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基本信息
- 項目名稱：
- 變頻加油機(jī)
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 加油機(jī)是加油站燃油銷售的終端設(shè)備，每天由加油機(jī)售出的燃油就有成千上萬噸。隨著加油機(jī)行業(yè)的發(fā)展，對加油機(jī)性能的要求也越來越高。本作品針對普通加油機(jī)存在的泵送能耗大、計量精度低、油氣排放嚴(yán)重等問題進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計和制造，推動行業(yè)節(jié)能減排技術(shù)發(fā)展。
- 詳細(xì)介紹：
- 本作品主要優(yōu)化內(nèi)容： 1、 開發(fā)了變頻模塊，設(shè)計并實現(xiàn)了變頻加油模式； 2、根據(jù)流量計流量精度特性和易氣化介質(zhì)揮發(fā)特性優(yōu)化加油流量，提高加油機(jī)計量精度并減少油氣排放； 3、在變頻控制參數(shù)基礎(chǔ)上優(yōu)化泵的溢流結(jié)構(gòu)；4、?提出了全新的預(yù)置加油模式。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的：中國加油站每年燃油銷售量巨大，消耗的電量也很多，因此提高加油機(jī)泵送效率具有積極的現(xiàn)實意義。加油機(jī)的計量精度要求為0.3%，若我們能夠?qū)⑵涮岣撸嗫僧a(chǎn)生可觀的社會經(jīng)濟(jì)效益。此外，加油站從事燃油銷售時，由于某些油品具有很強(qiáng)的揮發(fā)性，會產(chǎn)生油氣排放，污染環(huán)境，這方面也很值得研究。 思路：運用變頻技術(shù)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，使泵送流速與油槍出口流速相匹配，有效地避免節(jié)流損耗，進(jìn)而優(yōu)化溢流結(jié)構(gòu)，提高整機(jī)泵送效率；同時控制加油流速，在一定程度上控制油液的油氣揮發(fā)，減少油氣排放；另外，以變頻調(diào)控的方式來實現(xiàn)電磁閥的功能，優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高整機(jī)計量精度。 創(chuàng)新點： 1、將變頻控制技術(shù)引入加油機(jī)領(lǐng)域，使泵送效率提升了30%，噪聲降低8-12dB。 2、優(yōu)化了泵的溢流結(jié)構(gòu)，減少了內(nèi)泄漏。 3、用流量控制的方法實現(xiàn)電磁閥功能。取消電磁閥，優(yōu)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減少了壓力損失，節(jié)約了制造成本，且將促進(jìn)行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的改進(jìn)和提升。 4、實現(xiàn)了加油機(jī)的精度控制。 5、控制加油流速，減少了油氣排放。 技術(shù)關(guān)鍵： 1.設(shè)計基于DSP的變頻控制硬件模塊，通過算法實現(xiàn)變頻轉(zhuǎn)速控制與閥門檔位控制在流速上的匹配。 2. 依據(jù)油品流動特性對計量精度的影響規(guī)律，結(jié)合流量計計量精度曲線，確定變頻泵送系統(tǒng)大、中、小三個檔位的最佳流速點，并設(shè)置相應(yīng)的工作頻率，實現(xiàn)加油機(jī)計量精度的控制和提高。 主要技術(shù)指標(biāo)： 1.整機(jī)節(jié)能率>=30% 2.整機(jī)加油精度<=0.2% 3.汽油加油過程最大流量不超過38L/min
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 1）流速控制 運用變頻調(diào)速技術(shù)控制電機(jī)，實現(xiàn)變頻轉(zhuǎn)速控制與閥門檔位控制在流速上的匹配，進(jìn)而實現(xiàn)了對流速的控制。相比普通加油機(jī)的節(jié)流控制，顯然具有以下優(yōu)勢： ①最大限度的避免了能量浪費。首先在提槍到開槍這個過程，給電機(jī)一個較低的頻率，讓其低速運轉(zhuǎn)，減少此時從溢流閥流回油罐的油液流量；其次在開槍加油時，則讓電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨著油槍閥門開度不同而變化，以實現(xiàn)在流速的匹配，提高系統(tǒng)的泵送效率。 ②由于優(yōu)化后大大減少了溢流閥的溢流流量，使液壓系統(tǒng)的原溢流設(shè)計變得冗余，為我們改構(gòu)溢流閥結(jié)構(gòu)、消除溢流損失創(chuàng)造了條件。 ③可調(diào)節(jié)加油流速，使其處于一個比較合理的范圍內(nèi)，來減少油液揮發(fā)，從而減少油氣排放。 2）精度控制 由于加油流速可控，因此可以根據(jù)油品特性，結(jié)合流量計精度曲線，來確定變頻泵送系統(tǒng)不同檔位下的最佳流速點，并設(shè)置相應(yīng)的頻率，從而實現(xiàn)對加油精度的控制。同時還取消了電磁閥，簡化了加油機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，降低了整機(jī)成本和管路壓降，同時很好地改善甚至消除了加油過程中由電磁閥引起的水擊效應(yīng)。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 09年5月份獲得了華南理工大學(xué)“南網(wǎng)杯”第二屆節(jié)能減排大賽一等獎
