关于气瓶充装行业发展方向的思考_徐勇.pdf

收稿日期:2023-01-10关于气瓶充装行业发展方向的思考徐勇(济宁协力特种气体有限公司，山东 济宁 272000)摘要:目前充装站需要大量操作人员进行现场操作，一旦出现事故，人员安全无法得到保障。即使现在流行的花篮式充装，也只是对汇流排的形式及远程控制充装进行了改变，仍然需要人工进行卡具连接、瓶阀的开关及其他现场操作，而开关瓶阀过程恰恰是充装事故的高发期。实现无人化气瓶充装，既可以降低劳动强度、提高充装质量控制，又可以有效地避免在事故发生时对人的伤害。关键词:无人充装;FID 气瓶追踪系统;防错装卡具;卡具自动连接;瓶阀自动开关;AGV 小车和智能行车;自控阀门中图分类号:TQ086文献标志码:A文章编号:1007-7804(2023)01-0006-03doi:10.3969/j.issn.1007-7804.2023.01.002Thinking About the Development Direction of Gas CylinderFilling IndustryXU Yong(Jining Xieli Special Gas Co，Ltd，Jining 272000，China)Abstract:At present，filling stations require a large number of operators to carry out on-site operations Once an accidentoccurs，the safety of personnel cannot be guaranteed Even the popular basket filling has only changed the form of the man-ifold and the remote-control filling，and still requires manual clamping connection，bottle valve opening and closing andother on-site operations，and the opening and closing of the bottle valve is precisely the peak period of filling accidents Therealization of unmanned cylinder filling can not only completely reduce the labor intensity，improve the filling quality con-trol，but also avoid the damage to people in the event of accidentsKey words:unmanned filling;FID gas cylinder tracking system;anti-mirror fixture;fixture automatic connection;auto-matic switch of bottle valve;AGV trolley and intelligent crane;automatic control valve1前 言气体对于国民经济的发展至关重要，气体被应用于各行各业中，其同电对我们生活的重要性一样，是最基础的工业产品。我们常见的医疗用氧气，生活用煤气、天然气，工业用氮气、氩气、二氧化碳，半导体用电子气体，标准行业用标准气体以及科技前沿用氙气等种类繁杂不一而足。气体如此重要，但由于大众对其了解不深，接触使用量少，故成为一个不为大众所熟知的偏门行业。气体在使用上分为液态气体大宗供气、管道大宗供气及瓶装气体供气 3 种形式，其中瓶装气体供气适用于使用量少、使用地点零散、经常进行移动作业等区域。近年来，虽然大宗供气发展突飞猛进，但瓶装气体依旧是气体行业的主力军，而且从长远的角度来看这种情况是长期存在的。本文主要探讨瓶装气体充装的发展方向。2目前气瓶充装的现状目前充装站主要的工艺是贮槽液体(或供气设施)到充装泵(压缩机)加压后再到汇流排充装，在充装过程中有些气体是通过压力来确定是否充满，第 41 卷第 1 期低 温 与 特 气Vol.41，No.12023 年 2 月Low Temperature and Specialty GasesFeb.，2023而有些气体是用磅秤计量来确定是否充满。在气体充装过程中由于气体自身的性质及包装容器属于压力容器，整个充装过程充满危险性，如有些气体属于易燃易爆、有毒有害气体，在充装过程中发生泄漏，气瓶检查不到位等都会出现无法控制的事故。目前充装站都需要大量工作人员进行现场操作，一旦出现事故，人员安全无法得到保障。即使现在流行的花篮式充装，也只是对汇流排的形式及远程控制充装进行了改变，仍然需要人工进行卡具连接、瓶阀的开关和其他现场操作，而开关瓶阀过程恰恰是充装事故的高发期。这种改进虽然降低了劳动强度，但相对于解决充装难题和较高投入成本来说，收割了不少人的智商税。3气瓶充装的目标无人化充装是气瓶充装的目标，它既可以降低劳动强度、提高充装质量控制，又可以有效地避免发生事故时对人的伤害。4无人充装需要解决的技术难题1 气瓶充装前、充装中、充装后的自动识别和检查;2 气瓶在车间内的自由移动;3 气瓶瓶阀瓶嘴的自动识别及自动卡具的连接;4 气瓶瓶阀的开关及检测;5 气瓶充装管路自控阀的研发;6 气瓶充装控制及上传系统的研发;7 气瓶全自动外测法水压试验系统的研发;8 气瓶外观自动处理系统的研发;9气瓶自动烘干系统的研发;10 气瓶内壁自动处理系统的研发;11 气体企业内部管理系统的整合。5协力气体对上述难题的研发进度1 目前国内施行的二维码追溯系统起到了一定的作用，但因无法自动扫描会相应的增加一些人工，使用和监管效果不佳。协力气体研发的 FID气瓶追踪系统克服了扫描遗漏的缺点，节省了人力。