LNG管路系统介绍精讲

1、LNG客车供气管路系统介绍,一、液化天然气的基本知识,目 录,二、液化天然气客车管路系统介绍,四、安全、维护知识,三、LNG管路系统使用操作介绍,五、故障案例,液化天然气(Liquified Natural Gas，简称LNG)，是天然气经过净化（脱水、脱烃、脱酸性气体）后，采用节流、膨胀和外加冷源制冷的工艺使甲烷变成液体而形成的。 LNG被公认是地球上最干净的能源。无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体积约为同量气态天然气体积的1/625，液化天然气的重量仅为同体积水的45%左右。 主要成分是甲烷，甲烷的常压沸点是 -162 ，临界温度为 -84 ，临界压力为 4.1MPa 。 天然气燃烧后对空气

2、污染非常小，而且放出热量大 ，是清洁能源，具有明显的环境效益及社会效益，是汽车的优质代用燃料,一、液化天然气的基本知识,1、液化天然气介绍,2、液化天然主要特性,液化天然气基本是无色、无味的液体；对金属没有腐蚀性；不溶解于水，但在许多有机化合物以及氢气和氧气中是溶解的。但在使用液化天然气时，必须注意来自以下三方面特性所引起的危险： 1） 极低温度。在大气压力下按液化天然气组成不同，其沸点略有差别，但都在-162左右，在此低温下液化天然气蒸汽密度大于环境空气。 2） 仅少量液体就能转化为大量气体。1体积液化天然气大致能够转化成600625体积气体。 3 ）天然气是可燃的。一般环境条件下，515%

3、（体积，下同）天然气和空气混合是可燃的。这意味着，当空气中天然气的体积分数15%都不会燃烧，当然也就不会爆炸。,3、主要物性参数 虽然液化天然气没有固定的物性参数，但是主要成分是甲烷。所以可以参照甲烷的物性参数。,甲烷主要物性参数,4、常用燃料物性参数与甲烷的比较,二、液化天然气发动机管路系统介绍,液化天然气汽车燃料系统由气瓶、汽化器、管路降压调压阀、发动机供气系统系统组成。根据其功能可以划分为以下几个部分（发动机供气系统系统同CNG发动机，在发动机系统里面介绍）： 气瓶 进（加）液系统 自增压系统 出液系统 经济供气（出液）系统 汽化、供气系统 安全系统,1、LNG发动机气路原理,LNG天然

4、气汽车供气气路主要由储液罐（带气压表、手动截止阀） 、液态管线、 气化器、气态管线、稳压器、缓冲罐、滤清器、低压电磁阀、电控调压器（燃料喷射器）、空气燃料混合器、发动机控制系统等组成。 低温液化天然气从储液罐出来后，进入气化器后变化气态天然气，气化器的作用是将低温液化天然气（压力0.8MPa左右，温度低于125）经过加热气化为大于40 气态天然气，经缓冲罐调压后，工作压力调整至7bar-9bar，然后进入电控调压器（燃料喷射器） 。,注意：玉柴自主开发的燃气发动机调压压力为4bar-6bar。,2、LNG系统管路连接图,稳压阀,缓冲罐,气化器,3、LNG系统管路连接实物图,气瓶,接发动机,滤清

5、器,4、液化天然气发动机管路系统结构原理图,5、气瓶主要部件（有自增压、张家港瑞特）,6、气瓶主要部件(无自增压 常州查特）,排空阀,副安全阀 2.4MPa,主安全阀 1.93MPa,气压表,液位计线,过流保护阀,出液截止阀,充液单向阀,经济阀,7、气瓶主要部件(有自增压 常州查特）,经济阀,排空阀,副安全阀 2.4MPa,主安全阀 1.93MPa,气压表,液位计线,过流保护阀,出液截止阀,充液单向阀,自增压 调节阀,自增压 截止阀,气相阀,自增压安全阀,自增压过流保护阀,8、气瓶主要部件(有自增压 常州查特2）,经济阀,排空阀,副安全阀 2.4MPa,主安全阀 1.93MPa,气压表,液位计

