)發(fā)熱值高熱值低熱值104kJ/kg104kJ/kg104kJ/kg104kJ/kg甲烷乙烷丙烷正丁烷羿丁烷名稱液態(tài)發(fā)熱值高熱值低熱值甲烷----乙烷丙烷正丁烷羿丁烷2．燃燒溫度燃燒溫度實質上是火焰溫度。因為可燃物質燃燒所產生的熱量是在火焰燃燒區(qū)內放出的，熱量完全被燃燒生成物所攜帶，因而火焰溫度也就是燃燒溫度(見表1～14)。表l—14液化石油氣和天然氣等可燃物質的理論燃燒溫度工程液化石油天然氣汽油煤油爛燒溫度(C)212020201200700-10303．燃燒產物液化石油氣和天然氣(含少量雜質)完全燃燒時產生二氧化碳(CO)2)和二氧化硫(SO2)等，當不完全燃燒時還會產生大量的一氧化碳(CO))。CO是一種無色氣體，比空氣略輕，有強烈的毒性。當空氣中含有10％的CO時，在l～2min內可造成人的中毒死亡。完全燃燒時產生的CO2。也是～種無色氣體，比空氣重，不燃燒，不助燃，不導電，有輕度毒性。但燃燒產物中CO2：中含量高時，使人窒息。SO2比空氣重，具有毒性，對眼膜和呼吸道有刺激性，當空氣中含量為0.05％時，短時間內便可造成人的生命危險。由上述介紹可知，液化石油氣、天然氣及雜質的燃燒產物對人體都有一定的危害，因此，用戶使用燃具的空間，必須具有良好的通風條件，以使燃燒產物能及時排除。4．燃燒產物與滅火工作的關系燃氣燃燒產物對滅火工作既有不利的一面，也有有利的一面。燃燒產物在一定的條件下，有阻燃作用。根據(jù)燃燒產物的顏色和氣味可以判斷是什么物質燃燒，有利于采取正確的滅火措施，根據(jù)燃燒產物煙霧溫度、濃度和流動方向可以判斷燃燒速度和蔓延方向。在一定的條件下，燃燒產物阻礙滅火人員行動，有使滅火人員窒息中毒的危險，燃燒產物煙霧會影響視線，阻礙消防工作，而很多燃燒產物有造成新的火源和促進火勢開展的危險。三、爆炸及爆炸極限1．爆炸物質自一種狀態(tài)驟然轉變到另一種狀態(tài)，并在釋放出大量能量的瞬間產生巨大聲響及亮光的現(xiàn)象稱為爆炸。迅速韻燃燒(約萬分之幾秒)以后和巨大數(shù)量燃燒產物的形成，包括能量釋放及產物膨脹在內的劇烈的物理化學行為是燃燒爆炸，亦稱爆炸。爆炸也包括氣體或蒸氣在瞬間膨脹的現(xiàn)象。爆炸可分為物理性爆炸和化學性爆炸。物理性爆炸：這種爆炸是由物理因素引起的，物質因狀態(tài)或壓力發(fā)生突變而強力崩裂的爆炸稱為物理爆炸。如：液化氣體超壓引起的爆炸。物理性爆炸前后物質的性質及化學成分均不改變。當液化石油氣容器充裝過滿或溫度過高，均可能導致容器超壓，引起爆炸?；瘜W性爆炸：物質發(fā)生極迅速的化學反響，產生高溫高壓而引起的爆炸稱為化學性爆炸?；瘜W性爆炸前后物質的性質和成分發(fā)生了根本的變化。天然氣和液化石油氣的爆炸一般屬于氣體混合物爆炸。天然氣和液化石油氣氣體與空氣混合，到達一定濃度時，遇著火源即能發(fā)生爆炸燃燒。密閉容器內的爆炸，非常危險。爆炸時，容器裂成碎片四處飛射，有很強的破壞力，情同炸彈。這類事故有可能是因氣瓶超壓，或因為容器內存有燃氣，空氣進入，充分擴散混合形成爆炸條件。2．爆炸極限可燃性氣體或蒸氣與空氣組成的混合物，并不是在任何比例下都可以燃燒或爆炸，而是具有嚴格的數(shù)量比例?？扇細怏w或蒸氣與空氣的混合物遇著火源能夠發(fā)生爆炸燃燒的濃度范圍稱爆炸濃度極限。爆炸燃燒的最低濃度稱為爆炸濃度下限，最高濃度稱爆炸濃度上限(見表1-15)表1-15液化石油氣和天然氣的爆炸濃度極限物質名稱爆炸濃度極限下限(%)下限(%)液化石油氣天然氣〔甲烷〕3．影響爆炸極限的因素爆炸極限不是一個固定值，它隨著一些因素而變化，影響爆炸極限的主要因素有以下幾點。原始溫度：爆炸性混合物的原始溫度越高，那么爆炸極限范圍越寬，即爆炸下限降低而爆炸上限增高。原始壓力：混合物的原始壓力對爆炸極限有很大的影響，在壓力增加的情況下，其爆炸極限的變化就很復雜。一般壓力增大，爆炸極限擴大，壓力降低，那么爆炸極限縮小。惰性氣體及雜質：假設混合物中所含惰性氣體的百分數(shù)增加，爆炸極限范圍縮小，平安性提高，惰性氣體濃度提高到某一數(shù)值，可使混合物不爆炸。充裝容器的材質、尺寸等：實驗證明，容器或管道直徑越小，爆炸極限范圍越小，這可能與材質的不明催化原因有關。除上述因素外，火花的能量、熱量交換外表的面積，火源和混合物的接觸時間等，對爆炸極限均有影響。爆炸濃度極限的實用意義：(1)評定氣體或液體火災危險性大小?？扇細怏w或液體蒸氣的爆炸下限越低，爆炸極限范圍越大，那么火災的危險性越大。(2)劃分可燃氣體等級的依據(jù)。爆炸濃度下限低于10％的可燃氣體屬一級可燃氣體，爆炸濃度極限下限高于10％的可燃氣體屬二級可燃氣體。(3)評定氣體生產、儲存火險類別，選擇電氣設備的依據(jù)。生產、儲存爆炸濃度下限小于10％的可燃氣體為甲類火災危險，應選用隔爆型電氣設備；生產、儲存爆炸濃度下限大于10%的可燃氣體為乙類火災危險，可選擇任意一類防爆型電氣設備。四、車用天然氣燃料的特點天然氣作為內燃機燃料有以下特點：(1)天然氣的體積低熱值和質量低熱值略高于汽油，但理論混合氣熱值要比汽油低。甲烷含量愈高，相差越大，純甲烷理論混合氣熱值比汽油低10％。(2)抗爆震性能高：天然氣的主要成分是甲烷，甲烷的辛烷值為130，具有較高的抗爆震性能。(3)混合氣發(fā)火界限寬：天然氣和空氣混合后的工作混合氣具有很寬的發(fā)火界限，其過量空氣系數(shù)的變化范圍為0.6-1.8。通過采用稀薄燃燒技術，可進一步提高汽車的經濟性和環(huán)保效益。⑷天然氣比汽油的燃點高，火焰?zhèn)鞑ニ俣嚷枰^高的點火能量。⑸天然氣是比汽油更清潔的燃料由于天然氣燃燒溫度高，NOX，生成少，與空氣同為氣相，混合均勻，燃燒較完全，C和微粒的排放極低。第四節(jié)天然氣的質量要求1．民用天然氣的質量指標(1)本標準按天然氣的高位發(fā)熱量不同分為A組和B組；按用途不同A、B兩組分為四類，其相應代號分別1類、Ⅱ類、Ⅲ類和N類。(2)各組、各類天然氣質量指標應符合表1—18規(guī)定。