[發明專利]一種沼氣集中儲氣和供氣裝置及控制系統

在審

• 申請號: 201610449743.6
• 申請日: 2016-06-21
• 公開（公告）號: CN107523491A
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 祁艷
• 申請（專利權）人: 祁艷
• 主分類號: C12M1/36
• 分類號: C12M1/36;C12M1/34;C12M1/107
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及一種沼氣集中儲氣和供氣裝置及控制系統，適用于機械領域。

背景技術

我國是農業大國，在廣大農村沼氣的利用非常普遍，沼氣能高效燃燒，無污染，屬于綠色能源。沼氣除了能解決農村能源問題，而且沼氣在生產過程中可漚制出大量有機肥料，其中一些糞便、垃圾、污水這些沼氣原料進入沼氣池后，它們中的病菌、寄生蟲卵等在沼氣池密閉發酵而被殺死，從而改善了農村的環境衛生。但沼氣的生產是不穩定的。當原料充足，溫度適宜，特別是在夏季，就能產生大量的沼氣，這時如不及時用掉氣，就會造成沼氣池內的氣壓上升，沼液液位上升溢出，污染環境。這時如果沒有用氣的要求，只能通過燃燒放掉氣，造成能源的浪費。而且有的家庭沼氣池產氣豐富而用氣量小，而有的家庭用氣量又相對較多，還有在冬季，沼氣又普遍產氣不高，沼氣又經常供氣不足。

發明內容

本發明提出了一種沼氣集中儲氣和供氣裝置及控制系統，用單向閥、沼氣壓縮機等氣動設備實現了分散沼氣池的沼氣集中儲存在儲氣罐中；利用減壓閥、單向閥和電磁換向閥等氣動設備實現了由沼氣儲氣罐和天然氣管網聯合向用戶供氣；沼氣集中儲氣和供氣裝置的控制系統實現了對該裝置的智能監測和控制。隨著農村沼氣的發展，該系統有著很大的應用和推廣價值。

本發明所采用的技術方案是：

所述沼氣集中儲氣和供氣裝置監控系統主要有三個部分組成：儲氣罐的壓力監控；用戶沼氣池的沼氣進入儲氣罐前的壓力和流量的檢測；用戶使用沼氣的流量檢測。首先監控系統能對儲氣罐的壓力監控，當壓力超過警戒值時，關斷壓縮機，使儲氣罐不再進氣，同時進行聲光報警，確保安全；當儲氣罐壓力過低，不能再為用戶提供沼氣時，三位三通電磁換向閥右位工作，用戶的用氣由天然氣管網供氣。再有就是對用戶沼氣池的沼氣進入儲氣罐前的壓力和流量進行檢測和用戶使用沼氣的流量檢測。因為每戶的沼氣池產氣量是不一樣的，同時每戶的用氣量也是不一樣的。

所述控制系統采用ARMS3C2440單片機作為系統的控制核心，S3C2440芯片是一款高性價比的ARM芯片，非常適合嵌入式監控系統。主要特性包括：arm920T內核，最高工作頻率500 MHz，LCD控制器：可直接驅動真彩液晶屏，最高支持2048×1024真彩液晶屏，2個USB Host端口，1個USB Device端口，支持Nand nash啟動模式，SD卡接口，UART、IIC、SPI、IIS等多種類型串行接口，4通道DMA，其I/O接口多，滿足系統要求。系統是對易燃易爆的沼氣進行監控，系統有防爆的要求，因此系統數據采集模塊傳感器的電源采用寄生電源模式。該傳感器在數據傳輸時，當數據線為高電平期間把能量存儲在內部電容里，在數據線處于低電平期間溫度傳感器消耗電容上的電能工作，直到高電平到來再給寄生電源(電容)充電，這為系統本質安全型設計提供了保障。

所述控制系統采用LCD的顯示，實時顯示儲氣罐的壓力，同時通過按鍵的選擇可以顯示用戶的產氣量和用氣量以及其差值。對于閥的工作位置控制采用了光電耦合和信號的放大，光電耦合可以隔斷外界對控制信號的干擾，可以避免閥的誤動作。由于S3C2440發出的控制信號較弱，系統采用了放大電路驅動電磁換向閥的電磁鐵。

所述控制系統的軟件程序首先完成S3C2440初始化設置，調用LCD初始化函數，然后開中斷，讀取鍵盤狀態。讀取各用戶進氣的流量、壓力和用氣的流量，同時把用戶產氣量換算成基于用戶實際用氣壓力狀態下的體積，算出用戶產氣量和用氣量的差值。判斷只要有一戶進氣壓力高于單向閥的背壓時，開啟沼氣壓縮機。再讀取儲氣罐的壓力，如果儲氣罐的壓力低于儲氣罐最低供氣壓力P₁ 時，閥右位工作，這時用戶用氣由天然氣管網供氣，如果儲氣罐的壓力高于儲氣罐最低供氣壓力P₁ 時，閥左位工作，這時用戶用氣由沼氣儲氣罐供氣。當讀取到的儲氣罐的壓力高于儲氣罐安全警戒壓力P_b 時，關斷壓縮機電源，同時進行聲光報警。

本發明的有益效果是：該控制系統用單向閥、沼氣壓縮機等氣動設備實現了分散沼氣池的沼氣集中儲存在儲氣罐中；利用減壓閥、單向閥和電磁換向閥等氣動設備實現了由沼氣儲氣罐和天然氣管網聯合向用戶供氣；沼氣集中儲氣和供氣裝置的控制系統實現了對該裝置的智能監測和控制。隨著農村沼氣的發展，該系統有著很大的應用和推廣價值。

附圖說明