6、线,过流保护阀,出液截止阀,充液单向阀,自增压 调节阀,自增压 截止阀,自增压过流保护阀,气瓶,气瓶是一种用以替代汽车油箱，贮存、供给燃料（液化天然气），可以充装燃料的低温绝热压力容器，其主要结构是双层容器。,9、零碎部件介绍,气瓶,气瓶内胆能够承受一定的压力用来贮存低温液态的液化天然气。在内胆外壁缠绕由玻璃纤维纸和光洁的铝箔组成的多层绝热材料。外壳主要用来与内胆形成夹层空间（两层容器之间的空间）和把内胆支撑起来的作用。 夹层空间被抽成高真空与多层绝热材料共同形成良好的绝热系统，用以延长液化天然气的贮存时间。 气瓶所有的外部管路、阀件都设置在气瓶的一端，并用保护环或保护罩进行防护。阀门系统的设

7、置能够满足液化天然气的充装和供给。 此外，气瓶上还有真空塞和液位计。真空塞用来保护夹层真空的。正常情况下，真空塞被大气压压紧在真空塞座内，使大气与夹层空间隔绝，保证夹层的真空度。 液位计液位计量采用电容式液位计，用于液位显示（相当于汽车油量表），电容电极焊接安装在气瓶的内胆内部，是气瓶整体的一个组成部分。,进液管路：进液加液口（C1） 进液单向阀（FCV） 气瓶。,进（加）液示意图,加气站用加气枪的机械力量把低温进液口（C1）顶开，液化天然气被加气站装备的低温泵泵入加气管道，由于泵的压力进液单向阀（FCV）被打开，此时整条进液管路处于开启状态。 当液体进入过程中，由于喷淋作用，瓶内顶部气相空间

8、的蒸汽会部分被重新液化回收以避免放空损失，使得加液过程中气瓶的压力维持不变甚至降低。 当气瓶内部快加满的瞬间，由于液体的不可压缩性，瓶内的压力会迅速升高，达到加气机设定的停机压力时，加气机停止加气，加气的过程完成。 由于低温进液口（C1）和进液单向阀（FCV）都只允许流体单相流动（只能流向瓶内，不能流向瓶外），因此停留在低温进液口（C1）和进液单向阀（FCV）之间管道内的液化天然气被汽化成蒸汽后会进入瓶内，不会引起管道超压破裂的危险。,自增压示意图,开启增压截止阀（PV），低温液体通过升压调节阀（PBr），然后经过自增压盘管（Pr）被加热成饱和蒸汽，进入气瓶气相空间（顶部），由于液化天然气的液

9、气比较大，因此输出较少的液体会变成大量的蒸汽，同时这是个密闭的循环空间，也就是说增加的气体体积远远大于输出的液体体积，再有气体具有可压缩性，从而使得气瓶的压力升高。 当气瓶压力升至需要的压力（升压调节阀的设定压力）时，升压调节阀（PBr）自动关闭，气瓶压力不再升高，压力维持稳定。,自增压系统能够保证且稳定地提供气瓶的正常供液压力和流量，仅通过与空气进行热交换，而不需额外的能源，稳定的压力是通过调节升压调节阀来控制的。,出液示意图,出液管路：液单向阀（DCv） 出液截止阀（Vu） 过流阀（Ef）,接汽化器,在没有使用的情况下，出液截止阀（Vu）应当处于关闭状态。 汽车进行燃气供给时，开启出液截止