表1—18天然氣質量指標工程質量標準試驗方法ⅠⅡⅢⅣ特批高位發(fā)熱量〔MJ/m3〕A級B級總硫〔以硫計〕含量〔mg/m3〕150270460＞480待批硫化氫含量〔mg/m3〕620待批實測實測待批二氧化碳體積含量〔%〕3—SY7506水份無游離水②機械別離目測標準號：SYT7514—88。①本標準中的m3為在101.325kPa，20℃狀態(tài)下的體積；⑦無游離水是指天然氣經機械設備分不出游離水(在取樣點處的溫度和壓力條件下)，氣體的相對濕度小于或等于100％；⑧Ⅳ類氣總硫含量不小于480mg/m3。2．管輸天然氣氣質標準天然氣中的酸性氣體和水是造成管線內壁腐蝕、影響管線壽命的主要因素之一，嚴格控制進入管線的氣體質量是延長管線壽命、平安供氣的重要措施。世界主要產、用氣國家對管輸天然氣氣質標準見表1—19。表l一19世界主要產、用氣國家天然氣氣質標準雜質名稱標準含量聯(lián)邦德國荷蘭伊朗前蘇聯(lián)美國法國硫化氫〔mg/m3〕25未規(guī)定②(生活氣20)①1．5含水量〔mg/m3〕804764③95～10058有機硫〔mg/m3〕250150元未規(guī)定240180二氧化碳體積含量〔%〕—未規(guī)定2—①3。②3。③前蘇聯(lián)氣體中含水量依據(jù)不同地區(qū)要求各異。如果天然氣中的游離水尚未脫凈，由于天然氣中含有少量的硫化物，那么可能在民用天然氣輸配管網或車用鋼瓶內形成H。S水溶液，對設備造成腐蝕。天然氣中主要有害雜質是H：s和其他含硫化物、CO2及H2O2。H2S能腐蝕輸送管道且污染環(huán)境，對人體有害，在水存在時會與CO2和硫化物發(fā)生反響，對金屬有腐蝕性。CO2含量過高還影響管道輸送能力。并降低天然氣發(fā)熱量。水在一定溫度和壓力下，能與烴生成水化物，假設溫度低于露點溫度還會結冰，導致輸送過程中管道堵塞。因而，天然氣開采出來后需經過凈化才可到達商品天然氣要求。3．汽車用天然氣質量要求(見表l一20)表1—20汽車用壓縮天然氣質量要求工程質量標準試驗方法高位發(fā)熱量〔MJ/m3〕≥GB/T11062硫化氫〔H2S〕含量〔mg/m3〕＜20總硫〔以硫計〕含量〔mg/m3〕＜270GB/T11061二氧化碳〔CO2〕含量〔%〕SY/T7506水露點低于最高操作壓力下最低環(huán)境溫度5℃SY/T7507(計算確定)注：1、為確保壓縮天然氣的使用平安．壓縮天然氣應有特殊氣味，必要時假設適避加臭劑，保證天然氣的濃度在空氣中到達爆炸下限的20％前能被覺察。2、氣體體積為在101.325kPa、20℃狀態(tài)下的體積。標準號：SY/T7546-1996。4、天然氣加臭的意義天然氣是具有一定毒性的爆炸性氣體，且在壓力下輸送和使用。由于管道及設備材質和施工方面存在問題和使用不當，容易造成漏氣，存在著火和人身中毒的危險，因此，當發(fā)生漏氣時能及時被人們覺察進而消除漏氣是很必要的，要求對沒有臭味的燃氣加臭，對于減少災害，是必不可少的措施。城鎮(zhèn)燃氣設計標準規(guī)定：有毒燃氣泄漏到空氣中，到達對人體允許的有害濃度之前應能覺察；無毒燃氣泄漏到空氣中，到達爆炸下限的20％濃度時，應能覺察。一、天然氣的輸送天然氣的輸送有長距離管路輸送和液化天然氣〔LNG〕輸送方式等，另外，還可采用移動管束式汽車輸送。(一)液化天然氣(LNG)天然氣的主要組成——甲烷，在常溫下不能用壓縮的方法使其液化，只有在低溫下(-162℃)才能變?yōu)橐簯B(tài)。天然氣液化后儲存在以絕熱材料制造的儲罐巾，町通過船運或年運方式輸送。天然氣液化前必須凈化，脫除深冷過程中可能固化的物質．如水一二氧化碳、硫化氧及丙烷以上的重烴類，因為它們在深冷條件下會變成固體，覆蓋在冷卻外表，即使不發(fā)生冰堵，也會嚴重影響效率。凈化后的天然氣經過制冷為液態(tài)，體積變成氣態(tài)體積的1/625，密度約為0.5，這使天然氣在儲罐中的儲存量增大。不過現(xiàn)階段液化本錢較高，市場狹小，缺少互相坍調的技術規(guī)定，隨著深冷工藝的開展，天然氣液化將變得經濟些。(二)長距離管輸城鎮(zhèn)天然氣傳統(tǒng)的氣源供給模式是通過長輸管線來實現(xiàn)。天然氣管輸有五大環(huán)節(jié)：(集氣)采氣→凈氣→輸氣→儲氣→配氣(供氣)。長輸系統(tǒng)由集輸管網、氣體凈化設備、起點站、輸氣干線、輸氣支線、中間調壓計量站、壓氣站、燃氣分配站、管理維修站、通信與遙控設備、陰極保護站(或其他電保護裝置)等組成。(三)移動管束式汽車運輸天然氣由于國內天然氣長輸管線運輸尚未形成根本網絡，遠不能滿足工業(yè)、商業(yè)及民用對天然氣輸配供給的需要，對于許多城鎮(zhèn)或居民小區(qū)，或對于某些產量低且不穩(wěn)定的零星氣田或單井，沒有必要向城鎮(zhèn)敷設一條永久性管線。因而，對于天然氣的供給，除長輸管線和液化天然氣外，也可采用通過專用車輛，即移動管束式汽車由公路運輸壓縮天然氣(CNG)，目前CNG公路運輸系統(tǒng)技術較成熟，已在天然氣汽車母子站系統(tǒng)上廣泛使用。二、天然氣的儲存1．液化天然氣的儲存液化天然氣是將天然氣經過凈化處理，除去水、二氧化碳、硫等雜質及重碳氫化合物，然后采用節(jié)流膨脹、混合冷源制冷等深冷工藝將天然氣冷卻到一162℃，將甲烷變成液體，體積縮小625倍，稱為液化天然氣，儲存在冷庫中。其占地面秘少，工作壓力較低，儲氣量大，但制冷工藝設備復雜，投資較高。2．壓縮天然氣的儲存壓縮天然氣又稱CNG，是指將天然氣經過多級壓縮，將其壓力壓縮至較高值，一般是20～30MPa，CNG儲存體積較常壓天然氣大為減少，儲存至高壓容器中。其特點是，工作壓力高，儲氣量大，但壓縮設備投資較大，目前多用于天然氣汽車加氣站中。3．吸附天然氣的儲存吸附天然氣英文縮寫為ANG，是指在一定的壓力情況下，使天然氣吸附在吸附劑上，這是一種很有前途的方法。通過大外表吸附劑能儲存大量的天然氣，這是因為吸附在吸附劑微孔介質上的甲烷分子間的距離較氣相時小得多。其具有工作壓力低，儲氣量大，儲氣本錢低，設備投資較小，工作平安可靠等特點。但目前其工藝技術尚不成熟，正處于研究開展階段。第二章車用天然氣加氣站第一節(jié)車用天然氣加氣站介紹一、天然氣加氣站概述根據(jù)站區(qū)現(xiàn)場或附近是否有管線天然氣，天然氣加氣站分為常規(guī)站、母站和子站。