LNG车用气瓶技术培训zuihongban课件

1、 培训吴海东1392195929340013002284009300228 （第1版）第1页，共76页。一、液化天然气的基本特性1、 液化天然气2 、甲烷的主要物性参数3、 常用燃料物性参数与甲烷的比较第2页，共76页。LNG是在常压下将天然气净化后冷却到-162加工而成具有纯度高、安全性高、存储效率高、运输灵活等特点。天然气加工过程第3页，共76页。1、液化天然气 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。1.1 特性处理液化天然气的危险主要来自以下三方面特性：1.1.1 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

2、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。1.1.2 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。1.1.3 天然气是可燃的。一般环境条件下，515%（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。第4页，共76页。三、安全防护设备及措施在有天然气或液化天然气的现场内工作时，需具有如下安全常识：1使液化天然气设备远离火焰或电火花，周边不应有易燃或能够燃烧的物品。2在液化天然气设备维修、充装、存储的地区不允许烟火进入。3有液化天然气的地区工作时需戴护绝热手套、防护服。防护

3、服应当采用棉质材料，需穿长裤，不得穿裙子、短裤进行操作，鞋底不得钉有铁钉；长裤的裤脚不能卷起，须将长裤盖住鞋帮的开口。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在拆卸零件维修时需给液化天然气气瓶排空、卸压。5配备适当数量的干粉灭火器。6周围应当有足够的水源。水源的目的是用来降温，而非灭火。7在进入天然气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。警告：保护眼睛和暴露的皮肤保持设备所在区域通风良好在维修或保养设备时确保系统已泄压远离易燃品、电火花、火源第5页，共76页。1.2 甲烷的主要物性参数 虽然液化天然气没有固定的物性参数，但是

4、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：性质分子量沸点液体密度kg/m3气体密度kg/m3液/气比m3/m3自燃温度爆炸极限（体积比）参数16-1624260.717625538515备注1atm1atm,-1621atm,220空气中第6页，共76页。1.3 常用燃料物性参数与甲烷的比较常用燃料物性参数与甲烷的比较燃 料甲 烷汽 油柴 油密度(kg/m3)4269260874爆炸极限(体积比)515%17.6%0.54.1%自燃温度（）538227471260热值(kcal/ Nm3)92601127010670第7页，共76页。LNG产业资源介绍 车型最大总质量（吨）

5、空调(kca)运行车辆数时间平均运距(公里)平时站点(个)平均车日行驶(公里)平均百公里消耗燃料平均燃料价格平均百公里燃料成本(元/100km)广通GTQ6105NGJ3 型LNG空调公交车142800502008.4.25至2009.3.3119.54227339.55立方LNG3.25元/立方LNG128.54广通GTQ6102GJ2 型柴油空调公交车13.52800502008.4.25至2009.3.3119.54227334.83升0#柴油5.55元/升柴油193.3LNG公交车同比柴油公交车平均百公里燃料费减少额(元)-64.76LNG公交车同比柴油公交车平均百公里燃料费减少幅度(

6、%)-33.50%LNG公交车同比柴油公交车平均每车每月燃料费减少额(元)5303.03LNG公交车与同吨级柴油公交车燃料消耗对比表1、两种公交车均需全程开启28000大卡空调。2、柴油单价为试验期内价格变动的加权平均价。第8页，共76页。跌落试验： 车用瓶在10米高空自由落体。跌落至水泥地开始计时，2个小时之内安全阀不起跳、瓶体表面无任何结露现象。内外胆不发生破裂，因为内外胆材料是304不锈钢的，断裂伸长率不低于40，实际能达到50。阀门手柄可能会撞坏导致不能开启，但是阀门本体不会损坏就不会导致天然气泄漏。2.2车载气瓶简介-安全性第9页，共76页。第10页，共76页。阀门端向下跌落第11页

7、，共76页。10米横着跌落第12页，共76页。火烧实验： 目的是检验气瓶绝热系统的性能的安全可靠性，主要目的保证乘客的安全，使得乘客有足够的时间逃生。使得消防人员有足够的灭火时间。美国标准是20分钟内安全阀不起跳。国内标准是50分钟。2.2车载气瓶简介-安全性第13页，共76页。LNG产业资源介绍 LNG燃气汽车车载燃料供气系统第14页，共76页。振动次数的规定 由于我国规定机动车50万公里，或者15年两者之间最早到达时车辆应当强制报废，所以对振动次数进行了规定，安照标准应当振动64，6020次。也就是0,774公里就振动一次。第15页，共76页。LNG车用供气系统在交通事故中的表现 追尾事故

