CN203404603U - 一种焊割气充装设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种焊割气充装设备。所述设备包括液态天然存储装置（1）、高压低温泵（2）、汽化器（3）、气体混合装置（5）和天然气增效剂存储装置（6），所述液态天然气存储装置（1）、所述高压低温泵（2）和所述汽化器（3）依次连接，所述气体混合装置（5）分别与所述汽化器（3）和所述天然气增效剂存储装置（6）连接。本实用新型提供的焊割气充装设备至少能够降低灌装成本、提高灌装效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种气体充装装置，尤其涉及一种焊割气充装设备。
背景技术
本实用新型所述焊割气由天然气和增效剂组成，具有比乙炔气、丙烷气更优良的性能。传统技术中，焊割气借助了氧气瓶的充装原理，采用气瓶充装的方式，即将液态天然气在汽化器中汽化后，通过压缩机将气体升压，从而使气体达到灌装的压力。尽管这种充气方式及装置能够实现气体的灌装，但是由于压缩机的成本高，且操做较为复杂，使得焊割气的灌装成本较高，且效率低下。
因此，希望提供一种成本低、灌装效率高的焊割气充装设备。
发明内容
为此，本实用新型提出了一种可以解决上述问题的至少一部分的新型焊割气充装设备。
根据本实用新型的一个方面，提供了一种焊割气充装设备，其特征在于：包括
液态天然气存储装置，所述液态天然气存储装置用于存储液态天然气；
高压低温泵，所述高压低温泵与所述液态天然气存储装置相连接，用于对所述液态天然气加压；
汽化器，所述汽化器与所述高压低温泵相连接，用于将加压后的所述液态天然气汽化为气态天然气；
天然气增效剂存储装置，所述天然气增效剂存储装置用于存储天然气增效剂；以及
气体混合装置，所述气体混合装置分别与所述汽化器和所述天然气增效剂存储装置相连接，用于将所述气态天然气和所述天然气增效剂混合，形成待充装的焊割气。
可选地，根据本实用新型的一个实施方式，其特征在于：所述焊割气充装设备进一步包括温度传感器，以测量所述气态天然气的温度。
可选地，根据本实用新型的一个实施方式，其特征在于：所述焊割气充装设备进一步包括控制系统，所述控制系统分别与所述高压低温泵和所述温度传感器相连接，
所述温度传感器将测得的所述气态天然气的温度反馈给所述控制系统，所述控制系统根据所述温度传感器的反馈向所述高压低温泵发出开始运行或停止运行的命令。
可选地，根据本实用新型的一个实施方式，其特征在于：所述焊割气充装设备进一步包括安全阀和压力变送器，
所述安全阀与所述气体混合装置相连接，以调节所述气体混合装置的压力；
所述压力变送器的一端与所述气体混合装置相连接，另一端与所述控制系统相连接，所述压力变送器将其测得的所述气体混合装置的压力反馈给所述控制系统，所述控制系统根据所述压力变送器的反馈向所述高压低温泵发出开始运行或者停止运行的命令。
可选地，根据本实用新型的一个实施方式，其特征在于：所述控制系统包括PLC控制系统。
可选地，根据本实用新型的一个实施方式，其特征在于：所述焊割气充装设备进一步包括变频电机，所述变频电机与所述高压低温泵相连接，以根据所述焊割气的充装进度调节所述高压低温泵的流量，进而控制所述液态天然气的流量。
本实用新型提供的焊割气充装设备至少能够降低灌装成本、提高灌装效率。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。其中在附图中，参考数字之后的字母标记指示多个相同的部件，当泛指这些部件时，将省略其最后的字母标记。在附图中：
图1示出了根据本实用新型的一种焊割气充装设备的示意图；以及
图2示出了根据本实用新型的一种优选实施方式的焊割气充装设备的示意图。
其中，液态天然气存储装置1、高压低温泵2、汽化器3、流量计4、气体混合装置5、天然气增效剂存储装置6、计量泵7、控制系统8、温度传感器9、变频电机10、充气气瓶11。
具体实施方式
本实用新型提供了许多可应用的创造性概念，该创造性概念可大量的体现于具体的上下文中。在下述本实用新型的实施方式中描述的具体的实施例仅作为本实用新型的具体实施方式的示例性说明，而不构成对本实用新型范围的限制。
下面结合附图和具体的实施方式对本实用新型作进一步的描述。
