جایگاه CNG ، پیچیدهتر از جایگاه بنزین

جایگاه سوخت CNG طبیعتا پیچیدگی های بیشتری نسبت به جایگاه بنزین و گازوئیل دارد. اما سوال اینجاست، این تفاوت در ساختار از کجا نشات میگیرد. در جایگاه بنزین و گازوئیل سیالی که عرضه میشود مایع و تراکم ناپذیر است. اما در جایگاه CNG سیالی که عرضه میشود، گاز است که تراکم پذیر است. بنابراین تمامی تجهیزات این دو نوع جایگاه با یکدیگر متفاوت هستند.
اگر مسیری که سیال در این دو جایگاه طی میکنند را بررسی کنیم، خواهیم دید در جایگاه بنزین یا گازوئیل، سوخت از داخل مخزن مدفون جایگاه که تحت فشار نیست پمپ میشود. در صورتی که در جایگاه CNG، گاز از خط اصلی گرفته شده و به مخزن خودروها منتقل میشود.
در جایگاه CNG با توجه به اینکه سیال انتقالی گاز است، باید تمامی آب بندیها و شیرها سازگار با گاز انتخاب شوند. نکته دیگر این است که در جایگاه CNG نمیتوان از پمپ استفاده کرد و با توجه به تراکم پذیر بودن گاز باید از کمپرسور استفاده کرد. استفاده از کمپرسور به نسبت پمپ هزینههای بیشتری برای به دنبال خواهد داشت.
از طرف دیگر با توجه به اینکه گاز طبیعی از خط لوله اصلی گرفته میشود، نیاز دارد تا از لحاظ فشار، دما و کیفیت دستخوش تغییر قرار گیرد. این تغییرات با استفاده از تجهیزاتی که در مسیر جریان گاز از خط لوله اصلی تا نازل دیسپنسر بکارگرفته میشوند، انجام میگیرند. طراحی جایگاه سوخت، اعم از انتخاب کمپرسور و مخزن مناسب، از نوع و تعداد خودروهای متقاضی سوخت، تاثیر پذیرند.
شما می توانید در جهت آشنایی با جایگاه CNG و ساختار آن به مطالعه لینک مقاله موجود مراعه نمایید.

جایگاه CNG سرمایه گذاری مطمئن
با توجه به تجهیزاتی که در جهت رساندن گاز به شرایط ایده آل مورد استفاده قرار میگیرند. هزینه احداث جایگاه CNG از هزینه احداث جایگاه بنزین و گازوئیل بیشتر میشود. لذا مقوله سود دهی جایگاه CNG از اهمیت ویژهای برخوردار میشود. در مقاله های بعدی با در نظر گرفتن هزینه احداث جایگاه و سوددهی آن، منطقی بودن احداث و بهره برداری جایگاه CNG به صورت خصوصی را بررسی میکنیم. اما موضوعی که واضح این است که با توجه به هزینههای سنگین احداث جایگاه CNG لازم است دولت و ذینفعان (تولید کنندگان کمپرسور و …) شرایط خاصی در جهت تشویق به احداث و بهره برداری جایگاههای CNG در نظر بگیرند.
در این مقاله قدم به قدم از خط اصلی گاز تا دیسپنسر، تجهیزاتی که در مسیر قرار دارند را بررسی میکنیم. همانطور که در مقاله قبلی توضیح داده شد، جایگاههای CNG نوع های مختلفی دارند. که این جایگاهها در بعضی از تجهیزات با یکدیگر متفاوت هستند. در مقاله قبلی ساختار این جایگاهها و تجهیزاتی که در آنها بکارگرفته شده توضیح داده شده است.
ساختار کلی یک جایگاه CNG
به طور کلی در ساختار یک جایگاه سوخت CNG، فرآیند از خط لوله اصلی گاز آغاز و تا محلی که مخزن خودروی گازسوز پر میشود ادامه پیدا میکند. در این فرآیند مراحل مختلف کیفیت گاز بهبود داده میشود تا به حالت ایدهآل برسد، سپس اندازهگیری شده و به متقاضی عرضه میشود.
خط لوله اصلی گاز، معمولا فشار مناسب برای استفاده در سیستم جایگاه سوخت CNG را دارند. بسیاری از تجهیزات جایگاه توانایی کار با گاز فشار پایین را دارند. در بعضی از جایگاههای خاص با توجه به نوع خودروهایی که در جایگاه بارگیری میکنند نیاز است تا فشار ورودی بالاتر باشد.