10、阀（Vu），液化天然气通过出液单向阀（DCV）然后流经出液截止阀（Vu）和过流阀（Ef）进入汽化器后给发动机供气。 当过流阀（Ef）的进口的压力与出口的压力差值大于设计的值时，过流阀（Ef）会迅速关闭停止对外供液（起保护作用）。关闭出液截止阀（Vu），过流阀（Ef）很快又回到开启状态。,当外部管路发生破裂，管路流量大于设定值时，过流阀自动关闭；当关闭过流阀前的出液截止阀后，过流阀自动回位。通过过流阀自动关闭，从而可以有效避免次生危险的发生。,经济回路：经济阀（Er） 出液截止阀（Vu） 过流阀（Ef）,经济回路示意图,接汽化器,当瓶内压力高于经济阀（Er）设定的压力时，如果又在供气过程中，经济

11、阀（Er）开启，气瓶顶部气相空间的饱和蒸汽通过经济阀（Er）进入供气管路，此时出液单向阀（DCV）基本处于关闭状态。供气管路中的是汽液混合物。 随着气体的不断使用，瓶内压力会逐渐降低至经济阀（Er）的设定压力，此时，经济阀（Er）关闭，又回到液体供应状态。 不供气时，经济阀（Er）不能起到降低瓶内压力的作用,在使用过程中（长时间停驶除外）经济阀能够优先使用气瓶内胆顶部由于自然蒸发被汽化而形成的天然气蒸汽，从而降低气瓶内部的压力，使得只要在使用气瓶的压力就不会升至安全阀的开启压力，因而不用放空。,汽化、供气系统,液化天然气进入汽化器（Va）后，被发动机的冷却水加热变成气体，经过管路降压调压阀（L

12、Re）把压力降至适合发动机的需要，通过缓冲罐和电磁阀（SV）去往发动机。,汽化器主要是利用发动机循环冷却水把液化天然气进行加热汽化，使天然气达到满足发动机使用温度、流量要求。 缓冲罐的作用是储备一定量的气体，当汽车功率较大，启动时需要较多的天然气时，以备不时之需。如果受到安装空间的限制，且汽车功率不大且供气管路的长度（其作用相当于缓冲罐）满足需要的情况下，可以不用配备此容器。,管路降压调节阀主要作用是将汽化器汽化后的天然气进行减压，使之满足发动机的使用压力要求，且保持压力稳定。,电磁阀的作用是当发动机点火开关关闭时，阀门处于关闭状态能够阻止天然气流向发动机，防止天然气泄漏。,安全系统示意图,安

13、全系统主要由主安全阀（Svp）、副安全阀（Svs）、气瓶压力表（P1）、液位计（LG）、手动放空口（Vv）组成。,主安全阀：当罐内的压力上升到1.75 Mpa时，安全阀自动启动，进行保护。 副安全阀：当主安全阀失效，罐内的压力上升到2.9Mpa时，安全阀动作，进行保护。,Cb,C2,Vv,Svp,P1,Pt,Svs,液位计实物,图1,图2,1）当气量少于贮液罐的10%时，应及时补加。 2、每次加液仅能加注液瓶总容量的8090左右。,液位显示器：随时显示罐内的LNG液位，装在仪表台上，方便司机进行运行控制。,图3,液位指示原理图,DC 24V,电源指示,报警传感器,气体泄漏检测系统,气体泄漏检测

14、系统电路连接,报警指示器,分线盒,报警传感器,线束插件定义,报警指示器,报警传感器,三、LNG管路系统使用操作介绍,常规充装,LNG管路系统使用操作主要是要熟悉液体充装和阀门的作用及使用。,液体充装,热瓶充装,LNG天然气加气,当液量少于10%时，应及时补加。加液时注意： 确认加气站安装了车辆良好的接地； 加气枪连接前先用干燥氮气吹扫（或使用干净、干燥的棉纱擦拭）低温进液口、回气接头和加气枪，确保没有水分、杂质； 加气前观察气瓶压力表，如果气瓶压力较高，需要放空才能进行充装； 充气结束，需确认加气工卸下加气枪和回气枪并盖好密封盖后，才能启动发动机行驶，严禁驾驶员操作加气设备。,加液口,回气口,