常規(guī)站建在有天然氣管線通過的地方，從天然氣管線直接取氣，天然氣經過脫硫、脫水等工藝，進入壓縮機進行壓縮，然后進入儲氣瓶組儲存或通過加氣機給車輛加氣。通常常規(guī)站加氣量在600～1000m3/h之問。母站建在臨近天然氣管線的地方，從天然氣管線直接取氣，經過脫硫、脫水等工藝，進入壓縮機壓縮，然后進入儲氣瓶組儲存或通過加氣機給子站車或車輛加氣。通常母站加氣量在2500～4000m3/h之間。子站建在加氣站周圍沒有天然氣管線的地方，通過子站轉運車將從母站運來的天然氣給天然氣汽車加氣，一般還需配置小型增壓器和地面瓶組。為提高轉運車的取氣率，用增壓器將轉運車內的低壓氣體升壓后，轉存在地面瓶組內或直接給天然氣汽車加氣。子母站方式適合在城市人口密集、天然氣管線布局不普遍的地方。根據(jù)加氣站儲氣裝置容積VN的大?。烊粴饧託庹究煞譃橐患壵?、二級站、三級站：一級站：3000m3<VN≤4000m3二級站：1500m3<VN≤3000m3三級站：VN≤1500m3其中VN為標準狀態(tài)(即P=I01.325kPa,t=0℃)下的體積。根據(jù)加氣所需時間，加氣站分為快充站和慢充站。慢充站主要由充氣閥、壓力表、軟管和連接器組成，只配有少量甚至沒有高壓存儲容器。慢充站通常在晚上對車輛加氣，壓縮機將天然氣壓縮后送入通往每輛汽車的分配歧管中，再經加氣機進入汽車燃料罐，燃料罐加滿后自動停止加氣。這種配置很經濟，而且具有很高的可靠性。加氣時間隨壓縮機排量、加氣汽車數(shù)量及燃料罐的容量不同而變化?？斐湔臼羌託馑俣群芸斓募託庹?，由于車載燃料罐容積大小不等，加氣時間通常為3～10min。為實現(xiàn)快速加氣，站區(qū)一般都配有高壓容器預先存儲氣體，彌補壓縮機排量缺乏的影響，儲氣容器通常采用高、中、低三組ASME瓶組，即階式(Casecade)儲氣瓶組。公共加氣站多屬于這種類型。根據(jù)所屬關系，加氣站分為商業(yè)加氣站、私有加氣站和公共加氣站。本節(jié)主要通過實例介紹天然氣加氣站設備的選型及工藝設計。常規(guī)站和子母站在我國的幾個加氣站示范城市中都有廣泛應用。常規(guī)站和母站流程根本類似，結構和所用設備大體相同，不同之外在于母站排量比常規(guī)站大，并可通過加氣機給子站車加氣。相對于母站來講，子站設備較少，但操作繁瑣。有的地區(qū)的天然氣含硫量低于國家標準要求，可考慮不設脫硫設備。下面對常規(guī)站、母站和子站分別進行介紹。二、常規(guī)加氣站圖5—1是進口天然氣汽車加氣站流程圖。經過預處理(脫硫、脫水、別離輕質油)的天然氣經過進站過濾、計量、調壓后，以一定壓力進入天然氣深度脫水裝置，使天然氣水露點到達車用壓縮天然氣標準，而后經洗滌罐進入天然氣壓縮機進行三到四級壓縮，使其壓力到達25MPa，通過優(yōu)先／順序控制盤進入高、中、低三組儲氣瓶暫時儲存，再通過優(yōu)先／順序控制盤、加氣機(亦可由壓縮機直接通過優(yōu)先／順序控制盤、加氣機)對天然氣汽車充氣。由此可見，天然氣汽車加氣站設備包括天然氣深度脫水裝置、天然氣壓縮系統(tǒng)、天然氣儲存系統(tǒng)、控制系統(tǒng)(自動保護、自動啟停機及優(yōu)先／順序控制盤)和壓縮天然氣售氣系統(tǒng)。圖5-l進口壓縮天然氣汽車加氣站流程圖1．天然氣深度脫氣裝置經過預處理的天然氣還不能直接用于給天然氣汽車充氣，必須通過深度脫水裝置，以降低天然氣中的水分含量(在工作壓力下將天然氣水露點降至低于最低環(huán)境溫度5℃以上)，否那么會出現(xiàn)以下危害：(1)在向汽車充氣過程中，管閥件、加氣嘴易產生冰堵現(xiàn)象，影響加氣；(2)影響CNG汽車發(fā)動機的正常運轉；(3)氣瓶積水會降低氣瓶使用的平安性，尤其是在天然氣中含硫化氫的情況下；(4)影響壓縮機的正常運轉和維護。圖5—2為進口加氣站天然氣深度脫水裝置(有熱再生、低壓雙塔)流程圖。來自加氣站上游(已經過三甘醇脫水)的濕氣通過l號氣動閥進入以4A分子篩做吸附劑的枯燥塔(例如甲塔)進行深度脫水，使其常壓下水露點到達-60℃以下——這是天然氣深度脫水裝置的吸附(即枯燥)過程。根據(jù)加氣站上游天然氣含水的情況不同，脫水裝置的吸附周期的長短也不一樣。可在枯燥塔出口設置天然氣露點指示器，隨時都可以通過開啟監(jiān)測管路上的閥門，讓枯燥后的天然氣通過該裝置并觀察該裝置內的化學試劑的顏色變化來確定枯燥劑是否需要再生。如果化學試劑顯示了某種特定的顏色，那么說明該午燥塔(甲塔)吸附床吸附的水分到達了設計量，應該馬上對該塔進行再牛，而讓乙塔進入吸附過程。再生時，來自高壓儲氣瓶組的干氣，經減壓閥和3號氣動閥進入甲塔，對該塔進行有熱再生(此時置于塔內的電加熱器通電對該塔加熱——稱為內置式加熱方式?？捎行У卦龃鬅醾鬟f效率，該裝置還設計了再升溫度高自動報警和斷電保護裝置)，即進入塔內的干氣在高溫條件下帶走枯燥塔吸附床上吸附的水分，通過5號氣動閥進入風冷空氣冷卻器進行冷卻(風冷換熱器的設計，不僅使整個脫水裝置變得緊湊，減少了占地面積和建站投資，而且特別適合于我國北方地區(qū)冬季使用)，再進入別離器，別離出的水分通過排污閥(手動閥或自動閥)排除，而枯燥后的天然氣那么從別離器的上部出來，通過單流閥返回到脫水裝置的入口，通過1號氣動三通閥進入脫水裝置重新進行脫水處理，其再生周期一般為6～8h。枯燥塔工作狀態(tài)(吸附或再生)的切換是由位于脫水裝置安傘距離以外的控制盤內的一組電拄元什，以儀表風做驅動力，通過控制枯燥塔狀態(tài)切換閥組(1～6號氣動閥)的開關自動完成的，這就大大減輕了操作工人的勞動強度。為了適合在冬季環(huán)境溫度低于o℃的地區(qū)(例如我國北方地區(qū))使用，該裝置在可能有水分積聚造成冰堵的管線、閥門或設備處都采用保溫或電加熱設計。圖5-2某進口壓縮天然氣汽車加氣站深度脫水裝置流程圖2．天然氣壓縮系統(tǒng)枯燥后的天然氣進入壓縮機壓縮，根據(jù)吸氣壓力的不同。采用三級或四級壓縮。壓縮機可采用少油潤滑或無油潤滑方式。壓縮機主要包括豐機、驅動機、冷卻器、管件、緩沖罐和監(jiān)視儀表等。以下是某引進天然氣壓縮機系統(tǒng)的根本情況。