تضمین کیفیت سوخت (گاز) ورودی یکی از اصلی ترین نکات در جایگاه سوخت است. کیفیت گاز ورودی بسیار تاثیر پذیر از میزان رطوبت یا سایز و مقدار دیگر ناخالصیهای موجود در آن است. رطوبت موجود در گاز با واحد میلیون قسمت در فوت مکعب نشان داده میشود. اگر رطوبت موجود در گاز بیشتر از حد استاندارد باشد لازم است تا گاز خشک و آماده طی کردن دیگر مراحل در جایگاه شود. گاهی اوقات به علت وجود ذرات ناخالصی در گاز، نیاز است تا از فیلتر مناسب نیز استفاده کنیم. در بعضی از کمپرسورهای استاندارد، فیلتر نیز قرار داده شده است.
حال گاز خشک و تصفیه شده برای فشرده شدن توسط کمپرسور آماده شده است. گاز پس از عبور از درایر و فیلتر وارد کمپرسور شده و تا فشار مناسب متراکم میشود. سپس با تاوجه به نوع جایگاه (زماندار یا سریع) مستقیما به دیسپنسر یا به مخزن ذخیرهسازی منتقل میشود. گاز تحت فشار حاصله، آماده عرضه به متقاضی سوخت است.
انتقال CNG از کمپرسور به مخزن در حالت سوخت گیری سریع یا زماندار به مخزن خودرو متقاضی سوخت، نیازمند بهره گیری از یک سیستم کنترلی است که با توجه به نوع جایگاه (زماندار یا سریع) تعیین میشود.

تجهیزات جایگاههای CNG
تجهیزات یک جایگاه CNG را میتوان به سه دسته سیستم فرآیند فشار بالا، سیستم ذخیره سازی فشار بالا و سیستم توزیع فشار بالا تقسیم کرد. هرکدام از این سیستمها شامل تجهیزات مختلفی هستند و انواع مختلفی دارند.
سیستم فرآوری فشار بالا
سیستم فرآیند فشار بالا قلب یک جایگاه CNG است. این سیستم وظیفهی بهبود کیفیت گاز طبیعی و فشرده سازی آن را دارد. به نحوی که برای سوختگیری مناسب باشد. معمولا این بخش میتواند از سه نوع تک برجی، چند برجی و چند برجی با فشار بالا تشکیل شود.
نوع تجهیزاتی که در این سیستم بکارگرفته میشوند از نوع جایگاه ( زماندار یا سریع)، تعداد خودروهایی که در پیک کاری در جایگاه سوخت گیری میکنند و نوع خودروهای متقاضی سوخت تاثیر پذیر هستند. لذا ابتدا باید تمامی این عوامل در نظرگرفته شود و سپس نوع تجهیزات انتخاب شود. این سیستم گازی که از خط لوله گرفته میشود را توسط درایر خشک و توسط فیلتر تمیز میکند. سپس توسط کمپرسور فشرده میکنیم.
سیستم ذخیره سازی فشار بالا
سیستم بعدی ، سیستم ذخیره سازی گاز فشرده شده خروجی از کمپرسور است. نوع تجهیزات بکارگرفته شده در این مرحله نیز به عوامل که در مرحله قبل ذکر شد بستگی دارد. اما تمامی مخازن رو زمینی هستند. همانطور که در بالا ذکر شد در جایگاههای سوخت گیری زماندار نیاز به مخزن ذخیره سازی نیست و تنها استفاده از مخزن بافر کافی است. به طور کلی با توجه به نوع جایگاه CNG ، سه نوع مخزن DOT، BUFFER و CASCADE میتوان استفاده کرد.
سیستم توزیع سوخت فشار بالا
سیستم توزیع سوخت نیز مانند سیستمهای دیگر با توجه به نوع جایگاه تعیین میشوند. به طور کلی چهار نوع سیستم توزیع داریم که دو نوع آن معمول است. در جایگاههای سوخت گیری سریع که امکان سوخت گیری برای هر نوع خودرویی میسر است از دیسپنسر استفاده میشود. دیسپنسر مقدار سوخت تحویلی و قیمت آن را نمایش میدهد.
اما در جایگاههای سوخت گیری زماندار به اصطلاح از Post fill استفاده میشود. این نوع از جایگاهها با توجه به اینکه در جهت سوخت گیری خودروهای خاصی (ناوگان) مانند خودروهای جمع آوری زباله احداث میگردند. نیازی به اندازه گیری و نمایش مقدار سوخت تحویلی ندارند. بنابراین از Post fill استفاده میکنند که میتوان گفت صرفا یک درگاه بارگیری CNG است.