15、1、热瓶（首次）充装 通常将首次充装、停止工作两周上、以及经过维修的气瓶称为“热瓶”。热瓶的充装必须使气瓶的内胆温度冷却至液化天然气温度。 1）确认加气站或者安装了气瓶的车辆已经良好地接地； 2）打开低温进液口（C1）和回气接头（C2）的保护帽； 3）检查气瓶的阀门、接头、管道，确认没有泄漏和部件没有缺失； 4） 用干燥氮气吹扫（或使用干净、干燥的棉纱擦拭）低温进液口（C1）和回气接头（C2），确保没有水分、杂质； 5）如果需要，连接回气枪和回气接头（C2），将回气枪拧90； 6）确认加气枪和低温进液口（C1）相配，连接加气枪和低温进液口； 7）开启加气站泵，对气瓶进行充液，当加气机显示30L

16、左右，停止加液；,8）开启气瓶放空阀（VV）把压力下降到0.3MPa，然后关闭放空阀（VV）； 9） 让气瓶冷却10分钟左右，在这期间气瓶的压力会上升； 10）观察气瓶压力表（P1），如果气瓶压力较高，可能需要放空才能进行充装，步骤按照本条8款的规定； 11）重新开启加气站泵进行充装，直到加气机自动停止； 12）确认放空阀（VV）已经关闭，拆卸加气枪和回气枪； 13）盖上低温进液口（C1）和回气接头（C2）的保护帽。,警告：放空时需要注意：放空的气体回到加气站大贮槽或者排放到安全地点。,2、常规充装 1） 确认加气站或者安装了气瓶的车辆已经良好地接地； 2）打开低温进液口（C1）和回气接头（C

17、2）的保护帽； 3）检查气瓶的阀门、接头、管道，确认没有泄漏和部件没有缺失； 4）用干燥氮气吹扫（或使用干净、干燥的棉纱擦拭）低温进液口（C1）和回气接头（C2），确保没有水分、杂质； 5）如果需要，连接回气枪和回气接头（C2），将回气枪拧转90； 6）确认加气枪和低温进液口（C1）相配，连接加气枪和低温进液口； 7）观察气瓶压力表（P1），如果气瓶压力较高，可能需要放空才能进行充装，开启气瓶放空阀（VV）把压力下降到加气机需要的压力以下，然后关闭放空阀（VV）； 8）开启加气站泵进行充装，直到加气机自动停止； 9）确认放空阀（VV）已经关闭，拆卸加气枪和回气枪； 10）盖上低温进液口（C1）

18、和回气接头（C2）的保护帽。,注意： 1）在充装前应当观看气瓶外表是否有结露或结霜现象，有此现象的气瓶不要进行充装，应当送回厂家进行修理。 2）查看气瓶是否有压力，如果压力为零，应当对气瓶进行吹扫、气密性试验，合格后，再进行充装。 3）完全充满的气瓶其压力上升十分迅速，可能导致安全阀开启；因此完全充满的气瓶应尽快使用，禁止长时间储存。 4）在充液前应当检查低温进液口内是否有水分、杂质，应当确保充液时水分和杂质完全被清除干净。如果有水分，在充液时，水分会迅速凝结成冰块而堵塞管路和阀体，造成供液不畅，使得发动机动力不足甚至无法起动。 5）如果有杂质，在充液时，杂质可能造成进液单向阀、低温进液口关闭

19、不严，甚至造成密封面的损坏。,车用LNG瓶操作过程中潜在危害主要来自其物理性质 LNG在标准状态下具有极低的温度：-162； 具有很大的气液体积比，如果减压措施不当，将导致压力迅速升高。LNG的气液体积比大致为：625：1； 天然气是易燃性气体（燃点538C）和窒息性气体； 在密闭空间可能产生爆炸（空气中可燃极限515）；,四、安全、维护知识,1、LNG系统维护总体要求,1）在修理或更换气瓶本体上的零部件和管路接头时， 需给需分清钢瓶的气相管路与液相管路，然后给钢瓶排空、卸压。泄放时按照安全防护设备及措施的规定选择地点。 2）在充装或使用过程中，阀门可能会因结霜而不容易开启、关闭，可用温水解冻