天然氣壓縮系統(tǒng)的主要流程是(參見圖5—1)：天然氣經過低壓深度脫水裝置脫水后，經單流閥、入口關斷閥、洗滌罐、壓縮機入口調壓閥，進入壓縮機一級缸壓縮，通過三級壓縮、三級冷卻后，進入四級缸壓縮、四級冷卻器冷卻，再經壓縮機末級過濾器、卸載／排氣組合閥、單流閥、優(yōu)先／順序控制盤，進入壓縮天然氣儲氣瓶組儲存。該天然氣壓縮系統(tǒng)的特點是：(1)為方便用戶安裝和減少占地面積，整個機組(包括天然氣洗滌罐、壓縮機主機、空氣冷卻器、驅動機、儲氣瓶組、電控盤、優(yōu)先／順序盤、儀表風系統(tǒng)等)緊湊地安裝在一個撬塊上；為了降低機組運轉時的噪音，整個撬塊外罩有封閉的適合露天使用的隔音、防爆房；此外，為了減小機組的振動，機組采用了對稱平衡式設計。(2)壓縮機氣缸采用空氣冷卻，壓縮機潤滑油、壓縮后的高溫高壓氣體也采用空氣冷卻，減少了占地面積，簡化了建站設計，而且特別適合于我國北方地區(qū)冬季使用，見圖5—3。(3)壓縮機氣缸、填料采用有油潤滑方式。有油潤滑方式的壓縮天然氣(CNG)壓縮機在壓縮過程中潤滑油不可防止地與天然氣接觸，局部潤滑油被別離成微小的懸浮顆粒，可能因壓縮而產生熱能霧化，經過油氣別離設備，大局部的浮?？稍诶鋮s器中別離出來或由壓縮機排氣口的組合過濾器過濾掉。但是油霧不能徹底別離掉，未別離掉的局部油霧，只有當儲氣瓶的天然氣經過天然氣汽車的組合減壓閥使壓力下降后才能凝結，這就會影響到組合減壓閥和高壓電磁閥的正常工作。此外，車用壓縮天然氣中含潤滑油，也會影響到發(fā)動機燃氣裝置(如電噴系統(tǒng)、流量傳感器或含氧量傳感器)的正常工作，這是車主經常抱怨的問題。圖5—3某進口壓縮天然氣汽車加氣站壓縮機組冷卻流程圖傳統(tǒng)的礦物潤滑油揮發(fā)性強，過量油霧的形成進一步擴大了上述問題。因而目前大多采用合成潤滑油，可減少油霧量，但本錢較高。國外的CNG壓縮機有的設計成無油潤滑方式，即壓縮機活塞環(huán)和填料環(huán)采用自潤滑材料(填充特氟隆)這種方式防止了有油潤滑方式的許多弊端，節(jié)省了毆備運轉費用(潤滑)．防止了對廢油的處理，節(jié)省了更換過濾器的費用，又不影響汽車高壓電磁悶和組合式減壓閥的正常工作，使汽車發(fā)動機和加氣站天然氣壓縮機的維修費用大大降低。3．儲氣系統(tǒng)和售氣系統(tǒng)(優(yōu)先／順序控制盤)典型的儲氣系統(tǒng)和售氣系統(tǒng)是通過優(yōu)先／』質序控制盤的控制來實現(xiàn)高效充氣和快速加氣的。圖5—4是一個典型的流程圖。圖5—4某進口壓縮天然氣汽車加氣站儲(售)氣系統(tǒng)及優(yōu)先／順序控制流程圖來自天然氣壓縮機的壓縮氣體在儲氣瓶組壓力不能把汽車充滿的情況下，可通過4#和8#。氣動閥分別到1號加氣槍和2號加氣槍直接給汽車加氣；此時如果沒有汽車需要加氣，那么來自天然氣壓縮機的壓縮氣體那么通過1#、2#、3#氣動閥分別給高壓、中壓、低壓儲氣瓶充氣。三組儲氣瓶取氣時，遵循“先用低壓組、再用中壓組、最后才用高壓組給汽車充氣〞的快充原那么(分別通過7#或11#。氣動閥、6#或10#氣動閥、5#或9#氣動閥)，這種工作方式的優(yōu)點是可以保證儲氣瓶充氣最多，提高儲氣瓶的利用率，也可以使對汽車加氣的速度最快。4．控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)的功能是控制加氣站設備(壓縮機、脫水裝置、加氣機、優(yōu)先／順序盤)的正常運轉和對有關設備的運行參數(shù)設置報警或停機點。加氣站設備的控制系統(tǒng)采用PLC(可編程邏輯控制器)進行控制。這種控制方式可靠性高，能實現(xiàn)設備的全自動化操作，也可遠傳到值班室．實現(xiàn)無人看守，在保證設備操作可靠性的同時，大大減輕了操作工人的勞動強度。下面介紹某進口壓縮天然氣加氣站配備的NematronIWS一113／E型運算器及其顯示器的PLC控制系統(tǒng)的工作情況。壓縮機控制盤控制和顯示機組運行參數(shù)，它是根據(jù)手動一關閉．自動(HOA)多位開關所處的不同位置來控制儲罐壓力和加氣機的工作狀態(tài)的，并配有緊急停機按鈕(ESD))。各鍵功能如下：當HOA開關處在“OFF〞(關閉)位置時，機組處于停機狀態(tài)，如果在運行狀態(tài)下把HOA開關撥到“OFtl，，位置，機組將停止運行；當HOA開關處在“HAND〞(手動)位置時，機組將試圖啟動，假設機組啟動成功，機組將吸入天然氣，旁通閥翻開，此時假設將HOA形狀扳到“OFF〞位置，機組那么等待儲罐壓力降到設定點或者等候加氣機軟管從高壓儲罐里取氣，儲罐壓力降低后，壓縮機將自動啟動、加載、運行。機組啟動程序如下：當機組得到運行的命令信號后，壓縮空氣將進入預潤滑氣缸，氣缸把潤滑油壓入到壓縮機的油道里，使壓縮機機體得到潤滑。在預潤滑循環(huán)完成以后，機組進氣閥翻開，電動機開始啟動，機組溫度開始升高。電動機啟動以后，啟動定時器停止工作，凈化定時器開始工作，同時所有過載簪機定時器開始工作。當機紐溫度升高到額定點后，排氣閥翻開，旁通閥關閉，機組開始向儲罐輸進氣體。機組常規(guī)停機程序如下：當機組得到緊急停機命令信號后，電動機立刻停止運轉，進氣閥和排氣閥均關閉，旁通閥翻開，控制盤上垃示緊急停機信號。如果機組在較長時間內不工作，為保證儲罐總是處在充滿狀態(tài)，機紐控制系統(tǒng)中設置了定時啟動功能。啟動定時器工作過程如下：當HOA開關處于“AUTO〞位置，且停機時間已到達沒定時問時，～旦發(fā)現(xiàn)儲罐的壓力低于最高補償壓力，控制系統(tǒng)將啟動壓縮機進行充氣；當儲罐組都充滿后，壓縮機進入常規(guī)停機程序。凈化循環(huán)程序如下：凈化循環(huán)是為了排除壓縮機長時問連續(xù)運行后機組內積存的液體。當壓縮機連續(xù)運行時間超過預設時問(凈化延時)以后，翻開旁通閥，旁通閥于預定時間(凈化時間)內持續(xù)開啟，使過濾器里積存的液體通過旁通閥排到進氣洗滌罐中。凈化完成后，壓縮機旁通閥關閉，壓縮機組恢復正常運行。該PLC控制系統(tǒng)設計了如下菜單：(1)主菜單：主菜單屏上顯示了6個供選用的通道，供操作員在實際操作中選用。