在充装前、中、后的自动识别及气体销售中的追踪得以应用，取得良好效果。唯一不足的是气瓶外观检查及气瓶余气判定仍需人工操作。2 AGV 小车和智能行车是实现气瓶在车间内自由移动的主要工具，目前协力激光导航 AGV 小车已调试成功，正在进行地面加固施工，预计 2023 年3 月前投入使用。3 对于气瓶瓶阀瓶嘴的识别、卡具自动连接、瓶阀的开关及检测的研发成果，协力气体在称量法气体充装中已使用几年，期间多次改造，目前效果良好。现阶段正在研发散瓶集中充装，其难点是在直径 219 mm 范围内实现瓶嘴、连接卡具、开关瓶阀的寻找，其中电动防错装卡具已实验成功，气动防错装卡具正在试验调试。试验成功后，协力气体将在压力法气体充装中实现无人充装。4 对于大口径高压管道自控阀门，存在国内产品质量不佳，国外产品销售价格高，不易维护的特点。协力气体研发的自控阀门直径在 5 20，压力为 22 5 MPa，真空为 2 Pa，泄漏率低于进口阀门，通过效率高，可实现长期免维护，维护费用低，现已使用 1 a，效果良好，在协力气体自用高端阀门中已开始替代国外进口阀门。该阀门系列包括配气专用自控阀、氧气专用自控阀、二氧化碳专用自控阀和其他气体自控阀。5 充装控制和上传系统包括充装泵(或压缩机)的自动启停、管路阀门的自动开关切换、充装压力或重量的自动数据采集和判定、自动倒排处理、余气回收处理及充装数据上传监管部门。这些内容在称量法气体充装中和单质气体压力法充装中已足够，但在压力法混合气体充装中需要加装温度控制系统，以补偿因充装温度变化引起的气体比例偏差过大。目前协力气体压力法混合气体充装偏差能控制在 0 25%以内，完全满足工业气体使用要求。6 国内标准要求无缝气瓶定期检验采用外测法进行，但该法存在检验效率低下的严重问题，协力气体针对此情况正在研发全自动气瓶外测法水压试验装置，现已进入安装阶段，设计两人操作每天可检无缝气瓶 300 只左右。7 气瓶在使用期内脱漆锈蚀是不可避免的，人工进行处理存在污染大、劳动强度大、效率低、质量难以保证等不足，协力气体已实现全自动气瓶外观处理并投入使用，每小时处理气瓶量 30 只左右。8 气瓶烘干处理是为了去除气瓶中水含量并将气瓶置换合格，是进行高纯气体充装前做的准备工作，对于保证气体正常使用意义重大。目前国内气瓶烘干处理通用烘箱处理，存在处理效率低(约 56 h 一批)、处理后气瓶含水量达标率低(每一批瓶合格率约 70%左右)、能耗高、需人工操作等缺点。协力气体研发的全自动气瓶烘干系统解决了以上难题，目前在国内销售已从观望转为认可，今年销售量已达 30 余台套。7第 1 期徐勇:关于气瓶充装行业发展方向的思考9 目前国内使用的气瓶内壁处理方法主要是涂层法和研磨抛光法，其目的是通过遮盖或减小金属缝隙来降低气瓶对充装气体质量的影响。主要应用于超纯气体和易吸附性气体的充装。目前两种方法各有千秋，但都存在一些缺陷，后续会开始研究相应的改进措施。10 协力气体研发气体企业管理系统自 2004年开始已有 18 a 的时间了，从开始的气瓶管理已发展到企业管理的方方面面，已转化为企业办公系统，是气体企业进行专业管理的好工具。特别是最近刚研发成功的单个产品成本核算功能，能够让管理人员及时了解到每种产品真实的成本及销售利润，这对于产品品种比较繁杂的气体厂家是非常有益的。目前该款软件仍在不断的改进和完善中。11 气瓶追踪系统对于充装和运输使用安全非常重要，协力气体基于 FID 研发的追踪系统主要包括充装控制及上传系统、气瓶收发追踪系统、气瓶检验及上传系统、国家气瓶档案库、监管系统。目前正在将追踪系统与企业管理系统整合，以实现实时获得企业管理数据的目的。6希望国家监管部门予以解决的政策及技术协调难题1 大力推进 FID 电子标签系统，只有 FID 才能实现自动扫描、无遗漏，但其缺点是成本高，普通手机目前无法直接进行扫描;2 建立气瓶唯一标识，统一气瓶档案管理;3 在 FID 和无人充装系统建立后，减少气瓶充装资格定员人数的限制，根据充装量来确定检查人员的人数;4 在 FID 和无人充装系统建立后，因气瓶充装及检验数据能在充装前实时获得并判定，而气瓶流动又无法避免，建议取消充装站只能充装自有产权气瓶的规定;5 在 FID 和无人充装系统建立后，建议研究充装次数与检验周期及气瓶判废的关系，改变以时间来进行检验周期的判定和判废标准。7对无人充装站建立的思考由于无人充装装置专业性强，维护要求比较高，价格不菲，对于充装量大、对充装安全比较重视、实力比较强的单位可自行购买使用，不适用于一般的充装站。但对于一般的充装站有个想法，既可以降低充装站运行成本，又可以减少监管部门进行监管的担心和忧虑。该想法总体来说就是采用集中建站、集中充装、统一管理、自主经营。集中建站就是将邻近的充装站集中在一处，各充装站自备液体贮槽，统一安装在一处站内。集中充装、统一管理就是由协力气体建立集中无人充装装置，各充装站贮槽通过管道与无人充装系统相连，充装哪家气瓶就使用哪家贮槽液体。协力气体通过按充装瓶数收取一定充装费用(该费用应远小于自己建站运行费用)的方法，对整个充装站的设备运行管理、维护、数据上传、安全管理负责。自主经营就是各充装站各自负责自己贮槽液体采购及自己气瓶的销售、运输、维护及安全管理。该想法要得以施行需要两个方面的努力:1 各充装站思想上的统一，搞清集中建站与独立建站的利害关系，认清充装控制的危险性，努力将精力用于业务拓展和运输使用安全上;2 政府监管部门提高行业准入门槛，督促无人充装的施行。8对无人充装发展的畅想目前无人充装只是实现了充装车间现场无人操作，但仍需工作人员在远离充装现场处通过计算机进行控制操作，同时工作人员需对待充气瓶的外观和瓶内余气进行检查判定，距离真正的无人工厂还有很长的路要走，努力无止境，协力气体希望为气体充装行业的发展和进步尽心尽力。作者简介:徐勇(1970)，男，高级工程师，现任济宁协力特种气体有限公司总经理。手机:132800812