图1示出了根据本实用新型的一种焊割气充装设备的示意图，其中，液态天然气存储装置1、高压低温泵2、汽化器3、气体混合装置5、天然气增效剂存储装置6。
一种焊割气充装设备，其特征在于：包括液态天然气存储装置1，所述液态天然气存储装置1用于存储液态天然气；高压低温泵2，所述高压低温泵2与所述液态天然气存储装置1相连接，用于对所述液态天然气加压；汽化器3，所述汽化器3与所述高压低温泵2相连接，用于将加压后的所述液态天然气汽化为气态天然气；天然气增效剂存储装置6，所述天然气增效剂存储装置6用于存储天然气增效剂；以及气体混合装置5，所述气体混合装置5分别与所述汽化器3和所述天然气增效剂存储装置6相连接，用于将所述气态天然气和所述天然气增效剂混合，形成待充装的焊割气。
本实用新型能够实现焊割气连续合成和气瓶充装，并且利用液体提压比气体提压所需的功耗低的原理，将液态天然气升压后再将其汽化，实现了节能降耗，降低了企业的生产成本。其次，本实用新型提供的焊割气充装设备及方法能够降低焊割气的灌装成本、提高灌装效率。
实施例
图2示出了根据本实用新型的一种优选实施方式的焊割气充装设备的示意图。其中，液态天然气存储装置1、高压低温泵2、汽化器3、流量计4、气体混合装置5、天然气增效剂存储装置6、计量泵7、控制系统8、温度传感器9、变频电机10、充气气瓶11。
一种焊割气充装设备，包括液态天然气存储装置1，所述液态天然气存储装置1用于存储液态天然气；高压低温泵2，所述高压低温泵2与所述液态天然气存储装置1相连接，用于对所述液态天然气加压；汽化器3，所述汽化器3与所述高压低温泵2相连接，用于将加压后的所述液态天然气汽化为气态天然气；天然气增效剂存储装置6，所述天然气增效剂存储装置6用于存储天然气增效剂；以及气体混合装置5，所述气体混合装置5分别与所述汽化器3和所述天然气增效剂存储装置6相连接，用于将所述气态天然气和所述天然气增效剂混合，形成待充装的焊割气。
液态天然气的英文全称为Liquefied Natural Gas（以下简称LNG）。液态天然气存储装置1包括低温储槽和杜瓦罐。优选地，低温储槽的技术参数为：工作温度：-162℃；工作压力：储罐0.8MPa；外形结构：立式，带自增压器；绝热型式：真空粉末绝热；储存容积：10m3/20m3/60m3三类型；日蒸发量：≤0.48%（LN2）。杜瓦罐的技术参数为：储存介质：LNG（液态天然气）；工作温度：-162℃；工作压力：1.4MPa；外形结构：立式，带自增压器；输气能力：9m3/h（天然气）；绝热型式：真空粉末绝热；容积：175L/210L；日蒸发量：≤2.1%（LN2）。由于低温储槽的容积较大，能够满足焊割气连续的要求，因此，更优选地，选用低温储槽作为液态天然气存储装置1。
气瓶充装时需对焊割气进行升压，能够得到稳定的高压气体是本方案的关键。本实用新型采用高压低温泵2用于液态天然气升压，将LNG从0.8MPa加压到16MPa。
汽化器是一种工业和民用的节能设备，其作用是把液态的气体转化为气态的气体。其中涉及到的气体很多，比如说：液氧、液氮、液氩等等。所述汽化器3为高压汽化器，其作用是将经过高压低温泵加压的LNG汽化为气态天然气。优选地，所述汽化器3的工作温度为-162℃，工作压力为16MPa，出口温度≥5℃，型式：空温式，汽化能力：300Nm3/h。
天然气增效剂是指天然气应用于工业切割时，为提高天然气的火焰温度添加的一种特殊化学成份，目前天然气增益剂主要分为固态、液态、粉沫三种形态。天然气增效剂的主要作用是为天然气助燃增效。适量的天然气增效剂具有提高燃烧性能、燃烧温度的特点，定量的加入天然气增效剂将决定合成焊割气的产品性能。本实用新型所述天然气增效剂包括限于技术中一切能够提高天然气燃烧效率的材料，也包括未知的材料。因此，本实用新型进一步包括天然气增效剂存储装置6，所述天然气增效剂存储装置6与所述气体混合装置5相连接。优选地，所述天然气增效剂存储装置6选用不锈钢材料。
气体混合装置5的作用是将天然气和增效剂在其中能够混合均匀。由于不锈钢材料能够耐高压，优选地，所述气体混合装置5选用不锈钢材料。