سیستم کنترلی توزیع سوخت
در جایگاه سوخت گیری سریع که هر نوع خودرویی امکان سوخت گیری دارد، سیستم کنترلی به اصطلاح میتواند الویت بندی مناسب را انجام دهد. به این صورت که با در نظر گرفتن فشار مخزن خودرو تعیین میکند که عملیات سوخت گیری از کدام مخزن، کم فشار یا فشار متوسط یا فشار بالا انجام پذیرد. در نتیجه مخزن خودرو حتما کاملا پر خواهد شد. در یک نوع برنامه دیگر ترتیب بندی مناسب انجام میشود و جریان CNG از کمپرسور مستقیما به خودرو یا دیسپنسر منتقل میشود.
جایگاههای CNG از نوع سوخت سریع به گاز متراکم شده نیاز دارند که در مخزن فشار بالا ذخیره شوند. در این صورت تعداد خودروهای بیشتری سوخت گیری سریع انجام میدهند. گاز فشرده شده بعد از کمپرسور از طریق 3 انشعاب، در سه سطح مخزن فشار بالا، فشار متوسط و فشار پایین ذخیره میشود. با استفاده از این سه مخزن عملیات سوختگیری سریعتر انجام میشود. همچنین مخزن خودروها کاملا پر میشود. طبق قانون مخازن ذخیرهسازی CNG در جایگاهها از نوع روزمینی میباشند.
دیسپنسر CNG
دیسپنسرهای CNG در سایزها وشکلهای مختلف موجود است و به طور کلی گوناگونی زیادی دارد. با این حال این نوع جایگاه (زماندار یا سریع) است که تعیین کننده اندازه و شکل دیسپنسر خواهد بود. همچنین دیسپنسر جایگاه CNG با شیلنگها و دبیهای گوناگون در دسترس است. علاوه بر این روشهای مختلفی برای اندازه گیری مقدار سوخت تحویلی وجود دارد. که باعث میشود تجهیزات درون دیسپنسرها متفاوت باشد.

دیسپنسرهای سیستم سوختگیری زماندار سوخت را با عبور از یک تنظیم کننده (رگالاتور) فشار عرضه میکنند. زمانی که دبی جریان گاز به حداقل میرسد، دیسپنسر جریان سوخت را قطع میکند. تجهیزات دیسپنسرهای سیستم سوختگیری سریع، فشار موجود در مخزن را اندازه گیری میکنند. سپس مقادیر کوچک کوچک سوخت که به صورت دقیق اندازهگیری شده اند به مخزن وارد میشوند.
در این حالت افزایش فشار مخزن نیز محاسبه میشود. با این رویه مخزن به سرعت و ایمن سوختگیری میشود. زمانی که مخزن پر میشود، دیسپنسر جریان را قطع میکند. بسیاری از دیسپنسرها از یک جبران کننده دما بهره میگیرند. که دمای گاز تحویلی را تنظیم میکند. این امر باعث میشود در روزهایی که دمای هوا پایین است، عملیات سوخت گیری به درستی انجام پذیرد و مخزن خودرو به صورت کامل پر شود.
دیسپنسر CNG سه ورودی از سه مخزن کم فشار، فشار متوسط و فشار بالا دارد. استراتژی کاری دیسپنسر به صورتی است که در بالا ذکر شد. در آغاز فرآیند سوخت گیری ابتدا فشار مخزن خودرو تشخیص داده میشود و با توجه به آن تعیین میشود از که سوخت گیری از کدام مخزن صورت پذیرد.
تجهیزات دیسپنسر CNG
دیسپنسر CNG از تجهیزات متفاوتی تشکیل شده است که در ادامه به توضیح مختصر هرکدام میپردازیم:
- صفحه نمایشگر که مقدار سوخت تحویلی و قیمت را نمایش میدهد.
- اتصالات سازگار با فشار بالا برای جلوگیری از بوجود آمدن هرگونه نشتی.
- رگولاتور مخصوص فشار بالا برای تنظیم فشار عملکردی
- شیرهای توپی و منیفولد برای هدایت و کنترل گاز با فشار بالا
- فیلترهای سازگار با فشار 345 بار برای جداسازی ذرات جامد و مایع در سوخت گاز تحویلی. فیلتر در پشت شیر قطع کن قرار میگیرد.
- شیرهای سوزنی و یکطرفه برای عملکرد ایمن. شیر یکطرفه در محلهای مختلف جریان قرار میگیرد و از برگشت جریان گاز از تجهیزات به قسمتهای کم فشار جلوگیری میکند. شیرهای سوزنی نیز در دیسپنسرهایی قرار دارند که نیاز به تخلیه جریان برای تعمیرات باشد.
