液压与气动2012年第8期76沼气集中储气和供气装置及控制系统设计孙祥国1，2，张良栋1，2，黄波1，2BiogasCentralizedStorageandSupplySystemandIt'sControllerDesignSUNXiang-guo1，2，ZHANGLiang-dong1，2，HUANGBo1，22．四川理工学院机械工程学院，四川自贡643000)摘要:沼气是一种高效、清洁、无污染的绿色能源。目前沼气的生产一般是一户一池，沼气池的储气空间有限且沼气的生产是一个连续的过程。当不需要用气时，气压上升使得沼液上升而有可能沼液溢出污染环境，而且气压上升存在漏气的风险;当有用气的要求时，由于沼气的存储量有限等原因使得供气不足。针对这一问题，设计了沼气集中储气和供气装置及控制系统。该设计有安全、节能和智能化的效果，有着广泛的应用和推广价值。关键词:沼气;集中储气;电磁换向阀;传感器;智能控制:TH137文献标志码:B:1000-4858(2012)08-0076-03气系统中，每户的沼气池出气管线上接一单向阀，当某一沼气池沼气的压力大于别的沼气池沼气的压力时，不会使高压力的沼气池的沼气进入低压力的沼气池。单向阀选用有一定背压的单向阀，当沼气池产生的沼气压力pi(i=1，2，3…，i表示用户序列号)大于单向阀的开启压力pk时，才能打开单向阀。同时在单向阀的入口处安装上压力和流量传感器，当压力传感器检测到压力pi大于pk时，开启沼气压缩机，把沼气加压后送入储气罐。同时在压缩机的输出管路上安装了油水分离器，以便除去沼气中的水和油。储气罐中沼气的压力较高，用户不能直接使用，因此在供气系统中，在储气罐的出口处，设置了减压阀。在每户用气分支管路上安装了单向阀，避免了用户之间的串气，同时在单向阀的出口处安装了压力和流量传感器，用以记录每户的用气量。在每户用气管道的入户处，安装了一个三位三通电磁阀。在这个三位三通电磁换向阀的两个入口处，一个接储气罐中的沼气，一个接天然气管网中的天然气。在无用气要求时，阀处于中位，当有用气要求的时候，如果沼气储气罐中的引言我国是农业大国，在广大农村沼气的利用非常普遍，沼气能高效燃烧，无污染，属于绿色能源。沼气除了能解决农村能源问题，而且沼气在生产过程中可沤制出大量有机肥料，其中一些粪便、垃圾、污水这些沼气原料进入沼气池后，它们中的病菌、寄生虫卵等在沼气池密闭发酵而被杀死，从而改善了农村的环境卫生。但沼气的生产是不稳定的。当原料充足，温度适宜，特别是在夏季，就能产生大量的沼气，这时如不及时用掉气，就会造成沼气池内的气压上升，沼液液位上升溢出，污染环境［1－2］。这时如果没有用气的要求，只能通过燃烧放掉气，造成能源的浪费。而且有的家庭沼气池产气丰富而用气量小，而有的家庭用气量又相对较多，还有在冬季，沼气又普遍产气不高，沼气又经常供气不足。为了有效解决这一问题，设计了沼气集中储气和供气装置及控制系统:当沼气池的沼气达到一定的压力时，通过气压设备和智能控制系统，就会把沼气存储在储气罐中，当用户有用气要求时，再通过相关的气压设备和智能控制系统为用户提供燃气。这样沼气的生产和用气就分开，使得沼气的生产安全，用气时气源稳定，而且在冬季时，沼气产气不是很高，在沼气供气不足时，系统可自动切换到天然气管网供气，保证了用户的用气稳定。2沼气集中储气和供气装置结构1收稿日期:2012-02-20基金项目:四川省人工智能重点实验室开放基金项目(2009RY002)作者简介:孙祥国(1973—)，男，四川绵阳人，讲师，硕士，现主要从事机电液系统的智能控制。沼气集中储气和供气装置结构如图1所示。该储2012年第8期液压与气动77压力高于pl(pl表示储气罐能供气的最低压力)时，由沼气储气罐供气，这时阀处于左位工作。当沼气储气罐中的压力低于pl时，沼气储气罐不能供气，改用天然气管网供气，阀处于右位工作［3－4］。该装置利用有一定背压的单向阀把每户分散的沼气通过沼气压缩机加压后集中储存在沼气储罐中，这样有利于沼气的...