级联填充系统

级联填充系统是一种高压气瓶储存系统，用于补充较小的压缩气瓶。在某些应用中，每个大气缸都由压缩机填充，否则当压力太低而无法有效传输时，它们可能会被远程填充和更换。级联系统允许在没有压缩机的情况下填充小气缸。此外，级联系统可用作储气罐，以允许低容量压缩机满足连续填充几个小气缸的需求，并具有较长的中间周期，在此期间可以对储气罐进行再充电。

当一个高压气瓶中的气体被允许流向另一个低压气瓶时，压力将等于两个初始压力之间的某个值。平衡压力受传输速率的影响，因为它会受到温度的影响，但在恒定温度下，平衡压力由道尔顿分压定律和理想气体波义耳定律描述。平衡压力公式为：P3=(P1×V1+P2×V2)/(V1+V2)其中P1和V1是一个气缸P2的初始压力和体积，V2是另一个气缸的初始压力和体积，P3是平衡压力。例如，一个100升（内部容积）钢瓶(V1)加压至200巴(P1)填充一个10升（内部容积）钢瓶(V2)，该钢瓶是未加压(P2=1巴)（导致两个钢瓶平衡到大约180bar(P3)。如果这次将另一个100升的气缸加压到250bar，然后使用另一个100升的气缸来填充10升的气缸，这两个气缸将平衡到大约240bar。但是，如果更高的压力100先用升缸，10升缸平衡到225bar左右，低压100升缸不能加满。在梯级蓄水系统中，用几个大缸把一个小缸升到所需的压力，始终首先使用具有最低可用压力的供应气缸，然后使用具有次低压力的气缸，等等。在实践中，只有当气体在断开之前达到温度平衡时，才能实现理论转移。这需要大量时间，并且可以接受较低的效率以节省时间。如果准确测量气缸中气体的温度，则可以使用一般气体状态方程计算实际传递。

通过从较大的（通常为50升）气瓶中倾析，可以将呼吸装置气瓶填充至其工作压力。（为了方便起见，SiebeGormanSalvus循环呼吸器的气瓶颈部有与储氧瓶相同的螺纹，但性别相反，用于直接倾析。）储气瓶有多种尺寸可供选择，通常从50升内部容量远超过100升。在更一般的情况下，称为填充鞭的高压软管用于将填充面板或存储气缸连接到接收气缸。级联填充通常用于潜水呼吸气体混合物的分压混合，以节省相对昂贵的氧气，用于高氧，以及三混合或氦氧混合气中更昂贵的氦气。

级联存储用于压缩天然气(CNG)加油站。通常会使用三个CNG油箱，并且首先从其中一个为车辆加油，这将导致填充不完全，对于3000PSI的油箱，可能会达到2000PSI。第二个和第三个油箱将使车辆的油箱接近3000PSI。该站通常有一个压缩机，它使用来自公用事业管线的天然气重新填充站的储罐。这可以防止意外加注油箱，这种情况可能发生在使用单个加油箱且压力高于车辆目标压力的系统中。

在用于储氢的级联存储系统中，例如在加氢站，加油机A从罐A抽取氢气，而加油机B从氢气罐B抽取燃料。如果加油机A过度使用，罐A将在罐B之前耗尽.此时，分配器A切换到罐C。然后，罐C将供应分配器A和B以及罐A，直到罐A填充到与罐B相同的压力并且分配器断开，之后控制系统将关闭控制阀切换到之前的状态。

储气瓶可以使用带有压力表和手动放气阀的便携式传输鞭子按顺序独立使用，以对接收气瓶进行转运，直到达到适当的填充压力，或者储气瓶可以连接到歧管系统和带有一个或多个灌装鞭子的灌装控制面板。理想情况下，每个储气瓶都有一个独立的连接到灌装面板，带有专用于该储气瓶的内容物压力表和供应阀，以及连接到灌装鞭子的灌装计，因此操作员可以一眼看到下一个更高的储气瓶压力比较到接收缸压力。储气瓶可以在使用时远程填充并通过柔性软管连接到歧管，或者可以通过专用填充系统由压缩机xxx连接和重新填充，该填充系统可以是自动或手动控制的。过压安全阀通常安装在压缩机和存储单元之间，以防止气缸过度填充，每个气缸也可以通过爆破片保护。