8、燃烧事故第16页，共76页。力学有限元分析第17页，共76页。几乎可以完全充分地燃烧；和汽油车的尾气排放量相比，对环境污染小；可满足各国的排放标准；引擎部件的碳沉淀极小，因此液化气引擎运转更自如、寿命更长，比汽油机和柴油机需要更少的日常维修保养；由于燃料是气态，寒冷天气更易启动； 燃气发动机优点第18页，共76页。第19页，共76页。第20页，共76页。第21页，共76页。第22页，共76页。内部管路走向第23页，共76页。第24页，共76页。第25页，共76页。第26页，共76页。第27页，共76页。第28页，共76页。第29页，共76页。第30页，共76页。2.2 流程介绍2.2.1 进液

9、管路进液管路由低温进液口（C1）、进液单向阀（FCV）以及连接的管道。图2. 进液示意图第31页，共76页。第32页，共76页。第33页，共76页。第34页，共76页。第35页，共76页。2.2.2 自增压管路 自增压管路由增压截止阀（Pv）、升压调节阀（PBr）、自增压盘管（Pr）组成。图3. 自增压示意图第36页，共76页。第37页，共76页。第38页，共76页。第39页，共76页。第40页，共76页。3.7 升压调节阀零部件名称：调节螺杆锁紧螺母铭牌阀盖弹簧上垫块弹簧A压环弹簧下垫块组件垫片A阀体阀瓣组件弹簧B垫圈螺塞第41页，共76页。第42页，共76页。1）不能增压的条件：在以下液位

10、时，增压将非常困难，甚至不能增压。理论计算的不能用完的液体：容积 剩余液体量 占有效容积的比例 估算的剩余量 备 注 150L 17.2L 12.7% 27L 内直径500mm，增压管离筒节最底部理论距离88mm。估算以20%体积左右（注1） 175L 20.2L 12.8% 31L 200L 23.3L 12.9% 36L 275L 32.5L 13.1% 50L 330L 39.2L 13.2% 59L 335L 45.7L 15.3% 60L 内直径600mm，增压管离筒节最底部理论距离120mm。估算以20%体积左右（注1） 375L 51.4L 15.2% 67L 450L 62.0

11、L 15.3% 81L 495L 69.1L 13.7% 89L 注1：由于管道的流阻计算从理论上来说需要的数据不全，因此只能大致地计算。实际估计在有效容积的30%左右就不能增压了。解决方法：先将气瓶的压力增至比发动机需要的压力高0.150.2MPa左右，也就是调节自增压调节阀的压力比发动机需要的压力高0.150.2MPa左右。 第43页，共76页。2.2.3 出液管路出液管路由出液单向阀（DCv）、出液截止阀（Vu）、过流阀（Ef）组成。图4. 出液示意图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，开启出液截止阀（Vu），液化天然气通过出液单向阀（DCV）然后

12、流经出液截止阀（Vu）和过流阀（Ef）进入供气系统。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。关闭出液截止阀（Vu），过流阀（Ef）很快又回到开启状态。第44页，共76页。第45页，共76页。第46页，共76页。第47页，共76页。第48页，共76页。第49页，共76页。第50页，共76页。2.2.4 经济回路经济回路由经济阀（Er）、出液截止阀（Vu）、过流阀（Ef）组成。图5. 经济回路示意图 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

13、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第51页，共76页。第52页，共76页。第53页，共76页。第54页，共76页。2.2.5 供气系统供气系统由汽化器（Va）、管路降压调压阀（LRe）、缓冲罐、管路安全阀（LSv）、电磁阀（SV）、管路压力（P2）表组成。图6. 供气系统示意图 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（LRe）把压力降至适合发动机的需要，通过缓冲

14、罐和电磁阀（SV）去往发动机。第55页，共76页。第56页，共76页。第57页，共76页。日常维护气瓶使用者应当编制详细的检修计划，并按照计划实施，确保气瓶的使用安全1）日常维护要求保养内容保养间隔时间保养方法保养者日期气瓶与支架的连接螺母15天拧紧螺母气瓶管道上连接螺母每次出车前目视观察是否有泄漏汽化器6个月清理盘管上的水垢阀门经常是否关闭不严，泄漏安全阀12个月送当地技术监督部门校验压力表12个月送当地技术监督部门校验气瓶真空度12个月压力测试检漏经常气密试验或探测检漏第58页，共76页。5.2液位计（DYQ-4）5.2.1 DYQ-4原理框图 图1.DYQ-4电容式液位计工作原理框图 D