所述焊割气充装设备进一步包括流量计4，所述流量计4设置在所述汽化器3和所述气体混合装置5之间，以测量气态天然气的流量。所述流量计是指示被测流量和(或)在选定的时间间隔内流体总量的仪表。流量计英文名称是flowmeter，全国科学技术名词审定委员会把它定义为：指示被测流量和（或）在选定的时间间隔内流体总量的仪表。简单来说就是用于测量管道或明渠中流体流量的一种仪表，工程上常用单位m3/h，它可分为瞬时流量（Flow Rate）和累计流量（Total Flow），瞬时流量即单位时间内过封闭管道或明渠有效截面的量，流过的物质可以是气体、液体、固体。累计流量即为在某一段时间间隔内（一天、一周、一月、一年）流体流过封闭管道或明渠有效截面的累计量。通过瞬时流量对时间积分亦可求得累计流量，所以瞬时流量计和累计流量计之间也是可以相互转化的。测量管道或明沟中液体、气体或蒸汽等流体流量的工业自动化仪表，又称流量计。流量是指单位时间内流经管道有效截面的流体数量。流体数量用体积表示者称为体积流量，单位为米3/时、升/时等；流体数量用质量表示者称为质量流量，单位为吨/时、千克/时等。
所述焊割气充装设备进一步包括计量泵7，所述计量泵7设置在所述天然气增效剂存储装置6与所述气体混合装置5之间，以控制所述天然气增效剂的流量。优选地，所述计量泵7的型式为柱塞泵/机械隔膜式，介质密度：0.98kg/L，工作温度为-20～40℃，流量为0～3.2L/h，进口压力为常压，出口压力为16MPa。
当天然气增效剂根据所述气态天然气的流量定量、自动、实时添加时，得到的焊割气的燃烧效果最优。因此，本实用新型中所述控制系统8分别与所述流量计4和所述计量泵7相连接，以根据所述流量计4反馈的所述天然气的流量调节所述计量泵7的流量，从而控制所述天然气增效剂的流量。
所述焊割气充装设备进一步包括控制系统8，所述控制系统8分别与所述流量计4和所述计量泵7相连接，以根据所述流量计4反馈的所述气态天然气的流量调节所述计量泵7的流量，从而控制所述天然气增效剂的流量。所述控制系统8包括PLC控制系统。PLC控制系统的使用提高了气体充装的精确性，同时降低了工人的劳动强度。PLC=Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程，是工业控制的核心部分。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。PLC已经广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，它具有高可靠性、抗干扰能力强、功能强大、灵活，易学易用、体积小，重量轻，价格便宜的特点。
所述焊割气充装设备进一步包括温度传感器9，以测量所述气态天然气的温度。所述控制系统8分别与所述高压低温泵2和所述温度传感器9相连接，所述温度传感器9将测得的所述气态天然气的温度反馈给所述控制系统8，所述控制系统8根据所述温度传感器9的反馈向所述高压低温泵2发出开始运行或停止运行的命令。这是由于：当汽化器的能力不够，不能完全将LNG汽化为常温态的天然气时，低温天然气将会对其后的管道及设备造成损坏，因此本实用新型通过这一设计将起到防止管道和设备被低温天然气损坏的作用。优选地，所述温度传感器9设置在距所述汽化器3一米的位置处，以测量所述气态天然气的温度。优选地，当气态天然气的温度达到-20℃时，所述控制系统8停止所述高压低温泵2的运转。
所述焊割气充装设备进一步包括安全阀和压力变送器，所述安全阀与所述气体混合装置5相连接，以调节所述气体混合装置5的压力；所述压力变送器的一端与所述气体混合装置5相连接，另一端与所述控制系统8相连接，所述压力变送器将其测得的所述气体混合装置5的压力反馈给所述控制系统8，所述控制系统8根据所述压力变送器的反馈向所述高压低温泵2发出开始运行或者停止运行的命令。
安全阀是一种安全保护用阀，它的启闭件受外力作用下处于常闭状态，当设备或管道内的介质压力升高，超过规定值时自动开启，通过向系统外排放介质来防止管道或设备内介质压力超过规定数值。安全阀属于自动阀类，主要用于锅炉、压力容器和管道上，控制压力不超过规定值，对人身安全和设备运行起重要保护作用。优选地，安全阀整定压力为17MPa，当压力达到17MPa时，安全阀将起跳放空。回座压力设为16MPa，当压力达到16MPa时，安全阀停止排放。安全阀的安装，有效地避免了设备超压带来的危险。