(2)狀態(tài)菜單：可使操作員進入機組數(shù)據(jù)屏，操作員可以從該屏上瀆出機組當前運轉的參數(shù)。這些參數(shù)不會隨操作員的意愿而改變。(3)功能菜單：操作員通過此鍵用密碼進入功能屏。功能屏由機組定時器和緊急停機設定點組成，緊急停機設定點由操作員設定。(4)參數(shù)定位菜單：操作員可用適當?shù)拿艽a進入參數(shù)設定屏，設定屏由機組各種參數(shù)組成，這些參數(shù)可由操作員設定。(5)報警菜單：當機組出現(xiàn)故障時，執(zhí)行報警指令，屏幕顯示報警信號。該PLC控制系統(tǒng)設定了如下報警點：①壓縮機進氣壓力或某級排氣壓力過高；②壓縮機某級(一、二、三四級)排氣溫度超高；③壓縮機機油壓力過低；④壓縮機機油液位過低：⑤機組振動太大；⑥儀表風壓力過低：⑦壓縮機注油器不注油；⑧機組洗滌罐液位過高。(6)故障診斷菜單：機組發(fā)生故障時，操作員翻開該故障分析屏，屏幕將告訴操作員應檢查哪些相關點，哪些相關點可能產生故障。三、母站母站同時為天然氣汽車和子站車加氣。子站車充氣壓力為20MPa，每輛車充氣4000m3。；天然氣汽車充氣壓力為20MPa，每輛車充氣150m3。母站每天供氣量約為56000m3。圖5—5為母站工藝流程簡圖，圖5—6為母站設備示意圖。1．設備技術規(guī)格壓縮機組技術參數(shù)最高吸入壓力：0.8MPa(116psig)圖5-6母站設備示意圖最低吸入壓力：MPa(87psig)公稱排氣壓力MPa(3860psig)最高排氣壓力：28.9MPa(4200psig)額定排量：1726m3／h(1073SCFM)缸徑：7.125英寸／4.125英寸／2.750英寸／1.500英寸行程：3.500英寸最高轉速：1500r／min電機：三相四線制／380V／50Hz／260.75kW(350hp)換熱器：空氣冷卻式換熱器傳動方式：皮帶傳動驅動風方式：電機驅動葉輪直徑：60英寸風扇電機：380V／50Hz／14.9kW(20hp)預潤滑泵：電機驅動380V／50Hz／0.39kW(O.52hp)PLC部件處理器：1747一L541(SLC5／04)電源：1746一P4輸入端子：1746一IA16輸出端子：1746一OW16模擬器端子：1746一N18可燃氣體探頭：輸入電壓為直流+24V(適用范圍為直流+18～+32V)儲氣系統(tǒng)規(guī)格參數(shù)規(guī)格：6個ASME壓力容器布置：高為3個，寬為2個生產工藝：無縫氣瓶，旋壓鍛造收口每個容器尺寸：直徑20英寸，長20英尺5英寸重量：18774kg(41390lbs)(總重量，包括鞍形支架)儲氣容積：在27.6MPa壓力下儲存1607m3最高允許工作壓力：27.6MPa(4000psig)平安系數(shù)：3：1端頭尺寸：1英寸(NPT，英制標準錐管螺紋)設計標準：ASME標準第V1II節(jié)充氣優(yōu)先控制盤規(guī)格額定流量：21C下4022m3／h最高允許工作壓力：34.5MPa(5000psig)工作電壓：120V(直流)工藝管線：1／2英寸不銹鋼管控制方式：PLC遙控設計標準：符合ASME標準和NFPA52標準ESD類型：具有防供電故障平安性快充加氣機規(guī)格額定流量：1609m3／h(1000SCFM)最大允許工作壓力：34.5MPa(5000psig)工藝管線：3／8英寸不銹鋼管外殼類型：標準不銹鋼軟管：兩條15英尺長帶放空的軟管計算單元：．Micon500CTM溫度補償：PFS3000型電子溫度補償裝置設計標準：符合ASME和NFPA標準該加氣機具有溫度補償功能,氣體三線輸入并采用科力斯(Coliolis)質量流量計。高速加氣柱規(guī)格流量計：Coriolis型質量流量計能力：100kg／min(5000SCFM)最高允許工作壓力：35MPa(5000psl’g)精確度：±1％電源：85～260V交流電，50Hz(60Hz)軟管：雙軟管組件，最高工作壓力為35MPa(5000psig)加氣嘴：NGVl型，最高工作壓力為31.5MPa(4500psig)，流量為100kg／min(5000SCFM或134m3／min)防爆等級：D組1區(qū)1類設計標準：重量和計量方面符合UL／CSA、NFPA52和ASME標準規(guī)定2．流程布置加氣站以壓縮天然氣(CNG)的形式向天然氣汽車(NGV)和大型CNG子站車提供燃料。由兩個壓縮機組將天然氣管線中的天然氣壓力由0.6～0.8MPa或0.8～1.0MPa壓縮到26.6MPa。車載氣瓶或子站車的天然氣壓力為20.7MPa(3000psig，溫度補償?shù)?0F)。每臺壓縮機組由每個撬塊上單獨的可編程邏輯控制器(PLC)及控制室中的主PLC進行控制。這些PLC根據(jù)氣體需求的變化控制壓縮機的起動和停機，監(jiān)測故障及報警，控制壓縮機組完成各項功能。每臺壓縮機組的起動裝置位于供電室中。在進入壓縮機組之前，管道天然氣先經過氣體計量系統(tǒng)和氣體枯燥器。氣體計量系統(tǒng)能準確計量出進入加氣站的天然氣量。氣體枯燥器脫除氣流中多余的水分。水分會在壓縮機或下游部件中產生冰堵，造成設備損壞，限制和堵塞氣流，所以設置枯燥器對于壓縮機、加氣機和汽車的正常運行非常必要。從壓縮機中出來后，天然氣進入撬塊A上的充氣優(yōu)先控制盤。充氣優(yōu)先盤根據(jù)加氣站哪一局部需要天然氣，將氣體直接送給加氣機或加氣柱，或送入一組儲氣裝囂。這些功能是由控制室中的PI。C所控制的。儲氣系統(tǒng)由6個ASME壓力容器及附屬閥件和管件組成。在汽車丌始加氣時，儲氣系統(tǒng)可以立即提供氣體，這就為壓縮機的起動提供了時間。儲氣系統(tǒng)作為一個緩沖容器，可以減少壓縮機起、停的次數(shù)。加氣站使用一臺連接3根進氣管的雙槍CNG加氣機給天然氣汽車加氣。子站車使用2根單軟管的加氣柱加氣。CNG通過充氣優(yōu)先盤經由地下管線送入加氣機和加氣柱。加氣機由內設的Mieon500CTM計算單元控制。加氣機和加氣柱中為每根軟管配置一個流量計，計量給汽車參加的天然氣量。