加气站优先顺序控制盘功能及原理

优先顺序控制盘功能及原理优先顺序控制盘，主要用于CNG加气站，包括CNG加气子站、标准站、L-CNG加气站。由于站区工艺设计人员思路不同有的CNG加气母站也设置顺序控制盘。所有使用优先顺序控制盘的站区布局，储气设施至少包含两个压力分区，通常是三个区，以下以常见的低中高三区为例简单说明。首先简单说一下分区目的。第一，压缩机向储气设施内充装时，容器内部相当于增压过程，必然会发热，同时压缩机出口气温也会高于环境温度，所以重装到设定压力后，容器内温度较高。那么实际充装量就会变少。待容器降温后压力会有所回落。通过分区，利用顺序控制盘重装分别给三组容器重装后还会有再次重装的过程，能多充一点气。但这一点，其实并非主要目的。第二，对于加气站来说，CNG加气过程是靠电磁阀的依次开启实现的重装。插枪按下充装键后，加气机首先自动打开低压阀，此时车载气瓶与低压储气设施连通，靠压差想车载瓶内充气。当加气机判定枪管流速降低到设定值时，切断低压阀，打开中压阀，此时靠中压加气。再次判断流量低时，关闭中压阀，打开高压阀，靠高压储气设施充气。当车载瓶压力达到20MPa或者未达到20MPa但加气机判断高压流量低至停阀值时，切断高压阀，加气结束。加气机设定的切换电磁阀流量值由高到低分别为低、中、高压。这样做的目的是保证加气速度。另外，当低中高压储气设施压力较高时，能给车载瓶三次高压差加气，大大缩短了加气时间。当然，理论上讲如果低压储气设施压力为25MPa，按理说能给车载瓶加压到20MPa，但是由于停阀流量的设置以及管路压降的影响，这种情况实际使用中极为罕见，通常都会三组阀切换完才能加满。通过上述流程能够了解到，加气流程中低中高三组储气设施每次加气过程中都向车载瓶供气，压力都会降低。压缩机的启停测压点一般设置在高压储气设施进出口位置（高压顺控阀及单向阀后），而压缩机启动值通常都设置在20MPa以上，这样的目的是保证高压储气设施始终处于20MPa以上，以保证有能力给车辆加满气。那么中压、低压压力的降低通常不会导致压缩机的启动。通常压缩机启动时，高中低压储气设施的压力在20、16、12（各站调整参数不同会有很大差别）。以6m³，高中低容积比例1:2:3来计算，压缩机停机时压力全部为25MPa，再次启动时为20、16、12计算，总排放气体比例为（1*5+2*9+3*13）/（6*25）=41.3%。这个就是储气设施的有效使用率。如果不分区的话，比例为5/25=20%。所以利用顺序控制盘，配套合理的分区及三线加气工艺，实现了固定储气设施有效使用率大幅提升。这样做大幅延长了压缩机的停机时间，同时容器内气体也有时间可以冷却。这一点是使用顺序控制盘及压储气设施高中低分区、三线加气的主要目的。其实顺序控制盘的核心是顺序阀。顺序阀的本质就是一个保压阀。螺栓调松，开启压力就降低，反之增大。国内主流的加气站用顺序控制盘有两种模式，一种为串联结构，另一种为并联结构。串联式并联式串联式顺序阀，一般三个阀按顺序依次打开，压力调整是几乎是一样的，比如22MPa（也有的高中低依次升高）。压缩机来气达到22MPa时，冲开第一个阀（高压），向储气设施内充气。达到22MPa时，冲开中压阀，向中压充气。中压达到22MPa时，继续冲开低压，向低压充气。同时达到22MPa时，继续同时充气，直至排气压力达到压缩机停机值25MPa。并联式结构的不同之处在于三个阀的进气口相连，高压开启值最低(如12MPa)，中压次之（如16MPa），低压最高（如20MPa）。压缩机来气首先冲开高压阀，充气至16MPa时，冲开中压阀，同时向高压、中压充气，至20MPa时，冲开低压阀，同时向高中低充气，直至停机值25MPa。从以上分析可知，两种顺控阀的设计思路与使用流程截然不同。对于使用方面来讲，如果压缩机停机的出口压力检测置于高压储气设施处（高压顺控阀及单向阀后侧），那么两种顺控阀使用效果区别不大。但是如果压缩机停机检测压力点位于压缩机内部（自带），在顺控阀前端，那么对于串联式顺控阀影响不是很大，但是对于并联式顺控阀，任何一组储气设施压力低于20MPa，压缩机都会启动。那么按照上述计算方法，储气设施有效使用容积将不足20%，必然造成压缩机频繁启停。这种情况在现实使用中也比较多见。另外对于并联式顺控阀来说，太低的低压设置，并无太大用处。而且，如果遇到加气高峰，当压缩机排量不足时（如：高压余压19MPa，中压15MPa），压缩机并未优先保证向高压充气，而是优先向中压储气设施充气。这样也就失去了“优先顺序控制盘”的意义。当然，好处是如果压缩机启动测压点放在顺控盘前，压缩机随时准备着，无论哪路压力低于20MPa，都会启动对这一压区补满，同时继续讲三组储气设施增压到25MPa。总体上由于储气设施一直保持较高压力，所以加气速度会比较快。近年随着技术发展，很多设备厂家使用气动阀+压力传感器+PLC自动控制代替顺控阀，思路各不相同，逻辑也不一样，在此不再一一赘述。对于建什么样的站，需要用哪种思路去设计或操作，该选用那种类型的顺控阀，可参考以上所述进行选择。