作品所處階段
- 本作品處于成產(chǎn)階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品，圖片，錄像
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 1.使用說明：本作品操作方法與普通加油機(jī)完全相同。 2.技術(shù)優(yōu)勢：①設(shè)計出變頻加油模式，克服了節(jié)流損耗；優(yōu)化溢流結(jié)構(gòu)，減小了溢流損失；取消電磁閥，使泵送效率提升了約30%，噪音降低8-10dB。 ②實現(xiàn)了流速控制，可在一定程度上控制油液揮發(fā)，減少油氣排放。 ③實現(xiàn)了精度控制，提高了加油機(jī)的加油精度。 3市場分析 本作品已在中石油、中海油立項試點。歐洲Tokheim 集團(tuán)也與本課題組簽訂研發(fā)合同，共同開發(fā)適用于歐洲加油站環(huán)境的變頻控制加油機(jī)產(chǎn)品。 4預(yù)期經(jīng)濟(jì)效益 我國每年經(jīng)加油機(jī)售出的燃油高達(dá)2億噸左右，消耗電量約為2億KW.h，按現(xiàn)場節(jié)能率30%計算，每年可以節(jié)省電能6666.67萬KW.h。另外，加油機(jī)的計量精度要求為0.3%，意味著每加1千噸油就可能損耗3噸，以每年2億噸的銷售量來計算，則有可能損耗60萬噸；本產(chǎn)品可保證計量精度在0.2%以內(nèi)，其產(chǎn)生的社會經(jīng)濟(jì)效益將非常巨大。
同類課題研究水平概述
- 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài)分析 加油機(jī)是燃油銷售終端設(shè)備，它是由油泵、流量測量變換器、油槍等組成的一個完整的流體泵送與計量系統(tǒng)。加油機(jī)工作時，泵將油液從低處輸送到高處，通過油氣分離器，沿管道送至流量測量變換器，最終通過油槍交付給用戶。加油機(jī)區(qū)別于一般液壓輸運系統(tǒng)的是：由于有較高的計量精度要求，泵送過程不僅要保證流量大小，還要保證流量的穩(wěn)定性和工作壓力的穩(wěn)定性。燃油泵送與計量過程主要包括以下3大流程：泵送，計量以及易汽化介質(zhì)的油氣回收。 一般情況下，某一工作溫度下易汽化介質(zhì)通常被定義為汽化壓力大于 5kPa，其粘度一般很小。汽油粘度約為0.5cSt（20OC）、飽和蒸氣壓高，揮發(fā)性極強(qiáng)。加入10%乙醇的汽油，其粘度基本相同，蒸汽壓上升6.89KPa，是一種極易汽化的介質(zhì)。乙醇汽油泵送和計量特性及油氣排放規(guī)律研究涉及到易汽化介質(zhì)氣液流動特性、介質(zhì)特性對泵送和計量過程影響機(jī)理、油氣排放規(guī)律等方面。 多數(shù)泵生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品說明書認(rèn)為粘度低于10cSt 的介質(zhì)其泵送性能可參照水的實驗結(jié)果。實際上用泵輸送易汽化介質(zhì)，介質(zhì)的氣蝕和汽化對泵的性能影響顯著。對于易汽化介質(zhì)來說，粘度是泵選用時要考慮的一個非常重要的參數(shù)，粘度低造成介質(zhì)在泵內(nèi)泄漏是汽油泵送效率低的重要原因。油站在泵送乙醇汽油時，還存在振動和噪聲大的問題。在油站工況條件下、乙醇汽油工藝參數(shù)（如介質(zhì)粘度、比熱、流量、揚程、密度、入口汽化壓、吸入壓力、汽化溫度、氣蝕余量等）對泵送過程的影響還需要加以深入的研究。 計量精度是加油機(jī)的關(guān)鍵性能指標(biāo)。目前國家標(biāo)準(zhǔn)對加油機(jī)的計量精度要求為0.3%。而有關(guān)流量計量的理論和試驗研究主要集中在以下幾個方面：研究流量計在不同的流體密度、粘度、溫度、壓力等物性參數(shù)下的計量特性；研究上游管路條件對各種流量計計量性能的影響以確定流量計的使用條件；研究雷諾數(shù)、流速分布等流體參數(shù)的定量影響以提高流量計的計量性能。 在燃油泵送與計量過程中，汽油和乙醇汽油等易汽化介質(zhì)的泵送速度也不能過快，過快將使介質(zhì)大量揮發(fā)。美國聯(lián)邦法律規(guī)定：加汽油時流速不能超過10 加侖/分鐘。乙醇汽油揮發(fā)性更強(qiáng)，其流速限制標(biāo)準(zhǔn)是多少值得研究。 國內(nèi)外對乙醇汽油的研究都主要集中在燃料燃燒特性及其對車輛性能的影響方面。加油站環(huán)境下，乙醇汽油泵送和計量特性及油氣排放規(guī)律的研究比較缺乏。