压力变送器（pressure transmitter）是指以输出为标准信号的压力传感器，是一种接受压力变量，经传感转换后，将压力变化量按一定比例转换为标准输出信号的仪表。它能将测压元件传感器感受到的气体、液体等物理压力参数转变成标准的电信号（如4～20mADC等），以供给指示报警仪、记录仪、调节器等二次仪表进行测量、指示和过程调节。优选地，当气体混合装置压力达到16MPa时，压力变送器将该信号传给控制系统，控制系统此时停止低温高压泵的运转，当气体混合装置压力为13MPa时，将该信号传给控制系统，控制系统此时启动低温高压泵的运转。经过此压力连锁后，将使该套装置实验自动化控制。
所述焊割气充装设备进一步包括变频电机10，所述变频电机10与所述高压低温泵2相连接，以根据所述焊割气的充装进度调节所述高压低温泵2的流量，进而控制所述液态天然气的流量。变频电机采用“专用变频感应电动机+变频器”的交流调速方式，使机械自动化程度和生产效率大为提高设备小型化、增加舒适性，目前正取代传统的机械调速和直流调速方案。电动机的调速与控制，是工农业各类机械及办公、民生电器设备的基础技术之一。随着电力电子技术、微电子技术的惊人发展，采用“专用变频感应电动机+变频器”的交流调速方式，正在以其卓越的性能和经济性，在调速领域，引导了一场取代传统调速方式的更新换代的变革。它给各行各业带来的福音在于：使机械自动化程度和生产效率大为提高、节约能源、提高产品合格率及产品质量、电源系统容量相应提高、设备小型化、增加舒适性，正以很快的速度取代传统的机械调速和直流调速方案。变频电机试验一般需要采用变频器供电，由于变频器输出频率具有较宽的变化范围，且输出的PWM波含有丰富的谐波，传统的互感器及功率计已经不能满足试验的测量需要，应该采用宽频功率分析仪及变频电量变送器/传感器等。
优选地所述变频电机10采用变频防爆电机，防护等级IP55，防爆等级DIICT4，变频器采用西门子或ABB产品，带就地防爆操作柱，实现就地启、停功能，并能实现远程停机和运行显示功能。
优选地，充气气瓶11与所述气体混合装置5相连接，从而实现气体的灌装，这一设计将方便中小用户使用，方便合成焊割气的运输。另外，传统焊割气气瓶充装需依托CNG（Compressed Natural Gas，简称CNG）加气站，利用加气站的高压气体实现充装，而本实用新型提供的焊割气充装设备可以在交通方便的任何地方组建充装站，大大提高了气瓶充装的产能。
优选地，所述充气气瓶11与所述气体混合装置5之间设置有混合气体缓冲装置，从而使得所述焊割气体的混合更加均匀，更能提高燃烧效果。
优选地，本实用新型的各个装置之间通过管道相连接，连接处采用焊接，极大地降低了可燃气体泄漏的可能性，使装置运行更可靠、安全。
以下对本发明提供的设备的使用方法进行介绍：利用液态天然气存储装置1存储液态天然气；在与所述液态天然气存储装置1相连接的高压低温泵2处对所述液态天然气加压；在与所述高压低温泵2相连接的汽化器3中将加压后的所述液态天然气汽化为气态天然气。利用天然气增效剂存储装置6存储天然气增效剂，在分别与所述汽化器3和所述天然气增效剂存储装置6相连接的气体混合装置5中混合所述气态天然气和所述天然气增效剂，以形成待充装的焊割气。该焊割气经管道充装到气瓶内，气瓶充装压力16MPa。
进一步地，为了优化气体充装效果，利用设置在所述汽化器3和所述气体混合装置5之间的流量计4，测量所述气态天然气的流量；利用设置在所述天然气增效剂存储装置6与所述气体混合装置5之间的所述计量泵7，控制所述天然气增效剂的添加量；利用分别与所述流量计4和所述计量泵7相连接的所述控制系统8，根据所述流量计4反馈的所述气态天然气的流量调节所述计量泵7的流量，控制所述天然气增效剂的流量。
更进一步的，为了优化气体充装效果，并保护本实用新型提供的所述焊割气充装设备，利用温度传感器9测量所述气态天然气的温度。所述温度传感器9将测得的所述气态天然气的温度反馈给所述控制系统8，所述控制系统8根据所述反馈向所述高压低温泵2发出开始运行或停止运行的命令。
最后，根据所述焊割气的充装速度，利用与所述高压低温泵2相连接的变频电机10调节所述高压低温泵2的流量，从而控制所述液化天然气的流量。