20、后再启闭。警告：强拧可能会导致阀门损坏，从而造成人身伤害。 3）存放期超过5天的气瓶，瓶内的液体应遗留10L为宜，使瓶处于冷态，不会转变为“热瓶”。并且关闭所有阀门。 4）严禁在气瓶本体上焊接或对系统进行加、改装等 ； 5）操作人员应培训上岗。,2、安全防护措施及设备,1）在有LNG的区域内，不能有明火，需离开明火10米以上，周边不应有易燃或能够燃烧的物品；不能使用任何未经允许的电气及通讯设备。 2）LNG贮存、维修区域周边电器应当为防爆型电器。 3）在有LNG的区域工作时需戴护目镜、脸罩、绝热手套、防护服。防护服应当采用棉质材料，需穿长裤作业，鞋底不得钉有铁钉；长裤的裤脚不能卷起，须将长裤盖

21、住鞋帮的开口。手套应为棉质或皮质材料，手套应当长且宽大，易于很快脱掉；手套应当完好、干燥，不得有破损和潮湿。 4）LNG贮存、维修区域配备适当数量的干粉灭火器，最好是碳酸钾灭火器。 5）LNG贮存、维修区域周围应当有足够的水源。水源的目的是用来降温，而非灭火。 6）进入有LNG区域前，应当先对该区域的氧气浓度和天然气浓度进行测量。,LNG作业人员防护装备,3、冷灼伤时的处理方法,1）当皮肤与低温表面冷灼伤时，可用热水加热方法使皮肉解冻，然后再挪开冻结部位，并将伤员移至温暖的地方（约20）。 2）除去所有妨碍冻伤部位血液循环的衣物。 3） 将冻伤的部位立即进行水浴，水温要求4045，不允许使用干

22、燥或直接加热的方式；如果水温超过45，就会加剧损伤冻伤区的身体组织。 4 ）立即将伤员送往医院做进一步治疗。 5）如果伤员大面积冻伤，且体温已经下降，就需要将伤者浸泡在4045的水中，再尽快将伤者送往医院。 6） 冻伤的身体部位在加热后开始疼痛、肿胀，如果伤势不严重，应当对冻伤部位进行缓慢、持续地加热，直至皮肤由灰白色变成粉红色或红色。,4、LNG装置日常维护基本作业项目、作业内容和技术要求,本处各级维护只涉及与燃气系统相关的零部件，其它零部件维护按常规执行。,5、LNG装置一级维护基本作业项目、作业内容和技术要求,6、LNG装置二级维护基本作业项目、作业内容和技术要求,7、常见故障与维修,真

23、空失效是一个很少见的现象，通常气瓶的真空能够保持若干年，甚至超过气瓶的使用寿命，在这期间气瓶的真空是以很慢的速度逐渐下降的。 在固定式气瓶上出现的所谓“软”真空可以通过压力的快速升高来判断。伴随着真空失效气瓶会出现瓶体结霜、冒汗、冒冷气及瓶内压力急剧升高等现象。,8、真空度检测,钢瓶尾部冒汗,如果气瓶未现异常，但又怀疑真空失效，就必须通过检查压力升高时间来判断。 在测试气瓶的压力升高时间时，首先为气瓶加气，然后启动汽车直到瓶内的燃料还剩3/4或1/2时停止，此时瓶内的压力在经济阀的控制下维持在正常工作压力水平。车辆静置至少12小时，系统的压力升高率低于0.27MPa/d为正常。 需要注意的是热

