一种液氢加氢站分布式控制系统、控制方法及测控系统技术方案

本发明专利技术公开了一种液氢加氢站分布式控制系统、控制方法及测控系统，控制系统包括主站系统和从站系统，主站系统包括站控系统，从站系统包括：液氢储存装置、泵增压汽化装置、高压储存装置、加氢机装置及安全监控装置，站控系统，用于通过总线通信方式对从站系统的控制，进行液氢加氢工艺系统的阀门的监控和管理，进行数据存储、数据查询，该控制系统可以实现数据共享便捷，灵活控制，可扩展性强，可以支持多个加氢站同时监测控制，在出现异常时进行故障报警；该控制方法基于该控制系统可以实时同时监测液氢加氢工艺系统各个安全指标，在任何指标出现异常时，能够及时进行故障报警，安全性和可靠性高。

【技术实现步骤摘要】
一种液氢加氢站分布式控制系统、控制方法及测控系统
本专利技术涉及测控
，具体涉及一种液氢加氢站分布式控制系统、控制方法及测控系统。
技术介绍
加氢站为氢能燃料电池等氢能利用设备设施提供能源补给的基础设施，是氢能燃料电池汽车推广应用、加快发展氢能产业的前置条件。液态储氢即低温液氢增加压力的一种储存方式，在高压状态下，液氢的体积储氢密度随压力升高而增加，在-253℃下的液氢压力从0.1MPa增至45MPa后，其体积储氢密度从70g/L增至100g/L，质量储氢密度是气态密度的数千倍。与常压液态储氢相比，高压低温液态储氢的氢气挥发性小、体积储氢密度更大。液氢利用罐车运输方式将液氢转移至加氢站固定式液氢容器，作为加氢站的物料供应源；气氢采用管束车作为氢气供应源，储罐中的低压液氢经液氢泵增压至45MPa，进入汽化器相变换热为高压氢气，管束车的氢气经液驱增压泵增压至45MPa成为高压氢气，高压氢气经储氢气瓶缓冲暂存而后向燃料电池汽车加氢。现有技术中缺乏对液氢加氢站整体系统的进行监控控制，使得加氢站的整体的工艺系统状态不能及时有效被管控，不利于整体的健康运维。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中目前没有缺乏对液氢加氢站整体系统的进行监控控制，不利于整体的健康运维的缺陷，从而提供一种液氢加氢站分布式控制系统、控制方法及测控系统。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：第一方面，液氢加氢站分布式控制系统，包括：主站系统和从站系统，主站系统包括站控系统，从站系统包括：液氢储存装置、泵增压汽化装置、高压储存装置、加氢机装置及安全监控装置，其中，站控系统，用于通过总线通信方式对从站系统的控制，进行液氢加氢工艺系统的阀门的监控和管理，进行数据存储、数据查询；液氢储存装置，用于存储液氢，作为液氢泵供氢来源；泵增压汽化装置，用于将液氢容器内的高压液态氢气进行增压汽化；高压储存装置，用于存储高压氢气，供给加氢设备；加氢机装置，用于给氢燃料汽车加氢；安全监控装置，用于实时监测液氢加氢工艺系统的状态，在出现异常时进行故障报警。在一实施例中，所述液氢储存装置包括从站控制器、液氢容器、液位传感器、电动阀门，从站控制器自带通信网络接口，通过预设通信协议与主站系统通信，使主站系统对液氢储存装置进行全程监控。在一实施例中，泵增压汽化装置，包括：交流电机、控制器、变频器、柱塞泵及汽化器设备，通过控制器对变频器控制来对电机调速控制，实现柱塞泵相应动作，进行液态增压，后经汽化器进行换热变为高压气体，控制器自带通信网络接口，通过预设通信协议与主站系统通信，使主站系统对泵增压汽化装置进行全程监控。在一实施例中，高压储存装置包括：高压储氢罐、压力传感器、电动阀，液氢经汽化器汽化后进入储氢罐中，高压储氢系统站控系统的主站PLC进行高压储氢罐的电动阀门控制，根据压力传感器获取的储氢量分配供给现场加氢系统。在一实施例中，所述加氢机装置包括：电动阀、流量计、压力传感器、温度传感器、显示屏、加氢枪及嵌入式电子控制器，电子控制器发出控制指令根据供氢压力和温度控制电动阀，通过加氢枪进行供氢，显示屏显示相应流量、温度及压力参数，电子控制器带有网络接口系统，通过预设协议与主控系统通信，使主站系统对加氢机装置进行监控。