15、YQ-4电容式液位计工作原理如图3所示，变送器上连接有两个压力传感器和一个液位传感器，所有的模拟量都通过变送器进行数据转换和处理，最终数据以包的形式送与液晶显示器显示 。第59页，共76页。2）、显示器的连接示意图第60页，共76页。5、安装后的试验5.1 吹扫 安装完毕后（指管路上各阀门还没有最终连接以及与发动机进气管最终相连前的状态），整个供气系统应当进行吹扫，吹扫使用干燥、洁净的氮气。将气瓶压力升至0.30.5MPa左右然后，开启气瓶供液阀（注意开启度适当不要使过流阀关闭为宜），吹扫时间不小于5分钟。5.2 气密性试验 试验使用中性发泡液，将发泡液涂覆在整个被检部位表面，所检测的区域应当

16、无气泡产生。检验完毕后，应将被检测部位的发泡液洗拭干净，以免产生腐蚀。气密性试验步骤：（1） 试验前应当对连接接头进行紧固；（2） 试验时压力上升应当缓慢，先将压力升高0.05MPa，保压5分钟以上；（3） 对连接部分进行检漏，如果有漏紧固接头；（4） 压力缓慢上升至0.8MPa，然后按照0.16MPa逐次递增至1.6MPa，保压10分钟，不漏为合格。第61页，共76页。5.3 低温冷试 吹扫完毕后，连接管路阀门。向气瓶内部充装1520L液氮，静置预冷4小时以上。从汽化器出口进行放空，以便充分冷却与低温接触的管路，并检验螺纹接头是否泄漏。 如果冷试和试车一起进行，则启动发动机，充分冷却气瓶和汽

17、化器之间的管路、接头等部件，进行泄漏检验。检验采用精度不低于5%FS，报警点为25ppm的吸入式防爆可燃气体检测仪。检测前，将被检测部位的残余油污或密封剂清除干净，避免因检测仪受到非天然气或示踪气体的干扰。检测应在无风的环境中进行。警告：安装完毕后，在充装液体前进行冷试是必要的。由于各种材料的线性膨胀率不相同，即使在常温下试验没有泄漏，但在低温下可能会出现泄漏情况。第62页，共76页。1、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。应当按照以下程序进行：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

18、进液口（C1）和回气接头（C2）的保护帽；3）目视检查气瓶的阀门、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）；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。第63页，共76页。9） 让气瓶冷却10分钟左右，

19、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；盖上低温进液口（C1）和回气接头（C2）的保护帽。第64页，共76页。2、常规充装 常规充装是指正常使用的气瓶，在充装时气瓶内胆处于低温状态和有一部分液体。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）目视检查气瓶的阀门、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

20、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）（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）；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）和回气接头（C2）的保护帽。第65页，共76页。注意：1）在充装前应当

21、观看气瓶外表是否有结露或结霜现象，建议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。警告：1）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。 2）如果有水分，在充液时，水分会迅速凝结成冰块。冰块有可能堵塞进液单向阀、低温进液口、甚至进入瓶内。堵塞造成低温进液口、进液单向阀关闭不严产生泄漏，甚至造成密封面的损坏。如果冰块进入气瓶内部，可能会在出液过程中堵塞在出液单向阀处，造成供液不畅，使得发动机动力不足甚至无法开动。3）如果有杂质，在充液时，杂质可能造成进液单向阀

22、、低温进液口关闭不严，甚至造成密封面的损坏。同时，如果发动机前端没有装设过滤器，杂质可能造成发动机损坏。注意：一只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。警告：向大气放空时，应当将放空的气体引到安全的地方，否则将有引起火灾和爆炸的危险。第66页，共76页。3、燃料供给3.1增压以下情况需要对气瓶增压进行增压：1气瓶首次使用且压力低于发动机的需要时；2气瓶在安全阀、压力表校验后；3气瓶经过放空后维修的；4升压调节阀设定的压力低于发动机需要压力的。3.2 增压过程1确认使用阀（Vu）放空阀（Vv）和处于关闭状态；2开启增压阀（Pv），此时

23、增压管路开始结霜；3压力达到稳定，此时增压管路开始化霜。如果此时的压力还不能满足发动机需要，需要对升压调节阀（PBr）进行调节。气瓶如果需要对外供液，不用关闭增压阀。第67页，共76页。3.3 升压调节阀的在线调节1升压调节阀压力设定值的判断1）如果增压盘管不结霜，且气瓶压力表（P1）的压力不发生变化；随着使用的进展，压力降低至一固定值时，气瓶压力表（P1）显示的值就是经济阀的设定值。此时表明升压调节阀的设定压力小于气瓶压力表（P1）显示的值；。2）如果增压盘管结霜，气瓶压力表（P1）的压力在逐渐升高，此时表明升压调节阀的设定压力大于气瓶压力表（P1）显示的值，随着时间的进展，压力升高至一固定

