基本信息
- 项目名称：
- 变频加油机
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 加油机是加油站燃油销售的终端设备，每天由加油机售出的燃油就有成千上万吨。随着加油机行业的发展，对加油机性能的要求也越来越高。本作品针对普通加油机存在的泵送能耗大、计量精度低、油气排放严重等问题进行优化设计和制造，推动行业节能减排技术发展。
- 详细介绍：
- 本作品主要优化内容： 1、 开发了变频模块，设计并实现了变频加油模式； 2、根据流量计流量精度特性和易气化介质挥发特性优化加油流量，提高加油机计量精度并减少油气排放； 3、在变频控制参数基础上优化泵的溢流结构；4、 提出了全新的预置加油模式。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的：中国加油站每年燃油销售量巨大，消耗的电量也很多，因此提高加油机泵送效率具有积极的现实意义。加油机的计量精度要求为0.3%，若我们能够将其提高，亦可产生可观的社会经济效益。此外，加油站从事燃油销售时，由于某些油品具有很强的挥发性，会产生油气排放，污染环境，这方面也很值得研究。 思路：运用变频技术控制电机转速，使泵送流速与油枪出口流速相匹配，有效地避免节流损耗，进而优化溢流结构，提高整机泵送效率；同时控制加油流速，在一定程度上控制油液的油气挥发，减少油气排放；另外，以变频调控的方式来实现电磁阀的功能，优化系统结构，提高整机计量精度。 创新点： 1、将变频控制技术引入加油机领域，使泵送效率提升了30%，噪声降低8-12dB。 2、优化了泵的溢流结构，减少了内泄漏。 3、用流量控制的方法实现电磁阀功能。取消电磁阀，优化了系统结构，减少了压力损失，节约了制造成本，且将促进行业技术标准的改进和提升。 4、实现了加油机的精度控制。 5、控制加油流速，减少了油气排放。 技术关键： 1.设计基于DSP的变频控制硬件模块，通过算法实现变频转速控制与阀门档位控制在流速上的匹配。 2. 依据油品流动特性对计量精度的影响规律，结合流量计计量精度曲线，确定变频泵送系统大、中、小三个档位的最佳流速点，并设置相应的工作频率，实现加油机计量精度的控制和提高。 主要技术指标： 1.整机节能率>=30% 2.整机加油精度<=0.2% 3.汽油加油过程最大流量不超过38L/min
科学性、先进性
- 1）流速控制 运用变频调速技术控制电机，实现变频转速控制与阀门档位控制在流速上的匹配，进而实现了对流速的控制。相比普通加油机的节流控制，显然具有以下优势： ①最大限度的避免了能量浪费。首先在提枪到开枪这个过程，给电机一个较低的频率，让其低速运转，减少此时从溢流阀流回油罐的油液流量；其次在开枪加油时，则让电机的转速随着油枪阀门开度不同而变化，以实现在流速的匹配，提高系统的泵送效率。 ②由于优化后大大减少了溢流阀的溢流流量，使液压系统的原溢流设计变得冗余，为我们改构溢流阀结构、消除溢流损失创造了条件。 ③可调节加油流速，使其处于一个比较合理的范围内，来减少油液挥发，从而减少油气排放。 2）精度控制 由于加油流速可控，因此可以根据油品特性，结合流量计精度曲线，来确定变频泵送系统不同档位下的最佳流速点，并设置相应的频率，从而实现对加油精度的控制。同时还取消了电磁阀，简化了加油机的内部结构，降低了整机成本和管路压降，同时很好地改善甚至消除了加油过程中由电磁阀引起的水击效应。
获奖情况及鉴定结果
- 09年5月份获得了华南理工大学“南网杯”第二届节能减排大赛一等奖
作品所处阶段
- 本作品处于成产阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、产品，图片，录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 1.使用说明：本作品操作方法与普通加油机完全相同。 2.技术优势：①设计出变频加油模式，克服了节流损耗；优化溢流结构，减小了溢流损失；取消电磁阀，使泵送效率提升了约30%，噪音降低8-10dB。 ②实现了流速控制，可在一定程度上控制油液挥发，减少油气排放。 ③实现了精度控制，提高了加油机的加油精度。 3市场分析 本作品已在中石油、中海油立项试点。欧洲Tokheim 集团也与本课题组签订研发合同，共同开发适用于欧洲加油站环境的变频控制加油机产品。 4预期经济效益 我国每年经加油机售出的燃油高达2亿吨左右，消耗电量约为2亿KW.h，按现场节能率30%计算，每年可以节省电能6666.67万KW.h。另外，加油机的计量精度要求为0.3%，意味着每加1千吨油就可能损耗3吨，以每年2亿吨的销售量来计算，则有可能损耗60万吨；本产品可保证计量精度在0.2%以内，其产生的社会经济效益将非常巨大。
同类课题研究水平概述
- 国内外研究现状及发展动态分析 加油机是燃油销售终端设备，它是由油泵、流量测量变换器、油枪等组成的一个完整的流体泵送与计量系统。加油机工作时，泵将油液从低处输送到高处，通过油气分离器，沿管道送至流量测量变换器，最终通过油枪交付给用户。加油机区别于一般液压输运系统的是：由于有较高的计量精度要求，泵送过程不仅要保证流量大小，还要保证流量的稳定性和工作压力的稳定性。燃油泵送与计量过程主要包括以下3大流程：泵送，计量以及易汽化介质的油气回收。 一般情况下，某一工作温度下易汽化介质通常被定义为汽化压力大于 5kPa，其粘度一般很小。汽油粘度约为0.5cSt（20OC）、饱和蒸气压高，挥发性极强。加入10%乙醇的汽油，其粘度基本相同，蒸汽压上升6.89KPa，是一种极易汽化的介质。乙醇汽油泵送和计量特性及油气排放规律研究涉及到易汽化介质气液流动特性、介质特性对泵送和计量过程影响机理、油气排放规律等方面。 多数泵生产厂家的产品说明书认为粘度低于10cSt 的介质其泵送性能可参照水的实验结果。实际上用泵输送易汽化介质，介质的气蚀和汽化对泵的性能影响显著。对于易汽化介质来说，粘度是泵选用时要考虑的一个非常重要的参数，粘度低造成介质在泵内泄漏是汽油泵送效率低的重要原因。油站在泵送乙醇汽油时，还存在振动和噪声大的问题。在油站工况条件下、乙醇汽油工艺参数（如介质粘度、比热、流量、扬程、密度、入口汽化压、吸入压力、汽化温度、气蚀余量等）对泵送过程的影响还需要加以深入的研究。 计量精度是加油机的关键性能指标。目前国家标准对加油机的计量精度要求为0.3%。而有关流量计量的理论和试验研究主要集中在以下几个方面：研究流量计在不同的流体密度、粘度、温度、压力等物性参数下的计量特性；研究上游管路条件对各种流量计计量性能的影响以确定流量计的使用条件；研究雷诺数、流速分布等流体参数的定量影响以提高流量计的计量性能。 在燃油泵送与计量过程中，汽油和乙醇汽油等易汽化介质的泵送速度也不能过快，过快将使介质大量挥发。美国联邦法律规定：加汽油时流速不能超过10 加仑/分钟。乙醇汽油挥发性更强，其流速限制标准是多少值得研究。 国内外对乙醇汽油的研究都主要集中在燃料燃烧特性及其对车辆性能的影响方面。加油站环境下，乙醇汽油泵送和计量特性及油气排放规律的研究比较缺乏。