24、瓶首次充装或气瓶超量充装也会引起压力的急剧升高。 一个已经真空失效的气瓶必须通过专用设备再次抽真空，这种操作可以就车进行，也可将气瓶卸下后进行。,五、故障案例,常州 XX客运公司于2011年8月底购进6125型LNG客车一批，投入运营后发现LNG钢瓶压力都偏低，有的车压力甚至低于0.6MPa。而实际使用中一但钢瓶压力低于0.6MPa将影响车辆的动力性能，并且会导致气耗的上升。,后核对生产配置发现，该车采用的是客户要求的常州查特的钢瓶，该厂家的LNG钢瓶不带自增压装置。由于该客运公司目前没有自己的LNG加气站，车辆加气是采用槽罐车直接给车辆加注的。比正常的加气方式少倒了一次罐，槽罐车内LNG温度

25、较低导致压力无法上升到正常工作压力。,案例1,案例2,南通XX客运有限公司一台6125AC，2011年9月出厂，运营13000Km， 该车运行时驾驶员反映发动机供气不足，严重时熄火，等一会又能启动。 检查发现LNG管路系统汽化器结霜。服务站及富瑞服务人员多次检查，并更换汽化器，均未果。最后发现为汽化器加热暖水管发憋，暖水流动不畅，供暖不足造成汽化器结霜，重新处理水管后试车正常。,汽化器加热水管,青岛XX公共交通公司2011年6月购买6128GC型LNG客车一批，在沈海高速射阳服务区加气，多台车气瓶加不进气。为保证车辆的正常运行，厂家紧急安排调拨了一批钢瓶进行更换。后钢瓶厂家服务人员怀疑在安装时

26、，加气软管内有水，结冰堵塞气瓶内阀；,案例3,后调查得知，当时车辆制作时正值黄梅天气，而这批车的加气管原始设计偏短，为了不影响生产，厂家安排先直接给钢瓶加气，待加长的进气管来了再进行补装，但由于正值下雨，装配未注意将雨水带进了管路内部，导致加气时结冰堵住管路。,加气软管,案例4,河北保定XX运输公司2011年7月购买6115型LNG客车一批，其中一台车回保定途中反映车辆行驶一段路程后离合器发沉，踩不动。停车几分钟后再次行驶故障消除，车到保定发现离合器踏板都已经踩变形。 经过现场鉴定发现离合器基本正常，初步鉴定为：离合器液压油管路与LNG管路固定在一起，发动机工作时LNG管路温度非常低并且结冰严

27、重，造成离合器液压油粘稠或冻冰液压油无法正常推进造成离合器沉。,LNG供气管,离合器油管,案例5,青岛XX公共交通公司2011年6月购买6128GC型LNG客车一批，运营20000Km后，驾驶员普遍反馈钢瓶压力偏高，且会导致正常加气无法加注，经多次检查处理无改善。在9月份针对该故障协调钢瓶生产厂家人员上门检修跟踪服务。,厂家工程师在两台车气瓶的出液截止阀前安装一个单向阀，经过三周的实验和调整，驾驶员和加气师傅反映效果较好，压力基本能控制在规定范围内，充气时也能一次成功。,案例6,无锡XX客运公司2012年01月购买6125AC型LNG客车一批，到2012年02月共运行16000Km，其中一台车司机反映动力不够，气耗高。 经检查天然气无泄漏；发动机也无故障，工作正常。将发动机停机后，发现发动机出水胶管里面有“咕噜咕噜”的回气声音，打开膨胀水箱后有大量冷却液往外翻出。因发动机本身工作无异常，可以排除发动机的故障。经拆检汽化器供水胶管，证实是天然气从汽化器泄漏到发动机水道中所导致的故障。,案例7,无锡XX客运公司2012年01月购买6125AC型LNG客车一批，到2012年03月共运行19000Km，客户反映有几台车气压低。 联系富瑞钢瓶售后人员检查发现有3台车压力增不上来，通过升压调节阀处放气也放不出来。初步判断为气瓶内部发生冰堵，富瑞售后人员采用氮气吹扫的方法进