- شیرهای توپی مدل B و HB ، این شیرها به صورت دستی، الکترونیکی، پنوماتیکی و الکتریکی عمل میکند. این شیرها در جهت کنترل جریان گاز طبیعی مورد استفاده قرار میگیرد.
- شیلنگ گاز متناسب با فشار 354 بار برای سوخت گیری و ونت. با قطر داخلی حدودا 10 میلیمتر و قطر خارجی 7/12 میلیمتر. شیلنگ ونت نیز برای تخلیه کردن گاز باقی مانده در زانویی نازل مورد استفاده قرار میگیرد. هر دو شیلنگ معمولا به طول 3 متر هستند. از یک طرف به نازل و از طرف دیگر به کوپلینگ قطع کن اضطراری متصل هستند.
- شیر قطع کن اضطراری برای قطع کردن جریان سوخت در مواقع اضطراری (حرکت خودرو زمانی که نازل به آن متصل است و از جا کنده شدن شیلنگ). این شیر برای فشار 248 بار برای سوخت گیری و ونت در نظر گرفته میشود.
- نازل و نگهدارنده نازل، با استاندارد NGVI/ANSI، نازل CNG با نیروی اپراتور به ورودی مخزن خودرو متصل نمیشود. بلکه به نحوی طراحی شده است که برای سوختگیری به ورودی مخزن خودرو قفل میشود. شیر سه طرفه ای نیز در آن تعبیه شده است که جریان گاز را باز و بسته میکند و همچنین گاز اضافی (در هنگام پر شدن مخزن) را از خود عبور داده و ونت میکند.

میتر دیسپنسرهای CNG
میتر دیسپنسر های CNG بر اساس قانون نیروی کوریلیوس کار میکند. به این صورت که درون میتر قسمتی از شیلنگ به صورت خمیده قرار دارد. با عبور جریان از داخل شیلنگ، به علت نیروی کوریلیوس شیلنگ به حرکت در میآید و حرکت نوسانی میکند. سنسورهایی نیز تعبیه شدهاند تا این حرکت نوسانی شیلنگ را به سیگنال الکترونیکی تبدیل کنند. با استفاده از کالیبراسیون مناسب پردازشگر از سیگنالها استفاده کرده و مقدار سوخت تحویلی را نمایش میدهد.
روند کلی سوختگیری مخزن خودرو گاز سوز به این صورت است که بعد از اتصال نازل به درگاه خودرو روند سوخت گیری آغاز میشود. با استفاده از سنسورهایی که در نظر گرفته شده فشار داخل مخزن خودرو تشخیص داده شده و با توجه به آن، پردازشگر تصمیم میگیرد از یکی از درگاههای مخزن کم فشار، فشار متوسط و پرفشار سوختگیری را آغاز کند. با استفاده از میتر کوریلیوس و نمایشگر مقدار سوخت تحویلی به متقاضی نشان داده میشود.
روند سوخت گیری تا جایی ادامه پیدا میکند که مخزن خودرو پر شده و فشار بیش از حد میشود. در این لحظه شیر سه طرفه نازل عمل کرده و جریان را قطع میکند. سپس اپراتور قفل نازل را باز کرده و نازل را در جای خود قرار میدهد.

کمپرسور جایگاه
کمپرسور جایگاه معمولا از نوع سیلندر پیستونی است و با توجه به اندازه جایگاه میتواند 3 یا 4 مرحله یا حتی بیشتر باشد. کمپرسور از قسمتهای زیر تشکیل شده است:
- گاز تمیز و فیلتر شده برای عملکرد بهتر کمپرسور ضروری است. بسته به کیفیت گاز یک یا چند فیلتر مناسب بر روی ورودی کمپرسور متصل میشود.
- شیرهای بکار رفته در کمپرسور جریان و کارایی آن را تعیین میکنند. باید به نحوی باشند که تعمیر و نگهداری آنها به راحتی و با کمترین هزینه انجام گیرد.
- جدا کنندهها: وظیفه جدا کردن روغن و آب را از گاز فشرده شده دارند. جدا کنندهها باید از مواد مقاوم در برابر خوردگی ساخته شوند تا کارایی طولانی تری داشته باشند.
- محفظه میل لنگ: در این قسمت میل لنگ و پیستونها قرار گرفته شدهاند. پیستونها به صورت کامل آب بندی میشوند تا از ترکیب شدن گاز و روغن جلوگیری شود. همچنین محفظه میل لنگ نیز برای داشتن عمری طولانیتر از فلز ضد خوردگی مناسب ساخته میشود.