24、值时，气瓶压力表（P1）显示的值就是升压调节阀的设定值。第68页，共76页。2升压调节阀的调节1）如果压力需要调高（1）确定升压调节阀的设定值；（2）拧松序号锁紧螺母，然后顺时针拧动序号调节螺杆，拧动时应当根据升压调节阀实际的值与设定值之间的差值来判断所要的圈数。（3）拧动后，自增压盘管会结霜，气瓶的压力会升高；当观察到压力稳定或者自增压盘管的霜变成蜂窝状或化成水时，此时气瓶压力表（P1）显示的值就是升压调节阀的设定值；（4）如果压力没有达到设定值，重复上述步骤；压力达到需要值时；（5）拧紧锁紧螺母。2）如果压力需要调低（1）确定升压调节阀的设定值；（2）关闭增压截止阀，然后通过使用或者放空的

25、方法把压力将到需要设定的值；（3）拧松序号锁紧螺母，然后逆时针拧动序号调节螺杆；（4）然后开启增压截止阀，观察压力是否上升；（5）如果上升，重复上述步骤，直至压力达到需要的值；（6）拧紧锁紧螺母。提示：1）拧动一圈压力约升高/降低0.2MPa左右。 2）升压调节阀在出厂时，设定的压力为0.8MPa。注意：1） 拧动时建议每次拧动1/41/2圈为限； 2）如果调整后的设定值高于需要设定的值，请按照压力调低的步骤进行，不要随意拧回。第69页，共76页。九、常见故障问题及处理方法 现象 气瓶系统表观现象 检查内容 处理方法 发动机动力不足 汽化器表面结霜 1.汽化器进、出水管压瘪 回圆 2.汽化器进

26、、出水管泄漏 堵漏 3. 供气管路有泄漏 堵漏 4.发动机有不工作的汽缸 车厂维修 5.冷却水管过小 重新配置 6.发动机水泵选择不合理 重新配置 7.汽化器选配不匹配 重新配置 气瓶压力持续下降，且增压盘管不结霜 1.升压调节阀失灵 更换易损件 2.增压管路堵塞 见2 .管路堵塞气瓶压力持续下降，且增压盘管结霜 经济阀的设定值低于升压调节阀的设定值，且低于发动机的压力需要 3.3 升压调节阀的在线调节和经济阀的调节气瓶压力下降至一定值（低于发动机需要压力），且增压盘管结霜 1.升压调节阀设定值不满足需要 3.3 升压调节阀的在线调节2.增压盘管被泥土覆盖 用水冲洗干净 气瓶压力正常，且增压盘

27、管不结霜，调压阀后压力低于发动机压力 管路调压阀设定值低于发动机需要 3.3 升压调节阀的在线调节发动机动力不稳 P1表稳定，P2表跳动 管路降压调节阀失灵 P1表跳动 气瓶升压调节阀失灵 第70页，共76页。现象 气瓶系统表观现象 检查内容 处理方法 发动机无法启动或突然熄火 过流阀堵死 1.经济阀设定压力低于升压调节阀 3.3 升压调节阀的在线调节和经济阀的调节3.过流阀堵塞2.汽车启动时，使用阀开启太快 见3.4 液体输出和3.过流阀堵塞P1压力显示过低 气瓶升压调节阀失灵或设定不对 见3.3 升压调节阀的在线调节气瓶压力升高过快或持续升高 气瓶表面结露、结霜 真空恶化 回厂返修 气瓶表

28、面正常 小止回阀失灵 更换 经济阀设定过高 见5经济阀的调节安全阀开启后不密封或不排放 安全阀失灵 更换 充装时气瓶排空 加气枪软管不是真空管 加气站问题 低温阀门冻死 阀门泄漏 维修 常见故障第71页，共76页。2 .管路堵塞1） 将气瓶内的液体进行排放干净，压力同时泄放到0MPa；2） 用干燥氮气对气瓶进行置换，确保天然气浓度1%；3） 用0.30.4MPa氮气对气瓶进行吹扫，检测露点-40。3.过流阀堵塞1） 关闭使用阀；等候一段时间或轻敲过流阀。4.自增压的优点及在何时不能起到增压作用，采取何种方式可以克服不能起到增压作用的问题？ 1). 气瓶在维修时（液位高于增压管）具有优势；2). 使得加气站排放时间延长；3). 无压贮存时，安全阀起跳时间长。第72页，共76页。2 ） 检漏 可以用便携式甲烷探测器对车辆的燃气系统天然气泄漏点进行检查（应遵照探测器制造商的说明书正确使用）。为确保车辆正常运行，应定期的进行系统检漏，如果发现漏点应立即进行维修。在一些特殊条件下用探测器难以准确判断泄漏点时，可以借助肥皂液检查漏点。3） 零部件更换