总的来说，本实用新型的优点在于：首先，实现焊割气连续合成和气瓶充装，利用液体提压比气体提压所需的功耗低的原理，装置实现节能降耗。其次，连接处采用焊接，大大减少了可燃气体的泄漏，装置运行更可靠、安全。还有，而本实用新型提供的焊割气充装设备可以在交通方便的任何地方组建充装站，大大提高了气瓶充装的产能。最后，本实用新型提供的焊割气充装设备应用了操作简单、容易维修。同时，对温度、天然气增效剂的计量都由仪表控制系统自动进行控制，安全可靠，间接投资少，环保性高，同时实现焊割气体的合成和产品分装。本实用新型能实现流水线气瓶充装，大大提高重装站效率和规模，还能降低工人体力劳动强度。
应当注意的是，本实用新型的权利要求书和说明书中所述提及的液态天然气存储装置1、高压低温泵2、汽化器3、流量计4、气体混合装置5、天然气增效剂存储装置6、计量泵7、控制系统8、温度传感器9、变频电机10、充气气瓶11等，既包括现有技术提供的设备，也包括未来的技术提供的设备。
应该注意的是，上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
Claims (6)
1.一种焊割气充装设备，其特征在于：包括
液态天然气存储装置（1），所述液态天然气存储装置（1）用于存储液态天然气；
高压低温泵（2），所述高压低温泵（2）与所述液态天然气存储装置（1）相连接，用于对所述液态天然气加压；
汽化器（3），所述汽化器（3）与所述高压低温泵（2）相连接，用于将加压后的所述液态天然气汽化为气态天然气；
天然气增效剂存储装置（6），所述天然气增效剂存储装置（6）用于存储天然气增效剂；以及
气体混合装置（5），所述气体混合装置（5）分别与所述汽化器（3）和所述天然气增效剂存储装置（6）相连接，用于将所述气态天然气和所述天然气增效剂混合，形成待充装的焊割气。
2.根据权利要求1所述的焊割气充装设备，其特征在于：所述焊割气充装设备进一步包括温度传感器（9），以测量所述气态天然气的温度。
3.根据权利要求2所述的焊割气充装设备，其特征在于：所述焊割气充装设备进一步包括控制系统（8），所述控制系统（8）分别与所述高压低温泵（2）和所述温度传感器（9）相连接，
所述温度传感器（9）将测得的所述气态天然气的温度反馈给所述控制系统（8），所述控制系统（8）根据所述温度传感器（9）的反馈向所述高压低温泵（2）发出开始运行或停止运行的命令。
4.根据权利要求3所述的焊割气充装设备，其特征在于：所述焊割气充装设备进一步包括安全阀和压力变送器，
所述安全阀与所述气体混合装置（5）相连接，以调节所述气体混合装置（5）的压力；
所述压力变送器的一端与所述气体混合装置（5）相连接，另一端与所述控制系统（8）相连接，所述压力变送器将其测得的所述气体混合装置（5）的压力反馈给所述控制系统（8），所述控制系统（8）根据所述压力变送器的反馈向所述高压低温泵（2）发出开始运行或者停止运行的命令。
5.根据权利要求3所述的焊割气充装设备，其特征在于：所述控制系统（8）包括PLC控制系统。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的焊割气充装设备，其特征在于：所述焊割气充装设备进一步包括变频电机（10），所述变频电机（10）与所述高压低温泵（2）相连接，以根据所述焊割气的充装进度调节所述高压低温泵（2）的流量，进而控制所述液态天然气的流量。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103363291A (zh) * | 2013-07-26 | 2013-10-23 | 苍溪县大通天然气投资有限公司 | 一种焊割气充装设备及方法 |
| CN108317390A (zh) * | 2018-04-08 | 2018-07-24 | 浙江省浦江高峰管道燃气有限公司 | 水晶产业园用安全节能型环状超低压供气系统和供气方法 |
| CN110524091A (zh) * | 2019-08-15 | 2019-12-03 | 广州文冲船厂有限责任公司 | 一种对接焊管路充氩气工装 |
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- 2013-07-26 CN CN201320452600.2U patent/CN203404603U/zh not_active Expired - Fee Related
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