- روغن کاری: تمامی کمپرسورها برای خنک کاری و بالا رفتن کارایی نیاز به روانکاری دارند. بنابراین کمپرسور سیستم روغن کاری دارد
- شیر ایمنی: بعد از هر مرحله فشرده سازی برای اطمینان از عملکرد ایمن و محافظت در برابر فشار بیش از حد شیر ایمنی نصب میشود.
- چگالنده: این تجهیز روغن و آب را از جدا کننده یا دیگر قسمتها به صورت drain میگیرد و با چگالش آنها، کمپرسور را برای شرایط کاری سخت آماده میکند.
کمپرسورهای جایگاه CNG معمولا از نوع هوا خنک هستند، تمام سیلندرها و سرسیلندرها دارای سطوح بزرگی هستند که حداکثر سطح تماس برای انتقال حرارت را داشته باشند. کاهش دمای کمپرسور کارایی آن و حتی جدا کنندهها را نیز بالا میبرد. سیستم خنک کاری به علت کار مداوم، باید طول عمر بالایی داشته باشد و سرویس آن به راحتی انجام پذیرد.

انتخاب کمپرسور
انتخاب کمپرسور مناسب برای یک جایگاه، از مهم ترین نکات احداث و بهره برداری جایگاه CNG است. با در نظر گرفتن عوامل و شرایط گوناگون، حداقل ظرفیت کمپرسور مورد نیاز برای جایگاه بدست میآید. سپس با در نظر گرفتن ضریب اطمینان و حداقل ظرفیت، کمپرسور مناسب انتخاب میشود. در ادامه به بررسی عوامل تاثیر گذار در ظرفیت مخزن میپردازیم.
- نوع خودروهایی که میخواهند در جایگاه سوخت گیری کنند چیست؟ برای مثال جایگاهی که برای سوختگیری ناوگان خاصی احداث میشود با جایگاهی که برای سوخت گیری عامه مردم است، قطعا متفاوت خواهد بود.
- در روز چه تعداد وسیله نقلیه در جایگاه سوخت گیری میکنند؟ یکی از اطلاعات حیاتی در جهت انتخاب کمپرسور، تعداد خودروهایی است که در یک روز در جایگاه سوختگیری میکنند. این موضوع تععین کننده مقدار سوختی است که باید در مخزن جایگاه ذخیره شده باشد.
- حساب کردن حدودی مقدار سوختی که به هر وسیله نقلیه عرضه میشود. در این صورت با توجه به تعداد خودروها، مقدار سوخت عرضه شده از جایگاه در طول روز بدست میآید. برای این امر میتوان مقدار گازوئیل یا بنزینی که اتومبیل مصرف میکند را با ضریب تبدیل مناسب به مقدار گازی که مصرف میکند، تبدیل کرد.
- پیک کاری جایگاه چگونه است؟ برای انتخاب کمپرسور و یا حتی مخزن، باید بررسی شود در چه تعداد خودرو به طور همزمان میتوانند در جایگاه سوختگیری کنند. زمان سوخت گیری هر خودرو چه مقدار طول میشد. در زمان پیک کاری چه تعداد خودرو در جایگاه سوخت گیری میکنند.
- تعیین کنید جایگاه از نوع سوختگیری زماندار است یا سریع. برای مثال اتومبیل ناوگانها به صورت زماندار و خودروهای معمولی به صورت سریع سوختگیری میشوند. سیستم ذخیره سازی و توزیع این دو نوع جایگاه متفاوت است که باعث میشود نوع کمپرسور آنها نیز تفاوت داشته باشد.
- بررسی شود که مقدار سوخت تحویلی به هر خودرو به صورت جداگانه اندازه گیری و یا مقدار سوخت تحویلی به صورت کلی تعیین شود.
- پتانسیل کاری جایگاه چگونه است؟ باید بررسی شود جایگاه در آینده تا چه مقدار جای پیشرفت خواهد داشت. به بیان دیگر تعداد خودروهایی که در پیک کاری جایگاه سوختگیری میکنند تا چه تعداد زیاد میشود.
- فاصله جایگاه از خط اصلی گاز چقدر است؟ باید بررسی شود فشار و کیفیت گازی که از خط لوله اصلی جایگاه را تغذیه میکند چقدر است.
- فشار عملکردی خودروهایی خودروهایی که در جایگاه سوخت گیری میکنند چقدر است؟ اکثر خودروها psi 3600 است. اما خودروهای دیگری نیز هستند که فشار عملکردی متفاوتی دارند.
با در نظر گرفتن همه این عوامل ظرفیت مناسب مخزن را بدست آورده و از برندهای تامین کننده این تجهیزات ، کمپرسور مورد نظر را خریداری میکنیم.