Micon500cTM計算單元利用流量計測量CNG的流速，并且決定何時由從低壓取氣狀態(tài)切換到從中壓、高壓儲氣裝置取氣狀態(tài)。加氣柱由壓縮機直接供氣，沒有連接到儲氣瓶組，因此不需要順序取氣和計算單元。加氣柱使用的流量計與加氣機的流量計的不同之處，在于加氣柱的流量計自身配有一個數(shù)字顯示器。加氣機的外表和功能都設計得與加油機盡可能相似，以使用戶界面更加友好。加氣站還設有一臺空氣壓縮機。壓縮機組的自動閥和充氣優(yōu)先控制盤需要壓縮空氣，作為動力源進行操作。系統(tǒng)中還使用了一個空氣枯燥器，保證空氣充分枯燥，以適于閥門的執(zhí)行器使用?？諝鈮嚎s機位于通風、有采暖設施的房子里面。加氣站還設有一套緊急迫斷(ESD)系統(tǒng)。當按下緊急迫斷按鈕后，可以平安地關閉壓縮機系統(tǒng)，并使所有閥門位于平安的位置。在壓縮機組、加氣機、枯燥器和拎制室、供電室中都沒有ESD按鈕，這些按鈕都通過信號線連接到控制ESD功能的主PLC上面。3．壓縮系統(tǒng)的操作壓縮系統(tǒng)由CNG壓縮機組(又稱撬塊)、充氣優(yōu)先盤、電機控制中心、儲氣系統(tǒng)和空氣脈縮系統(tǒng)組成。所有這些設備的功能都是由控制室中的總PLC和每個壓縮機撬塊上的PLC自動控制的。(1)壓縮機組起動優(yōu)先級控制功能為使得任一壓縮機組都不會比其他機組運行時間更長，壓縮機起動的順序是從運行時間最少的機器到運行時間最多的機器。每個撬塊上的PLC記錄該撬塊的累計運行時間(h)。由于只有在所有撬塊都沒有投入運行的情況下才能進行起動優(yōu)先級的排序，因此優(yōu)先級的排列多在每天的午夜進行。如果一臺或多臺壓縮機組在運行，PLC就將等到所有的機組都停止運行后才完成優(yōu)先級的排列。PLC按每個撬塊的運行時間進行啟動順序排列，將運行時間最少的撬塊優(yōu)先級排為第一，運行次數(shù)第二少的撬塊排為第二，依此類推。(2)壓縮機組的運行順序需要多少撬塊投入運行是由當前儲氣容器中的儲氣量所決定的。經授權的工作人員可以使用主PLC顯示屏調整每個撬塊的起動、關機和冷卻的控制參數(shù)設定值。如果已經有足夠的撬塊投入運行，就不再起動更多的撬塊。如果還需要更多的撬塊起動，那么程序將檢查在過去lmin內壓縮機是否起動。在各撬塊起動之間需要有l(wèi)rain的間隔，以防止對電力供給系統(tǒng)施加很高的能耗峰值。如果在過去1min內沒有壓縮機起動，程序將起動最近一次起動優(yōu)先級控制功能確定的優(yōu)先級最高的可起動撬塊。如果優(yōu)先級最高的撬塊是不可起動的，那么將起動優(yōu)先級次之的撬塊。判斷一個撬塊是否可起動是根據(jù)它是否供電、是否在線及“延時起動〞是否生效。操作人員可以通過將儀表盤上的“compressorcontrol〞(壓縮機控制)開關從“自動〞擋撥到“備份〞擋，使撬塊備份。如果…臺壓縮機在線，那么儀表盤上的“compressoronline〞(壓縮機在線)指示燈亮。(3)壓縮機組的起動壓縮機組可以以3種不同的形式起動。如果儲氣裝置中的氣量低于某一設定值，而此時子站車加氣柱需要氣時，主PLC將自動起動一個撬塊。操作人員可以通過按下綠色的“自動起動〞按鈕起動撬塊，這只有在壓縮機在線。而且“延時起動〞功能無效時才能實現(xiàn)。主PLC和撬塊PLC在壓縮機組運行方面起著不同的作用，主PLC決定何時起動和起動哪一個撬塊，并且控制所有電機的起動。撬塊PLC能監(jiān)測壓縮機的功能，在運轉不正常(壓力和溫度等)時進行報警，并控制所有閥門的操作。只有在當前儲氣量比停機設置參數(shù)值至少低于總儲氣量的10％時，自動起動才有效。無論通過自動還是手動，只要生成一個撬塊起動信號，主PLC就翻開“撬塊運行〞信號，這個信號可以被撬塊PLC監(jiān)測到。主PLC將起動一個60s的計時器。在第1s時，預潤滑泵起動；第15s時，預潤滑泵關閉，壓縮機電機起動。實際壓縮并沒有在這一時刻開始，這是由于卸壓閥處于開啟位置，氣體通過回收罐返回到壓縮機入口，進行著循環(huán)，不會造成壓力積累。在第45s時，主PLC開始查詢一個由軟起動裝置生成的“到達速度〞信號，如果找到，那么開啟電扇。在第60s時，翻開“壓縮〞信號，這一信號可以被撬塊PLC監(jiān)測到。無論是否能查找到“到達速度〞信號，風扇都會在那時開始工作。如果在第5rain時，還找不到“到達速度〞信號，主PLC將停止壓縮機運行，并發(fā)出警報。當撬塊PLC從主PLC處檢測到“撬塊運行〞信號之后，它將起動一個90s的計時器。此時，儀表盤上的“在線〞燈開始閃爍。在第1秒時，進氣閥手翻開。在第10s時，撬塊開始檢測入口壓力，如果入口壓力過低，撬塊PLC將終止壓縮機運行，并發(fā)出警報。在第14s，撬塊PLC將檢查油壓，以確定預潤滑泵是否工作正常，如果它工作不正常．就會發(fā)出一個可以和主PLC儀表盤顯示屏上看到的警告信息。撬塊并不會關機，因為預潤滑泵的功能對于壓縮機的操作并不是至關重要的。在第60s，檢測從主PLC發(fā)出的“壓縮信號〞，這時撬塊被稱做投入運轉，但事實上壓縮過程還沒有開始。在第65s，又一次檢測油壓，這一次如果壓力低撬塊就會停機，并發(fā)出警報。此時壓縮機油泵產生油壓，這對壓縮機的正常運行至關重要。在第80s，監(jiān)測油的流量，如果流量低，就關閉壓縮機，并發(fā)出警報。在第90s，如果“壓縮〞信號還在，撬塊就開始真正的壓縮過程。這意味著卸壓閥關閉，油壓開始升高。儀表盤的“在線〞燈將停止閃爍，保持亮的狀態(tài)。在壓縮過程中，每30min自動從級間別離器或過濾器中排出一次油和水的凝結液。每一次翻開一個卸壓閥，別離器中的壓力將凝結水吹到回收罐中。每個撬塊每運行4h，回收罐中的水分就自動排放到撬塊底座的一個梁中，該梁通過一個通風排氣管放空，這個過程有較大的噪音。(4)壓縮機組的空運轉和停機一臺壓縮機的停機報警設置值和“空運轉〞周期的長度由主PLC賦予它的運行參數(shù)所決定。通過主PLC的顯示屏，可由得到授權的工作人員設置所需的參數(shù)。由于每臺壓縮機的排量很大，只需要一臺壓縮機就可完成對儲氣裝置的充氣，在儲氣裝置完全充滿之前，另一臺壓縮機已經停機。