在一实施例中，所述电子控制器控制加氢过程自动检漏，如果加氢过程中突然断电，自动保存当前数据并继续延长显示，完成当次加氢结算，根据加氢实际需要，实时显示加氢量，并累计流量，加注到预设压力时自动停止加氢，加氢过程中出现状态异常时进行安全联锁，自动停机。在一实施例中，所述安全监控装置包括视频监控装置、氢安全监测装置，其中：视频监控装置包括：硬盘录像机、防爆摄像机及通信电源线路，用于实时监测液氢储存装置是否有泄漏、泵增压汽化装置是否正常运行、高压储存装置是否安全及加氢设备工作状态及附近环境状态；氢安全监测装置包括防爆氢浓度探头、防爆火焰探测器，均安装在工艺系统上方，监控数据接入主控系统，由主控系统进行相应的监控数据显示，进行氢浓度的分级报警以及火焰信号异常报警。第二方面，本专利技术实施例提供液氢加氢站的分布式控制方法，基于第一方面所述的液氢加氢站分布式控制系统，其特征在于，包括：主站系统同时对从站系统的液氢储存装置、泵增压汽化装置、高压储存装置、加氢机装置及安全监控装置进行控制，其中：对液氢储存装置的控制过程包括：判断主控系统是否发出开启加液氢信号，如果是，则依次打开手动控制阀及相应的电磁阀，监控高压储氢罐的液位是否到达预设位置，如果到达预设位置则依次关闭相应的电磁阀及手动控制阀，如果在加液氢过程中收到停止加液氢信号则直接控制关闭手动控制阀；对泵增压汽化装置的控制过程包括：在预设运行速度后，判断主控系统是否发出开启低温泵信号，如果是，则控制低温泵稳定运行，在运行过程中监控低温泵状态是否正常，如果正常则进一步监控汽化器出口压力是否稳定正常，如果稳定正常则打开供气控制阀，如果在供气过程中收到主控系统发出的停止低温泵的信号，则停止增压器化，控制关闭供气控制阀，如果不开启开启低温泵信号则保持供气控制阀关闭状态；对高压储存装置的控制过程包括：判断主控系统是否发出开启供气信号，如果是，则依次打开手动控制阀及相应的电磁阀，监控高压储氢罐的压力是否到达预设阈值，如果到达则依次关闭相应的电磁阀及手动控制阀，如果在供气过程中收到主控系统发出的停止供气信号则直接控制关闭手动控制阀；对加氢机装置的控制过程包括：判断主控系统是否发出开启加氢枪启动信号，如果是，则打开气源控制阀，在加氢过程中如果收到停止加氢枪启动信号则关闭气源控制阀，停止供气；对安全监控装置的控制过程包括：同时监测氢浓度及高压储氢罐的液位和压力是否超过预设阈值；低温泵的温度和压力是否异常、气瓶的压力和氢浓度是否正常；加氢压力、温度、氢浓度是否异常、视频监测设备状态是否异常；当至少之一异常时发出报警信号。第三方面，本专利技术实施例提供一种液氢加氢站分布式测控系统，包括：信息管理系统、收费管理系统及本专利技术第一方面所述的液氢加氢站分布式控制系统，其中，信息管理系统包括服务器及对应的信息管理软件，通过获取控制系统采集的数据，进行工艺流程状态显示、关键参数曲线显示、报警参数显示、视频监控及设备状态监控；收费管理系统通过控制系统采集的数据进行本地加气量的计量、显示及结算，还用于对加气量进行设定及与加氢机装置之间进行通信。本专利技术技术方案，具有如下优点：1、本专利技术提供的一种液氢加氢站分布式控制系统及控制方法，控制系统包括主站系统和从站系统，主站系统包括站控系统，从站系统包括：液氢储存装置、泵增压汽化装置、高压储存装置、加氢机装置及安全监控装置，站控系统，用于通过总线通信方式对从站系统的控制，进行液氢加氢工艺系统的阀门的监控和管理，进行数据存储、数据查询，该控制系统可以实现数据共享便捷，灵活控制，可扩展性强，可以支持多个加氢站同时监测控制，在出现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液氢加氢站分布式控制系统，其特征在于，包括：主站系统和从站系统，主站系统包括站控系统，从站系统包括：液氢储存装置、泵增压汽化装置、高压储存装置、加氢机装置及安全监控装置，其中，/n站控系统，用于通过总线通信方式对从站系统的控制，进行液氢加氢工艺系统的阀门的监控和管理，进行数据存储、数据查询；/n液氢储存装置，用于存储液氢，作为液氢泵供氢来源；/n泵增压汽化装置，用于将液氢容器内的高压液态氢气进行增压汽化；/n高压储存装置，用于存储高压氢气，供给加氢设备；/n加氢机装置，用于给氢燃料汽车加氢；/n安全监控装置，用于实时监测液氢加氢工艺系统的状态，在出现异常时进行故障报警。/n