然而，這臺壓縮機繼續(xù)以“空運轉〞模式運行，以便準備好當儲氣水平降低到起動參數(shù)設定值以下時能很快回到壓縮狀態(tài)。一旦儲氣裝置的儲氣水平到達正在運行的撬塊的停機參數(shù)漫定值，主PLC就關閉“壓縮信號〞并且起動一個“空運轉〞計時器。撬塊PLC檢測不到“壓縮〞信號時。翻開所有卸壓閥，壓縮機處于“空運轉〞狀態(tài)模式。這時，主PLC繼續(xù)監(jiān)測儲氣水平和“空運轉〞計時器。如果儲氣壓力降低到壓縮機的起動參數(shù)設定值，主PLC翻開“壓縮〞信號并重新起動“空運轉〞計時器。撬塊PLC監(jiān)測到“壓縮〞信號時。關閉卸壓閥，這時系統(tǒng)又回到正常的壓縮狀態(tài)。如果在儲氣量降低到起動設置點之前“空運轉〞計時器已經結束，主PLC將使壓縮機停機·并起動一個“延時起動〞計時器。一旦“延時起動〞計時器結束，那么關閉風扇電機。這樣就完成了壓縮機紺的冷卻和停機。4．充氣優(yōu)先盤控制盤外接有4根管線。氣體管理系統(tǒng)通過電子裝置控制3根管線給3組儲氣裝置順序供氣，另外通過1根旁通管線給子站車供氣。每根管線上都安裝有自動防供電故障的緊急迫斷裝置(ESD)。由于母站既需要給子站車加氣，又需要給普通的汽車加氣，因此這種充氣優(yōu)先盤采用了一種特殊的結構，它既具有三級儲氣系統(tǒng)所具有的優(yōu)點(最優(yōu)的儲氣容積利用率、快速的充氣速度)，又可通過壓縮機給子站車充氣。壓縮機的氣流模式為：子站車具有最高的充氣優(yōu)先級，同時不會犧牲普通汽車加氣的時間和儲氣容積利用率。充氣優(yōu)先盤有兩種根本的運行模式。如果壓縮機的起動是由于儲氣裝置中的氣量低于壓縮’機的起動設置點，那么就采用普通的優(yōu)先級控制模式。天然氣被首先送入高壓儲氣裝置，直到高壓儲氣裝置中的壓力到達“從高壓裝置轉向中壓裝置參數(shù)沒定值〞。這時中壓儲氣裝置的閥門翻開，氣體被送入中壓儲氣裝置，直到其中的壓力到達“從中壓裝置轉向低壓裝置參數(shù)設定值〞，這時低壓儲氣裝置的閥門翻開，氣體被送入低壓儲氣裝置，直到儲氣裝置中的氣量到達停機設置點，壓縮機才停止運行。如果在壓縮機給中壓裝置充氣的過程中．高壓儲氣裝置的壓力降低到“從高壓裝置轉向中壓裝置的設置點〞減去一個叮淵整的不靈敏壓力值，中壓儲氣閥門將關閉，壓縮機將向高壓儲氣裝置供氣，直到高版裝毀中的氣f仨到達“從高壓裝置轉向中壓裝置的設置點〞。這種情況同樣電適用于從中壓裝置轉向低壓裝置的設置點。如果是子站車儲氣瓶組充氣管線中的壓力降低到子站車加氣柱起動的設置點，不管這時壓縮機是否在給儲氣裝置加氣，都將啟動子站車加氣模式。兩臺壓縮機都開始進入壓縮狀態(tài)，其間相隔1min的間隔，直到子站車儲氣瓶組中氣壓到達經過溫良補償后的充氣壓力。如果在給子站車的充氣過程中，高壓儲氣裝置的壓力降低到預設值以下，那么將暫時中斷給子站車加氣，轉為給高壓氣瓶組加氣，以保證加氣機給汽車加氣可以加滿。5，ESD功能在發(fā)生緊急情況時，操作人員只要按加氣站中任一緊急迫斷(ESD)按鈕，就可以平安關閉壓縮機組，使所有閥門都處于平安位置。在加氣站中共有8個ESD按鈕：每臺壓縮機組的儀表盤上有1個，枯燥器上有1個，控制室中有1個，每臺加氣機有1個，供電室有1個。為了在ESD按鈕被按下后能重新啟動加氣站，必須采取以下步驟：首先，被按下的按鈕必須回到正常的位置，這需要旋轉或拉起這個按鈕；其次，必須在PLC盤的顯示屏上確認ESD警報系統(tǒng)，發(fā)生報警時顯示屏將指示有～個ESD按鈕被按下，觸摸顯示屏確認收到ESD警報；最后，按下主PLC盤上的“ESD重新啟動〞按鈕，這時，加氣站就完全重新啟動，可以開始運行。6．空氣壓縮機空氣壓縮機位于加氣站的一個房間內，用來為壓縮機組閥門的執(zhí)行提供儀表風?？諝鈮嚎s機由自身的起動開關控制起動和關閉。每個撬塊都將監(jiān)視空氣壓力。如果空氣壓力處于不正常的運行范圍，系統(tǒng)就會發(fā)出警報，撬塊將被關閉。7．PLC接口加氣站的操作人員可以通過控制室中的一個PLC界面(控制盤顯示屏)來觀察壓縮系統(tǒng)運行的狀態(tài)并修改操作設囂點。這個界面也被稱為主PLC顯示屏，如圖5—7所示。圖5—7主PLC顯爾屏模式PLC顯示臍采用可觸摸式屏幕。用戶不需要使用功能鍵，只要觸摸適當位置的圖形就可以實現(xiàn)從這一顯示模式轉換到另一顯示模式。標為“SKIDA〞和“SKIDB〞的方框代表這個加氣站的兩臺壓縮機紺。觸摸其中的一個療框可以使屏幕轉換到顯示該撬塊運行參數(shù)的屏幕模式。觸摸標為“PriorityPanel〞的圖形可以使屏幕轉換到顯示充氣優(yōu)先盤和儲氣系統(tǒng)運行參數(shù)的屏幕模式。觸摸標為“SETPO1NTS〞的方框可以改變某些控制參數(shù)。觸摸標為“STATS〞的方框可以將用戶帶到顯示每臺壓縮機組運行時間和壓縮時間的屏幕模式。在屏幕下方標為“警報歷史記錄〞的方框可以將用戶帶到硅示最近幾次警報的時間和類型的屏幕模式。下面對這些顯示模式作進一步的介紹。(1)單個撬塊(撬塊A或B)屏幕模式單個撬塊屏幕模式用來顯示每臺壓縮機組的運行參數(shù)，從中可以看出每一級的壓力和溫度、入口和回收儲罐中的壓力、空氣管線的壓力，見圖5—8。壓縮機組內部的溫度、壓縮機組外部的溫度、儀表風的壓力和撬塊外殼內的空氣中天然氣含量占最低爆炸極限的比例在屏幕底部顯示。壓縮機組的狀態(tài)在屏幕頂部顯示。觸摸屏幕可以回到主屏幕模式(顯示總體狀態(tài))。圖5—8單個撬塊屏幕模式顯示屏底部的5個按鈕用來將某些閥門和馬達的操作由“自動〞改為“開啟〞或“翻開〞狀態(tài)，可以通過再按一次按鈕重新回到“自動〞狀態(tài)。這些按鈕的當前狀態(tài)顯示在按鈕的上方：當不處于“自動〞狀態(tài)時“Auto"燈將閃爍。這些按鈕在撬塊操作過程中用處不大，但在維護或檢修故障時有用?！癐NLET〞按鈕翻開進氣閥門；“RECVDRAIN〞按鈕翻開回收罐的排污閥門；“UNLOAD〞按鈕關閉所有的卸壓閥門(只是在試驗時使用，不應一直保持關閉狀態(tài))；“FAN〞按鈕開啟換熱器風扇；“PRELUBE〞按鈕開啟預潤滑泵。除預潤滑泵之外，所有這些按鈕在再按一次之前都保持“開啟〞或“翻開〞狀態(tài)。預潤滑泵上安裝有一個計時器，防止對電機造成損壞，當計時器超時后，預潤滑泵重新回到“自動〞狀態(tài)。(2)充氣優(yōu)先盤屏幕模式充氣優(yōu)先盤屏幕模式如圖5—9所示，它顯示了儲氣瓶組、子站車加氣柱管線和3組儲氣裝囂中的氣壓，同時以占總儲存能力百分比的形式給出儲氣裝置中的氣量。另外，此屏幕還顯示了氣體如何從壓縮機送人加氣機、加氣柱或儲氣裝置。開啟的閥門顯示為黑色，氣體流經的管線為粗線。在“ToDispenser〞標記旁的緊急迫斷裝置(ES[))閥門在通常操作條件下總是處于開啟的位置．當有ESD按鈕按下時，閥門關閉，以防止天然氣從儲氣裝置流向加氣機。閥門PVl是中壓儲氣裝置閥門，閥門PV2是低壓儲氣裝置閥門，閥門PV3是通向子站車的閥門。只需觸摸屏幕就可以返回到主屏幕模式(顯示總體狀態(tài))(3)參數(shù)設定值屏幕模式此屏幕模式見圖5～10，它警告用戶：只有經授權的用戶才可以修改設定值。通過觸摸屏幕，可以返回到主屏幕模式(顯示總體狀態(tài))。按F1進入充氣優(yōu)先盤設置值屏幕模式，按F2進入起動和停機設定值屏幕模式。(4)充氣優(yōu)先盤參數(shù)設定值屏幕模式此屏幕模式見圖5-11，其中可以改變的設置值是“開始向中壓儲氣裝置充氣的壓力值〞、“開始向低壓儲氣裝置充氣的壓力值〞和“共用不靈敏壓力值〞?！伴_始向中壓儲氣裝置充氣壓力值〞是指中壓儲氣裝置閥門開啟、允許氣體同時流人中壓和高壓裝置時高壓儲氣裝置的氣壓值?！伴_始向低壓儲氣裝置充氣壓力值〞是指低壓儲氣裝置閥門開啟、允許氣體同時流入低壓和中壓裝置時中壓儲氣裝置的氣壓值。共用不靈敏壓力值對于這兩個參數(shù)都適用。PI，C利用設置壓力減去不靈敏壓力值計算各閥門的壓降。、當壓力到達這個值時閥門關閉。如希望改變參數(shù)設定值，按相應的方框，使用鍵盤輸入數(shù)字，然后按“回車〞鍵。所輸入的數(shù)字只有在可接受的范圍內時才能被接受。按F5可以返回主屏幕模式(顯示總體狀態(tài))。圖5-9充氣優(yōu)先盤屏幕模式圖5-l0參數(shù)設定屏幕模式(5)起動／停機參數(shù)設置值屏幕模式此屏幕模式見圖5—12，其中可以修改的參數(shù)包括每臺壓縮機組起動、停機、冷卻的設定值，以及壓縮機開始給子站車加氣的瓶組氣壓值。這些設置值的目的如前所述。如希望改變設定值．可按下相應的方框，使用鍵盤輸入數(shù)字，然后按“回車〞鍵。所輸入的數(shù)字只有在一個可接受的范圍內時才能被接受。按F5可以返回主屏幕模式(顯示總體狀態(tài))。圖5-11充氣優(yōu)先螽參數(shù)設定屏幕模式圖5-12起停機參數(shù)設定值屏幕模式(6)加氣站狀態(tài)屏幕模式此屏幕模式顯示每臺壓縮機組的運行和壓縮時間。運行時間是指壓縮機和電機運行的總時間(h)，包括壓縮機的冷卻時間(這時并不壓縮氣體)。壓縮時間是指壓縮機真正處于壓縮過程的時問(h)。通過觸摸屏幕可以回到主屏幕模式(顯示總體狀態(tài))。8．CNG加氣機的操作CNG加氣機的操作包括以下內容：(1)將加氣嘴與汽車加氣接口相連接。(2)向磁卡系統(tǒng)插入磁卡(如果適用)。(3)從磁卡系統(tǒng)得到確認信息(如果適用)。(4)翻開開／關手柄，起動加氣機。(5)如果加氣機是第一次起動，可以聽到持續(xù)3s的聲音信號。主氣流電磁閥和高壓儲氣裝置電磁閥將充電4s，然后放電2s。在這2s的延遲期間內，Micron500CTM計算單元將計算出“最終充氣〞壓力，這個壓力值由Micron500CTM根據(jù)從壓力變送器、環(huán)境溫度探頭、質量流量計得到的信息計算得出。Micron500CTM計算出“最終充氣〞壓力后，將啟動進氣管線電磁閥，然后開始給汽車加氣。(6)首先從低壓儲氣裝置開始，通過主氣流閥給汽車加氣，直到流量降低到低于IPTPFLOW1參數(shù)設定值。該參數(shù)的設定值是通過Micon500CTM的1nfo—Pac‘輸入Micon500CTM中的，其單位是kg／min。流量低于此設定值后，中壓電磁閥開始充電。(7)繼續(xù)由中壓儲氣裝置通過主氣流閥給汽車加氣，直到流速降低到低于IPTPFLOW2參數(shù)設定值。該參數(shù)設定值通過Micon500CTM的Info—Pac輸入Micon500CTM中，其單位是kg／mim，流量低于此設定值后，高壓電磁閥開始充電。(8)如果還沒有到達“最終充氣壓力〞，將繼續(xù)從高壓儲氣裝置通過主氣流閥給汽車加氣，直到到達“最終充氣壓力〞，例如200MPa／2lC(3000psig／70F)。(9)當?shù)竭_最初的“最終充氣壓力〞后，Micon500CTM將關閉所有的電磁閥，并通過壓力變送器監(jiān)測汽車的壓力。監(jiān)測時問的長短由“重起動〞計時器參數(shù)設定值決定，該參數(shù)可以通過Micon500CTM的1nf0一Pac進行設置。如果在該參數(shù)確定的延遲時間內“最終充氣〞壓力維持不變，那么加氣過程結束，加氣機關閉。(10)在加氣過程最后，可以聽到大約3s的聲音信號，表示加氣過程已經結束。(11)將加氣槍從汽車上卸下，重新放回加氣機架上。四、子站子站為天然氣汽車加氣，車載瓶充氣壓力為每輛車充氣10-70Nm3，每個子站可為150輛公交車加氣，每天供氣量約為30000m3，三班20小時生產。母站有天然氣凈化設備，子站那么不考慮氣體凈化設備。CNG加氣子站流程圖如圖5—13所示。1．流程及設備介紹圖5一14是子站工藝流程圖，圖5—15是子站設備示意圖。加氣子站系統(tǒng)流程是將CNG轉運車上的氣經接氣柱接受后，在子站配置的PLC自控系統(tǒng)指令下，經過調壓閥到洗滌罐，再經過壓縮機升壓后，經過分配閥到地面瓶組，再通過分配閥到加氣機給車輛加氣。壓縮機在整個流程中完成將轉運車上的氣體升壓的任務。壓縮機的具體參數(shù)結構：單列兩級風冷結構電機功率：45kW進氣壓力：7.7MPa排氣壓力：25MPa圖5—13CNG加氣子站工藝流程圖圖5一14CNG加氣子站流程簡圖排氣量：800