【技术特征摘要】
1.一种液氢加氢站分布式控制系统，其特征在于，包括：主站系统和从站系统，主站系统包括站控系统，从站系统包括：液氢储存装置、泵增压汽化装置、高压储存装置、加氢机装置及安全监控装置，其中，
站控系统，用于通过总线通信方式对从站系统的控制，进行液氢加氢工艺系统的阀门的监控和管理，进行数据存储、数据查询；
液氢储存装置，用于存储液氢，作为液氢泵供氢来源；
泵增压汽化装置，用于将液氢容器内的高压液态氢气进行增压汽化；
高压储存装置，用于存储高压氢气，供给加氢设备；
加氢机装置，用于给氢燃料汽车加氢；
安全监控装置，用于实时监测液氢加氢工艺系统的状态，在出现异常时进行故障报警。


2.根据权利要求1所述的液氢加氢站分布式控制系统，其特征在于，所述站控系统包括：工程师站、主站PLC、网络设备、供电设备，在工程师站内安装主站PLC，网络设备及供电设备分别用于主站PLC进行通信及供电，主站PLC实时监控氢介质压力、温度状态，监控阀门、气控阀门状态，监控泵前、泵后状态参数、记录泵、阀开关次数，用于故障诊断和设备寿命分析，当监控出现参数异常或发生故障时，发出报警信息。


3.根据权利要求2所述的液氢加氢站分布式控制系统，其特征在于，所述液氢储存装置包括从站控制器、液氢容器、液位传感器、电动阀门，从站控制器自带通信网络接口，通过预设通信协议与主站系统通信，使主站系统对液氢储存装置进行全程监控。


4.根据权利要求2所述的液氢加氢站分布式控制系统，其特征在于，所述泵增压汽化装置，包括：交流电机、控制器、变频器、柱塞泵及汽化器设备，通过控制器对变频器控制来对电机调速控制，实现柱塞泵相应动作，进行液态增压，后经汽化器进行换热变为高压气体，控制器自带通信网络接口，通过预设通信协议与主站系统通信，使主站系统对泵增压汽化装置进行全程监控。


5.根据权利要求2所述的液氢加氢站分布式控制系统，其特征在于，高压储存装置包括：高压储氢罐、压力传感器、电动阀，液氢经汽化器汽化后进入储氢罐中，高压储氢系统站控系统的主站PLC进行高压储氢罐的电动阀门控制，根据压力传感器获取的储氢量分配供给现场加氢系统。


6.根据权利要求2所述的液氢加氢站分布式控制系统，其特征在于，所述加氢机装置包括：电动阀、流量计、压力传感器、温度传感器、显示屏、加氢枪及嵌入式电子控制器，电子控制器发出控制指令根据供氢压力和温度控制电动阀，通过加氢枪进行供氢，显示屏显示相应流量、温度及压力参数，电子控制器带有网络接口系统，通过预设协议与主控系统通信，使主站系统对加氢机装置进行监控。


7.根据权利要求6所述的液氢加氢站分布式控制系统，其特征在于，所述电子控制器控制加氢过程自动检漏，如果加氢过程中突然断电，自动保存当前数据并继续延长显示，完成当次加氢结算，根据加氢实际需要，实时显示加氢量，并累计流量，加注到预设压力时自动停止加氢，加氢...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘瑞敏，吴怀明，高婉丽，王孝，于海磊，王玉花，尚凯伦，李良，刘玉涛，杨思锋，王丽婧，
申请(专利权)人：北京航天试验技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11